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),開通控制油道,先導(dǎo)油穿過此閥后,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ps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ps信號(hào),改變斜盤的傾角,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ps信號(hào)。電液比例減壓閥的脈寬比越高,磁性越大,閥的開口就越小。
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ps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ps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pD大于ps信號(hào)油壓力與恒功率調(diào)節(jié)器彈簧壓力pT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,作用在連接斜盤活塞的大腔上,使活塞向右移動(dòng),增加斜盤的傾角,提高工作泵的流量。而連接斜盤活塞的右移,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)致各油道開口的改變,在壓差的作用下,閑心叉開始移動(dòng),直至在新的位置上平衡。反之,如果pD<ps+pT時(shí),恒功率調(diào)節(jié)器閥心向沒有彈簧腔移動(dòng),此時(shí)恒功率調(diào)節(jié)器的閥心開口與油箱回油道接通,以便于連接斜盤活塞移動(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)連接斜盤活塞的兩端,因截面積的差異,活塞向小端移動(dòng),加大斜盤的傾角,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,斜盤傾角保持不變,直至載荷的改變。只要負(fù)載改變,斜盤的傾角也跟著改變。
在350電液比例減壓閥的液壓系統(tǒng)中,當(dāng)pD-pL>1960kPa(pL為負(fù)載壓力)時(shí),負(fù)載傳感調(diào)節(jié)器閥心開始移動(dòng),推動(dòng)連接斜盤的閥心移動(dòng),增大斜盤傾角,直到下一個(gè)平衡位置,即pD-pL=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),避免了工作泵斜盤頻繁地?cái)[動(dòng),可較好地適應(yīng)各種復(fù)雜工況的需要。在pD≈pL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ps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)壓力開關(guān),即行走壓力開關(guān)、回轉(zhuǎn)壓力開關(guān)、機(jī)具壓力開關(guān)。當(dāng)這些壓力開關(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。