液壓挖掘機(jī)主控閥

液壓挖掘機(jī)主控制閥
主控制閥也稱為主控閥或主閥，它的作用是按操作者的指令將泵排出的壓力油提供到各執(zhí)行元件，使挖掘機(jī)完成各種動作。主控閥是個(gè)復(fù)雜的液壓元件，現(xiàn)就幾種典型的主控閥加以說明。

      1.U28閥

      U28閥是日本東芝公司生產(chǎn)的專用于20—3t的挖掘機(jī)上。其外形見圖3—32
                                                        圖3—32 U28閥外形圖

      該閥是一組多路閥，閥體分左，中，右三片，用螺栓緊密相聯(lián)。左片是一組三聯(lián)閥(上圖中1，2，3號閥)，中間片是油道，右片是一組四聯(lián)閥(上圖中4，5，6，7號閥)。

      該閥具有如下功能：

     (1)單獨(dú)動臂提升時(shí)雙泵合流供油，提高動臂提升速度。  (只在動臂提升時(shí))

     (2)斗桿單獨(dú)動作時(shí)雙泵臺流供油，加快斗桿動作速度。

     (3)動臂優(yōu)先，動臂與其他動作同時(shí)進(jìn)行時(shí)，動臂的動作將優(yōu)先保證。

     (4)回轉(zhuǎn)優(yōu)先，回轉(zhuǎn)與斗桿同時(shí)動作時(shí)，回轉(zhuǎn)將優(yōu)先保證。

     (5)負(fù)流量控制，給主泵提供一個(gè)負(fù)流量信號，使閥桿在中位時(shí)，主泵排量變?yōu)樽钚　?

     (6)直線行走，當(dāng)挖掘機(jī)前進(jìn)或后退時(shí)可同時(shí)作其他動作，以保證特殊工況的需要。

     (7)可配置電傳感器，以滿足電控的需要。

     (A)液壓系統(tǒng)符號

  
     圖中下面油口中，兩個(gè)P1分別與兩個(gè)主泵的出油口相接，是主進(jìn)油口P2~口P3用油管連接，作為斗桿合流時(shí)的輔助進(jìn)油。

      b口與上面b口(左羅輯閥出口)用油管連接。

      C口與動臂閥伺服油a1口相連，作為動臂合流的信號。

      R口是主回油，接液壓油散熱器，然后回油箱。

      a口與上面a口（右羅輯閥出口）用油管連接。

      Py1和Py2與左，右行走操縱閥（腳踏閥）的出油連接，使行走增壓。

     上面油口fL和fR分別與兩個(gè)主泵的負(fù)流量控制接口相接。

     G口作為信號輸出可作他用，如接壓力傳感器等。

     當(dāng)各閥桿在中立位置時(shí)（無操作時(shí)），左路P1通過三組閥后，推開羅輯閥2，經(jīng)過負(fù)流量閥3進(jìn)入回油道，從主回油口R回油箱。右路P1通過四組閥后，推開羅輯閥，經(jīng)過負(fù)流量閥進(jìn)入回油道，從主回油口R回油箱。

      此時(shí)，兩個(gè)負(fù)流量閥接口fL和fR分別有壓力信號輸出到主泵的調(diào)節(jié)器，使主泵排量減小。這是閥桿全部處于中立位置時(shí)油的流向。如果閥桿移動將有下面的情況。

     1.回轉(zhuǎn)閥（左片下面）移動時(shí)，假設(shè)a1口進(jìn)伺服油，推動閥桿向右移位，P1的中路油被切斷，而旁路油推開單向閥進(jìn)入A1口，油從A1口流出進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)。由回轉(zhuǎn)馬達(dá)流回的油經(jīng)B1口從該閥的回油口流入回油道。此時(shí)，這一路油被引入執(zhí)行元件回轉(zhuǎn)馬達(dá)而使挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)，上面的兩組閥沒有油通過，所以，負(fù)流量輸出口fL沒有壓力輸出，主油泵排量變大。

