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1、6.0000圖文 2.1原系統(tǒng)工作原理及節(jié)流損失分析 2.1.1裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂部分概述 下圖為裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂部分的結(jié)構(gòu)簡圖。就目前國內(nèi)大部分裝載機(jī)而言，其工作裝置的結(jié)構(gòu)幾乎一樣，只是在多路閥控制上的區(qū)別。 動(dòng)臂液壓缸換向閥2用來控制動(dòng)臂液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向，使動(dòng)臂能停在某一位置，并可以通過控制換向閥的開度來獲得液壓缸的不同速度。動(dòng)臂液壓缸換向閥是四位六通滑閥，它可控制動(dòng)臂上升、下降、固定和浮動(dòng)等四個(gè)動(dòng)作。動(dòng)臂浮動(dòng)位置可使裝載機(jī)在平地堆積作業(yè)時(shí)，工作裝置能隨地面情況自由浮動(dòng)，在鏟掘礦石作業(yè)時(shí)可使鏟斗刃避開大塊礦石進(jìn)行鏟掘，提高作業(yè)效率。當(dāng)動(dòng)臂舉升的時(shí)候多路換向閥執(zhí)行圖示B位置的機(jī)

2、能，液壓缸無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，上升階段的速度靠控制節(jié)流口開度，油液經(jīng)過節(jié)流口有能量損失。 當(dāng)動(dòng)臂下降的時(shí)候多路換向閥執(zhí)行圖示A位置的機(jī)能，液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油，為了控制鏟斗下降的速度，液壓油要通過多路閥節(jié)流口返回油箱,鏟斗和重物靠自身的重力就可下落，而工作泵在這個(gè)過程中并不泄荷，仍然不斷的給系統(tǒng)供油提供壓力和流量，這部分壓力能通過節(jié)流口轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)熱平衡。 2.1.2能量損失部位分析 裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)能量損失主要體現(xiàn)在壓力能的損失上，在工作時(shí)壓力損失主要體現(xiàn)在液壓油經(jīng)過多路換向閥時(shí)的壓力損失以及當(dāng)工作油缸工作腔壓力達(dá)到或超過工作壓力時(shí)而引起的溢流損失 1，溢

3、流閥功率損失是很大的，為了減少溢流損失應(yīng)該在系統(tǒng)中安裝限位閥，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到快限位時(shí)，限位閥配合系統(tǒng)動(dòng)作，使多路閥回到中位，并且使工作泵卸荷，這樣就可以減少通過溢流閥的能量損失。 2，換向閥節(jié)流引起的損失：為了控制工作裝置的運(yùn)動(dòng)速度，換向閥要對(duì)油液進(jìn)行節(jié)流控制，裝載機(jī)工作裝置液壓控制系統(tǒng)所用的多路換向閥實(shí)際上就是比例方向閥，能對(duì)進(jìn)口和出口同時(shí)進(jìn)行節(jié)流控制。換向閥的節(jié)流使油液流經(jīng)換向閥時(shí)造成能量損失，引起發(fā)熱，使系統(tǒng)效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成閥不能正常工作。尤其是當(dāng)動(dòng)臂下降時(shí)，是靠自重下降的，動(dòng)臂下降很快，為了控制速度穩(wěn)定，多路換向閥通過節(jié)流產(chǎn)生很大背壓，來保持下降速度穩(wěn)定。動(dòng)臂從頂端限位到換向閥開

4、始換向，動(dòng)臂處于下降狀態(tài)，壓力急劇下降，動(dòng)臂油缸下腔的壓力趨于穩(wěn)定狀態(tài)，但是為了保證下降的穩(wěn)定，油缸下腔要通過多路換向閥節(jié)流產(chǎn)生背壓，從下圖可以看出，空載下降的背壓為3.2aMP，滿載下降的背壓達(dá)到8aMP左右，顯然背壓很大，會(huì)造成很大背壓損失，由功率損失公式： 從上面式子可以看出，為了減少背壓產(chǎn)生的能量損失，要盡量減少通過多路換向閥的流量控制好換向閥節(jié)流不但減少換向閥本身消耗的能量損失，而且也可以減少管路上單向閥的壓損失。從而能減少工作裝置工作過程消耗的能量。所以在保持系統(tǒng)穩(wěn)定情況下，減小換向閥的節(jié)流是猶為重要的問題。 2.2改進(jìn)系統(tǒng)工作原理及能量損失分析 閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，這方面的

