挖掘机正负流量液压系统中主泵研究分析.pdf

液 压 气 动 与 ／ 2 0 1 4年 第 0 1期 挖掘机正负流量液压系统中主泵研究分析 李合永 ， 郇庆祥 ， 张 杰 山东中川液压有限公司 研发部 ， 山东 青岛2 6 6 5 1 0 摘要 针对 目前公 司开发投产的挖掘机正 、 负 流量 液压系统产 品， 该文概述 了挖掘机正 、 负流量液压 系统控制 模式 中主泵 的应用 区 别 ， 阐述 了正 、 负流量液压系统 中主泵的各 自结构特 点 ， 分析 了正 、 负 流量 液压系统 中液压泵 的功率 、 流量调节机构变量原 理 ． 指 出了 正 、 负流量液压系统中液压泵 的推广应用前景。 关键词 挖掘机 ； 液压系统 ； 正流量 ； 负流量 ； 液压泵 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 1 0 0 6 2 0 4 Ana l y s i s o n t h e M a i n P ump o f Po s i t i ve a n d Ne g a t i v e F l o w Hy d r a u l i c S y s t e m f o r Exc a v a t o r L I He - y o n g ， HU AN Q i n g - x i a n g ， Z H AN G T h e R D D e p a r t me n t ， S h a n d o n g C C HC H y d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ，Q i n g d a o 2 6 6 5 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e p o s i t i v e a n d n e g a t i v e fl o w s y s t e m o f h y d r a u l i c e x c a v a t o r i n o u r c o mp a n y ， t h i s p a p e r o u t l i n e s t h e d i f f e r e n t a p p l i c a t i o n o f t h e ma i n p u mp i n p o s i t i v e a n d n e g a t i v e fl o w s y s t e m o f h y d r a u l i c e x c a v a t o r ． T h e c h a r a c t e ris t i c s o f t h e ma i n p u mp i n p o s i t i v e a n d n e g a t i v e fl o w s y s t e m o f h y d r a u l i c e x c a v a t o r a r e a l s o d e s c ri b e d ． T h e p o we r o f t h e ma i n p u mp a n d v a r i a b l e p rin c i p l e o f t h e flo w c o n t r o l me c h a n i s m i n t h i s h y d r a u l i c s y s t e m are a n a l y s i s e d ． Hy d r a u l i c p u mp a p p l i c a t i o n p r o s p e c t i n t h e p o s i t i v e a n d n e g a t i v e fl o w s y s t e m o f h y d r a u l i c e x c a v a t o r a r e a l s o p o i n t e d o u t ． Ke y wo r d s e x c a v a t o r ； h y d r a u l i c s y s t e m； p o s i t i v e fl o w s y s t e m； n e g a t i v e fl o w s y s t e m； h y d r a u l i c p u mp O 引言 随着 国民经济的飞速发展 ．液压挖掘机在各种工 程建设领域中所起的作用越来越重要 ．液压挖掘机作 为一类快速 、 高效 的施工机械愈来愈被广泛使用。目前 国内挖掘机高端液压件被国外全面垄断控制 ．为推动 国内挖掘机液压技术的快速发展 ．尽快缩小与国际挖 掘机液压件的技术差距 。公 司经过技术攻关成功研发 挖掘机正、 负流量液压系统元件 。 本文主要针对 目前市场上流行的正 、 负流量挖掘机 液压系统 中的关键元件之一液压主泵进行研究分析 1 正 、负流量液压 系统控制模式 中主泵 应用 区别 负流量控制模式中主泵排量 与控制压力成反 比 ． 