裝載機(jī)之雙泵合流卸荷液壓系統(tǒng)組成及原理分析

[i=s] 本帖最后由 leeee 于 2013-1-14 22:52 編輯 

前兩天有位甲友發(fā)帖子想知道雙泵合流液壓系統(tǒng)的原理，今天就裝載機(jī)的雙泵合流的一些組成及簡(jiǎn)單的原理給甲友叨叨幾句，如有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)指出，以便更改。
從目前的裝載機(jī)市場(chǎng)上來(lái)看，配置雙泵合流液壓系統(tǒng)的裝載機(jī)其實(shí)并不多，但是最近幾年各個(gè)主機(jī)廠商確實(shí)在大力的進(jìn)行推廣，主題之一就是節(jié)能降耗，原因就是油漲價(jià)了。以前宣傳的粗放型的、大能耗的已經(jīng)不能持續(xù)，逐漸向節(jié)能型，省油等方面轉(zhuǎn)變；大家留意的話可以看看，最近幾年發(fā)動(dòng)機(jī)廠家就是主推什么節(jié)能型發(fā)動(dòng)機(jī)，綠色環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。
對(duì)于裝載機(jī)來(lái)說(shuō)，如何做到節(jié)能？我們可以先進(jìn)行分析一下從哪一方面可以做到，首先，裝載機(jī)整機(jī)本身來(lái)說(shuō)，主要能耗在發(fā)動(dòng)機(jī)、雙變系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)；對(duì)于裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的降轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)就是沖著節(jié)能來(lái)的，以前的發(fā)動(dòng)機(jī)都是2200轉(zhuǎn)/分鐘，目前主流的5噸裝載機(jī)基本上都是降轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是2000轉(zhuǎn)/分鐘，把在保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變的情況下，降低轉(zhuǎn)速也就是增加了扭矩，也就是提高了效率；對(duì)于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，裝載機(jī)的雙變系統(tǒng)，即變矩器、變速箱，確實(shí)是節(jié)能的主要部件。現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)的變矩器的工作效率還普遍不高，基本在0.8左右，如何提高變矩器的工作效率將是節(jié)能的重點(diǎn)，但是在這點(diǎn)上目前還沒(méi)有很大的突破；對(duì)于變速箱來(lái)說(shuō)，如何提高齒輪的傳遞效率，將是節(jié)能的重點(diǎn)，現(xiàn)在的齒輪箱，老的行星式的，到現(xiàn)在的定軸式的，從直齒齒輪到斜齒齒輪，基本上傳遞效率很難提高了，因?yàn)橐胩岣哌@么成熟的技術(shù)的工作效率，困難可想而知。既然上述節(jié)能的關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施起來(lái)都有很大的困難，那么就只剩液壓系統(tǒng)了，今天我們就液壓系統(tǒng)的節(jié)能舉措之一，雙泵合流的液壓系統(tǒng)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，叨叨幾句其組成及原理，希望大家能夠支持。
要說(shuō)雙泵合流，我們首先來(lái)看一下我們現(xiàn)在使用的非合流的液壓系統(tǒng)（雙泵分置液壓系統(tǒng)）：

上圖中的布置是目前非合流系統(tǒng)的最標(biāo)準(zhǔn)配置-雙泵分置液壓系統(tǒng)，市面上的絕大多活裝載機(jī)都是此配置。變速箱的PTO接口上分別安裝兩個(gè)齒輪泵，左邊的大一點(diǎn)的齒輪泵，作為工作液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，即工作泵；右邊小一點(diǎn)的齒輪泵作為轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，即轉(zhuǎn)向泵。兩個(gè)齒輪泵單獨(dú)工作，沒(méi)有互相聯(lián)系。
首先來(lái)分析一下上述系統(tǒng)為什么不節(jié)能，當(dāng)進(jìn)行路跑或是轉(zhuǎn)向等工況時(shí)，工作液壓系統(tǒng)沒(méi)有任何動(dòng)作，但是此時(shí)工作泵依然在工作，提供的液壓流量經(jīng)過(guò)多路閥回到液壓油箱，在這個(gè)過(guò)程中，由于油液流經(jīng)多路閥的閥口產(chǎn)生的節(jié)流損失以及液壓系統(tǒng)自身的壓力損失，背壓基本在3Mpa左右，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，造成能量的浪費(fèi)，5噸裝載機(jī)的工作泵的排量基本在150ml/rev到160ml/rev，可見(jiàn)浪費(fèi)之大。對(duì)于轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)是為了滿足怠速時(shí)的轉(zhuǎn)向要求，轉(zhuǎn)向泵的排量基本在80ml/rev左右，當(dāng)不進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向泵依然會(huì)工作，依然會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，造成浪費(fèi)?；谏厦鎯牲c(diǎn)，就有工程師提出，為什么不能講兩個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行融合呢？在滿足轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的要求的同時(shí)，降低工作泵的排量，將轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)多余的流量合流到工作液壓系統(tǒng)，這就是合流系統(tǒng)的起源。
合流液壓系統(tǒng)的組成：上面提到，系統(tǒng)要首先滿足轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，多余的流量去合流，如何實(shí)現(xiàn)？需要一個(gè)優(yōu)先閥，此閥的功能就是首先滿足轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的流量需求，繼而將多余的流量合流給工作液壓系統(tǒng)：
優(yōu)先閥