5、工作已趨于完善。因此，進(jìn)一步的研究工作要擴(kuò)展到換向閥結(jié)構(gòu)以外的范圍。手動(dòng)先導(dǎo)比例減壓閥液控?fù)Q向閥： 如圖2.8為裝載機(jī)工作裝置先導(dǎo)控制下動(dòng)臂部分改進(jìn)原理簡圖，當(dāng)動(dòng)臂上升的時(shí)候，多路閥處于A位置，與原系統(tǒng)相同，當(dāng)動(dòng)臂下降的時(shí)候，多路閥處于B位，從先導(dǎo)系統(tǒng)過來的壓力油打開液控單向閥7，油缸兩腔實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，并且此時(shí)卸荷閥8打開，工作泵直接泄荷回到油箱，無桿腔的油液一部分流入有桿腔給有桿腔補(bǔ)油，多余的油液經(jīng)過多路閥節(jié)流回到油箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)臂下降速度的控制，這樣，由于工作泵的泄荷并且系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)，通過多路閥節(jié)流回到油箱的油液減少，從而減少了經(jīng)過多路閥的節(jié)流損失。 2.2.3改進(jìn)系統(tǒng)能量損失的分析

6、 當(dāng)無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油時(shí)，即動(dòng)臂處于舉升階段，此時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行功能和原系統(tǒng)相同，為阻性負(fù)載壓降的回路系統(tǒng)，能量損失和原系統(tǒng)一樣再此不在介紹。當(dāng)動(dòng)臂處于下降階段時(shí)采執(zhí)行差動(dòng)連接的形式，此時(shí)工作泵泄荷，動(dòng)臂下降靠自重，無桿腔排出的油液給有桿腔補(bǔ)油，多余的液壓油經(jīng)節(jié)流回到油箱以控制下降的速度。 2.4改進(jìn)系統(tǒng)下降穩(wěn)定性分析 由式（2.52）可知Cd、ρ、(A1_A2)為定值，每次的負(fù)載F也是定值，所以要控制下降的速度，只需要根據(jù)不同的F適當(dāng)控制A(x)的大小，所以可以控制動(dòng)臂下降的速度，系統(tǒng)可以達(dá)到穩(wěn)定程度。 第三章 蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油節(jié)能研究 由動(dòng)臂和鏟斗組成的，裝載機(jī)工作

7、裝置的操縱控制，主要是通過軟軸操縱多路閥進(jìn)行控制的，這種操縱方式操縱力很大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低。近年來在少數(shù)的裝載機(jī)上采用了液壓先導(dǎo)控制多路閥，液壓先導(dǎo)操縱具有安全、舒適、布置靈活及易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，工作液壓系統(tǒng)采用了小流量的先導(dǎo)油路控制高壓大流量的主油路，使工作裝置的操縱力大為降低等優(yōu)點(diǎn)，而日益廣泛地采用，這種控制系統(tǒng)需要除了工作和轉(zhuǎn)向泵以外的獨(dú)立壓力源，由于各個(gè)生產(chǎn)廠家不同、車型不同，所以它的壓力源也就有不同的形式。 3.1液壓先導(dǎo)系統(tǒng)壓力源的形式 1）先導(dǎo)泵+穩(wěn)流閥、溢流閥+選擇閥 此系統(tǒng)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在千轉(zhuǎn)以上，先導(dǎo)壓力油通過穩(wěn)流閥使先導(dǎo)油流量穩(wěn)定在8—12 L/min（視不同

