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盡管目前液壓挖掘機的液壓系統種類(lèi)繁多，從功能上看各有特點(diǎn)，但從液壓挖掘機的工作特點(diǎn)和基本控制要求出發(fā)，可以歸納出一些基本類(lèi)型和特點(diǎn)，并從中總結出液壓挖掘機液壓系統的發(fā)展思路，為進(jìn)一步理解和掌握復雜的液壓挖掘機液壓控制系統打下基礎。
液壓挖掘機液壓系統一般按主油泵的數量、功率調節方式和回路的數量來(lái)分類(lèi)。按液壓泵特性，液壓挖掘機采用的液壓系統大致上有定量系統、變量系統和定變量混合系統等三種類(lèi)型。
(1)定量系統
液壓挖掘機定量系統采用定量泵為液壓系統提供壓力油。系統中泵的輸出流量恒定，不能隨外負荷的變化而使流量作相應的變化。通常依靠節流來(lái)調節速度。根據定量系統中油泵和回路的數量及組合形式，分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統、雙泵雙回路定量系統及多泵多回路定量系統等。
液壓挖掘機在作業(yè)過(guò)程中，外負載是隨作業(yè)工況不斷變化的，發(fā)動(dòng)機功率只能按最大負載壓力和作業(yè)速度來(lái)確定。一般情況下，單泵定量系統的平均負荷為最大負荷的60%左右，所以發(fā)動(dòng)機的功率平均只用了約60%。因流量恒定，當負荷發(fā)生變化時(shí)，不能通過(guò)改變流量來(lái)改變作業(yè)速度。為了獲得不同的作業(yè)速度,常依靠多路閥來(lái)進(jìn)行節流調節，其結果是發(fā)熱量大，功率浪費嚴重。
定量系統在小型液壓挖掘機上應用較多，主要原因是：定量泵結構簡(jiǎn)單，價(jià)格低，工作可靠;由于定量泵經(jīng)常在非滿(mǎn)負荷下工作，其壽命比變量泵相對長(cháng)一些;由于定量系統流量固定，執行元件的速度也穩定，工作裝置的軌跡容易控制。其缺點(diǎn)是在復合動(dòng)作時(shí)，各機構工作速度大大降低。
�、賳伪脝位芈范肯到y圖2-39為某0.2m3懸掛式挖掘機單泵單回路定量系統。該機前部裝載，后部挖掘，但兩種作業(yè)不能同時(shí)進(jìn)行。系統中各分配閥并聯(lián)，可以實(shí)現復合動(dòng)作。為了防止系統過(guò)載，設置了安全溢流閥2。在裝載斗動(dòng)臂油缸5、挖掘斗動(dòng)臂油缸16、斗桿油缸17大腔和回轉馬達15的管路上安裝了過(guò)載閥，以防止液壓元件過(guò)載損壞。
各分配閥的進(jìn)油路都設有單向閥，當復合動(dòng)作時(shí)，不會(huì )因工作裝置自重等因素引起動(dòng)作間的相互干擾。
�、陔p泵雙回路定量系統國產(chǎn)某型履帶式液壓挖掘機采用雙泵雙回路定量開(kāi)式系統，液壓系統如圖2-40所示。
圖示全液壓挖掘機的液壓系統為雙泵雙回路定量系統。系統中所用的是斜軸式徑向柱塞泵。它有兩個(gè)出油口，相當于A(yíng)，B兩臺泵供油，其流量為328L/min。A泵輸出的壓力油進(jìn)入多路閥組工(帶合流閥5)驅動(dòng)回轉馬達18，鏟斗缸22和輔助缸20動(dòng)作，并經(jīng)中央回轉接頭驅動(dòng)右行走馬達17。泵B輸出的壓力油進(jìn)入多路閥組Ⅱ(帶限速閥10)驅動(dòng)動(dòng)臂缸19，斗桿缸21，并經(jīng)過(guò)中央回轉接頭驅動(dòng)左行走馬達16和推土缸15。每組多路閥中的四聯(lián)換向閥組成串聯(lián)油路。
a.系統工作循環(huán)分析.根據挖掘機的作業(yè)要求,液壓系統應完成挖掘,滿(mǎn)斗提升回轉,卸載和返回工作循環(huán).該工作循環(huán)由系統中的一般工作回路實(shí)現.
(a)鏟斗挖掘.通常以鏟斗缸或兩者配合進(jìn)行挖掘,必要時(shí)配以動(dòng)臂動(dòng)作:操縱多路閥組I中的換向閥3處于右位,這時(shí)油液的流動(dòng)是:進(jìn)油路A泵一換向閥l,2的中位一換向閥3右位一鏟斗缸22大腔.回油路:鏟斗缸22小腔一單向節流閥25換向閥3右位一換向閥4中位一合流閥5右位一多路閥組Ⅱ一限速閥10右位一背壓閥12-散熱器13濾油器14-油箱.此時(shí)鏟斗缸活塞伸出,推動(dòng)鏟斗挖掘.或者同時(shí)操縱換向閥3,7使兩者配合進(jìn)行挖掘.必要時(shí)操作換向閥6,使處于右位或左位,則B泵來(lái)油進(jìn)入動(dòng)臂缸19的大腔或小腔,使動(dòng)臂上升或下降以配合鏟斗缸和斗桿缸動(dòng)作,提高挖掘效率.
