液壓挖掘機主控制閥

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，使挖掘機完成各種動作。主控閥是個復雜的液壓元件，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的專用于20—3t的挖掘機上。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)單獨動臂提升時雙泵合流供油，提高動臂提升速度。  (只在動臂提升時) 
     (2)斗桿單獨動作時雙泵臺流供油，加快斗桿動作速度。 
     (3)動臂優(yōu)先，動臂與其他動作同時進行時，動臂的動作將優(yōu)先保證。 
     (4)回轉優(yōu)先，回轉與斗桿同時動作時，回轉將優(yōu)先保證。 
     (5)負流量控制，給主泵提供一個負流量信號，使閥桿在中位時，主泵排量變?yōu)樽钚　?
     (6)直線行走，當挖掘機前進或后退時可同時作其他動作，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P1分別與兩個主泵的出油口相接，是主進油口P2~口P3用油管連接，作為斗桿合流時的輔助進油。 
      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分別與兩個主泵的負流量控制接口相接。 
     G口作為信號輸出可作他用，如接壓力傳感器等。 
     當各閥桿在中立位置時（無操作時），左路P1通過三組閥后，推開羅輯閥2，經(jīng)過負流量閥3進入回油道，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)過負流量閥進入回油道，從主回油口R回油箱。 
      此時，兩個負流量閥接口fL和fR分別有壓力信號輸出到主泵的調節(jié)器，使主泵排量減小。這是閥桿全部處于中立位置時油的流向。如果閥桿移動將有下面的情況。 
     1.回轉閥（左片下面）移動時，假設a1口進伺服油，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入A1口，油從A1口流出進入回轉馬達。由回轉馬達流回的油經(jīng)B1口從該閥的回油口流入回油道。此時，這一路油被引入執(zhí)行元件回轉馬達而使挖掘機回轉，上面的兩組閥沒有油通過，所以，負流量輸出口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，假設a2進伺服油，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入A2口，油從A2口流出進入斗桿油缸大腔。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，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，負流量輸出口fL沒有壓力輸出，主油泵排量變大。 
      當該閥桿向右移時，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，強行使右路油經(jīng)單向閥8進入斗桿閥，實現(xiàn)了左右兩路油都進入斗桿閥，即雙泵合流。 
      當伺服油進入b2，推動閥桿向左移時，主泵的油經(jīng)B2進入斗桿缸小腔，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，它們的調定壓力高于主安全閥，它們的作用是在該閥中位時，由外部的力使該油缸壓力過高時此溢流閥泄油以保護油缸。而在油缸吸空時，如斗桿快速下降，斗桿油缸大腔需快速進油，如果雙泵合流仍供不上時，油缸將吸空壓力變低，此時過載溢流閥從回油路向油缸補油，避免油缸吸空。 
      3.左行走閥（左片上面）在中位時，A3，B3兩腔相通（Y型閥）并與回油相通，行走馬達不制動（機械制動）。當a3進伺服油閥桿向右移位時，壓力油經(jīng)單向閥4從A3口進入馬達。B3口回油，羅輯閥沒有油流入，負流量輸出沒有壓力，主泵排量變大。（由此可知，凡是有一個閥桿不在中位，都沒有負流量壓力信號輸出，主泵流量變大。當閥桿稍開或半開，則有負流量信號，起油泵的調速作用。此點以后不再說明。）當b3進伺服油閥桿向左移位時，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，其結構與作用和左行走閥相同。 
      為實現(xiàn)直線行走功能，設置了直線行走閥1，其工作情況如下：閥組從p1口引進了伺服泵的控制油，其壓力一般為35kgf／cm2—40kgf／cm2，這個控制壓力作用在直線行走閥1的右端，同時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閥，最后進回油道。當鏟斗，動臂，斗桿，回轉任一個閥有動作（移位）時，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，此時兩個行走閥的進油路連通，成為并聯(lián)油路。只要有一個泵供油兩邊的行走可同時運行。而另一個泵的油可作其他動作，如動臂，斗桿等。即實現(xiàn)了直線行走功能。 
      4.右片設有備用閥，以便裝其他工作裝置時使用，如液壓破碎器等。 