8、機(jī)型確定），溢流閥將先導(dǎo)壓力穩(wěn)定在2.5—3.5MPa選擇閥起發(fā)動(dòng)機(jī)熄火降臂作用。該系統(tǒng)又分卡特型（圖3.1）和普通型（圖3.2） [12] 2）制動(dòng)泵+充液閥+穩(wěn)流閥、溢流閥+選擇閥 由于液壓濕式制動(dòng)橋在工程機(jī)械上的應(yīng)用逐漸普遍，許多制動(dòng)系統(tǒng)采用充液閥，這就為先導(dǎo)系統(tǒng)提供了又一個(gè)壓力源。可以采用沖液閥口接穩(wěn)流閥、溢流閥的方式獲得先導(dǎo)油源，這個(gè)方式可優(yōu)先保證沖液的情況下提供穩(wěn)定的先導(dǎo)油源，如下圖（3.3） 3）工作泵+多路閥內(nèi)置減壓閥 這種系統(tǒng)（如下圖3.4）是美國HUSCO公司7100系列多路閥所提供的內(nèi)置減壓閥，它將主系統(tǒng)的油壓減小到3MPa供給先導(dǎo)回路。 4）力士樂先

9、導(dǎo)壓力閥塊 這種系統(tǒng)（下圖3.5）是德國力士樂公司的MHSTE5G型先導(dǎo)供油系統(tǒng)，它通過梭閥將主系統(tǒng)的最高油壓取出后減小到3.5MPa供給先導(dǎo)回路 。 3.2先導(dǎo)泵為先導(dǎo)系統(tǒng)供油分析 3.2.1先導(dǎo)泵供油系統(tǒng)的原理 雖然，液壓先導(dǎo)系統(tǒng)壓力源有很多種不同的形式，但是，目前國內(nèi)裝載機(jī)采用液壓先導(dǎo)系統(tǒng)控制多路閥的壓力源，大都是用定量齒輪泵做先導(dǎo)泵給其提供的。 先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)主要由液壓油箱、工作泵、多路閥、先導(dǎo)閥、動(dòng)臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸、油管等部件組成它采用了掬于小流量的先導(dǎo)油路控制高壓大流量的主油路，并在低壓小流量的先導(dǎo)油

10、路上設(shè)有油路安全鎖定閥，安全鎖定閥是為了防止誤操作而設(shè)置的，它是一個(gè)二位二通電磁換向閥，當(dāng)電磁鐵處于斷電位置時(shí)，也就是駕駛員將開關(guān)置于“關(guān)閉”的位置時(shí)，對(duì)手柄的任何操作都不會(huì)對(duì)工作裝置產(chǎn)生任何動(dòng)作。當(dāng)安全鎖定閥的開關(guān)處于“開啟”位置時(shí)，控制油液進(jìn)入電液比例先導(dǎo)控制閥，通過操作手柄控制電液比例先導(dǎo)控制閥完成對(duì)動(dòng)臂和鏟斗的動(dòng)作控制。 上圖中下部分是先導(dǎo)油路，主要由先導(dǎo)泵、先導(dǎo)閥等組成。先導(dǎo)泵流出的先導(dǎo)油經(jīng)油路安全鎖定閥，再到先導(dǎo)閥，以控制多路閥主油路。上部分是主油路，主要由工作泵、多路閥、安全溢流閥、補(bǔ)油閥等組成。在先導(dǎo)控制油的作用下，通過多路閥滑閥不同的開啟方向，從而改變工作油液的流動(dòng)方向，實(shí)

11、現(xiàn)轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸的不同的運(yùn)動(dòng)方向，或者使鏟斗與動(dòng)臂保持在某一位置以滿足裝載機(jī)各種作業(yè)動(dòng)作的要求。 從上圖及原理可以看出，這個(gè)系統(tǒng)的先導(dǎo)壓力源是有定量齒輪泵5通過一個(gè)溢流閥組成的，雖然定量齒輪泵的價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，它可以穩(wěn)定的給先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油，但是由于系統(tǒng)的原理及工作過程決定，這種壓力源存在大量的能量損耗。 3.2.2先導(dǎo)泵供油系統(tǒng)的缺陷 用先導(dǎo)泵的液壓先導(dǎo)操縱有明顯的能量損耗。裝載機(jī)工作過程，大致為鏟裝、收斗、運(yùn)輸，卸斗、動(dòng)臂下降，在這個(gè)過程中如運(yùn)輸?shù)葼顟B(tài)，工作裝置不工作，多路閥處于中位狀態(tài)時(shí)，整個(gè)先導(dǎo)系統(tǒng)也就處于封閉的狀態(tài)，這樣從先導(dǎo)泵流出的油液不給系統(tǒng)供油，全部經(jīng)過溢流閥到

