三一液压挖掘机讲座二

1、挖掘机多路阀系统一、多路阀系统（中位开式）简图表达方式多路阀是挖掘机系统的重要部件，它组成挖掘机系统的主要部分，确定了泵作用元件的供油路线和供油方式，多作用元件同时动作时的流量分配，如何实现复合动作，决定了挖掘机作业时运动学和动力学的特性，动作优先和配合，合流供油和直线行走等。它的设计依据是能否更好地满足挖掘机作业要求和工况要求。挖掘机多路阀有采用通用的多路阀，但为了更好的满足挖掘机的性能要求，不少挖掘机采用多路阀，多路阀系统应该是由了解和熟悉挖掘机的主机厂来设计。系统原理图设计好后，多路阀的结构设计、工艺制造设计可由主机厂委托件厂来生产制造。挖掘机多路阀系统大致可分为两大类：开中心直通六通阀

2、系统和闭中心负载敏感阀系统，两者差异较大，需要分别讨论。本文讨论的是目前我国使用有代表性的开中心直通六通阀系统。下面以东芝 UX22多路阀系统为例，讨论多路阀系统简图表达方式。图 1 为东芝 UX22 多路阀系统图，在该图上取掉了 1.阀先导泵及其油路，2.各作用元件及其油路（动臂、铲斗、回转和行走），3.多路系统。仅表达该公司挖掘机系统的部分，在图中画出了与上述三部分的连接口：泵的PR 和 PL，接泵负流量的连接口 FR 和FL、回油箱的连接口 R；与各作用元件连接口 AL1、BL1；和 AR1、BR1；和各阀杆先导油连接口 al1、bl1；和 ar1、br1；，和回油口dr1、dr2；以及

3、通上还集成了一些属于各阀杆先导油。为了减少管路，减少流体阻力，使整个油路连接方便，在该阀作用元件油路的元件。例如：限压阀、动臂和的支持阀和再生阀等。图 1 东芝UX22 多路阀系统图为了清晰了解和搞懂多路阀系统，深入理解其设计意图，便于讨论问题，可以把上述这些线条取1掉，实际上，一般大家都已经知道，多路阀和这些部分的连接关系，把属于各作用元件的油路也取掉，把它们放入作用元件油路中去讨论，一般各阀杆都有一条回油道，它们之间是并联连接，没有什么特殊的地方，可以不画也能理解，主表达清楚。根据以上观点，把较复杂的多路阀阀也省略不画了，对多路阀重要的是供油道的设计，应该着重把它系统图尽量进行简化，去粗取

4、精，突出内容，能说明问题，便于理解分析和讨论。图 1 的后，可表示为如图 2 所示。系统经简化简图说明：该系统主要有 7 个阀，5个二位二通阀A、B、C、D、E，一个插装阀x和一些单向阀和节流孔等组成。各阀以长方块表达，上面注明该阀的作用元件，在简图中主要表达泵油如何通的是在各种作用元件，要分析研究讨论情况下，其传动的路线和可能的供油方式。其功率分配和流量分配是否符合挖掘机作业要求。多路阀系统简图的设计要点：1. 泵对阀组的供油路线P1 直通供油道：优先供油关系按动臂、铲斗和行走次序供油，由D 阀回油。并联供油道：并联供油关系，优先供动臂，然后经节流孔u 和单向阀供油给铲斗和行走。P2 直通供

5、油道：按回转、后备、行走优先次序供油，由C 阀回油。并联供油道：优先供回转，然后经节流孔v 和单向阀，供油给后备、和行走。并联供油道的单向阀的作用是2. 动臂合流引入该阀的油流出至其它阀杆。油压 PB 作用下，使三个二位二通阀 A、B、C 都处在关闭位置，A 阀切在动臂阀举升的先导断插装阀X 的压紧油压，使 X 阀能打开，P2 泵油经插装阀X 通至动臂阀进行合流。采用插装阀合流，在合流时冲击小。同时 C 阀关闭，使 P2 不能通过直通供油道回油，B 阀关闭，使 P1 泵阀。合流：油不能供油给油压，B 阀在弹簧作用下处于打开位置，P1 泵能通过 B 阀，又经单向阀（防止 P2动臂阀无先导泵油流至

