推土機(jī)快降閥改進(jìn)設(shè)計(jì)研究

姜友山，宋連龍，金 軻，趙建軍，王 建，呂愛玲

JIANG You-shan,SONG Lian-long,JIN Ke,ZHAO Jian-jun,WANG Jian,LV Ai-ling

（1、山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272023；2.山東理工職業(yè)學(xué)院，山東 兗州 272100）

1 推土機(jī)快降閥的作用及其改進(jìn)的意義

推土機(jī)作為典型的鏟土運(yùn)輸機(jī)械，作業(yè)工況復(fù)雜，整機(jī)生產(chǎn)率的提高受到許多因素的影響，而鏟刀下降速度則是其中主要影響因素之一。因此，快降閥的存在十分必要。鏟刀下降速度由泵的排量決定，快降閥的作用在于減少鏟刀下降速度增加而產(chǎn)生的液壓缸內(nèi)部的真空。因此，安裝快降閥可以獲得更快的下降速度。

現(xiàn)有的快降閥在鏟刀下降的過程中，是通過節(jié)流閥使有桿腔壓力升高，推動(dòng)閥芯打開，使有桿腔和無桿腔聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)快降過程。在鏟刀提升、支車等動(dòng)作的過程中，節(jié)流閥處會(huì)產(chǎn)生壓力損失，增加能耗。為解決該問題，本文在原有快降閥的基礎(chǔ)上并聯(lián)2 個(gè)管路，以避免節(jié)流閥處產(chǎn)生的壓力損失及能耗。

2 改進(jìn)前推土機(jī)快降閥工作機(jī)理

推土機(jī)鏟刀提升管路中，油液由泵出發(fā)，經(jīng)過工作閥的控制將油液輸入鏟刀提升油缸中，使油缸伸長和收縮，完成鏟刀的下降和提升。油液進(jìn)入無桿腔，使油缸活塞桿伸長，鏟刀下降。油液輸入有桿腔，使油缸活塞桿收縮，鏟刀提升。在鏟刀下降的過程中，由于鏟刀自重的作用，使活塞桿急劇伸長，油液來不及填充無桿腔，使無桿腔吸空，壓力降低；此時(shí)有桿腔壓力升高，推動(dòng)快降閥的閥芯打開，使有桿腔與無桿腔聯(lián)通，有桿腔的油液補(bǔ)充無桿腔的吸空?？旖甸y閥芯打開的過程如圖1 所示。

圖1 改進(jìn)前快降閥液壓原理圖

鏟刀下降時(shí)，快降閥a 處的壓力大于b 處的壓力和閥1 的彈簧力之和，故閥1 的閥芯向右運(yùn)動(dòng)，閥芯打開，有桿腔和無桿腔聯(lián)通，完成鏟刀快降動(dòng)作。

鏟刀提升時(shí)，快降閥b 處的壓力大于a 處的壓力，閥1 的閥芯關(guān)閉，有桿腔和無桿腔斷開，油液只輸入有桿腔，完成鏟刀提升動(dòng)作。

3 改進(jìn)后快降閥工作機(jī)理

在鏟刀提升、支車等動(dòng)作的過程中，節(jié)流閥處會(huì)產(chǎn)生壓力損失，增加能耗。因此，在原有快降閥基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以期能夠降低能耗。改進(jìn)后快降閥原理圖如圖2 所示。

圖2 與圖1 相比多了閥3和閥4 兩路并聯(lián)管路，并且2 處節(jié)流孔為圖1 對(duì)應(yīng)處節(jié)流孔的1/5。其目的是在工作過程中，抵消閥2 節(jié)流閥處的壓力損失，使提升動(dòng)作更加快速。

圖2 改進(jìn)后快降閥液壓原理圖

改進(jìn)后快降閥具體的工作過程如下。

1）鏟刀下降時(shí)，閥3關(guān)閉，閥2的開口很小，有桿腔油液壓力升高，閥1 閥芯打開，有桿腔和無桿腔聯(lián)通，油液從有桿腔進(jìn)入無桿腔，避免無桿腔吸空；當(dāng)鏟刀落地時(shí)，無桿腔壓力升高，閥4 打開，有桿腔的油液從閥4 回油箱，從而實(shí)現(xiàn)快降動(dòng)作。

2）鏟刀提升時(shí)，閥1和閥4 關(guān)閉，油液從工作閥的B 口流經(jīng)閥2和閥3 進(jìn)入有桿腔，完成鏟刀提升動(dòng)作。其中閥3 的通徑比閥2 的通徑大很多，故油液在閥2 處不再產(chǎn)生壓力損失。

3）支車提升時(shí)，此時(shí)壓力油從工作閥A 口至無桿腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)c 處的壓力等于A 口處的壓力，外控閥4 打開，有桿腔的油液通過閥4和閥2 回油箱。

4）支車下降時(shí)，此時(shí)壓力油從工作閥B 口流經(jīng)閥2和閥3 至有桿腔，使活塞上升，完成動(dòng)作。

5）浮動(dòng)時(shí)，A 口與B 口聯(lián)通并回油箱。此時(shí)，鏟刀的自重由地面支撐，油液與工作油箱聯(lián)通。有桿腔通過閥2 與工作油箱聯(lián)通。

將改進(jìn)后的快降閥應(yīng)用于某型號(hào)推土機(jī)上，如圖3 所示。實(shí)際測(cè)試得道鏟刀在由最高處至地面的下降過程中所用時(shí)間為0.7s，小于改進(jìn)前所用時(shí)間1.2s，下降速度增加41.6%。

圖3 改進(jìn)后快降閥整機(jī)試驗(yàn)圖

4 結(jié) 論

在現(xiàn)有推土機(jī)快降閥基礎(chǔ)上，通過并聯(lián)閥3和閥4，縮小相應(yīng)節(jié)流孔，使油液盡量從順序閥和換向閥返回工作閥、提升油缸無桿腔，解決了現(xiàn)有快降閥中節(jié)流口處壓力損失大的問題，同時(shí)能夠使鏟刀下降速度增加41%，大大縮短了鏟刀下降速度，提高了整機(jī)作業(yè)效率。

[1]譚尹耕.液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1997.

[2]王積偉，章宏甲，黃 誼.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.