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全新小型挖掘机液压系统——建筑机械杂志社
技术前沿 作者:user 加入时间:2007/11/1 12:12:55 点击:4338 
 
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技术前沿TECHNOLOGY FORELAND
全新小型挖掘机液压系统
崔向华 编译
(北京建筑机械化研究院,北京 100007)
对于小型挖掘机,如何在有限的安装空间内优化利用动力至关重要。同时,用户对精细控制、可操纵性和机械设备的准确性提出严格的要求。制造商首先关心的是经过简化液压系统和加强辅助功能的灵活性后成本的降低。这些要求促使力士乐开发出变量泵和闭芯式方向阀组成的单回路系统。对于小型挖掘机来说,这种系统作为传统中位开芯系统的极有意义的替代,已经在很短的时间内在市场上确立了自己的地位。并且,力士乐成套提供所有重要元件,从而缩短了新机型的设计生产过程。

1 单回路流量分配(LUDV)系统
  对于单回路流量分配(LUDV)系统,力士乐将变量泵和具有流量分配功能(不受负载干扰)的中位闭式方向阀结合起来使用(图1)。
1.1 A10 VO 变量泵
  A10轴向柱塞泵中的新型53系列完善了31系列(图2)。在53系列里,力士乐集成一个直接控制功率的控制器,使得泵在效率、准确度、抗温性和可调节性方面得到提高。极其紧凑的组件减少了油管安装工作量。结合压力和流量控制器,使该泵控制系统极其快速、灵敏。由于此类型泵为电气比例流量调节、电控可调压差ΔP、电气比例负载压力控制,因此可应用于电气液压系统中。主机制造商也可以将其应用到极限负载控制中,这种控制已经应用于大型挖掘机和小型挖掘机。泵在与负载无关的功率控制下工作,不受温度、作业海拔高度、发动机偏差、发动机功率损失和泄漏增加的影响。不需要再次调节泵,通过改变电气参数,借助软件可以调节极限值,比如噪声、废气、油耗和机器使用寿命(图3)。
  由于液压缸筒和活塞直径加大,用户能够经济地增加泵的排量,这样紧凑设计的优势就显现出来, 比如A10 VNO中28型的外形尺寸相当于A10 VO中的18型。此新型泵使用时,其负载压力甚至可达到25MPa。
1.2 A11 VO变量泵
  对于高至35MPa的较高压力,力士乐提供了A11轴向柱塞泵,此泵也可提供各种控制方式的选择(图4)。高工作压力允许泵和马达的变量范围变大,因此给轮式挖掘机所需的较高行走速度提供了预备条件。
  具有双曲线特征线的功率控制器确保最佳利用发动机的输出功率。因此,在绝大多数情况下,没有必要控制额外的极限载荷。一些设备制造商要求挖掘机在行走和工作时泵的功率设置不同,安装在力士乐液压泵上的比例电磁阀可改变双曲线控制器上的功率设定。
1.3 流量分配(LUDV)多路阀SX
  SX方向阀的流量控制提高了机器的可控性(如图5)。它不受负载影响,保持性能在最优范围内,并确保提供司机所需要的流量分配,而与机器的复合动作状态无关。基于具有专利设计原理的力士乐液压阀,配置可直接控制的流量分配(LUDV)系统的压力补偿器,以简单可靠的方式实现所需要的功能,如控制、压力选择和压力补偿。
  根据闭芯原理的4通方向阀系统与传统的6通方向阀系统相比,可使每个方向控制阀芯的控制特性更快优化。大大缩短了新机型的研发时间,简化了系统的匹配。借助LUDV,生产制造商还能对执行元件轴设置不同的速度和运动方向,挖掘机作业循坏的各部分得到更好的协调。而且,制造商将获得更大、更灵活的附加功能。在被租赁的小型挖掘机上,制造商可选择带定量泵的单回路(LUDV)流量分配系统。
  一种用来代替齿轮泵的AP2D开芯变量泵也可与SX阀连接安装到一起(图6)。此泵体型小,集成功率控制器。
  对于7~10t的小型挖掘机,A10 VO和A11 VO可根据压力的不同要求应用于单回路液压系统(如图7)。
  对于制造商来说,单回路流量分配系统简化了元件的安装和装配(如图8)。比如,方向阀只有1个进油口。此外,适用于多泵回路的交叉传感控制就不需要了。
  用户从装有流量分配(LUDV)系统的较为简单而操纵安全的挖掘机上获得好处。即使在泵流量不足的情况下,各部分相对运动速度仍然保持不变(如图9)。
  即使几个作业功能同时启动,流量分配(LUDV)系统也能保证履带式挖掘机的直线行走(如图10)。总而言之,此种方案简化了机器操作的学习过程,也为挖掘机租赁带来了更多的好处。

2 回转驱动
  操纵者认为回转齿轮传动起决定性作用,尤其在微型挖掘机上。驾驶室里的低噪声、舒适性,都要求容积效率和机械效率高的高压力。
  力士乐公司提供低速大扭矩径向柱塞马达MCR型(排量从380ml到820ml)(如图11),此马达配置集成阀块,适合重量为3~7t的微型挖掘机,带消振、补油和制动阀,并内置多层摩擦片制动器。
  对于9~10t的挖掘机,力士乐提供了带GFB 9 T2回转减速机的轴向柱塞马达,等效排量范围为1.1~1.5L(如图12)。为节省空间,多片式结构的停车制动器安装在回转驱动轴上。在此部件上,力士乐在马达端盖上集成了功能完善的阀控技术。马达壳体的前法兰用作减速机端盖,带阻尼作用的溢流阀可防止由于压力峰值造成马达、管路和液压阀超载。当回转加速时,溢流阀的二级开启特性阻止负载峰值作用到减速机和动臂。由于集成补油、制动释放和回转缓冲阀块,这个驱动方案与其他方案相比,不需要外接油管。
2.1 行走驱动
  在微小型挖掘机领域,力士乐针对重量大于4.5t的挖掘机提供极其紧凑的行走减速机 GFT(如图13)。液压马达的并入和行星齿轮的设计使得减速器尺寸减小,专用的液压马达被设计成为减速器的一个组件。由于支撑轴内轮廓与液压马达相适应。因此,在此方案中马达不再需要单独的壳体。
2.2 控制手柄
  对小型挖掘机的最终用户,减小操作力可显著提高操作者的舒适度,并成为是否购买挖掘机的一个依据。就此力士乐开发了需要较小操作力的控制手柄。
  应用新型手柄EC2000+(图14),挖掘机操作者通过安装在手柄上的比例滚柱或者摆动开关,手动控制辅助油缸和摆动油缸工作。制造商可用此代替过去使用的脚踏板,从而简化了设计。如果有要求,新型手柄EC1000也可配置最多为3个开关(如图15)。
  对于行走工作时的液压先导控制,力士乐借助集成于新脚踏板上的阻尼作用提高了操作者的舒适度(如图16)。当脚踏板返回中位时,阻尼作用可消除操纵杆急速摆动,避免其前后晃动。此外,力士乐提供了多种的辅助单元。比如: 先导油供油块、LAGC转向单元和LT制动阀。
3 结论
  力士乐为小型挖掘机成套提供所有主要的元件和系统。其性能特点和接口互相配合良好。因此制造商减少了整个过程的复杂程度,从设计装配到世界范围的售后服务,能更快地以较低的人力和费用在市场上投放自己的新产品。力士乐的方案能很好地平衡动力和功能2个方面,改善操作者的舒适度,机器设备的可操纵性,迎合了机器元件紧凑的要求。
建筑机械杂志社
2018年10月18日
 
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