6、P1 泵油路）阀供油。同时在阀先导油压 PA（通过梭形阀使两个方向阀，因此引出油压）作用下，D 阀关闭，使 P1 泵直通供油道不能通过 D 阀回油，可通过单向阀进入P1 泵阀供油有两条途径：通过P1 的并联供油道和直通供油道阀供油。铲斗合流：如在图中P2 直通供油路的终点x，通过单向阀引一条油路至铲斗阀，如图中 xy 虚线所示，在二位二通阀C 上再加上流供油。铲斗阀挖掘的先导油压 PK，使铲斗在挖掘时，C 阀关闭，P2 泵油流向铲斗阀合3. 行走直线性为了保证行走与工作装置同时动作时的直线行驶性，东芝 UX 系列采取了将两行走阀进油口通过二位二通阀 E 连通，形成并联供油来实现。E 阀在弹簧作

7、用下处于断开位置，两行走阀进油口不连通。E阀由先导油压 PT 来。当 PT 建立油压时，两行走阀进油口连通形成并联供油，PT 油压的建立与阀2纵是连动的，只要二个行走阀不在中位，同时动臂、回油路，建立油压（见图一中穿过各阀的虚线）。、铲斗和回转中有一个不在中位，就能切断 PT 的在这里，我们采用较简洁的方式，表达了 UX 多路阀系统的组成，和该阀的设计思想和油路连接方式，使我们能清楚地理解该多路阀系统。下面我们用这种方法来对各种挖掘机多路阀系统进行分析表达。二、世界有关公司多路阀东芝公司系统举例（一）1. U 系列多路阀如图 3 所示，由 7 个系统阀，3 个插装阀，二个二位二通阀和若干单向阀

8、和节流孔组成。1）泵对阀组的供油路线和 UX 系列相似，但P1 和 P2 泵直通供油道的回油分别由带阻尼孔的插装阀B 和A 来。P1 优先供回转，P2 优先供动臂，也和 UX 系列相同。2）动臂合流动臂阀举升的先导油压 PB 使二位二通阀x 在关闭位置，P1 泵油使阀心内钻孔的插装阀C 打开，经过 C 阀臂阀供油，同时动臂杆在举升位置时把插装阀B 的油道b 回油路切断，B 阀不能打开，P1 直通供油道不能通过它回油。合流：P2 并联供油道能通过单向阀阀供油。P2 直通供油道在右阀组各阀杆的下游通过单向阀也可以阀供油。阀离开中位把插装阀A 的3）行走直线性也采用并联方式油道 a 回油路切断，A

9、阀不能打开使 P2 泵不能通过A 阀回油。采用二位二通阀 y 来，在弹簧作用下 y 阀关闭，当 PT 有时，y 阀打开，使两行走阀进油口连通。只要动臂、铲斗和回转有一个阀杆不在中位，就把PT 回油路切断，PT 就建立油压，y 阀打开，两行走阀并联供油。2. UKX 系列多路阀系统如图 4 所示，由 9 个阀、直行阀、单向阀、节流孔等组成。1）泵对阀组的供油路线P1 直通供油道不载。阀供油，但可以通过阀组各阀回油卸P1 并联供油道通过单向阀并联向右阀组行走（经节流孔）、回转、臂斗和供油。P2 优先供行走，然后分成两条油路，并联供油道通过单向阀并联向备用、铲斗、动臂和（经节流孔）供油，直通供油道，

10、通过备用、铲斗、动臂各阀后，阀供油。2）动臂和铲斗可实现阀外单向合流，通过增加一个臂纵阀、一个方向采用两个3.行驶直线性臂合流，另一方向向铲斗合流。阀杆，可实现阀外双向合流。通过直行阀来实现，只要行走阀有一个操作和作业装置中（动臂、回转、铲斗）有一个操作，PT 就建立油压，直行阀就在。此时 P2 并联供两行走，P1 泵除并联向右阀组各阀供油外，还通过直行阀经单向阀向左阀组各阀并联供油，P1 泵并联作业装置供油。另外 P1 多余的油还可通过单向阀和节流孔供给行走。（二）利勃R974 多路阀系统如图 5 所示，由七个1. 泵对阀组供油路线阀、动臂合流阀、一个二位二通阀和单向阀等组成。P1 泵优先以

11、并联油路形式供动臂和铲斗，然后，以直通供油道通过动臂、铲斗，然后以优先行走和次序供油。P2 泵用直通供油道以优先、行走、铲斗、动臂合流阀次序供油。2. 动臂合流采用动臂合流阀，合流阀由动臂阀提升的先导油压A 连动，在阀外合流，仅动臂提升时单向合流。合流和铲斗合流都采阀杆阀外合流，都是两个动作方向双向合流。3. 行走直线性采用行走阀并联方式，用一个二位二通阀 x 来，在弹簧力作用下，x 阀处于关闭状态，当动臂、铲斗三者中，只要有一个操油压就会与油口B 相通，建纵，则先导立油压使x 阀处于连通位置。4. 采用 3 泵系统，回转油路采用排量较小的变量泵，保证回转动作的停止比较平稳。性，回转、起动和（

