武漢20V6A液壓泵氣動設備

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工程機械_挖掘機的維修_液壓控制系統(tǒng)的改進

武漢20V6A液壓泵氣動設備實現(xiàn)挖掘機的電液比例控制、液壓伺服控制及遠程無線控制，可大大減輕駕駛員的重復操作勞動，把挖掘機駕駛員從傳統(tǒng)的杠桿操縱和惡劣的工作環(huán)境中解放出來武漢星興達液壓?；谝陨纤枷?，把一臺WYI.5型液壓挖掘機的杠桿操作系統(tǒng)改裝設計成電液比例控制的液壓系統(tǒng)，并基于E1型移動車輛控制器來實現(xiàn)對整車的控制。

(1) WYI.5型挖掘機液壓系統(tǒng)

WYI.5型挖掘機液壓系統(tǒng)由油箱、三聯(lián)齒輪泵(一個3mL/r、兩個8mL/r)、多路換向閥、溢流閥、節(jié)流閥、動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸、工作裝置偏轉液壓缸、推土鏟液壓缸、左右行走馬達、整機回轉馬達、散熱器和濾清器等組成。推土鏟供油由一個3mL/r的齒輪泵單獨完成，當推土鏟不工作時，其高壓油直接返回油箱。在整機回轉馬達控制閥后加裝一換向閥，實現(xiàn)整機回轉馬達和工作裝置偏轉液壓缸之間的油路切換控制。其余液壓系統(tǒng)為典型的雙泵、雙回路、中位回油、可合流系統(tǒng)。

(2)電控液壓系統(tǒng)的改進

①電液比例液壓系統(tǒng)設計為實現(xiàn)各機構的電液比例控制，在不改變原有杠桿操縱系統(tǒng)功能的基礎上并聯(lián)一套電控系統(tǒng)。為安全起見，兩套系統(tǒng)設計成不能同時工作，在優(yōu)先級上電控系統(tǒng)工作時杠桿操縱系統(tǒng)無法使用，而在電控系統(tǒng)停止工作時杠桿操縱系統(tǒng)自動恢復正常工作。如圖K所示，為實現(xiàn)此功能，選取兩位兩通的電磁換向閥1、2來實現(xiàn)高壓油在電控系統(tǒng)和杠桿操縱系統(tǒng)中的切換武漢星興達液壓。電磁閥的控制基于軟件編程實現(xiàn)，其響應時間、響應速度均與操作者的熟練程度沒有關系，因此選用電磁換向閥3來實現(xiàn)整個系統(tǒng)不工作時的卸荷(回流)。電磁換向閥4用于系統(tǒng)的雙泵合流。原杠桿操縱系統(tǒng)在動臂提升時，發(fā)現(xiàn)有短暫下降然后才正常提升的現(xiàn)象。究其原因，液壓系統(tǒng)不工作時所有換向閥處于中位回油位置，泵出口處壓力處于低壓狀態(tài)，當要提升動臂時，換向閥切換到提升位置，這時泵出口與杠桿操縱閥之間管路內的壓力仍處于低壓狀態(tài)，而動臂液壓缸下腔中的液壓油要支撐整個動臂、斗桿、鏟斗及其液壓缸的重力，具有相當?shù)膲毫?，所以在換向閥剛剛切換到提升位置時，動臂液壓缸下腔的液壓油要流向壓力低的管路系統(tǒng)，表現(xiàn)為動臂早期下降;隨著齒輪泵的工作，系統(tǒng)的壓力不斷升高，當與動臂液壓缸下腔中的壓力相等時，動臂停止下降;此后，系統(tǒng)壓力逐漸高于動臂液壓缸下腔中的壓力，動臂開始提升。這個過程存在的時間很短，動臂下降的幅度也不大，但對挖掘機作業(yè)是一個不可忽視的安全隱患，所以在新的電控系統(tǒng)設計中加裝了液控單向閥5以保證動臂提升的安全準確。其他控制系統(tǒng)的設計基本采用了原杠桿操縱系統(tǒng)的方案。其工作原理見圖K武漢星興達液壓。