      5.鏟斗閥動作情況與回轉閥基本相同。 
      6.動臂閥（右片下面），當a1口進伺服油時，閥桿向右移，右路主泵的壓力油從A1口進動臂缸大腔，動臂缸小腔的回油從B1口經(jīng)閥內油道回油。 
      a1口進伺服油的同時，C口也進伺服油（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進入右路主油道，同時給動臂缸大腔進油。即雙泵合流。（當動臂閥桿右移的同時，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，羅輯閥關閉，左路油不能經(jīng)羅輯閥及負流量控制閥回油只能經(jīng)合流閥7進入右路實現(xiàn)合流。 
      7.閥組右下端Rs口也是回油口接回轉馬達回油口，作為回轉馬達的回油或補油。 
      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) 
      當控制油有壓力時(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b口未被切斷時主油道的油通過閥芯4的節(jié)流孔經(jīng)b口以及管道，進入右片閥下面的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，此時大量的油經(jīng)回油道回油。  
      當b口的油被動臂閥桿的移動而切斷時，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上端面積大總有個向下的力，使閥芯5封住主油道與回油道的通路，當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進入右路與右路油合流后進入動臂缸大腔。  
      3負向流量信號閥(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 
      負向流量信號閥安裝在羅輯閥與回油道之間，當回油時由于彈簧3的作用閥芯1尚未打開，回油從閥芯1的節(jié)流孔流出，當回油量增大時節(jié)流阻力增大，這時閥芯1推動彈簧右移，閥芯1打開，回油壓力與彈簧力保持平衡，嘴口輸出一個壓力信  
號。這個壓力信號隨回油量的多少而變化，回油量多時fL的壓力高。FL最高時約為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口進入油缸的油都是從進油道來的油。見圖3—34中的4單向閥處。圖3—38單向閥就表示它的結構，當閥桿移位后，主油道被切斷，主油道的油推開單向閥芯5而進入進油道。 
      1．導桿2主閥芯3閥套4彈簧5．先導閥芯6先導閥座7．彈簧8彈簧9調壓螺塞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)的壓力油通過導桿1的中心小孔進入A腔，由于彈簧8將先導閥芯5壓緊在先導閥座上使A腔封閉，A腔的壓力與主油道(高壓腔)的壓力相同。   
      當A腔的壓力升高到設定值時(即調定的安全壓力)，可服彈簧8的予緊力使先導閥芯向右移動，A腔的油經(jīng)先導閥芯5與先導閥座6之間的空隙流入B腔(B腔與回油道相通)，此時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。  
       當系統(tǒng)壓力下降時，彈簧8的推力使先導閥芯5與先導閥座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，即主安全閥關閉。  
      6閥桿結構見圖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通道并進入下一組閥。而A口和B口處于封閉狀態(tài)。  
       當右端a口通入伺服壓力油時，閥桿向左移，o到H的通道被閥桿截斷(兩處)，0油道的油推開單向閥(參見圖3—38)進入進J。與此同時，由于閥桿的左移使進油道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。  
當左端b口通入伺服壓力油時，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) 
　　圖中表示當動臂提升時左路油進入右路,合流后進入動臂缸大腔。參見前面說明。    
　　8行走、回轉復合動作見圖3—42 
   　行走和回轉同時動作時左路油供回轉閥，右路油供兩個行走閥使兩條履帶行走。因行走直線閥的作用，兩個行走閥并聯(lián)，而且右路油因單向閥的作用不能進入左路，保證行走優(yōu)先。左路油供回轉閥的同時，可從并聯(lián)油路進入行走閥，怛節(jié)流閥(見圖3—34中的6)保證了回轉的需要。 
   　9.回轉，斗桿下降復合動作 網(wǎng)頁鏈接' target='_blank'>網(wǎng)頁鏈接" />
    　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)  中位負向流量控制。 
    　(5)  斗桿回路設有再生回路，并具有斗桿鎖定閥。 