12、三） 现代 R200LC7 挖掘机多路阀系统如图 6 所示，由八个阀、动臂合流阀、直行阀、回油换向阀 A、三个二位二通阀和单向阀等组成。回油斗杆铲斗回转动臂行走备用行走直行阀图 6 现代R200LC-7 多路阀系统41. 泵对阀组的供油路线P1 泵直通供油道不单向阀）。P1 泵并联供油道并阀供油，但可以通过阀组各阀回油卸载和通过单向阀臂合流阀和阀供油（经过D 阀向回转供油和通过C 阀臂合流阀和阀供油（经单向阀）。P2 泵优先供油给行走后然后分成油道：直通供油道通过备用、动臂、铲斗各阀后，阀供油（经单向阀）。并联供油道通过单向阀并联向备用、动臂、铲斗和经B 阀2. 合流功能供油。动臂合流：采用动

13、臂合流阀阀外合流，由动臂提升的先导油压PB 连动，动臂提升时单向合流。合流：采阀杆连动，双向阀外合流。铲斗合流：属于用户任选，增加一个单向阀和一条虚线表示的 ST 油路就能实现铲斗合流，由铲斗动作的先导油压PK 连动A 阀。3. 行走直线性在弹簧力作用下，直行阀在当两行走阀都不在中位处于P1 泵供左行走，P2 泵供右行走。位置和作业装置有一动作，则PT 有油压，克服弹簧力，使直行阀在右位，P2 泵并联供左右行走，P1 泵并联供作业各阀，其多余的油通过单向阀和节流孔供行走。4. 回转优先阀C：回转和收缩同时动作，有时需要采用回转优先回路，否则油流向低处，使贴紧侧壁掘削，回转和动臂同时动作时，回转

14、卸载转角很大时也需回转优先。该阀由回转先导5. 动臂优先阀D：联动或电磁阀。回转和动臂（或），为提高工作效率有时需要采用降低回转速度，提高动臂或速度（特别是重载工况模式），采用动臂优先。该阀由电磁阀阀可实现无级调节。采用开关型电磁阀可实现有级调节，比例型电磁（四） （KAyABA）萱场公司小挖掘机多路阀系统：见图 7，该系统为三泵系统，P1 和P2 泵都为变量泵且排量较大，P3 为定量泵排量较小，采用三泵恒功率。由八个阀、动臂合流阀、供油阀、单向阀和节流孔等组成。铲斗备用土动臂推（右） 行走回转动臂合流阀行走供油阀（左）图 7 萱场小挖掘机多路阀系统1.供油方式P1 泵：直通供油道：按行走、动

15、臂和铲斗次序优先供油。5并联供油道：P1 泵通过行走阀后，并联供油给动臂和铲斗，动臂供油优先，去铲斗的油经节流孔。P2 泵：直通供油道：按行走、动臂合流和次序优先供油，经备用阀回油。并联供油道：P2 泵通过行走阀后，经单向阀并联供油给动臂合流阀、和备用。P3 泵：直通供油道：通过供油阀、回转和推土后，以并联方式供油给并联供油道：并联供油给供油阀、回转和推土三阀。和备用两阀。2.油路主要特点：1）. P1泵和P2泵分别优先供左右行走阀，并切断了其下游各阀的供油。2）. P1泵和P2泵可同时供油给动臂阀，P2泵经动臂合流阀通臂阀进行合流，采用阀内合流方式。仅在动臂举升时，先导油压PB作用在动臂合流

16、阀上，使该阀处于右位合流位置，动臂下降时PB无油压，处于非合流位置。3）. P2泵和P3泵可同时供油给，采用阀内合流方式供油。4）. 如油压Pk连动作用在动臂合流阀上，则P1泵和P2泵能合流供给铲斗，铲斗阀时，铲斗先导可实现铲斗阀内合流。5）. 供油阀在供油。，P3泵单独供油给回转（和推土）。并可通过回转和推土阀，向备用阀和阀6）. 当左右行走马达行走时，P1泵和P2泵分别向左右马达供油，形成驱动油路。7）. 当左右行走马达行走时，阀杆就切断了PP的回油路，动臂、和铲斗三者其中之一，其PP建立，作用在供油阀上，使供油阀处于右位，此时除行走阀外P3泵可向所有其他阀供油。三. CAT 挖掘机（EL