12、油箱，溢流閥是元件中功率損失較大的元件，經(jīng)過溢流閥損失的壓力能最終會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，會(huì)嚴(yán)重影響到熱平衡，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，而且只要裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)先導(dǎo)泵就會(huì)不停的工作，這樣會(huì)給先導(dǎo)系統(tǒng)的可靠性帶來不良的影響，所以說用先導(dǎo)泵給先導(dǎo)系統(tǒng)供油對(duì)系統(tǒng)熱平衡和可靠性都會(huì)產(chǎn)生不良效果。 3.3蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油分析 3.3.1蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油概述 蓄能器是一種用來貯存和釋放液壓能的裝置．合理利用蓄能器是節(jié)約能源的手段之一。因蓄能器是用來蓄積或儲(chǔ)存液壓能的容器，它的具體用途歸納如下： (1)作儲(chǔ)存能量用。若機(jī)器在一個(gè)工作循環(huán)中其最大需油量比平均流量大很多時(shí)，可在系統(tǒng)中裝一臺(tái)蓄能器來補(bǔ)充峰值流

13、量的需要，以減少油泵和原動(dòng)機(jī)的容量，并降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 (2)緩沖和吸振。系統(tǒng)安裝蓄能器來吸收能量，可以減小系統(tǒng)的壓力沖擊和緩和壓力脈動(dòng)。 (3)作應(yīng)急能源。蓄能器可以作為油泵發(fā)生故障或突然停電時(shí)的應(yīng)急能源。 (4)保壓。對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作而又需要保持恒定壓力的系統(tǒng)，設(shè)置蓄能器后，在保壓的同時(shí)，油泵可卸荷，避免功率損耗。對(duì)于間歇運(yùn)行的液壓系統(tǒng)．或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大．即對(duì)油泵供油量的要求差別很大，這樣的液壓系統(tǒng)使用蓄能器．在其需要供油量大時(shí)，讓蓄能器與泵一起供油，這樣便可選用較小流量的泵，不但減小傳動(dòng)功率，還可減小泵源占地面積，節(jié)省投資?；谛钅芷髯鰟?dòng)力源的作用，所以它可以給先導(dǎo)系

14、統(tǒng)提供壓力油源。 3.3.3蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油原理 此系統(tǒng)同先導(dǎo)泵為先導(dǎo)供油系統(tǒng)的差別如圖所示，用單向閥6和蓄能器5取代原來的先導(dǎo)泵，從裝載機(jī)工作過程來看，出于安全方面的因素，整個(gè)工作過程很少有工作裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時(shí)工作的情況，這樣在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作時(shí)，轉(zhuǎn)向泵7通過單向閥6為蓄能器5充油，蓄能器充滿是個(gè)很短暫的過程，當(dāng)蓄能器充滿時(shí)轉(zhuǎn)向泵7多余的油液將回到油箱，當(dāng)工作裝置需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，蓄能器5的油液迅速釋放，為先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油，控制工作裝置的運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的原理來看，只要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，轉(zhuǎn)向泵就為蓄能器充油，直到充滿為止，這樣蓄能器就可以有足夠的液壓油，源源不斷的為先導(dǎo)系統(tǒng)供油。 3.

