【液壓常識】挖掘機行走馬達工作原理

【液壓常識】挖掘機行走馬達工作原理

2015-06-09 10:40 鐵甲工程機械網 責編：趙敏 作者：網絡整理

中大型履帶式挖掘機的機重一般都在20t以上，機器的慣性很大，在機器起步和停止的過程中會給液壓系統帶來比較大的衝擊，因此，行走控制系統必須改善以適應這種工況。

行走馬達普遍採用高速馬達加行星減速機或擺線針輪減速機，而液壓馬達部分的迴路的控制有其特點。行走馬達的控制迴路見圖1，該馬達配備了高壓自動變量裝置，當掛上高速擋時，迴路接手動變速油口來油，推動變速閥左移，使馬達變為小排量；如果行駛阻力增大致使油壓升高到設定值時，油液推動變速閥右移，馬達自動變為大排量低速擋，以增大扭矩。因此這種馬達可以隨著行走阻力的變化而自動變換擋位。
除了馬達可以變速之外，對馬達的控制主要由馬達控制閥完成，下面結合結構原理圖（見圖2）分析其工作原理。

假設A口進油，馬達旋轉，馬達控制閥動作如下：
（1）打開單向閥，液壓油進入馬達右腔。
（2）液壓油通過節流孔進入平衡閥，並使其左移，接通制動器油路，使制動器鬆開，這個動作還接通了馬達B口的回油油路。
（3）液壓油通過安全閥的中間節流孔進入緩衝活塞腔，將緩衝活塞推到左側。如果此時系統壓力超過此安全閥的設定壓力（10.2MPa），安全閥將在瞬間打開，起到緩衝作用。
（4）如果馬達超速（例如下坡時），泵來不及供油，則使A口壓力降低，平衡閥在彈簧力作用下向右移動，關小馬達的回油通道，從而限制馬達的轉速。
注意到行走馬達控制閥內部有2個結構完全相同的安全閥（見圖3和圖4），它們在挖掘機開始行走以及制動時將起到重要的緩衝作用。下面分析它的工作原理。

當A 口不供油時平衡閥回到中位，由於機器慣性的影響使馬達繼續旋轉，馬達的功能轉換為泵。由於平衡閥的封閉致使B口壓力升高，壓力油通過左安全閥中間的節流孔進入緩衝腔，推動緩衝活塞右移，同時打開左安全閥向A腔補油。當緩衝活塞移動到最右端後，B腔壓力上升，左安全閥完全關閉。
如果壓力進一步升高，B腔壓力作用在右安全閥上，它限制了馬達的最高壓力（41.2MPa），此壓力就是最大制動壓力。
兩個安全閥並聯，當馬達剛開始停止轉動時，B腔的壓力作用在左安全閥的a口（整個圓面積上），閥杆左移，將油洩到b口（注意b口與馬達控制迴路的 A口相通）。當緩衝活塞移到最右端後，c口壓力上升，由於閥杆的直徑差，在彈簧力和壓差作用下閥杆右移，左安全閥關閉。此時的壓力叫做一級壓力。這個過程很短暫，目的是消除B口的脈衝壓力，防止A口吸空。
左安全閥完全關閉後，馬達B口的壓力作用在右安全閥的b口（大直徑減去小直徑的環形面積），將油洩到a口（注意a口與馬達的A口相通），這個壓力叫做二級壓力，也就是最大制動壓力。
由此可以看出，儘管兩個安全閥完全一樣，但由於油壓的作用面積不同，因此閥的開啟壓力也不同，組合使用後的時間—壓力變化曲線見圖5，這樣的結構布置非常巧妙。

從整個過程分析可以看出，開始行走時該閥也有一個短暫的打開過程，但是馬上就關閉了，起到了啟動平穩，制動時吸收壓力脈衝的作用。
另有一種安全閥，其結構原理見圖6。它在普通直動式安全閥的基礎上增加了可移動的減振活塞，採用了改善閥性能的節流措施。壓力油經過節流孔進入閥芯內部，再經過節流孔和閥芯通道到達減振活塞產生的推力達到外彈簧的預緊力時壓縮外彈簧，使減振活塞右移，同時錐閥打開溢流，這個過程減小了系統的壓力衝擊。系統壓力升高到內外並聯彈簧決定的設定值時，錐閥全部打開溢流。這種閥的時間—壓力變化曲線見圖7。

可以看出，以上兩種方案都很好地解決了機器開始行走或者制動時系統產生液壓衝擊的問題。

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