液壓挖掘機特殊機具通用管路液壓系統(tǒng)的設計

尹 超

（徐州徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221005）

隨著液壓技術的發(fā)展，液壓挖掘機已經(jīng)能夠適用越來越多的工況，裝配多種特殊機具，如破碎錘、液壓剪、液壓夯、抓鋼機等。但因各種特殊機具需要的壓力和流量等參數(shù)不同，按照傳統(tǒng)的邏輯，每配套1種特殊機具，至少需要配套1種（例如破碎錘，需要1套管路即可，如果是同時具有旋轉和夾緊功能的液壓剪，則需要配套2套管路）與之相對應的液壓管路和高壓換向閥，同時還需在駕駛室配套相應的操縱裝置。這種液壓系統(tǒng)不僅復雜、不便維修，且易于出現(xiàn)故障，同時經(jīng)濟成本高。

鑒于上述情況，本文針對只需要1套管路的特殊機具，無論是單向控制管路（如破碎錘，一路進油，一路回油箱），還是雙向控制管路（如只有夾緊和松開功能的液壓剪、回轉馬達等，2個油口都可以進油或者回油），設計1種特殊機具通用管路液壓系統(tǒng)，只需要1套管路，1個操縱裝置，可以同時調(diào)整壓力值和流量值，以滿足多種特殊機具的參數(shù)要求。此方法極大簡化了液壓管路的布局，同時也降低了服務人員的維修難度和經(jīng)濟成本。

1 液壓原理

液壓挖掘機特殊機具通用管路液壓系統(tǒng)如圖1所示，該液壓系統(tǒng)可以匹配2種控制管路，分別為單向控制管路和雙向控制管路。每個控制管路的液壓油分為2路進行控制，一路是控制油路（即先導油路），另一路是高壓油路。因此，此系統(tǒng)共有4種油路走向：單向控制管路的控制油路，單向控制管路的高壓油油路，雙向控制管路的控制油路，雙向控制管路的高壓油油路。

連接單向控制管路的特殊機具時，液壓原理如下：

（1）單向控制管路的控制油路。

齒輪泵的油輸出到先導油源塊P口，從先導油源塊的B1口流出，分別進入雙向腳踏閥的P1口和雙聯(lián)電磁閥的P3口。雙向腳踏閥輸出兩路油路，a口輸出的液壓油連接到高壓換向閥的XAo口，使高壓換向閥閥芯向左移動，右位通油。在a口和高壓換向閥的XAo口之間并聯(lián)溢流閥1。雙向腳踏閥的b口連接雙聯(lián)電磁閥的P2口，此時控制P2口油路的電磁閥斷電，此路油不通，控制雙聯(lián)電磁閥P3口的電磁通電，電磁閥芯向右移動，雙聯(lián)電磁閥P3口的液壓油經(jīng)過A1口流向切換閥的P1口，切換閥的閥芯向左移動，右位通油。

此種狀態(tài)下，雙向腳踏閥只有一個方向（a口）有作用，操作另一個方向（b口）時，沒有動作，目的是防止操作人員誤操作。此時雙向腳踏閥作用相當于單向腳踏閥。

（2）單向控制管路的高壓油油路。

高壓泵輸出的高壓油，經(jīng)過單向閥C，進入高壓換向閥P6口，經(jīng)過高壓換向閥的右位油路，從Ao口流出，經(jīng)過球閥1，進入單向管路機具的進油腔，單向管路機具的回油腔經(jīng)過球閥2進入切換閥的A口，并通過切換閥的右位油路，進入切換閥的T口，經(jīng)過散熱器流回液壓油箱。在高壓換向閥Ao口和球閥1之間并聯(lián)可調(diào)溢流閥，并與可調(diào)溢流閥的P5口連接，高壓油經(jīng)過可調(diào)溢流閥的T口經(jīng)過散熱器連接液壓油箱。

在此系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)壓力的方式為：根據(jù)匹配的特殊機具不同，采用電控的方式調(diào)整可調(diào)溢流閥的設定壓力，實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的調(diào)整；控制系統(tǒng)流量的方式為：通過設定溢流閥1的溢流壓力值，控制高壓換向閥的XAo口壓力，進而控制高壓換向閥的開口大小，實現(xiàn)特殊機具流量的調(diào)整。