15、3.4蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油優(yōu)點(diǎn) 從以上介紹的兩種不同的壓力源為先導(dǎo)系統(tǒng)供油原理可以看出，用蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油，這樣可以取代先導(dǎo)泵，減少油液的能量損失。所以蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)提供油源，由轉(zhuǎn)向泵間歇性為蓄能器供油.就原系統(tǒng)而言，無論是先導(dǎo)系統(tǒng)正常工作還是處于溢流統(tǒng)取消先導(dǎo)泵，它相對(duì)于改后的系統(tǒng)都是能量損失，如果不分能量最終要由液壓能會(huì)轉(zhuǎn)為熱能，影響系統(tǒng)的熱平衡，而的動(dòng)作，這樣也比原系統(tǒng)提高了可靠性。 3.4.2整個(gè)工作液壓系統(tǒng)模型分析 由蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油，工作泵為定量的齒輪泵，且有溢流閥，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)工作泵溢流，所以整個(gè)工作裝置的系統(tǒng)模型的建立可以把工作泵的壓力視為常數(shù)，又先導(dǎo)系統(tǒng)的

16、換向閥只是起到換向的作用，對(duì)先導(dǎo)系統(tǒng)的壓力影響可以忽略，故液壓系統(tǒng)可簡化為下圖： 上面為電液比例減壓閥 從上式可以看出，負(fù)載的流量變化和比例減壓閥的輸出壓力是線性關(guān)系，也就是說，如果比例減壓閥的輸出壓力是穩(wěn)定的那么負(fù)載的速度就是穩(wěn)定的。由比例減壓閥的原理可以知道，無論比例減壓閥的輸入壓力P怎樣變化，系統(tǒng)的輸出壓力Pc總是穩(wěn)定的值，也就是說，雖然蓄能器的輸出壓力是變化的，隨著氣體體積的增大而減小，但是蓄能器的輸出壓力P經(jīng)過比例減壓閥后的輸出壓力Pc是穩(wěn)定的，對(duì)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度取決于比例減壓閥的動(dòng)態(tài)特性，和整個(gè)系統(tǒng)的總體匹配情況。 第四章 工作泵的節(jié)能研究 裝載機(jī)

17、在不同工況時(shí)動(dòng)力源的能量消耗往往有很大差別。供過于求，動(dòng)力源的輸出流量過剩和壓力過剩．是造成能耗的根本原因。所以提高匹配效率是動(dòng)力源節(jié)能的最有效辦法，也就是要流量適應(yīng)動(dòng)力源，即泵供給系統(tǒng)的流量自動(dòng)地和需要量相適應(yīng)、沒有流量過剩，它能將流量損失減到最小的程度。但是要實(shí)現(xiàn)流量適應(yīng)控制必須采用變量泵。而變量泵的價(jià)格高，裝載機(jī)的生產(chǎn)廠家為了占據(jù)市場(chǎng)，就要降低成本，所以目前國內(nèi)的裝載機(jī)大部分的壓力源采用的是定量齒輪泵。定量泵具有簡單、價(jià)廉、可靠等許多優(yōu)點(diǎn)，所以若能根據(jù)工況特點(diǎn)采用簡單措施合理利用其輸出能量，也能達(dá)到一定的節(jié)能效果。 4.1 單工作泵系統(tǒng)分析 4.1.1 單工作泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理 下圖

18、為裝載機(jī)單工作泵工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖，目前裝載機(jī)的工作液壓系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式有幾種不同的類型，但大部分只是多路閥的控制方式不同，動(dòng)力源部分基本相同，所以本文就以下面的普通、常見的 50 型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)來做以分析。 動(dòng)臂液壓缸換向閥 3 和轉(zhuǎn)斗液壓缸換向閥 4，用來控制轉(zhuǎn)斗液壓缸的和動(dòng)臂液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向，使鏟斗和動(dòng)臂能停在某一位置，并可以通過控制換向閥的開度來獲得液壓缸的不同速度。轉(zhuǎn)斗液壓缸換向閥是三位六通滑閥，它可控制鏟斗前傾、后傾和固定在某一位置等三個(gè)動(dòng)作；動(dòng)臂液壓缸換向閥是四位六通滑閥，它可控制動(dòng)臂上升、下降、固定和浮動(dòng)等四個(gè)動(dòng)作。動(dòng)臂浮動(dòng)位置可使裝載機(jī)在平地堆積作業(yè)時(shí)，工作裝置能隨