17、240）多路阀系统设计分析该系统由 7 个阀（动臂、铲斗、回转，二行走和备用），5 个阀（直行阀 x、动臂合流阀y、合流阀w、供油阀u 和供油阀 v），一些单向阀和节流孔等组成。如图 8 所示。动臂铲斗备用回转行走行走前后图 8 CAT（EL180 EL240）挖掘机多路阀系统(一) 泵的供油路线6P1 泵：与左阀组直通供油道相连，优先供行走后，经备用、铲斗和动臂三阀经w 阀回油，如w 阀关闭，油可经单向阀供给阀。P2 泵：与右阀组并联供油道相连，并联供油给回转、（经v 阀）和y 阀。P1 泵和P2 泵通过x 阀切换与左右阀组的连接关系如图 7 所示，P2 泵与左阀组并联供油道相连，P1 泵与

18、右阀组直通供油道连接。左阀组并联供油道：并联供油给备用、铲斗和动臂，并可通过u 阀可阀供油。右阀组直通供油道：优先供行走，通过回转阀供阀，然后经y 阀回油。x 阀在右位：P1 泵和左右阀组直通供油道相连，P2 泵和左右阀组并联供油道相连。x 阀在：P1 泵和左阀组直通供油道和并联供油道相连，P2 泵和右阀组直通供油道和并联供油道相连。（二） 5 个阀的阀的作用是改变供油路线和供油方式。其采用三种方式：先导油连动；阀连动和电磁阀* 表 1。其情况如表 1 所示。* 注：CAT 多路阀系统说明参见建设机械化 2003 年第 11 期挖掘机工作装置回路（三） 各种作业工况供油分析：从上面挖掘机多路阀

19、系统介绍中可以知道，其多路阀系统是比较复杂的，各家公司的系统都是不同的，我们需要了解其设计思想和意图。分析其优缺点和特点，研究其系统是否符合挖掘机各种作业工况的使用要求。并需经实际使用和具体试验来证实其设计的合理性和作业效果是否好。对每一种多路阀系统从理论上都需要分析其各种作业工况下的供油情况，复合动作时流量分配情况。这种分析较麻烦，有一定难度，因此在文中，只能举例来进行分析，下面以 CAT 挖掘机多路阀系统为例来进行说明。1 削装卸作业工况：该工况电磁阀处于OFF状态（1） 满斗动臂举升动臂举升伸出回转至卸载地点伸出，电磁阀OFF，u 阀关闭 v 阀打开，w 阀关闭，y 阀处于合流位置，P1

20、油单独供动臂油缸，P2油并联供回转阀、阀和动臂合流阀。该工况由于满斗动臂举升时，负荷重，油压高，油泵流量下降（因恒功率供油外，还需P2 泵部分油供动臂，使动臂举升和回转速度相匹配。），为此除需 P1 泵但是因为大部分时间 P1 泵油压高于 P2 泵油压，单向阀关闭，P2 泵油不能供给动臂，因此大部分时间，P2 泵专供回转和，它们的不受动臂的影响。（2） 空斗动臂下降伸出回转至挖掘位置7阀功能方式x转换泵供油路线采用阀连动：两行走阀和作业装置有一阀，Px 回油就切断，在Px 油压作用下，x 阀处于右位直行位置，当Px 无油压时，x 阀处于。yP2 泵臂供油或回油采用先导油压连动：动臂举升先导油

21、Py 同时作用于y 阀，使 y 阀处于合流位置w切断P1 泵回油， 使 P1 泵能杆供油采用先导 油压连动 ，再加电磁阀伸出先导 油，与Pw 相通作用于w 阀，使w 阀处于切断位置收回先导 油，经电磁阀与 Pw 相通，当电磁阀 OFF 时， 先导控制油与Pw 相通，使w 阀处于切断位置。电磁阀ON 时，先导 油被切断，Pw 无油压，w 阀处于通路回油位置u 和vu 阀左阀组并联油道阀供油。V 阀右阀组并联油道阀供油u 和v 阀采用电磁阀加动臂阀连动电磁阀ON，Puv 回油切断，Puv 有，v 阀不能打开，右阀组并联油道不能向阀供油。U 阀在弹簧力作用下，处于相通位置，左阀组并联油道，通过节流单