連接雙向控制管路的特殊機具時，液壓原理如下：

（1）雙向控制管路的控制油路。

齒輪泵的油輸出到先導油源塊P口，從先導油源塊的B1口流出，分別進入雙向腳踏閥的P1口和雙聯(lián)電磁閥的P3口。雙向腳踏閥輸出兩路油路，當a口輸出液壓油時，液壓油連接到高壓換向閥的XAo口，使高壓換向閥閥芯向左移動，右位通油。在a口和高壓換向閥的XAo口之間并聯(lián)溢流閥1。當雙向腳踏閥的b口輸出液壓油時，液壓油連接雙聯(lián)電磁閥的P2口，此時控制P2口油路的電磁閥通電，液壓油經(jīng)過雙聯(lián)電磁閥P2口從A2口流出，雙聯(lián)電磁閥的A2口與高壓換向閥的XBo口連接，使高壓換向閥閥芯向右移動，左位通油。在A2口和高壓換向閥的XBo口之間并聯(lián)溢流閥2?？刂齐p聯(lián)電磁閥P3口的電磁斷電，此油路不通，此時切換閥的P1口沒有壓力，切換閥左位通油。

（2）雙向控制管路的高壓油油路。

雙向控制管路的高壓油油路分為2種，分別為大腔進油時的油路走向和小腔進油時的油路走向。

雙向管路機具（此特殊機具可以是油缸形式，也可以是馬達形式，本原理圖以油缸形式進行示意）的大腔進油時：高壓換向閥XAo口通油，高壓換向閥右位通油，同時切換閥左位通油。高壓泵輸出的高壓油，經(jīng)過單向閥C，進入高壓換向閥P6口，經(jīng)過高壓換向閥的右位油路，從Ao口流出，經(jīng)過球閥1，進入雙向管路機具的大腔，雙向管路機具的小腔液壓油經(jīng)過球閥2進入切換閥的A口，并通過切換閥的左位油路，進入切換閥的P口，切換閥的P口與高壓換向閥的Bo口連接，通過高壓換向閥的T口，經(jīng)過散熱器流回液壓油箱。在高壓換向閥Ao口和球閥1之間并聯(lián)可調(diào)溢流閥，并與可調(diào)溢流閥的P5口連接。在高壓換向閥Bo口和球閥2之間并聯(lián)可調(diào)溢流閥，并與可調(diào)溢流閥的P4口連接。

雙向管路機具的小腔進油時：高壓換向閥XBo口通油，高壓換向閥左位通油，同時切換閥左位通油。高壓泵輸出的高壓油，經(jīng)過單向閥C，進入高壓換向閥P6口，經(jīng)過高壓換向閥的左位油路，從Bo口流出，經(jīng)過切換閥的P口，從切換閥的A口流出，經(jīng)過球閥2，進入雙向管路機具的小腔，雙向管路機具的大腔液壓油經(jīng)過球閥1與高壓換向閥的Ao口連接，液壓油通過高壓換向閥的左位，進入高壓換向閥的T口，經(jīng)過散熱器流回液壓油箱。在高壓換向閥Ao口和球閥1之間并聯(lián)可調(diào)溢流閥，并與可調(diào)溢流閥的P5口連接。在高壓換向閥Bo口和球閥2之間并聯(lián)可調(diào)溢流閥，并與可調(diào)溢流閥的P4口連接。

在此系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)壓力的方式為：根據(jù)匹配的特殊機具不同，采用電控的方式調(diào)整可調(diào)溢流閥的設定壓力（可同時調(diào)整大腔和小腔的壓力值），實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的調(diào)整；控制系統(tǒng)流量的方式為：通過設定溢流閥1和溢流閥2的溢流壓力值，控制高壓換向閥的XAo口和XBo的壓力，進而控制高壓換向閥的開口大小，實現(xiàn)特殊機具流量的調(diào)整。

3 結束語

傳統(tǒng)的設計思路，每增加一個特殊機具，需要增加一路高壓換向閥，同時還需要增加一路液壓管路，整機成本高，液壓件占用空間大，系統(tǒng)復雜且不便于維修。通過本特殊機具通用管路液壓系統(tǒng)的設計，只需要一路高壓換向閥就可以匹配多種特殊機具，在工程機械領域具有重要的應用價值。