19、地面情況自由浮動(dòng)，在鏟掘礦石作業(yè)時(shí)可使鏟斗刃避開大塊礦石進(jìn)行鏟掘，提高作業(yè)效率。 無桿腔雙作用安全閥9和有桿腔雙作用安全閥10. 它由過載閥和單向閥組成，并聯(lián)裝在轉(zhuǎn)斗液壓缸的回路上，過載閥一般壓力調(diào)定在，無桿腔雙作用安全閥為 16aMP ，有桿腔雙作用安全閥為 8aMP 其作用由三個(gè)： a)當(dāng)轉(zhuǎn)斗液壓缸滑閥在中位時(shí)，轉(zhuǎn)斗液壓缸前后腔均閉死，如鏟斗受到額外沖擊載荷，引起局部油路壓力劇升，將導(dǎo)致?lián)Q向閥和液壓缸之間的元件、管路的破壞。設(shè)置過載閥即能緩沖該過載油壓。 b)在動(dòng)臂升降過程中，使轉(zhuǎn)斗液壓缸自動(dòng)進(jìn)行泄油和補(bǔ)油。裝載機(jī)連桿機(jī)構(gòu)上設(shè)有限位塊，當(dāng)動(dòng)臂在升降至某一位置時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)

20、的干涉現(xiàn)象。例如動(dòng)臂在提升至某一位置時(shí)，會(huì)迫使轉(zhuǎn)斗液壓缸的活塞桿向外拉出，造成轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔壓力劇升，可能損壞油封和油管，但由于有過載閥，可使困在液壓缸前腔中的油經(jīng)過過載閥泄出，返回油箱。而同時(shí)后腔容積增大，造成局部真空，緩沖補(bǔ)油閥中的單向閥隨即打開，向轉(zhuǎn)斗油缸后腔補(bǔ)油。 c)裝載機(jī)在卸載時(shí)，能實(shí)現(xiàn)鏟斗靠自重快速下翻，并順勢(shì)撞擊限位塊，使斗內(nèi)剩料卸凈。當(dāng)卸料時(shí)，壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗。當(dāng)鏟斗重心越過斗下鉸點(diǎn)后，鏟斗在重力作用下加速翻轉(zhuǎn)，但其速度受到液壓泵供油速度的限制，由于緩沖補(bǔ)油閥中的單向閥及時(shí)向轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔補(bǔ)油，使鏟斗能快速下翻，撞擊限位塊，實(shí)現(xiàn)撞斗卸料。 4.1.2 單工

21、作泵系統(tǒng)缺陷 從上面工作裝置液壓系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)可以看出，當(dāng)動(dòng)臂和鏟斗處于限位或動(dòng)臂升降、鏟斗鏟掘遇到嚴(yán)重阻礙時(shí)，壓力會(huì)逐漸的升高，當(dāng)壓力超過動(dòng)臂和鏟斗的溢流閥調(diào)定的額定工作壓力時(shí)，溢流閥打開，油液通過溢流閥回油箱，在這個(gè)過程中損失大量的壓力能，這部分壓力能最終要變成熱能，影響系統(tǒng)的熱平衡，這部分能量損失占裝載機(jī)液壓系統(tǒng)能量損失的很大部分，因?yàn)樘幱谙到y(tǒng)安全的考慮，安全閥一定要存在系統(tǒng)當(dāng)中，并且系統(tǒng)保壓溢流也一定要存在，但是通過溢流閥的油液過多，這是單泵系統(tǒng)的缺陷。由于裝載機(jī)的實(shí)際工作情況，裝載機(jī)在鏟掘時(shí)，需要的是高壓小流量增加鏟掘力，而鏟斗離開料堆負(fù)載變小，所以升起的過程中，需要低壓大流量增加