電磁換向閥的滑閥機能如圖K所示，為A型換向閥。而控制各執(zhí)行機構動作的直動式電磁比例閥只有通徑為6與10兩種型號可選擇。為減少液壓閥板的設計難度和加工費用，換向閥也在通徑6與10中選取。為減少因誤操作引起線圈燒毀的損失，選用濕式可更換線圈電磁鐵。與圖7-11中的液壓泵匹配的L375柴油機的穩(wěn)定轉速為小于650r/s，轉速為2650r/s，外特性曲線中的油耗點在1950r/s。單個齒輪泵的排量為8mL/r，可計算出換向閥1、2、3的流量都應為5.2～21.2L/min，經(jīng)濟油耗流量為15.6L/min。換向閥4的流量是換向閥1、2、3的兩倍。根據(jù)通徑6、10的A型濕式可更換線圈電磁鐵換向閥的特性曲線，可以看出流動方向P-A、P-B，通徑6與10的換向閥在流量小于20L/min時，其壓降差別不大，均在0.1～0.2MPa之間;而在流量大于20L/tnin后，6通徑換向閥壓降隨流量的增加升高很快。故此換向閥1、2、3選用6通徑，即3WE6A-61B/CG24N9ZSL型;而換向閥4選用10通徑，即3WE10A-31B/CG24N925L型。

該挖掘機中的六個執(zhí)行機構.(左行走、右行走、整機回轉馬達;動臂、斗桿、鏟斗液壓缸)的控制均采用比例換向閥，比例換向閥的機能為如圖K所示的E型。由于電控挖掘機的鏟斗運動軌跡要做控制，所以動臂、斗桿、鏟斗液壓缸的控制選取帶閥芯位置電氣反饋的4WRE型比例換向閥。左行走、右行走、整機回轉馬達采用普通型的4WRA型比例換向閥。

單個泵的流量在5.2～21.2L/min之間，經(jīng)濟油耗流量為15.6L/min。結合液壓挖掘機的實際工作情況，行走時每個馬達基本由一個泵供油;整車回轉過程中具有較大的轉動慣量，在停止回轉時所產(chǎn)生的沖擊振動會對車輛回轉部件的使用壽命產(chǎn)生較大影響，故回轉速度不宜過大，即不宜采用雙泵合流。結合6通徑、10通徑4WRA型比例換向閥的流量、輸入值和閥壓降的特性曲線可知，在控制精度要求不高的情況下，6通徑、名義流量為17L/min的比例換向閥可滿足左行走、右行走及整機回轉馬達的要求，故選用4WRE6E20-10B/24N24/M型比例換向閥。

由液壓挖掘機的實際工作情況知，動臂、斗桿、鏟斗液壓缸的供油均存在雙泵合流工況，單泵供油時其控制閥的流量為5.2～21.4L/min，雙泵供油時為10.2～42.4L/min，對應的經(jīng)濟油耗流量為15.6L/min或31.2L/min。結合分析6通徑與10通徑4WRE型比例換向閥的流量、輸入值和閥壓降的特性曲線，可以看到所有曲線都在其輸入值的30%～80%之間直，線性程度好，易于實控制，加之在實現(xiàn)挖掘機電液比例控制時希望在液壓閥進出口的臺肩總壓降。結合以上數(shù)據(jù)與原則選取了10通徑、名義流量為64L/min的比例換向閥，即4WRE10E64-10B/24ZA/M型比例換向閥。

其他溢流閥、節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、液控單向閥的選取均根據(jù)與其連接、武漢20V6A液壓泵氣動設備的換向閥和原機設計的工作壓力、流量而定武漢星興達液壓。20V6A葉片泵

(3)總結

挖掘機電液比例控制液壓系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)控制采用德國INTER CONTROL公司的E1型移動車輛控制器，開發(fā)軟件并調試成功，可近程有線遙控操作，也可按程序自動完成事先預定的動作，實現(xiàn)了原機杠桿操縱系統(tǒng)所能完成的全部功能，為下一步實現(xiàn)挖掘機的遠程遙控操作奠定了堅實的基礎。

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