    　(6)  斗桿小腔，動臂大腔設有節(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。控制油(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(同時進入行走直線閥待命）流過回轉閥，動臂2，斗桿1，然后，轉入右閥片，流過鏟斗閥，動臂1，備用閥，最后到T點（回油點），向上從Dr口接回油。此時，因流經(jīng)各閥均在中位，回油通暢，節(jié)流閥后都是低壓。當流經(jīng)各閥有任何一個動作時則左路控制油被截斷而不能回油，此時壓力升高，從而使進入行走直線閥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，也是從Dr口回油。當行走閥動作時，右路油的回油路被截斷，壓力升高，從而推動此開關閥向下移，打開通道。使正在待命的高壓油通過開關閥去推動行走直線閥。閥芯右移，使一個泵的油同時供給左右行走閥實現(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一組閥來實現(xiàn)。除了本來設置在右片閥中的動臂1之外，又在左片閥中設置了動臂2，半截閥只給大腔合流。而斗桿的合流，除了本來設置在左片閥中的斗桿1外，在右片閥中又設置了斗桿2，實現(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.設有鏟斗2速閥5，該閥設在左路最頂端主回油路上，當操縱鏟斗閥時，同時有一路伺服油進入雙速閥上端，使閥芯下移，此時，左路的回油被切斷，左路油從外接管路引到右路，由鏟斗閥的進油道進入鏟斗閥，使鏟斗挖掘速度加快。 
　　(C)KMX閥運行情況說明 
　　a)回轉與動臂提升復合動作（動作速度可調節(jié)）見圖3—51 
　　左路油供回轉,同時由并聯(lián)油路經(jīng)回轉優(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優(yōu)先閥由電磁比例控制閥調節(jié)開度，即調節(jié)進入動臂2的油量，也就是調節(jié)動臂提升和回轉的速度。見圖3-52 
　　b)回轉和斗桿提升復合動作（動作速度可調節(jié)）見圖3-53                                                            　　　　　圖3—53回轉和斗桿伸出復合動作 
　　左路油供回轉，同時由并聯(lián)油路經(jīng)回轉優(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。調節(jié)旋鈕通過電磁比例控制閥調節(jié)回轉優(yōu)先閥的開度，即調節(jié)進入斗桿1的油量。當開度大時，進入斗桿1的流量多，進入回轉的流量就少。這樣斗桿伸出的快，回轉慢。 
　　當回轉優(yōu)先閥的開度小時，進入斗桿1的流量小，進入回轉的流量就多，這樣斗桿伸出的慢，回轉快。這就可以根據(jù)施工的要求調節(jié)回轉和斗桿的速度比例。(在上述調節(jié)過程中右路油供斗桿2的流量不變) 
　　c)回轉和斗桿快進復合動作(斗桿下降或輕負荷伸出)見圖3—54                                                               圖3—54回轉和斗桿快進復合動作 
　　左路油供回轉，同時由并聯(lián)油路通過回轉優(yōu)先閥供給斗桿l，此時斗桿負荷很低(特別是斗桿下降時)，左路油會大量的流向壓力低的斗桿l，而回轉需要的油卻保證不了。為避免這類問題，設置了行程限制器(半推)。推動行程限制器的伺服油，是引回轉的操縱油，當操縱回轉時同時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，而保證回轉的壓力，使回轉正常運行。行程限制器只對斗桿缸大腔起作用，對小腔進油不起作用。 
　　右路油進入斗桿2不受影響，井與斗桿1的油合流后進入斗桿缸。 
　　d)回轉，動臂提升和斗桿復合動作見圖3—55 
　　這種復合動作一般出現(xiàn)在裝車作業(yè)工況，要求回轉和動臂提升有適當?shù)呐浜希椿剞D的角度和提升高度恰到好處。左路油供回轉，動臂2和斗桿1。右路油供動臂1和斗桿2。由回轉調節(jié)旋鈕調節(jié)回轉優(yōu)先閥使動臂上升速度調節(jié)到最佳值，使動臂與回轉有良好的配合。 
　　由另一個電磁比例控制閥調節(jié)右路油上的動臂優(yōu)先閥，調節(jié)進入斗桿2的油量調節(jié)斗桿與動臂的速度配合。通過這些調節(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合動作 見圖3—56                                                  　　　　　　　圖3—56 動臂提升和斗桿回收復合動作 
  
　　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，回轉優(yōu)先閥也不動作，動臂優(yōu)先閥也不宜使用，因為推動動臂優(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合動作 見圖3—57 

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