上圖中1接轉(zhuǎn)向泵的出口，2接轉(zhuǎn)向器的動(dòng)態(tài)負(fù)載口，3接轉(zhuǎn)向器的進(jìn)口，4接工作系統(tǒng)的合流口，5接轉(zhuǎn)向器的負(fù)載信號(hào)口，6接回油口。
優(yōu)先閥的結(jié)構(gòu)圖

簡(jiǎn)單的介紹一下優(yōu)先閥的工作原理：優(yōu)先閥采集轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的負(fù)載信號(hào)，用來(lái)推動(dòng)優(yōu)先閥的閥芯，當(dāng)沒(méi)有轉(zhuǎn)向動(dòng)作時(shí)，轉(zhuǎn)向泵的流量全部去合流，當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，首先保證轉(zhuǎn)向器的需求，然后多余的流量去合流，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力可以在優(yōu)先閥上面設(shè)定。

上圖中紅色圓圈部分即是轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的壓力設(shè)定閥。
說(shuō)完合流系統(tǒng)，繼續(xù)說(shuō)一下卸荷系統(tǒng)，裝載機(jī)的一個(gè)很重要的液壓需求就是低壓大流量和高壓小流量，當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，需要?jiǎng)幼骺焖?，也就是說(shuō)需要液壓系統(tǒng)提供大流量；當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，需要?jiǎng)幼鬏^慢，也就是說(shuō)需要液壓系統(tǒng)提供高壓，但是小流量。合流系統(tǒng)能夠保證系統(tǒng)所需的大流量，但是當(dāng)需要高壓小流量時(shí)該如何處理呢？此時(shí)我們需要進(jìn)行卸荷，當(dāng)進(jìn)行重載動(dòng)作時(shí)，工作液壓系統(tǒng)已經(jīng)不需要轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的流量，此時(shí)需將轉(zhuǎn)向的流量進(jìn)行卸載，使其回油箱，這就需要卸荷閥。

1接優(yōu)先閥合流口，2接工作液壓系統(tǒng)合流口，3測(cè)壓點(diǎn)，4接油箱，5是卸荷閥的壓力控制閥

卸荷閥原理圖

卸荷閥結(jié)構(gòu)圖
簡(jiǎn)單說(shuō)下卸荷閥的工作原理：

上圖中圓圈內(nèi)是個(gè)先導(dǎo)式溢流閥與單向閥的組合元件，正常狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的流量通過(guò)箭頭的方向打開(kāi)單向閥流向工作液壓系統(tǒng)進(jìn)行合流。

當(dāng)工作液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)到壓力閥的設(shè)定壓力時(shí)，上圖圓圈中的閥芯被向下推開(kāi)，接通轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)到油箱的通路，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)卸荷，由于單向閥的左右，工作液壓系統(tǒng)的流量得以保持。
上述就是卸荷系統(tǒng)的原理及結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于帶有流量放大的系統(tǒng)，流量放大閥自身集成優(yōu)先閥與卸荷閥，如下圖所示：

結(jié)合上述所說(shuō)的合流系統(tǒng)與卸荷系統(tǒng)，就是今天所有表述的裝載機(jī)的合流卸荷液壓系統(tǒng)，各位加油可以仔細(xì)看一下自己的機(jī)子是否有上述的元件，有的話證明你的機(jī)子就是節(jié)能型液壓系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)中是否節(jié)能呢？需要你的回答哦，好了，今天就叨叨這些，歡迎提出寶貴意見(jiàn)。