三一挖掘机液压系统。

不二越(NACHI)液压挖掘机液压系统日本不二越公司开发的液压挖掘机液压系统采用具有抗饱和功能，分流比负载敏感压力补偿系统。该液压系统的主要部分如图一所示。它由分流比阀前补偿负载敏感压力补偿多路阀组(9联)和泵控制系统组成。转偏臂动A4B4P2L0PrPLSAIPLmaxuPpPrPtPLSP0P0PLmaxDR1PT(Auxially)用备Ppal(Travel[Right])(Travel[Left])走行左Ppa2走行右Ppa3A2B2A1B1Ppbl统系纵操导先A3B3Ppb2Ppb3pilotpressurePAPLSPLSM0P2P1PrP0PpSDRP2HIP0DR2(SwingMotor)板土推(Dozer)(BoomSwing)Ppa4Ppa5杆斗(Arm)转回Ppa6Ppa7A6B6A5B5Ppb4Ppb5A7B7Ppb6Ppb7(Boom)臂动Ppa8斗铲(Bucker)Ppa9Ppb8A8B8Ppb9A9B9统系压液机掘挖压液越二不一图EABCD一.分流比阀前补偿负载敏感压力补偿多路阀组该阀组有九个阀杆(左右行走，回转，动臂，斗杆，铲斗，推土板和后备)，另有四个控制阀(安全阀A，卸载阀B，切断阀C和压差减压阀D)。在每个阀前设压力补偿阀，各阀通路情况和工作原理如图二(a)，(b)，(c)所示，该阀为三位十二通阀，有二个进油P口，三个回油T口，三个LS(压力补偿口)，二个执行器(A、B)口，二个先导油压(Pi)控制油口(进出口)，如图二(a)所示。为了清楚地了解油口连通情况，图二(b)画出了一个阀位(中位)，来表示油路连接情况。如果把相同的油口合并，并取掉先导控制油口，则该阀实际上是带补偿油口的三位四通阀，如图二(c)所示。压力补偿阀左端受阀杆进口压力Pm作用，右端受补偿压力PLS和该阀杆的负载压力（阀杆出口压力）PL作用，从压力补偿阀阀杆力平衡可得：Pm=PL+PLS阀杆进出口的压差△P为：△P=Pm-PL=PLS各压力补偿阀右端都受PLS作用，因此各阀杆的进出口的压差都相等。经各压力补偿阀的压差为：△P=P-Pm=P-PL-PLS因同时动作的各阀的负载压力PL是不同的，因此同时动作时，各压力补偿阀的压降不同，此压降差正好补偿了负载压力差，起到了负载均衡器的作用。图二各阀通路情况和符号原理图图三压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统二.压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统(见图三)该负载敏感阀采用阀前补偿，采用一个等差减压阀，该减压阀是二位三通阀（图一中D），有三条通路：P油泵压力油，补偿压力油PLS和回油路，其一端受油泵压力P作用，另一端受最高负载压力PLmax和减压阀输出压力PLS作用。从减压阀力平衡可知，该减压阀输出的油压为：PLS=P-PLmax压差减压阀输出油泵压力和最高负载压力之差PLS，作用在各压力补偿阀的左端和油泵流量调节阀的左端。从油泵流量调节阀力平衡可知：PLS=FS/A式中：FS：流量调节阀弹簧力A：流量调节阀受压面积当PLSFS/A流量调节阀在右位，油泵压力油进入变量油缸使油泵流量减小当PLSFS/A流量调节阀在左位，变量油缸回油，在弹簧力作用下，使油泵流量增加流量调节阀控制补偿压力PLS的大小。通常负载敏感压力补偿系统，一般泵和多路操纵阀之间连接管道较长，引起压力传递滞后，使得控制不稳定，由于管道阻力引起压降，使得泵的出口压力PP和多路操纵阀的进口压力PV有差异，PPPV，特别是通过该管道的压降，随温度而变，冬天低温时PP和PV之间压差较大，造成泵的流量控制和负载敏感阀的流量控制不一致，泵的流量按PP-PLmax目标压差进行控制，而负载敏感阀按PV-PLmax目标压差进行控制，因PV-PLmaxPP-PLmax，因此低温时管道液阻大，会引起执行元件供油流量明显减少。