     2.斗桿閥（左片中間一組）移動時(shí)，假設(shè)a2進(jìn)伺服油，推動閥桿向右移位，P1的中路油被切斷，而旁路油推開單向閥進(jìn)入A2口，油從A2口流出進(jìn)入斗桿油缸大腔。由斗桿油缸小腔流回的油經(jīng)B2口從該閥的回油口流入回油道。此時(shí)，這一路油被斗桿閥切斷，上面的一組閥沒有油通過（指到羅輯閥處沒有油，經(jīng)節(jié)流閥6來的并聯(lián)油路的油在單向閥4處被斷開）。所以，負(fù)流量輸出口fL沒有壓力輸出，主油泵排量變大。

      當(dāng)該閥桿向右移時(shí)，閥桿右端切斷了控制油到回油道的通路（虛線，從a口來的油，即從右片閥的羅輯閥出口a經(jīng)外接管道進(jìn)入下面a口）。使右片閥的羅輯閥出口a被堵截，右面主泵壓力油從羅輯閥心小孔進(jìn)到該閥心上部，由于面積差的作用閥心被壓住，使右路油不能從羅輯閥回油，強(qiáng)行使右路油經(jīng)單向閥8進(jìn)入斗桿閥，實(shí)現(xiàn)了左右兩路油都進(jìn)入斗桿閥，即雙泵合流。

      當(dāng)伺服油進(jìn)入b2，推動閥桿向左移時(shí)，主泵的油經(jīng)B2進(jìn)入斗桿缸小腔，而大腔經(jīng)A2回油，其他情況相同，仍是雙泵合
流。

      在A2，B2的油路上裝有過載溢流閥，它們的調(diào)定壓力高于主安全閥，它們的作用是在該閥中位時(shí)，由外部的力使該油缸壓力過高時(shí)此溢流閥泄油以保護(hù)油缸。而在油缸吸空時(shí)，如斗桿快速下降，斗桿油缸大腔需快速進(jìn)油，如果雙泵合流仍供不上時(shí)，油缸將吸空壓力變低，此時(shí)過載溢流閥從回油路向油缸補(bǔ)油，避免油缸吸空。

      3.左行走閥（左片上面）在中位時(shí)，A3，B3兩腔相通（Y型閥）并與回油相通，行走馬達(dá)不制動（機(jī)械制動）。當(dāng)a3進(jìn)伺服油閥桿向右移位時(shí)，壓力油經(jīng)單向閥4從A3口進(jìn)入馬達(dá)。B3口回油，羅輯閥沒有油流入，負(fù)流量輸出沒有壓力，主泵排量變大。（由此可知，凡是有一個(gè)閥桿不在中位，都沒有負(fù)流量壓力信號輸出，主泵流量變大。當(dāng)閥桿稍開或半開，則有負(fù)流量信號，起油泵的調(diào)速作用。此點(diǎn)以后不再說明。）當(dāng)b3進(jìn)伺服油閥桿向左移位時(shí)，變成B3口出油，A3口回油。其他情況相同。右片閥最上面一組為右行走閥，其結(jié)構(gòu)與作用和左行走閥相同。

      為實(shí)現(xiàn)直線行走功能，設(shè)置了直線行走閥1，其工作情況如下：閥組從p1口引進(jìn)了伺服泵的控制油，其壓力一般為35kgf／cm2—40kgf／cm2，這個(gè)控制壓力作用在直線行走閥1的右端，同時(shí)穿過右片閥的鏟斗閥，動臂閥，經(jīng)過中片后又穿過左片閥的斗桿閥和回轉(zhuǎn)閥，最后進(jìn)回油道。當(dāng)鏟斗，動臂，斗桿，回轉(zhuǎn)任一個(gè)閥有動作（移位）時(shí)，這控制壓力將不能通回油而升高壓力，從而將推動直線行走閥1，使其向左移，此時(shí)兩個(gè)行走閥的進(jìn)油路連通，成為并聯(lián)油路。只要有一個(gè)泵供油兩邊的行走可同時(shí)運(yùn)行。而另一個(gè)泵的油可作其他動作，如動臂，斗桿等。即實(shí)現(xiàn)了直線行走功能。

