履带式液压挖掘机是一种重要的土方机械,广泛应用在建筑工程、道路工程、农田水利建设、国防工事等土方施工和矿山采掘中。WY220LC-VI型履带式液压挖掘机是在WY20C、WY210、WY220系列产品的基础上,通过优化设计开发的新产品。该机在结构形式、液压系统、电气系统等方面借鉴和采用了国外先进技术,增加了液压破碎锤等功能,从而提高了该机的性能、扩大了该机的使用范围。该机采用具有世界先进水平的日本川崎液压系统和美国康明斯B5.9-C型水冷发动机,底盘选用了日本帝人公司或KAYABA公司制造的挖掘机专用内藏式行走减速机,车架采用了抗扭强度极高、稳定性非常好的X型结构,加之美观的外部造型,使整机的性能达到了国内外领先水平。
该机以原装进口康明斯为动力,发动机带动双联轴向柱塞泵和先导齿轮泵,液压主泵输出的压力油经主阀进入各执行元件,主阀共有九联,分为左右控制阀,左控制阀用于控制左行走、回转、斗杆-1、动臂-2;右控制阀用于控制右行走、动臂-1、斗杆-2、铲斗及破碎锤。左右控制阀分别由左右泵供油,主阀的操纵采用液压遥控方式,通过操纵驾驶室手柄控制比例减压阀,不同的操纵位置可以获得不同的控制压力,不同的控制压力对应于主阀不同的滑阀开度,从而控制执行元件的工作速度。该机液压系统的设计重点考虑了以下特点:
1.系统执行元件广泛采用缓冲油路
2.该系统为双泵恒功率负流量控制,有效地降低了系统的能量损失
3.增加直线行驶阀
4.使用回转优先阀
5.采用动臂合流、斗杆合流,实现了阀内合流
6.斗杆阀具有回油再生功能
7.具有斗杆锁定功能
1.缓冲回路
液压挖掘机满斗回转时,由于上车转动惯量很大,在启动、制动和突然换向时会产生液压冲击,液压冲击会使整个系统和元件产生震动和噪音乃至于受到损伤和破坏。本机除了使用总安全阀以使整个系统工作在额定压力下,同时在动臂、斗杆、铲斗、回转、行走等局部动作系统中采用了过载阀,当执行元件高压腔的油液超过一定的压力时卸荷,以保护系统和元件免受伤害。
2.双泵恒功率负流量控制
恒功率控制:
当左右泵输出压力P1及P2上升时,Pl和P2会作用到补偿活塞的端部,推动补偿杆,直到弹簧弹力与油压达到压力平衡位置时停止移动,补偿杆的运动反馈作用到泵的斜盘上,使泵的倾斜角自动变小,输出流量Q随之减少;反之,当左右泵输出压力P1及P2减小时,泵的倾斜角将自动变大,输出流量Q随之增加。从而将泵的输入力矩控制在一定值(转速一定时输入功率也保持一定)。因此,泵的流量是根据串联双泵的负荷压力的总和来进行调节的,在实行了恒功率控制的状态下,控制各活塞泵的调节器使其倾斜角(输出流量)相同。不管两个活塞泵的负荷如何变化,该机构总是能自动防止发动机的超负荷运转。
负流量控制:
先导回路中,从先导泵来的先导压力油从PG口进入,流向卸油口(Dr1)回油箱。
在主回路中,当所有阀柱位于中位时,从液压泵(P1)排出的压力油流经
左控制阀通过左行走、回转、动臂-2和斗杆-1的阀柱最后回到液压油箱。同时,斗杆-1侧的负向控制小孔上游的压力(负向控制信号压力)被从FL口引向液压泵(P1)侧的调节器,作用于导向活塞,当FL处的压力上升时,推动导向活塞向右移动。输出压力P1经方向阀后作用于伺服活塞大口径部,伺服活塞由于面积差而右移,带动反馈连杆减小斜盘倾角,从而控制泵的输出流量,使其减小。
从液压泵(P2)输出的液压油通过左控制阀流经右行走、破碎锤(选择)、动臂-1、挖斗和斗杆-2的阀柱,最后回到液压油箱。同时,动臂-l侧的负向控制小孔上游的压力(负向控制信号压力)被从Fr口引向液压泵(P2)侧的调节器,作用于导向活塞,当FR处的压力上升时,推动导向活塞向左移动。输出压力P2经方向阀后作用于伺服活塞大口径部,伺服活塞由于面积差而左移,带动反馈连杆减小斜盘倾角,从而控制泵的输出流量,使其减小。
同理,当FL、FR处的压力下降时,通过伺服活塞带动反馈连杆增大泵的倾角,从而增加泵的输出流量。改变导向压力Pi,可任意控制活塞泵的倾斜角(输出流量)。
可见,该调节器的工作方式为,随着增加导向压力Pi而输出流量Q减少的负流量控制(负向控制)。该机构能对应作业所必要的流量给出导向压力指令,活塞泵只输出必要的流量,当发动机运转而驾驶员不操纵作业手柄时,泵的输出流量为最小值。因而不会白白消耗动力。
3.直线行驶阀
行走动作:当操作先导行走阀时,PY口处的压力升高。主回路中,右行走阀柱换向,从P2口来的压力油流到右行走马达。另外,从右行走马达来的回油通过(R2)回到液压油箱。左行走亦然。