NACHI作了改进，采用压差减压阀检出多路阀的进口压力和最高负载压力之差PLS，作为二次压力，向油泵调节阀和压力补偿阀同时进行反馈，避免了负载敏感管道较长时产生的负载压力信号延迟的问题，自动修正了低温时泵和操纵阀之间的压力损失，使油泵和操纵阀的调节保持一致，避免了油泵和操纵阀之间油管压力损失所造成对控制的不良影响，能防止低温时执行元件的速度降低，获得和常温时同样的操纵感觉。三．与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统（见图四）图四与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统随着发动机的转速改变油泵流量随之变化，要求油泵控制目标补偿压差和多路阀进出口压差也随之改变，要求目标补偿压差随发动机转速自动变化，随着发动机转速上升，目标补偿压差自动增加。为此NACHI采用转速匹配控制阀（图一中E）。利用先导操纵定量泵输出的液压油。经过定节流口产生的压差来检出发动机转速。因为定量泵的流量与发动机转速成正比，通过节流孔S产生的压差与泵的流量有关。把节流孔S前后压差作为油泵调节阀的目标压差。从而使油泵的排量控制与发动机转速相匹配。通过转速匹配阀（实际是压差调节阀）检出节流孔前后压差P0。从转速匹配阀的力平衡可得：P0=P1-P2式中：P1—节流孔前压力P2—节流孔后压力在原油泵调节阀上取掉弹簧，将P0作用于油泵调节阀的左端，作为目标补偿压差（替代弹簧作用）与补偿压力PLS（作用在油泵调节阀的右端）相平衡，按P0=PLS来调节油泵的流量。PLS=PV-PLmax为多路阀进口压力和最高负载压力之差。PLS=Pm-PL，PLS也是各操纵阀入口压力Pm和出口压力PL之压差。目标补偿压差△P（PLS）随发动机转速而变，使系统与发动机工况相匹配，使得在所有发动机转速范围都能保持最佳的操纵感觉，改善了微调操作性能，也降低了系统的能耗。图五（a）为通常负载敏感系统，图中表示在发动机高转速和低转速时，阀杆行程和通过流量的关系曲线。(a)通常负载敏感系统发动机高转速流量发动机低转速(b)转速连动控制负载敏感系统阀杆行程图五阀杆行程流量特性阀杆行程发动机高转速流量发动机低转速从图中可见，当发动机在低转速时，阀杆达到一定行程后，阀杆行程（阀的开度）增加，阀控制的流量保持不变（在图中水平线）。图五（b）为转速连动控制的负载敏感系统，由于转速连动控制，当发动机转速低时，补偿压差降低，因此该情况下，阀杆行程和通过流量曲线，为一条连续的倾斜线，没有水平线区段。发动机高转速和低转速，流量与行程的特性曲线，仅斜率不同，发动机低转速时，特性曲线倾斜度小，微调操作性能好。四．与自身负载压力相关的压力补偿阀（见图六）压力补偿是保持操纵阀的进出口压差在目标压差值来进行控制的。当遇到惯性负载较大时，例如挖掘机回转马达启动时，负载压力变化比回转速度变化来的快，负载压力PL迅速升高，而流量增加跟不上，使压力补偿阀不能按补偿压力正确调整，产生过度或不足调整，来回摆动，伴随着产生大的流量变动。使得进入回转马达的流量偏离目标流量来回增减变动，引起回转马达产生振摆波动。为了避免这个问题，过去挖掘机采用负载敏感压力补偿系统时，一般回转马达独立地采用单泵供油。NACHI为了解决这个问题，开发了与自身负载压力相关的压力补偿阀，其具体结构见图六。它由阀体、滑阀和柱塞组成，滑阀的右端有一个受压面积A1，作用着操纵阀的进口压力，滑阀的左端有两个受压面积A2和A3，分别作用着补偿压力PLS和自己的负载压力PL（如图六所示）。流量负载压力PLk=1k1k1图六与自身负载压力相关的压力补偿阀图七由压力补偿阀力平衡可得PLSA2+PLA3=PmA1操纵阀进出口压差△P=Pm-PL如A2=A3=A，令K=A/A1则：△P=KPLS-(1-K)PL当A=A1△P=PLS△P等于补偿压力当A≠A1时A1AK1△P随负荷增加而减少A1AK1△P随负荷增加而增加采用K1压力补偿阀结构，△P与自身负载压力有关，如图七所示，随着自身负载压力的提高，压差△P减少，使得流量自动减少，这样当遇到惯性负荷时，不会因负载压力突然增高，产生压力补偿阀过度调整，使进入回转马达的流量超过目标流量。避免了产生来回振摆的现象。