22、上升的速度，基于以上的工作特點(diǎn)就可以采用雙泵合分流系統(tǒng)，盡量讓流量和系統(tǒng)的需要所匹配，減小系統(tǒng)的能量損失。 4.3 改進(jìn)系統(tǒng)分析 4.3.1 改進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理 下圖為針對(duì)原系統(tǒng)的缺陷改進(jìn)后的工作裝置結(jié)構(gòu)及原理圖，和原系統(tǒng)的主要差別是動(dòng)力源部分，由原來的單泵改為兩個(gè)等排量的串聯(lián)泵。 從上圖可以看出，系統(tǒng)的由兩個(gè)等排量泵，通過單向閥 12 和卸荷閥 14 合分流，除了動(dòng)力源部分，其余的結(jié)構(gòu)和原理和原系統(tǒng)相同。系統(tǒng)中的卸荷閥 14 卸荷壓力調(diào)定在 8aMP ，當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行工作的時(shí)候，主油路的壓力高于卸荷壓力調(diào)定在 8aMP 時(shí)，泵 13 卸荷回到油箱，當(dāng)壓力不足以開啟卸荷壓力調(diào)定的壓

23、力時(shí)，泵 13 通過單向閥 12 和泵 6 合流，給系統(tǒng)提供大的流量，當(dāng)系統(tǒng)合流時(shí)和原系統(tǒng)是等同的。 4.3.2 雙工作泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 由于針對(duì)單工作泵系統(tǒng)的缺陷做出系統(tǒng)改進(jìn)，顯然改進(jìn)后的系統(tǒng)自然是從減少能量損失為出發(fā)點(diǎn)，從改后系統(tǒng)的原理可以看出，動(dòng)力源部分基本是通過雙泵的合分流，來盡量達(dá)到變量泵的效果，做到流量適應(yīng)控制，以減少不必要的損失。當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行鏟掘動(dòng)作時(shí)，需要大的壓力來提供鏟掘力，并且在這個(gè)過程中，鏟斗的收放斗和動(dòng)臂的提升交替進(jìn)行，并且速度比較慢，顯然，這個(gè)過程中油缸的運(yùn)動(dòng)速度，不能使油缸全部吸收工作泵排出的油液，因此系統(tǒng)的壓力升高，部分油液要從溢流閥回到油箱，如果是原系統(tǒng)，那么工

24、作泵的排出油液大部分要從高壓溢流閥流走，而對(duì)于改進(jìn)后的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)采用雙泵控制，并其中的一個(gè)泵 13 聯(lián)有卸荷閥 14，當(dāng)壓力超過卸荷閥的壓力時(shí)，卸荷閥 14打開，泵 13 低壓卸荷回到油箱。當(dāng)裝載機(jī)工作過程中遇到嚴(yán)重阻力或限位時(shí)依然是一個(gè)泵卸荷，一個(gè)泵工作， 顯然這些情況比原系統(tǒng)至少一半的流量通過溢流閥，因此少損失的很多的壓力能。 如圖 4.4 雙泵共同工作滿載工況動(dòng)臂上升時(shí)的壓力變化，動(dòng)臂下腔壓力在鏟斗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力作業(yè)下，經(jīng)過初期的壓力波動(dòng)后，壓力平穩(wěn)上升。這個(gè)過程兩個(gè)泵的壓力變化一至，并且在上升過程中，兩個(gè)泵的壓力都在8MPa 以下，所以這也是把一個(gè)工作泵的卸荷壓力調(diào)定在 8M

25、Pa 的原因，如果卸荷壓力小于 8MPa 那么就有可能在動(dòng)臂滿載上升過程中一泵卸荷不能實(shí)現(xiàn)快速上升，如果壓力大于 8MPa ，那么會(huì)有更多的壓力損失。在當(dāng)動(dòng)臂達(dá)到頂點(diǎn)限位時(shí)，一個(gè)泵立刻卸荷，壓力急劇下降，如圖虛線部分為卸荷泵壓力變化過程，實(shí)線部分給系統(tǒng)提供壓力，頂端壓力為溢流閥開啟的壓力，這個(gè)壓力在多路閥換向時(shí)下降。 圖 4.5 為雙泵系統(tǒng)動(dòng)臂起升到極限位置，動(dòng)臂處于機(jī)械限位的狀態(tài)，動(dòng)臂下腔的壓力急劇升高，當(dāng)壓力達(dá)到其中泵 13 的卸荷壓力約 8MPa 時(shí)，泵 13的油液卸荷回到油箱，如虛線所示，虛線部分的壓力為經(jīng)過卸荷閥的壓力，此時(shí)由泵 6 單獨(dú)供油，當(dāng)壓力達(dá)到 18MPa 附近時(shí)溢流