速度选择:当行走速度选择开关位于“高速”档时,从先导泵来的压力油进入行走马达的高/低速选择阀芯,以减小斜盘的倾斜角,通过保持活塞的最小往复行程而得到最高转速。
行走溢流压力增加:当行走操纵杆位于”前进”或“后退”位置时,行走控制阀的先导压力油通道被阻断,从先导泵来的压力油通过PY口作用于主溢流阀的后部,此时主溢流阀的溢流压力从31.4MP提高到34.3MP。
当在操纵左右行驶阀的同时,上车有其它动作时,先导部分P X、PY口处的压力均升高,先导压力油作用于SQ口,推动方向阀换向,P X处的先导油作用于直线行驶阀,直线行驶阀向左位换向,P1泵同时向两阀上车液压系统供油,而P2泵在向右行走马达供油的同时,通过直线行驶阀也向左行走马达供油。
4.回转优先
回转动作
独立回转动作:当操纵回转先导阀后,先导回路中PX口的压力升高,通过“SH”口流入制动释放阀,压力油使制动释放阀克服弹簧压力换向,这样另一路先导压力油PG流入制动腔,使回转停车制动释放。在主回路中,在回转动作中,先导压力经XAs(或XBs)口进入并使回转阀换向。由P1口进入的压力油流经主控制阀的回转主阀芯并被输送到回转马达。从回转马达来的回油通过换向阀回到液压油箱。当工作装置或回转动作停止时,供给制动释放阀“SH”口的先导压力油阻断,停车制动在5~8秒内动作,当发动机停止时,回转停车制动处于制动状态。
回转动作优先功能:
先导压力油由Psp口进入,作用于回转优先阀,使回转优先阀转换。主回路中,由于回转优先阀柱的转换,由P1口进入的压力油全部流到回转主阀,这使回转动作成为最优先的动作。
5.采用动臂合流、斗杆合流,实现了阀内合流
动臂
动臂举升动作:当操纵操作杆处于举升位置时,PX口处的压力升高。在动臂提升动作过程中,先导压力分别同时作用于左右控制阀,推动左右控制阀中的动臂-1、动臂-2的主阀芯移动换向,两泵来的压力油P1、P2流过动臂主阀芯并通过阀内通道汇合后一起流向动臂无杆腔。
另一方面,从动臂液压缸有杆腔一侧来的回油经过右控制阀的动臂-1阀芯后回到液压油箱。
动臂举升时由于实现了合流,油缸的运动速度增加了一倍。
动臂下降动作:动臂下降时只有从P2来的压力油进入动臂油缸有杆腔,另一方面,从动臂液压缸的无杆腔一侧来的回油经右控制阀的动臂-2阀芯后回到液压油箱。因此液压缸下降速度变慢,避免了油路中的吸空现象。
斗杆
斗杆回缩动作:当操纵操作杆处于斗杆回缩位置时,先导回路中,P X口的压力升高。在斗杆回缩动作中,先导压力同时作用于左右控制阀中的斗杆-l、斗杆-2阀芯,推动阀芯同时换向,从P1、P2来的压力油通过阀内通道汇流入斗杆油缸有杆腔,从而使斗杆收缩以两倍速度进行。
斗杆伸出动作:另一方面,当操纵杆处于斗杆伸出位置时,从先导泵来的压力油亦同时作用于主阀的斗杆-1、斗杆-2阀芯两端,斗杆阀芯被推动换向,主油路P1、P2同时供油,汇合的压力油使斗杆快速伸出。
6.斗杆回流操作(斗杆阀具有回油再生功能)
在斗杆伸出动作中,仅在轻载过程中,斗杆液压缸有杆腔一侧的回油同时也被斗杆的自重加压并回到主控制阀阀芯入口,此时因斗杆回流阀关闭,全部回油又流入斗杆无杆腔,以防止出现吸空现象,这叫斗杆的回流动作。随着斗杆液压缸无杆腔一侧内压力的升高,当无杆腔入口的压力升高达到3MP时,斗杆-1阀芯内的单向阀关闭,而回路中的斗杆回流阀开启,从有杆腔一侧来的回油经过斗杆回流阀全部流回油箱。这就结束了斗杆的回流动作。
7.斗杆锁定功能
斗杆锁定阀安装于斗杆油缸和主控制阀之间,用于将系统泄漏和机器自重引起的液压缸的自然下降速度控制在最低。
当操纵斗杆操作杆回缩时,先导回路中,PX处的压力升高,被引至导向口Pal口,当Pal口的压力超过0.4MP时,Pal口的先导压力油作用于方向阀使之换向到右位,斗杆锁定阀弹簧腔和卸油口Dr3接通回油箱,在主回路中,从主泵来的压力油经斗杆主阀芯后,作用于斗杆锁定阀右侧,打开斗杆锁定阀进入斗杆油缸有杆腔。在停止操纵杆操作时,当所有阀柱位于中位时,先导回路中,PX处的压力为零,方向阀左侧的Pa1口没有压力,其右侧韵弹簧推动方向阀复位,斗杆液压缸有杆腔一侧的回油由于被自重加压并回到斗杆锁定阀右侧,同时也经方向阀和弹簧一起作用于斗杆锁定阀左侧,此时斗杆锁定阀关闭,从而切断斗杆油缸有杆腔来的压力油,斗杆油缸因此被锁定。
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