各个换 向阀都采用开芯结构 ．液压油在经过换向阀回 油箱前增加一个节流阀．根据节流阀前的压力大小来 调节主泵排量 ． 其原理示意如图 1 正流量控制模式 中主泵排量与控制压力成正 比。 控制压力取 自换 向阀两边先导压力差 ．控制手柄在 中 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 0 作者简介 李合永 1 9 8 2 一 ， 男 ， 山东l临沂人 ， 工程师 ， 学士， 现从事工程机械 液压系统以及液压元件的开发与研究工作。 6 2 位时 ， 执行元件不工作 ， 控制压力为零 ， 主泵的斜盘 角 度最小 ， 排量最低 ， 其原理示意如图 2 。 图 1 负流量控制系统中主泵 工作原理示意图 图 2正流量控制系统 中主泵 工作原理示意图 2 正 、 负流量液压系统中主泵介绍 2 ． 1 液 压泵 结构特 点 先进 、 优质 、 可靠 的液压元件是实现液压控制系统 节能 、 高效 、 安全可靠 的关键 。中川液压公 司分别开发 出适用于正 、 负流量液压控制系统的液压主泵 ． 下面结 合公司产品分别作一下结构特点 阐述 图 3所示 为负流量液压 系统 中核心元件负 流量 泵 ， 该系统采用的是双泵双 回路恒功率控制液压系统 ． 带四种功率控制模式 、 中位负流量控制 ． 两液压主泵按 全功率变量 。全功率变量是指两泵功率之和保持恒定 ． 这主要是 当执行单泵动作时 ．此泵可吸收另一不工作 的液压泵功率 ． 充分发挥柴油机功率 ． 其工作原理如图 4所 示 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 4年 第 0 1期 一 1 一 阀芯2 一 功率调节阀芯3 一 功率调节小弹簧4 一 功率调节大弹簧 5 一 流量调节阀芯6 一 流量调节弹簧 图 8液压泵调节器结构剖视图 功 流 图 9液 压 泵 调 节 器原 理 图 负流量泵通过改变 电比例减压阀的电流值来改变 其输出的二次压力 p ， 动力换档压力 大小 ， 实现不同模 式的功率设定。 在电比例泵中P 值为零 ， 因此恒功率控 制功能 中起调压力较高。图 1 0与图 1 1为计算 出的正、 负流量泵功率控制曲线图。 s o l 裟 I 21 6 3 L 2 00 3 ＼ 8 ⋯ MP L a n 1 9 5 0 r i m 流量曲 线、 ‘ 、 ⋯ ， 、 1 1 0 2 k Wa H模式 ，1 5 6 3 m A t’ ， 8 3 MP a 2 8 7 k W b S模式，f 4 3 8 m AP l 8 3 MP a 4 2 M 0 Pa 6 3 k w L模式，卢1 2 0 m A 3 5 2 MP 1 3 L 、 、 堕 _．-～ 最大流量 g ⋯输出压力 P d 7 0 I 2 3 4 MP a 负流量调节压力P 图 1 0负流量泵 功率控制 曲线 图 【 1 ] 1 0 2 k W a P l O MP a 【 2 1 8 8 k W b n 3 9 MP a 0 5 O 1 o o 05 o 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 X k g f ／c m 2 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 mA 电流值 ， 图 1 1 正流量泵功率控制 曲线图 2 ． 4液压泵 流量 控 制机构 分析 改变控制压力 P i ， 泵 的斜盘角度 泵 的排量 得到 控制 泵的输出流量大小根据需要进行变化并与负载 相匹配 ． 这样可 以避免不必要的功率浪费。 对流量调节机构 图 8 、 图 9 进行受力分析 ， 流量 控制 阀芯左侧受力 i i i 式 中 ； 流量控制阀芯端面所受力 ； A 流量控制阀芯端面受力面积 ； P l 流量控制 阀芯端面压力。 流量控制阀芯右侧受弹簧力 i 2 i 2 i 式中 流量控制弹簧产生的弹簧力 ； ，流量控制弹簧刚度 ； 6 ， 流量控制弹簧压缩变形量 。 根据系统控制要求 ．计算 出压力 P l 对应泵流量大 小值 ． 其计算结果分别见 图 1 0与图 1 1流量曲线值 。当 液压系统进行工作时．液压泵调节机构中低倾斜运转 低流量 指令被优先采用。 3 正 、 负流量液压 系统 中主泵性 能测试 测试是液压技术 的灵魂 为制造出高水平 的液压 元件系统 ． 公司引进大量的高端测试设备 ． 进行了大量 的试验测试 。我们坚信测试是最重要的研发手段 ， 是不 断改进与完善系统的开始和终结。 “ 实践是检验真理 的标准” ． 测试是评判 、 改进液压 元件性能的最终依据 图 1 2与图 1 3为在试验 台测 出 的正、 负流量液压泵功率控制 曲线图。根据试验结果我 们进一步优化设计开发出的液压元件。 