電液比例減壓閥用于挖掘機(jī)液壓泵流量電控調(diào)節(jié)

液壓系統(tǒng)主要是通過(guò)壓力補(bǔ)償變量機(jī)構(gòu)改變液壓工作泵輸出的流量，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定在選擇的位置上。350液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力補(bǔ)償變量機(jī)構(gòu)主要包括恒功率調(diào)節(jié)和負(fù)載傳感調(diào)節(jié)。

1．電液比例減壓閥

恒功率調(diào)節(jié)的主要元件是電液比例減壓閥，簡(jiǎn)稱(chēng)PRV閥，它是一個(gè)電磁閥，與普通電磁閥不同的是控制線圈動(dòng)作是由電子控制器發(fā)出的脈沖信號(hào)。

電液比例減壓閥的工作模式如圖16所示。

電子控制器通過(guò)對(duì)所選擇的動(dòng)力模式、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速擋位及發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速等進(jìn)行信號(hào)綜合、分析，形成電信號(hào)作用到電液比例減壓閥上，使滑閥移動(dòng)，開(kāi)通控制油道，先導(dǎo)油穿過(guò)此閥后，轉(zhuǎn)變?yōu)閜_s信號(hào)。上述3個(gè)變量中，有一個(gè)變量發(fā)生改變，都會(huì)導(dǎo)致p_s信號(hào)的改變。

卡特彼勒公司規(guī)定；在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速比理論轉(zhuǎn)速低250r/min時(shí)，電液比例減壓閥發(fā)出p_s信號(hào)，改變斜盤(pán)的傾角，降低主泵的輸出流量，防止發(fā)動(dòng)機(jī)被迫熄火。在駕駛室右護(hù)手前方，有一個(gè)旋鈕，即為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇旋鈕。它有10擋，各擋相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為900、1020、1160、1300、1470，1590、1700、1800、1900、1970r/min。在動(dòng)力模式I、Ⅱ時(shí)，脈寬比恒定，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速符合設(shè)定值時(shí)，該P(yáng)RV閥不發(fā)出p_s信號(hào)。電液比例減壓閥的脈寬比越高，磁性越大，閥的開(kāi)口就越小。

2．前、后工作泵流量的調(diào)節(jié)

手柄全行程扳動(dòng)時(shí)，為恒功率控制，此時(shí)泵的輸出量決定于泵的壓力。有3種功率水平：①在動(dòng)力模式Ⅲ時(shí)，功率輸出為100%；②在動(dòng)力模式Ⅱ時(shí)，功率輸出為90%；③在動(dòng)力模式I時(shí)，功率輸出為70%。動(dòng)力模式改變，PRV閥輸出的p_s信號(hào)隨之改變，泵輸出油量也將改變。

由負(fù)載壓力信號(hào)來(lái)控制流量。當(dāng)操作手柄作局部扳動(dòng)時(shí)，泵輸出流量決定于手柄扳動(dòng)量；當(dāng)操作手柄在中位時(shí)，泵的輸出量最小。工作泵輸出曲線如圖17所示。

工作泵流量的調(diào)節(jié)由電液比例減壓閥發(fā)出的p_s信號(hào)，到達(dá)前泵、后泵后，對(duì)主泵恒功率調(diào)節(jié)器進(jìn)行作用，其調(diào)節(jié)原理如圖18所示。

工作泵輸出壓力與負(fù)載壓力相當(dāng)時(shí)，負(fù)載傳感調(diào)節(jié)器的閥心在彈簧力的作用下向另一端移動(dòng)。前泵出口壓力p_D大于p_s信號(hào)油壓力與恒功率調(diào)節(jié)器彈簧壓力p_T之和時(shí)，閥心向右移動(dòng)，從工作泵流出的壓力油，有一分支經(jīng)單向閥后，穿過(guò)恒功率調(diào)節(jié)器、負(fù)載傳感調(diào)節(jié)器后，作用在連接斜盤(pán)活塞的大腔上，使活塞向右移動(dòng)，增加斜盤(pán)的傾角，提高工作泵的流量。而連接斜盤(pán)活塞的右移，又會(huì)帶動(dòng)電液比例減壓閥的滑套右移，從而改變了電液比例減壓閥閥心與滑套的相對(duì)位置，導(dǎo)致各油道開(kāi)口的改變，在壓差的作用下，閑心叉開(kāi)始移動(dòng)，直至在新的位置上平衡。反之，如果p_D＜p_s+p_T時(shí)，恒功率調(diào)節(jié)器閥心向沒(méi)有彈簧腔移動(dòng)，此時(shí)恒功率調(diào)節(jié)器的閥心開(kāi)口與油箱回油道接通，以便于連接斜盤(pán)活塞移動(dòng)時(shí)回油，減少工作泵排量。