采用了这种与自身负载压力相关的压力补偿阀，遇到惯性负荷也能平稳控制，挖掘机回转就不需要采用单独油泵供油。五．液压系统其他功能阀（见图一）1．安全阀A：控制系统油压。2．中位卸载阀B：从符号原理图上可知，该阀是二位二通阀。中位卸载阀力平衡方程式为：P•A=(P0+PLmax)A+FP=P0+PLmax+F/A式中：F—弹簧力A—阀液压作用面积当油泵压力PP0+PLmax+F/A时，油泵就通过此阀溢流。当所有操纵阀杆都在中位时，PLmax=0(即回油)，即此时油泵卸载压力为P0+F/A。由于有弹簧力F/A的作用，因此P-PLmax=PLSP0，油泵调节阀处于右位（见图三）。先导操纵压力油进入泵的变量机构，使变量泵的流量变到最小。该液压系统，当所有操纵阀都不工作时，泵处于最小排量和很低油压下运转。3．切断阀C：从符号原理图上可知，该阀为压力阀。其力平衡方程式为：PLmax+P0=F/A式中：F—弹簧力A—阀液压作用面积当最高负载压力PLmax超过设定值时，此阀打开排油。由于液压油流动，产生压差，使P-PLmax增大，油泵流量调节阀起作用，油泵流量减至最小。4．等差减压阀D（见图一）应该说明系统中等差减压阀D输入油压不是主油泵压力油P，而是先导油泵压力油Pp，因此系统补偿压差PLS不是由液压系统主油泵产生，而是由先导油泵产生。图二各阀通路情况和符号原理图图三与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统二次压差油泵流量调节阀压差减压阀梭阀压力补偿阀操纵阀油泵调节阀图四与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统先导泵先导操纵阀二次压力转速匹配控制阀东芝负载敏感压力补偿挖掘机油路东芝负载敏感压力补偿系统（Innovativebreed-offloadsensingsystem）采用回油路分流比负载敏感压力补偿多路阀（IB系列多路阀）和负流量控制泵(PVB系列变量泵)。挖掘机液压系统如图一所示。挖掘机液压系统一般都由四大部分，IB系统中各液压作用元件液压子系统和多路阀先导操纵系统这二个部分没有多大特色，为节约篇幅在本文不作介绍。本文重点介绍IB系统中具有特色的部分：多路阀液压系统和液压泵控制系统。一．东芝回油路压力补偿分流比负载敏感阀（IB系列阀）东芝回油路压力补偿分流比负载敏感阀液压系统的原理符号，如图二所示该阀由9联阀组成（动臂，斗杆，铲斗，回转和二个行走外，有三个供选用阀），可用于小型挖掘机上。三个供选用阀：一个用于推土，一个用于动臂偏转，还剩下一个供后备用，（可装其他附属工作装置）。各阀并联供油，中位封闭。阀组中包括液压作用元件的过载阀和补油阀，具有增压功能的安全阀，油泵流量控制阀和负流量控制节流孔等。（一）IB系列多路阀的具体结构和原理符号图如图三所示图一东芝挖掘机IB系列液压系统图二IB系列多路阀液压系统1.压力补偿滑阀2.回油口3.回油腔4.再生单向阀5.主阀6.LS腔7.进油单向阀8.进油腔9.旁通回油道10.检出最高负荷压力单向阀图三IB系列阀具体结构和原理符号图IB系列多路阀每个阀外，由主阀5（三位十通阀），压力补偿阀1。进油单向阀7，再生单向阀4，检出最高负载压力单向阀10。以及油缸A和B腔的过载阀和补油单向阀等组成。（二）回油路压力补偿工作原理和特点IB系列负载敏感阀工作原理如图四所示。压力补偿阀左端受负载压力PL（即操作阀的出口压力）和弹簧力作用，右端受最大负载压力PLmax作用，从压力补偿阀力平衡可得：APL+Fs=PLmaxA式中：A－受压面积Fs－弹簧力采用弱弹簧，可忽略弹簧力。得：PL=PLmax由于回油路上压力补偿阀的节流补偿作用，使各操纵阀控制的执行器负载均衡，各执行器负载压力相同，都为PLmax。通过各压力补偿阀的压差ΔP为ΔPL=PLmax－PL恰好补偿了负载压力差各操纵阀阀杆进出口压差都相等为:ΔPL=Pm－PL=Pm－PLmax式中：Pm为各阀的进口压力由于各阀ΔP相等，因此通过各阀杆的流量只与阀杆行程有关，具有抗饱和的功能。把压力补偿阀放在回油路上的优点是