      4.右片設(shè)有備用閥，以便裝其他工作裝置時(shí)使用，如液壓破碎器等。

      5.鏟斗閥動作情況與回轉(zhuǎn)閥基本相同。

      6.動臂閥（右片下面），當(dāng)a1口進(jìn)伺服油時(shí)，閥桿向右移，右路主泵的壓力油從A1口進(jìn)動臂缸大腔，動臂缸小腔的回油從B1口經(jīng)閥內(nèi)油道回油。

      a1口進(jìn)伺服油的同時(shí)，C口也進(jìn)伺服油（外接管路接通）并推動動臂合流閥上部的二位閥向左移，斷開從單向閥來的左路泵的壓力油，使左路泵的壓力油推開羅輯閥7進(jìn)入右路主油道，同時(shí)給動臂缸大腔進(jìn)油。即雙泵合流。（當(dāng)動臂閥桿右移的同時(shí)，閥桿左端b口來的控制油被斷開，左路羅輯閥b口因不能回油而使壓力升高，羅輯閥關(guān)閉，左路油不能經(jīng)羅輯閥及負(fù)流量控制閥回油只能經(jīng)合流閥7進(jìn)入右路實(shí)現(xiàn)合流。

      7.閥組右下端Rs口也是回油口接回轉(zhuǎn)馬達(dá)回油口，作為回轉(zhuǎn)馬達(dá)的回油或補(bǔ)油。

      1. 行走直線閥（圖3—34中的1）見圖3—35

                                                         圖3—36行走直線閥  
      1．堵頭2彈簧3“0”形圈4閥芯 (圖3-35)

      當(dāng)控制油有壓力時(shí)(伺服油壓力)推動閥芯4向左移，使右路油與左路油溝通，以保證直線行走。  
      2.羅輯閥(圖3—34中的2)見圖3—36
      1接頭(圖3—34中羅輯閥b口)  2擋圈3“0”形圈4彈簧5．閥芯  
      當(dāng)b口未被切斷時(shí)主油道的油通過閥芯4的節(jié)流孔經(jīng)b口以及管道，進(jìn)入右片閥下面的b口，再經(jīng)動臂閥桿左端油道回油。  (見圖3—34)此時(shí)由節(jié)流孔壓差的作用，節(jié)流孔下面的壓力大，推動閥芯5壓縮彈簧4，使閥芯向上移動，打開主油道與回油道的通路，此時(shí)大量的油經(jīng)回油道回油。  
      當(dāng)b口的油被動臂閥桿的移動而切斷時(shí)，節(jié)流口沒有油流過，也就沒有壓差，也就是閥芯5上下端壓差為0，但閥芯5上端面積大總有個(gè)向下的力，使閥芯5封住主油道與回油道的通路，當(dāng)主油路的壓力越大封堵力越大，所以能迫使左路油經(jīng)合流閥7進(jìn)入右路與右路油合流后進(jìn)入動臂缸大腔。  
      3負(fù)向流量信號閥(圖3—34中的3)見圖3—37
  
      1閥芯2“0”形圈3彈簧4接頭座5．墊片6．墊片7閥體

      負(fù)向流量信號閥安裝在羅輯閥與回油道之間，當(dāng)回油時(shí)由于彈簧3的作用閥芯1尚未打開，回油從閥芯1的節(jié)流孔流出，當(dāng)回油量增大時(shí)節(jié)流阻力增大，這時(shí)閥芯1推動彈簧右移，閥芯1打開，回油壓力與彈簧力保持平衡，嘴口輸出一個(gè)壓力信  
號。這個(gè)壓力信號隨回油量的多少而變化，回油量多時(shí)fL的壓力高。FL最高時(shí)約為40kgf／cm2。  
      4單向閥(圖3—34中的4)見圖3—38
       在圖3—34中由主泵進(jìn)口P1到羅輯閥2的這一路油穿過各閥組，這條油道是主油道。但閥桿移位后這條油路都被切斷，通 過閥桿到A口或B口進(jìn)入油缸的油都是從進(jìn)油道來的油。見圖3—34中的4單向閥處。圖3—38單向閥就表示它的結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥桿移位后，主油道被切斷，主油道的油推開單向閥芯5而進(jìn)入進(jìn)油道。