测试压力 ／ b a r a 恒功率控制曲线 图 g 疆 辑 0 4 8 l 2l 6 20 2 4 2 8 32 3 6 4 0 控制压力 ／ b a r b 流量控制曲线 图 图 1 2负 流 量 泵测 试 曲线 图 2测试压力 ／ b a r a 恒功率控制曲线图 O O 0 O 0 O O 0 如拍 6 2 lu I Ⅷ． 蛔琚 l _ u I Ⅲ． 唧耀N Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ N o ． 0 1 ． 2 01 4 某防爆胶轮车液压转向系统分析 焦高荣 An a l y s i s o f S t e e r i n g S y s t e m f o r a F l a me Pr o o f Ru b b e r t y r e d Ve h i c l e J I A0 Ga o - r o n g 中煤科工集团 太原研究院 ， 山西 太原0 3 0 0 0 6 摘 要 介绍 了某 防爆胶轮车液压转向系统的工作原理 ， 系统的组成及各元件 的主要功 能及性能特点 。 对其主要元件转向器、 液压泵的 选取 计算 进行 详细分析 ， 最终确定了转向系统主要元件 的参数 ， 保证该车的使 用性 能。 关键 词 某防爆胶轮车 ； 液压转 向系统 ； 转向器 ； 液压泵 ； 选取 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 1 0 0 6 5 0 2 O 引言 随着无轨辅助运输系统的普及 ．防爆胶轮车在煤 矿井下得到了广泛的应用。其承担着运输货物 、 人员 、 混凝土以及其他辅助设备 。由于矿井的特殊性 ． 在地质 条件恶劣 、坡度大的矿井 ．四轮驱动车辆更优于两驱 车 ． 五吨以上 四驱车大部分采用了前后机架铰接方式 。 该方式受空间限制 ． 驾驶室一般做的比较小 ． 带来 了司 机乘坐及操纵布置的局限性。鉴于此 ． 开发了整体式车 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 7 作者简介 焦高荣 1 9 6 9 一 ， 男 ， 山西平陆人 ， 高级工程师 ， 学士 ， 现从事井下 防爆胶轮车研究_T作。 lC g 删 一 电流 ／ mA b 流量控制曲线图 图 1 3正 流 量 泵 测 试 曲线 图 4结论 本文对挖掘机正 、负流量液压系统 中主泵进行对 比， 从结构原理 、 受力分析 以及试验验证等方面进行了 研究分析 ．希望为以后 的设计改进以及液压系统 的调 试提供基础依据 。 负流量控制系统结构主要为机械与液压结合 ． 可 靠性高 ， 是现在挖掘机配置 的主流液压系统。正流量控 制系统采用新型控制器 对整机进行 电气一液压控制 ． 使发动机功率与液压泵功率实时匹配。电比例泵作为 系统核心元件 ．使挖掘机的动力性与经济性能够实现 架 ， 前后桥驱动的某型防爆胶轮车。该车前桥既是驱动 桥 。 又是转 向桥 ， 后桥为驱动桥 ． 转 向采用全液压转 向 系统 。 液压转 向系统是防爆胶轮车的重要组成部分 ． 其 性能的好坏直接决定车辆 的操纵稳定性 、使用效率和 维修成本 。本文就该车型转向系统设计问题进行分析。 1 转 向系统 工作 原理 转 向系统主要 由液压泵 、 转向器 、 方 向盘、 转向缸 、 过滤器 、 溢流阀、 油箱等组成 ， 原理图见图 1 。液压泵动 力 由发动机提供 ． 车辆启动后 ． 液压泵出来的高压油经 过压力管路过滤器后进人到转向器 ．转 向器集成 了优 先 阀。 当车辆需要转 向时 ， 向左或 向右转动方 向盘 。 经 完美结合 。 是挖掘机液压系统的发展趋势。 公司对挖掘机液压系统核心元件液压泵 的成功开 发 ， 促进了国内高端液压泵的技术革新与进步 ， 其推广 应用前景非常可观 。液压泵的成功开发将带来很大的 经济效益和社会效益 。 参 考 文献 雷天觉． 新 编液压工程手 册[ M】 ． 北京 北京理工 大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． 何 存兴 ， 张铁华． 液压传动 与气 压传动[ M】 ． 武汉 华 中科技大 学 出版社 ． 2 0 0 2 ． 张海平． 测试是液压的灵魂[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 6 ． 王 四新， 吴元 道． 浅 谈挖掘 机的液压 系统和元件 [ J ] ． 液 压气动 与密封 ， 2 0 0 0， 4 ． 李 艳杰， 于安才． 挖掘机 节能液压 控制系统分 析与应用【 J ] ． 液 压与气动 ， 2 0 1 0 ， 8 ． 贾 文华 ， 殷 晨波 。 曹东辉 ． 等． 挖掘机正 流量泵控液 压系统 的 特性分析【 J 】 ． 南京工业大学学报， 2 0 1 1 ， 1 1 ． 李武． 崔毅。 潘 国远． 液压 挖掘 机分 工况控制 中泵一 发动机的匹 配[ J ] ． 装备制造技术， 2 0 0 8 ， 8 ． 65 Ⅲ 旧