26、閥開啟，系統(tǒng)的壓力變化的動(dòng)態(tài)過程取決于溢流閥的工作特性。從圖中可以看出，一個(gè)泵的油液先卸荷不經(jīng)過溢流閥，顯然工作裝置在這種狀態(tài)下，經(jīng)過溢流閥的流量減少，即減少了很多的溢流損失。雙泵共同工作動(dòng)臂空載起升時(shí)壓力變化圖，動(dòng)臂下腔壓力在鏟斗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力作業(yè)下，經(jīng)過初期的壓力波動(dòng)后，壓力平穩(wěn)上升，從圖中可以看出，兩個(gè)泵在合流過程中的壓力變化平穩(wěn)且是一至的，壓力都小于8MPa ，此時(shí)是雙泵大流量實(shí)現(xiàn)快速上升。雙泵共同工作動(dòng)臂下降工況，動(dòng)臂上腔進(jìn)油，下腔回油，兩個(gè)泵處于合流狀態(tài)，并且從圖中可以看出，兩個(gè)泵輸出壓力變化的趨勢(shì)相同。 4.5.2 兩個(gè)系統(tǒng)流量比較分析 1）當(dāng)鏟斗掘料時(shí)：由裝載機(jī)的實(shí)際工

27、作情況，多路閥的閥口處于全開狀態(tài)也就是說 A1（x）=A2(x) 并且，當(dāng)外負(fù)載F 決定著泵的輸出壓力Pp ，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)處于掘料時(shí)，外力 F 基本相等，Pp 也基本相等。由公式(4.2)和(4.4)知Q1原≈ Q1改進(jìn)(4.5) 2）當(dāng)鏟斗離開料堆時(shí)：由于改進(jìn)系統(tǒng)的兩個(gè)液壓泵的輸出流量總和和原系統(tǒng)的液壓泵的輸出流量相等，所以兩個(gè)系統(tǒng)給液壓缸的輸入流量相等。 3）當(dāng)處于頂端限位時(shí)：原系統(tǒng)液壓泵輸出所有的油液全部溢流，改進(jìn)系統(tǒng)處于分流狀態(tài)，一個(gè)泵油液泄荷，一個(gè)泵油液全部溢流。 4）當(dāng)動(dòng)臂下降時(shí)：動(dòng)臂下降的時(shí)候幾乎是靠自重降落的，此時(shí)原系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)的輸入流量相等為Q。顯然，原系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)在不考慮系統(tǒng)泄露時(shí)，鏟斗掘料過程給油缸的輸入流量幾乎是相等的，當(dāng)鏟斗離開料堆時(shí)給油缸的輸入流量也相等，限位的時(shí)候，系統(tǒng)沒有輸入，動(dòng)臂下落的時(shí)候，兩個(gè)系統(tǒng)輸入流量相等，因?yàn)榱髁繘Q定著油缸動(dòng)作速度，原系統(tǒng)裝載機(jī)的工作過程中速度是穩(wěn)定的，所以改進(jìn)后的雙泵合流系統(tǒng)的速度也是穩(wěn)定的。改后的系統(tǒng)，裝載機(jī)從掘料—離開料堆升起—頂端限位—下降—掘料，在這個(gè)過程中，雙泵系統(tǒng)完成分流—合流—分流—合流—分流。雖然在分流和合流的瞬時(shí)流量是變化的，但是從上面分析可以看出，它不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。綜合以上分析說明，改進(jìn)后的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。