      1．導(dǎo)桿2主閥芯3閥套4彈簧5．先導(dǎo)閥芯6先導(dǎo)閥座7．彈簧8彈簧9調(diào)壓螺塞10．鎖緊螺母  
      主安全閥控制液壓系統(tǒng)最高壓力值，以保護(hù)各液壓元件的安全。其工作過程如下，見圖3—39，主油道(高壓腔)的壓力油通過導(dǎo)桿1的中心小孔進(jìn)入A腔，由于彈簧8將先導(dǎo)閥芯5壓緊在先導(dǎo)閥座上使A腔封閉，A腔的壓力與主油道(高壓腔)的壓力相同。
  
      當(dāng)A腔的壓力升高到設(shè)定值時(shí)(即調(diào)定的安全壓力)，可服彈簧8的予緊力使先導(dǎo)閥芯向右移動，A腔的油經(jīng)先導(dǎo)閥芯5與先導(dǎo)閥座6之間的空隙流入B腔(B腔與回油道相通)，此時(shí)A腔的壓力下降，主油道的壓力推動主閥芯2向右移打開主油道與回油道之間的通路，使部分高壓油回油，系統(tǒng)壓力不再升高。  
       當(dāng)系統(tǒng)壓力下降時(shí)，彈簧8的推力使先導(dǎo)閥芯5與先導(dǎo)閥座6壓緊，A腔與B腔斷開A腔壓力升高使主閥芯2壓緊在閥座上，主油道與回油道斷開，即主安全閥關(guān)閉。  
      6閥桿結(jié)構(gòu)見圖3—40  

      圖中A口，B口接執(zhí)行元件  
      T為回油道(兩邊)  
      0為來油道(由進(jìn)油口來油或由前一組閥來油)  
      H為通油道(通向下一組閥)  
      J為進(jìn)油道(向A口或B口供油)  
      圖示位置是閥的中立位置(a口，b口未通伺服油)，此時(shí)0通道的來油經(jīng)閥桿與閥體之間的孔隙流向H通道并進(jìn)入下一組閥。而A口和B口處于封閉狀態(tài)。  
       當(dāng)右端a口通入伺服壓力油時(shí)，閥桿向左移，o到H的通道被閥桿截?cái)?兩處)，0油道的油推開單向閥(參見圖3—38)進(jìn)入進(jìn)J。與此同時(shí)，由于閥桿的左移使進(jìn)油道J與A口接通，給執(zhí)行元件供油。而B口與左端的回油道T相通即回油。  
當(dāng)左端b口通入伺服壓力油時(shí)，閥桿右移，B口出油而A口回油。
7.動臂提升(動臂油缸大腔合流)

　　圖中表示當(dāng)動臂提升時(shí)左路油進(jìn)入右路,合流后進(jìn)入動臂缸大腔。參見前面說明。    
　　8行走、回轉(zhuǎn)復(fù)合動作見圖3—42

   　行走和回轉(zhuǎn)同時(shí)動作時(shí)左路油供回轉(zhuǎn)閥，右路油供兩個(gè)行走閥使兩條履帶行走。因行走直線閥的作用，兩個(gè)行走閥并聯(lián)，而且右路油因單向閥的作用不能進(jìn)入左路，保證行走優(yōu)先。左路油供回轉(zhuǎn)閥的同時(shí)，可從并聯(lián)油路進(jìn)入行走閥，怛節(jié)流閥(見圖3—34中的6)保證了回轉(zhuǎn)的需要。

   　9.回轉(zhuǎn)，斗桿下降復(fù)合動作


   　（A）基本機(jī)構(gòu)