(b)滿(mǎn)斗提升回轉.操縱換向閥6處于右位,B泵來(lái)油進(jìn)入動(dòng)臂缸大腔將動(dòng)臂頂起,滿(mǎn)斗提升;當鏟斗提升到一定高度時(shí)操縱換向閥1處于左位或右位,則A泵來(lái)油進(jìn)入回轉馬達18驅動(dòng)馬達帶轉臺轉向卸土處.完成滿(mǎn)斗回轉主要是動(dòng)臂和回轉馬達的復合動(dòng)作.
(c)卸載.操縱換向閥7控制斗桿缸,調節卸載半徑;然后操縱換向閥3處于左位,使鏟斗缸活塞回縮,鏟斗卸載.為了調整卸載位置還要有動(dòng)臂缸的配合.此時(shí)是斗桿缸和鏟斗復合動(dòng)作,兼以動(dòng)臂動(dòng)作.
(d)返回.操縱換向閥工處于右位或左位,則轉臺反向回轉.同時(shí)操縱換向閥6和7使動(dòng)臂缸和斗桿缸配合動(dòng)作,把空斗放到挖掘點(diǎn),此時(shí)是回轉馬達和動(dòng)臂或斗桿復合動(dòng)作.
b.主要液壓元件在系統中的作用.
(a)換向閥4控制的輔助液壓缸20供抓斗作業(yè)時(shí)使用.
(b)為了限制動(dòng)臂、斗桿、鏟斗因自重而快速下降,在其回路上均設置了單向節流閥23、24、25.
(c)整機行走由行走馬達16、17驅動(dòng).左右馬達分別屬于兩條獨立的油路.如同時(shí)操縱換向閥8和2使處于左位和右位,左右馬達16、17即正轉或反轉,且轉速相同(在兩條油路的容積效率相等的情況下).因此挖掘機可保持直線(xiàn)行駛.若使用單泵系統,則難以做到(在左右馬達行駛阻力不等的情況下).
(d)在左、右行走馬達內設有電磁雙速閥,可獲得兩擋行走速度.一般情況下,行走馬達內部?jì)膳胖撞⒙?lián)供油,為低速擋;如操縱電磁雙速閥,則成串聯(lián)供油(圖示位置),為高速擋.
(e)系統回油路上的限速閥10在挖掘機下坡時(shí)用來(lái)自動(dòng)控制行走速度,防止超速滑坡.在平路上正常行駛或進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí),因液壓泵出口油壓力較高,高壓油將通過(guò)梭閥11使限速閥10處于左位,從而取消回油節流.如在下坡行駛時(shí)一旦出現超速現象,液壓泵輸出的油壓力降低,限速閥在其彈簧力的作用下又會(huì )回到圖示節流位置,從而防止超速滑坡.
(f)該機在挖掘作業(yè)時(shí),常需動(dòng)臂缸與斗桿缸快速動(dòng)作以提高生產(chǎn)效率.為此在系統中增加了合流閥5.合流閥在圖示位置時(shí),泵A,B不合流.當操縱合流處于左位時(shí)A泵輸出的壓力油經(jīng)合流閥5的左位進(jìn)入多路閥組Ⅱ,與B泵一起向動(dòng)臂缸和斗桿缸供油,以加快動(dòng)臂和斗桿的動(dòng)作速度.
(g)在兩組多路閥的進(jìn)油路上設有安全閥以限制系統的最大工作壓力.在各液壓缸和液壓馬達的分支油路上均設有過(guò)載閥以吸收工作裝置的沖擊能量.
c.低壓回路.該型液壓挖掘機除了主油路外,還有如下低壓油路.
(a)背壓油路(或補油油路).由系統回路上的背壓閥所產(chǎn)生的低壓油(0.8～lMPa)在制動(dòng)或出現超速吸空時(shí),通過(guò)雙向補油閥26向液壓馬達的低油腔補油,以保證滾輪始終貼緊導軌表面,使馬達工作平穩并有可靠的制動(dòng)性能.
(b)排灌油路.將低壓油經(jīng)節流閥減壓后引入液壓馬達殼體,使馬達即使在不運轉的情況下殼體內仍保持一定的循環(huán)油量.其目的,一是使馬達殼體內的磨損物經(jīng)常得到?jīng)_洗;二是對馬達進(jìn)行預熱,防止當外界溫度過(guò)低時(shí)由主油路通人溫度較高的工作油液以后引起配油軸及柱塞副等精密配合局部不均勻的熱膨脹,使馬達卡住或咬死而發(fā)生故障(即所謂的"熱沖擊").
(c)泄油回路.該油路將多路換向閥和液壓馬達的泄漏油液用油管集中起來(lái),通過(guò)五通接頭和濾油器流回油箱.該回路無(wú)背壓,以減少外漏.液壓系統出現故障時(shí),可通過(guò)檢查泄漏油路濾油器,判定是否屬于液壓馬達磨損引起的故障.
該液壓系統在回油路設置了強制式風(fēng)冷式散熱器和濾油器,使回油得到冷卻和過(guò)濾,以保證挖掘機在連續工作狀態(tài)下油箱內的油溫不超過(guò)80度.
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