22、向阀阀供油电磁阀OFF，动臂阀在下降和中位，Puv 回油切断，u 阀处于相通位置，v 阀关闭。电磁阀OFF，动臂阀在举升位置，Puv 回油。由于通过节流孔降压，u 阀在压差作用下，克服弹簧力处于右位关闭位置，左阀组并联油道不能阀供油。由于Puv 回油无压，v 可打开，右阀组并联油道可阀供油。动臂下降，电磁阀OFF，u 阀打开，v 阀关闭，w 阀关闭，y 阀处于非合流位置该工况由于动臂下降重力作用，油压低，P1 泵流量增加，除供动臂油缸外，并有一小部分油经 u阀通过节流供给油缸，保证动臂下降和伸出有正确的配合速度。配合动臂下降速度快，v 阀关闭，P2 泵和铲斗复合动作进行挖掘油不能供，全部供给回

23、转马达。（3）动臂阀处于中位，电磁阀OFF，u 阀打开，v 阀关闭，w 阀关闭P2油通过直通油道单独供油缸；P1 泵油通过并联油道，除供铲斗油缸外还通过 u 阀经节流孔供油缸。2水平整地面工况：电磁阀处于ON状态，电磁阀处于OFF状态。该工况要求动臂举升，收回，要求精细，两者低速配合动作，使斗尖沿着地面水平移动。此时，电磁阀处于ON 状态，先导油被它切断，不能作用在合流阀上，合流阀在弹簧作用下处于打开回油位置，电磁阀处于 OFF 状态，u 阀处于右位关闭状态，使 P1 泵油缸。V 阀打开，P2 泵不能合流供油缸供油。由于动臂合流阀的弹簧力大于动臂阀的弹簧力，在平地工作时，使动臂阀微开的先导操纵

24、油压较低，不能打开动臂合流阀，因此，P2 泵不能合流供动臂油缸，在此工况下，P1 泵供动臂油缸，P2 泵供油缸，两者互相无干扰，此工况动臂阀和阀都处于微开状态，两油泵部分油都通过直通供油道，节流回油，降低动臂和动作速度，使阀杆节流调速容易，提高了性，微动精细作业。3沟槽侧边掘削工况：电磁阀处于OFF状态，电磁阀处于ON状态在进行沟槽侧边掘削时，需有将铲斗压紧沟槽侧边的力，此时，司机通过回转装置来实现。该工况需回转、铲斗和动臂（微动），此时，电磁阀处于 OFF 状态，电磁阀打开状态，v 阀处于关闭位置，w 阀处于关闭位置，y 阀处于非合流处于ON 状态，u 阀处于位置（由于动臂微动先导较低）。P

25、2 泵的油全部供给回转马达产生回转力，压紧侧边，油从溢流阀泄油。P1 泵的油供铲斗、动臂，同时，通过u 阀和单向阀供给，由于动臂和铲斗只是微动，剩下较大部分油供增加速度。4直行工况直行阀采用阀连动，作业装置（动臂、铲斗和回转）任一阀，使直行阀的先导油的回油切断，直行阀先导行走阀与Px 相通，在Px油就建立油压，但只有当两行走阀同时作用下，x 阀处于右位直行位置。，直行阀先导油才能通过5 动臂和合流动臂合流：采用先导油连动，动臂举升先导油与Py 相连，在动臂阀举升同时，Py 作用于y 阀上，使y 阀处于合流位置。合流：采用先导油连动，伸出或收回（电磁阀 I OFF），先导阀油通过梭阀都与Pw 相

26、通，在阀时，Pw 作用于w 阀上，使w 阀处于关闭，使P1 泵合流供。四.开中心多路阀系统归纳总结从以上分析可知，开中心六通阀系统，要解决双泵合流，作业和行走同时动作直线性等问题，要满足挖掘机各种作业工况要求，实现理想的复合动作都较的。为此设计师动了不少脑筋，想了不少措施，增加了各种阀，也采用各种方法，例如：系统连动；设定作业工况用电磁阀来；当然，也可以采用微机来。但是由于开中心六通阀系统本身特性所决定，要实现复合动作满足各作业工况要求是和不理想的，要更好的满足各种作业工况复合动作要求，最好采用中位闭式负载感应补偿系统，并充分利用电子技术。8现将开中心多路阀系统特点归纳总结如下：（一）多路阀的阀组分块和分泵供油，每一阀组有二条供油道、直通供油道和并联供油道。直通供油道可实现优先供油，并联供油道可实现并联供油。在设计多路阀时可灵活应用使阀和阀之间组成优先关系或并联关系。为了满足多种作业工况复合动作要求，还需采用简单的通断型二位二通阀和