    　KMX閥是日本川琦公司研制的，由于性能較好目前多數(shù)挖掘機(jī)主在采用。該閥的外形見圖3-46

    　KMX閥由左片閥，右片閥，行走直線閥和斗桿鎖定閥等組成。
                      
    　KMX閥的分解見圖3—47和圖3—48。


    ?。˙）系統(tǒng)原理圖

       KMX閥的系統(tǒng)見圖50

    　由上圖可知：

    　(1)  動臂大腔，斗桿可以合流，鏟斗有速度加快。

    　(2)  具有回轉(zhuǎn)優(yōu)先，以及動臂1優(yōu)先于斗桿2。

    　(3)  具有行走直線閥。

    　(4)  中位負(fù)向流量控制。

    　(5)  斗桿回路設(shè)有再生回路，并具有斗桿鎖定閥。

    　(6)  斗桿小腔，動臂大腔設(shè)有節(jié)流限速。

    　(7)  主安全閥有二次增壓。  (行走用)

    　(8)  有備用閥。  (用于附屬裝置)

    　圖中1，行走直線閥2，回轉(zhuǎn)優(yōu)先3，斗桿再生閥4，斗桿鎖定閥5.鏟斗2速閥

    　主油路部分在后面舉例說明，先說明控制油路的流向?？刂朴?伺服油)從圖下面Ps口引入分成兩路。

    　左路：通過節(jié)流閥向上(同時(shí)進(jìn)入行走直線閥待命）流過回轉(zhuǎn)閥，動臂2，斗桿1，然后，轉(zhuǎn)入右閥片，流過鏟斗閥，動臂1，備用閥，最后到T點(diǎn)（回油點(diǎn)），向上從Dr口接回油。此時(shí)，因流經(jīng)各閥均在中位，回油通暢，節(jié)流閥后都是低壓。當(dāng)流經(jīng)各閥有任何一個(gè)動作時(shí)則左路控制油被截?cái)喽荒芑赜?，此時(shí)壓力升高，從而使進(jìn)入行走直線閥1的油高壓待命。

    　右路：通過節(jié)流閥向上（同時(shí)通到信號油口Pr和到行走直線閥1的上端）。繞過左面行走閥后，流向右片通過右面行走閥后到T點(diǎn)，也是從Dr口回油。當(dāng)行走閥動作時(shí)，右路油的回油路被截?cái)?，壓力升高，從而推動此開關(guān)閥向下移，打開通道。使正在待命的高壓油通過開關(guān)閥去推動行走直線閥。閥芯右移，使一個(gè)泵的油同時(shí)供給左右行走閥實(shí)現(xiàn)直線行走。

    　KMX閥的合流方式采用兩組閥，即在左右兩片閥中各設(shè)一組閥來實(shí)現(xiàn)。除了本來設(shè)置在右片閥中的動臂1之外，又在左片閥中設(shè)置了動臂2，半截閥只給大腔合流。而斗桿的合流，除了本來設(shè)置在左片閥中的斗桿1外，在右片閥中又設(shè)置了斗桿2，實(shí)現(xiàn)斗桿雙向都合流。

　　KMX閥與U28閥相比尚有如下不同：

　　1.用一個(gè)主安全閥控制兩路油的壓力。

　　2.裝有斗桿鎖定閥，使斗桿下沉量小。

　　3.裝有半推閥使動作可控。

　　4.設(shè)有鏟斗2速閥5，該閥設(shè)在左路最頂端主回油路上，當(dāng)操縱鏟斗閥時(shí)，同時(shí)有一路伺服油進(jìn)入雙速閥上端，使閥芯下移，此時(shí)，左路的回油被切斷，左路油從外接管路引到右路，由鏟斗閥的進(jìn)油道進(jìn)入鏟斗閥，使鏟斗挖掘速度加快。

　　(C)KMX閥運(yùn)行情況說明

　　a)回轉(zhuǎn)與動臂提升復(fù)合動作（動作速度可調(diào)節(jié)）見圖3—51

　　左路油供回轉(zhuǎn),同時(shí)由并聯(lián)油路經(jīng)回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥向動臂2供一部分油。右路油供動臂1。動臂1動臂2合流后鴻動臂缸大腔使動臂提升?；剞D(zhuǎn)優(yōu)先閥由電磁比例控制閥調(diào)節(jié)開度，即調(diào)節(jié)進(jìn)入動臂2的油量，也就是調(diào)節(jié)動臂提升和回轉(zhuǎn)的速度。見圖3-52

　　b)回轉(zhuǎn)和斗桿提升復(fù)合動作（動作速度可調(diào)節(jié)）見圖3-53
                                                           　　　　　圖3—53回轉(zhuǎn)和斗桿伸出復(fù)合動作

