液压挖掘机的行走马达控制

作者：初长祥 刘剑

欢迎访问e展厅 展厅 1 挖掘机/推土机展厅 推土机, 履带挖掘机, 轮式挖掘机, 二手挖掘机, 小型挖掘机, ... 中大型履带式挖掘机的机重一般都在20t以上，机器的惯性很大，在机器起步和停止的过程中会给液压系统带来比较大的冲击，因此，行走控制系统必须改善以适应这种工况。 行走马达普遍采用高速马达加行星减速机或摆线针轮减速机，而液压马达部分的回路的控制有其特点。行走马达的控制回路见图1，该马达配备了高压自动变量装置，当挂上高速挡时，回路接手动变速油口来油，推动变速阀左移，使马达变为小排量；如果行驶阻力增大致使油压升高到设定值时，油液推动变速阀右移，马达自动变为大排量低速挡，以增大扭矩。因此这种马达可以随着行走阻力的变化而自动变换挡位。 除了马达可以变速之外，对马达的控制主要由马达控制阀完成，下面结合结构原理图（见图2）分析其工作原理。 假设A口进油，马达旋转，马达控制阀动作如下： （1）打开单向阀，液压油进入马达右腔。 （2）液压油通过节流孔进入平衡阀，并使其左移，接通制动器油路，使制动器松开，这个动作还接通了马达B口的回油油路。 （3）液压油通过安全阀的中间节流孔进入缓冲活塞腔，将缓冲活塞推到左侧。如果此时系统压力超过此安全阀的设定压力（10.2MPa），安全阀将在瞬间打开，起到缓冲作用。 （4）如果马达超速（例如下坡时），泵来不及供油，则使A口压力降低，平衡阀在弹簧力作用下向右移动，关小马达的回油通道，从而限制马达的转速。 注意到行走马达控制阀内部有2个结构完全相同的安全阀（见图3和图4），它们在挖掘机开始行走以及制动时将起到重要的缓冲作用。下面分析它的工作原理。 当A口不供油时平衡阀回到中位，由于机器惯性的影响使马达继续旋转，马达的功能转换为泵。由于平衡阀的封闭致使B口压力升高，压力油通过左安全阀中间的节流孔进入缓冲腔，推动缓冲活塞右移，同时打开左安全阀向A腔补油。当缓冲活塞移动到最右端后，B腔压力上升，左安全阀完全关闭。 如果压力进一步升高，B腔压力作用在右安全阀上，它限制了马达的最高压力（41.2MPa），此压力就是最大制动压力。 两个安全阀并联，当马达刚开始停止转动时，B腔的压力作用在左安全阀的a口（整个圆面积上），阀杆左移，将油泄到b口（注意b口与马达控制回路的A口相通）。当缓冲活塞移到最右端后，c口压力上升，由于阀杆的直径差，在弹簧力和压差作用下阀杆右移，左安全阀关闭。此时的压力叫做一级压力。这个过程很短暂，目的是消除B口的脉冲压力，防止A口吸空。 左安全阀完全关闭后，马达B口的压力作用在右安全阀的b口（大直径减去小直径的环形面积），将油泄到a口（注意a口与马达的A口相通），这个压力叫做二级压力，也就是最大制动压力。 由此可以看出，尽管两个安全阀完全一样，但由于油压的作用面积不同，因此阀的开启压力也不同，组合使用后的时间—压力变化曲线见图5，这样的结构布置非常巧妙。 从整个过程分析可以看出，开始行走时该阀也有一个短暂的打开过程，但是马上就关闭了，起到了启动平稳，制动时吸收压力脉冲的作用。 另有一种安全阀，其结构原理见图6。它在普通直动式安全阀的基础上增加了可移动的减振活塞，采用了改善阀性能的节流措施。压力油经过节流孔进入阀芯内部，再经过节流孔和阀芯通道到达减振活塞产生的推力达到外弹簧的预紧力时压缩外弹簧，使减振活塞右移，同时锥阀打开溢流，这个过程减小了系统的压力冲击。系统压力升高到内外并联弹簧决定的设定值时，锥阀全部打开溢流。这种阀的时间—压力变化曲线见图7。 可以看出，以上两种方案都很好地解决了机器开始行走或者制动时系统产生液压冲击的问题。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/12/2005)