工作泵輸出壓力大于負(fù)載壓力時(shí)，負(fù)載傳感調(diào)節(jié)器的閥心向負(fù)載壓力端移動(dòng)。此時(shí)工作泵出口油同時(shí)到達(dá)連接斜盤(pán)活塞的兩端，因截面積的差異，活塞向小端移動(dòng)，加大斜盤(pán)的傾角，提高工作泵的流量，直到平衡位置。

為了保證前泵、后泵工作時(shí)的供油量，在前泵與后泵之間，設(shè)置有一個(gè)供油泵，其目的是向前泵、后泵供油，避免前泵、后泵大流量工作時(shí)形成空穴。

3．系統(tǒng)的特點(diǎn)

在典型的液壓系統(tǒng)中，工作泵的流量均由負(fù)載壓力調(diào)節(jié)，而負(fù)載壓力的大小取決于工作的載荷。在負(fù)載伺服閥閥心移動(dòng)的范圍內(nèi)，有一個(gè)恒定的位置，在此位置上，斜盤(pán)傾角保持不變，直至載荷的改變。只要負(fù)載改變，斜盤(pán)的傾角也跟著改變。

在350電液比例減壓閥的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)p_D-p_L＞1960kPa（p_L為負(fù)載壓力）時(shí)，負(fù)載傳感調(diào)節(jié)器閥心開(kāi)始移動(dòng)，推動(dòng)連接斜盤(pán)的閥心移動(dòng)，增大斜盤(pán)傾角，直到下一個(gè)平衡位置，即p_D-p_L=1960kPa。

在負(fù)載傳感調(diào)節(jié)方面，350的液壓系統(tǒng)具有一般典型液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

350液壓系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)選擇。任何轉(zhuǎn)速擋位，都可以在保證發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的前提下，滿(mǎn)足工作負(fù)荷不斷變化的需要。該系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在低于選定擋位轉(zhuǎn)速0～250r/min范圍內(nèi)波動(dòng)，避免了工作泵斜盤(pán)頻繁地?cái)[動(dòng)，可較好地適應(yīng)各種復(fù)雜工況的需要。在p_D≈p_L時(shí)，電子控制器根據(jù)所選擇的動(dòng)力模式、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速擋位及發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速等的變化信號(hào)進(jìn)行分析后，向電液比例減壓閥發(fā)出脈沖信號(hào)。電液比例減壓閥發(fā)出的p_s信號(hào)，仍可對(duì)工作泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便于充分發(fā)揮出整機(jī)的應(yīng)有性能。例如液壓挖掘機(jī)工作壓力對(duì)某一礦層的硬度適用，如遇硬度較低的礦層時(shí)，系統(tǒng)盡可能地加大流量，使工作速度更快；在遇到硬度更大的礦層時(shí)，系統(tǒng)又可減少流量，降低工作速度。

一切均在恒功率的狀態(tài)下進(jìn)行。

4．總結(jié)

由電液比例減壓閥組成的壓力補(bǔ)償變量機(jī)構(gòu)，在負(fù)載壓力調(diào)節(jié)工作泵流量的基礎(chǔ)上，根據(jù)所選擇的動(dòng)力模式、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速擋位及發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速等的微小變化，對(duì)液壓工作泵流量作進(jìn)一步的調(diào)整，所以具有穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、降低燃油消耗、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

在350液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中，為了降低燃油消耗，設(shè)置有3個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，即行走壓力開(kāi)關(guān)、回轉(zhuǎn)壓力開(kāi)關(guān)、機(jī)具壓力開(kāi)關(guān)。當(dāng)這些壓力開(kāi)關(guān)都不動(dòng)作時(shí)，即全部控制閥都在中位，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在3s后自動(dòng)把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至怠速狀態(tài)，以減少燃油消耗。在任何一個(gè)主控制閥動(dòng)作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)把轉(zhuǎn)速升到設(shè)定的位置，以適應(yīng)生產(chǎn)工作的需要。