姜友山,宋連龍,金 軻,趙建軍,王 建,呂愛玲
JIANG You-shan,SONG Lian-long,JIN Ke,ZHAO Jian-jun,WANG Jian,LV Ai-ling
(1、山推工程機械股份有限公司,山東 濟寧 272023;2.山東理工職業(yè)學院,山東 兗州 272100)
推土機作為典型的鏟土運輸機械,作業(yè)工況復雜,整機生產(chǎn)率的提高受到許多因素的影響,而鏟刀下降速度則是其中主要影響因素之一。因此,快降閥的存在十分必要。鏟刀下降速度由泵的排量決定,快降閥的作用在于減少鏟刀下降速度增加而產(chǎn)生的液壓缸內(nèi)部的真空。因此,安裝快降閥可以獲得更快的下降速度。
現(xiàn)有的快降閥在鏟刀下降的過程中,是通過節(jié)流閥使有桿腔壓力升高,推動閥芯打開,使有桿腔和無桿腔聯(lián)通,實現(xiàn)快降過程。在鏟刀提升、支車等動作的過程中,節(jié)流閥處會產(chǎn)生壓力損失,增加能耗。為解決該問題,本文在原有快降閥的基礎上并聯(lián)2 個管路,以避免節(jié)流閥處產(chǎn)生的壓力損失及能耗。
推土機鏟刀提升管路中,油液由泵出發(fā),經(jīng)過工作閥的控制將油液輸入鏟刀提升油缸中,使油缸伸長和收縮,完成鏟刀的下降和提升。油液進入無桿腔,使油缸活塞桿伸長,鏟刀下降。油液輸入有桿腔,使油缸活塞桿收縮,鏟刀提升。在鏟刀下降的過程中,由于鏟刀自重的作用,使活塞桿急劇伸長,油液來不及填充無桿腔,使無桿腔吸空,壓力降低;此時有桿腔壓力升高,推動快降閥的閥芯打開,使有桿腔與無桿腔聯(lián)通,有桿腔的油液補充無桿腔的吸空??旖甸y閥芯打開的過程如圖1 所示。
圖1 改進前快降閥液壓原理圖
鏟刀下降時,快降閥a 處的壓力大于b 處的壓力和閥1 的彈簧力之和,故閥1 的閥芯向右運動,閥芯打開,有桿腔和無桿腔聯(lián)通,完成鏟刀快降動作。
鏟刀提升時,快降閥b 處的壓力大于a 處的壓力,閥1 的閥芯關閉,有桿腔和無桿腔斷開,油液只輸入有桿腔,完成鏟刀提升動作。
在鏟刀提升、支車等動作的過程中,節(jié)流閥處會產(chǎn)生壓力損失,增加能耗。因此,在原有快降閥基礎上進行改進,以期能夠降低能耗。改進后快降閥原理圖如圖2 所示。
圖2 與圖1 相比多了閥3和閥4 兩路并聯(lián)管路,并且2 處節(jié)流孔為圖1 對應處節(jié)流孔的1/5。其目的是在工作過程中,抵消閥2 節(jié)流閥處的壓力損失,使提升動作更加快速。
圖2 改進后快降閥液壓原理圖
改進后快降閥具體的工作過程如下。
1)鏟刀下降時,閥3關閉,閥2的開口很小,有桿腔油液壓力升高,閥1 閥芯打開,有桿腔和無桿腔聯(lián)通,油液從有桿腔進入無桿腔,避免無桿腔吸空;當鏟刀落地時,無桿腔壓力升高,閥4 打開,有桿腔的油液從閥4 回油箱,從而實現(xiàn)快降動作。
2)鏟刀提升時,閥1和閥4 關閉,油液從工作閥的B 口流經(jīng)閥2和閥3 進入有桿腔,完成鏟刀提升動作。其中閥3 的通徑比閥2 的通徑大很多,故油液在閥2 處不再產(chǎn)生壓力損失。
3)支車提升時,此時壓力油從工作閥A 口至無桿腔,推動活塞向下運動。此時c 處的壓力等于A 口處的壓力,外控閥4 打開,有桿腔的油液通過閥4和閥2 回油箱。
4)支車下降時,此時壓力油從工作閥B 口流經(jīng)閥2和閥3 至有桿腔,使活塞上升,完成動作。
5)浮動時,A 口與B 口聯(lián)通并回油箱。此時,鏟刀的自重由地面支撐,油液與工作油箱聯(lián)通。有桿腔通過閥2 與工作油箱聯(lián)通。
將改進后的快降閥應用于某型號推土機上,如圖3 所示。實際測試得道鏟刀在由最高處至地面的下降過程中所用時間為0.7s,小于改進前所用時間1.2s,下降速度增加41.6%。
圖3 改進后快降閥整機試驗圖
在現(xiàn)有推土機快降閥基礎上,通過并聯(lián)閥3和閥4,縮小相應節(jié)流孔,使油液盡量從順序閥和換向閥返回工作閥、提升油缸無桿腔,解決了現(xiàn)有快降閥中節(jié)流口處壓力損失大的問題,同時能夠使鏟刀下降速度增加41%,大大縮短了鏟刀下降速度,提高了整機作業(yè)效率。
[1]譚尹耕.液壓實驗設備與測試技術[M].北京:北京理工大學出版社,1997.
[2]王積偉,章宏甲,黃 誼.液壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.