　　左路油供回轉(zhuǎn)，同時(shí)由并聯(lián)油路經(jīng)回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥向斗桿1供一部分油。右路油供斗桿2。斗桿1斗桿2合流后供斗桿缸小腔，使斗桿伸出。調(diào)節(jié)旋鈕通過電磁比例控制閥調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥的開度，即調(diào)節(jié)進(jìn)入斗桿1的油量。當(dāng)開度大時(shí)，進(jìn)入斗桿1的流量多，進(jìn)入回轉(zhuǎn)的流量就少。這樣斗桿伸出的快，回轉(zhuǎn)慢。

　　當(dāng)回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥的開度小時(shí)，進(jìn)入斗桿1的流量小，進(jìn)入回轉(zhuǎn)的流量就多，這樣斗桿伸出的慢，回轉(zhuǎn)快。這就可以根據(jù)施工的要求調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)和斗桿的速度比例。(在上述調(diào)節(jié)過程中右路油供斗桿2的流量不變)

　　c)回轉(zhuǎn)和斗桿快進(jìn)復(fù)合動作(斗桿下降或輕負(fù)荷伸出)見圖3—54
                                                              圖3—54回轉(zhuǎn)和斗桿快進(jìn)復(fù)合動作

　　左路油供回轉(zhuǎn)，同時(shí)由并聯(lián)油路通過回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥供給斗桿l，此時(shí)斗桿負(fù)荷很低(特別是斗桿下降時(shí))，左路油會大量的流向壓力低的斗桿l，而回轉(zhuǎn)需要的油卻保證不了。為避免這類問題，設(shè)置了行程限制器(半推)。推動行程限制器的伺服油，是引回轉(zhuǎn)的操縱油，當(dāng)操縱回轉(zhuǎn)時(shí)同時(shí)有一股油引到行程限制器，并將其推動，使斗桿1的行程受到限制，而保證回轉(zhuǎn)的壓力，使回轉(zhuǎn)正常運(yùn)行。行程限制器只對斗桿缸大腔起作用，對小腔進(jìn)油不起作用。

　　右路油進(jìn)入斗桿2不受影響，井與斗桿1的油合流后進(jìn)入斗桿缸。

　　d)回轉(zhuǎn)，動臂提升和斗桿復(fù)合動作見圖3—55

　　這種復(fù)合動作一般出現(xiàn)在裝車作業(yè)工況，要求回轉(zhuǎn)和動臂提升有適當(dāng)?shù)呐浜?，即回轉(zhuǎn)的角度和提升高度恰到好處。左路油供回轉(zhuǎn)，動臂2和斗桿1。右路油供動臂1和斗桿2。由回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥使動臂上升速度調(diào)節(jié)到最佳值，使動臂與回轉(zhuǎn)有良好的配合。

　　由另一個(gè)電磁比例控制閥調(diào)節(jié)右路油上的動臂優(yōu)先閥，調(diào)節(jié)進(jìn)入斗桿2的油量調(diào)節(jié)斗桿與動臂的速度配合。通過這些調(diào)節(jié)使各動作有良好的配合，使作業(yè)速度盡可能加快。

　　e) 動臂提升和斗桿收回復(fù)合動作 見圖3—56  
                                               　　　　　　　圖3—56 動臂提升和斗桿回收復(fù)合動作

  
　　比較典型的是平整場地作業(yè)。

　　左路油供動臂2和斗桿1。右路油供動臂1和斗桿2。這時(shí)動臂和斗桿并聯(lián)供油，而動臂提升壓力高，要求流量小。斗桿壓力低，要求流量大。由于未動回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥也不動作，動臂優(yōu)先閥也不宜使用，因?yàn)橥苿觿颖蹆?yōu)先閥后將使斗桿流量減小，使動臂流量增大，這不符合工況要求。最好的方案是減小動臂操縱桿角度，即減小動臂閥的開度。

　　f) 動臂提升，斗桿回收和鏟斗挖土復(fù)合動作 見圖3—57

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