裝載機(jī)負(fù)荷敏感系統(tǒng)與新型正流量系統(tǒng)節(jié)能對比

梁振國，賈 崇，李水生

(廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007)

裝載機(jī)為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，一般采用負(fù)載敏感系統(tǒng)，通過閥控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合動作。需要在閥芯處產(chǎn)生比較大的壓差來達(dá)到控制流量的目的。

負(fù)載敏感系統(tǒng)，由壓差和開口面積控制泵的排量，系統(tǒng)的流量越大，在閥口產(chǎn)生的損失越大。因此，為了減小這部分損失，比較大的機(jī)型都采用正流量系統(tǒng)。針對此問題，采用某元件廠家給挖掘機(jī)配的RCS 閥，經(jīng)過優(yōu)化參數(shù)，應(yīng)用在大型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)上，達(dá)到比負(fù)荷敏感系統(tǒng)更節(jié)能，同時也能做復(fù)合動作，并相互之間不干擾，形成了一種新型正流量系統(tǒng)方案。

本文主要是針對負(fù)荷敏感系統(tǒng)存在壓差損失大的問題，通過把挖掘機(jī)使用的RCS 閥，改進(jìn)優(yōu)化移植到裝載機(jī)液壓系統(tǒng)上。形成一種新型裝載機(jī)正流量系統(tǒng)。

1 負(fù)荷敏感系統(tǒng)

1.1 負(fù)荷敏感系統(tǒng)組成

主要負(fù)荷敏感變量柱塞泵、負(fù)荷敏感分配閥、先導(dǎo)閥、液壓油缸、回油濾、液壓油箱等主要液壓元件組成。負(fù)荷敏感系統(tǒng)原理圖見圖1 所示。

圖1 負(fù)荷敏感系統(tǒng)原理

1.2 負(fù)荷敏感分配閥結(jié)構(gòu)

負(fù)荷敏感分配閥結(jié)構(gòu)圖見圖2。主要由主閥芯、壓力補(bǔ)償閥、再生背壓閥、浮動倍置閥、壓力溢流閥、再生單向閥、行程限制器等組成。從進(jìn)油口P 進(jìn)油，主閥芯換向，液壓油進(jìn)入P1，再通過壓力補(bǔ)償閥，進(jìn)入到P2 單向閥處。在P 到P1 之間產(chǎn)生一個壓差ΔP。

圖2 負(fù)荷敏感分配閥結(jié)構(gòu)圖

1.3 負(fù)荷敏感系統(tǒng)控制原理

圖1 的負(fù)荷敏感系統(tǒng)原理圖可以簡化為圖3。泵出來的液壓油，閥芯A1 后，產(chǎn)生壓差，通過壓力補(bǔ)償閥后進(jìn)入油缸，從壓力補(bǔ)償閥后把負(fù)載壓力反饋到泵的LS 口，由泵口壓力與泵LS 口的壓力形成的壓差ΔP，與泵上的彈簧力相平衡，從而控制泵的排量。流量公式為Q=ΔPA，壓差恒定，開口越大，泵供的流量就越大。在這個開口處產(chǎn)生的壓差ΔP一般在2MPa 左右，系統(tǒng)流量越大，在閥口產(chǎn)生的損失就越大。

圖3 負(fù)荷敏感系統(tǒng)控制原理

1.4 負(fù)荷敏感系統(tǒng)能量損失計(jì)算

裝載機(jī)一個V 型作業(yè)循環(huán)，時間一般為30s，包括前進(jìn)、挖掘裝料、后后退、前進(jìn)、舉升、卸料、退7 個分解動作，每個分解動作的時間、液壓系統(tǒng)流量、壓力參數(shù)如表1。

表1 負(fù)荷敏感系統(tǒng)分解動作參數(shù)

能量計(jì)算由W=Q×P×t60 計(jì)算，從能量損失來看，負(fù)荷傳感系統(tǒng)在提升工況，損失較大，在不工作時損失也較大，需要減少這部分能量損失。

2 新型正流量系統(tǒng)

2.1 新型正流量系統(tǒng)組成

主要電控變量柱塞泵、電控正流量分配閥RCS 閥、先導(dǎo)減壓閥、液壓油缸、回油濾、液壓油箱等主要液壓元件組成。新型正流量系統(tǒng)原理圖4 所示。

圖4 新型正流量系統(tǒng)原理

2.2 電控正流量分配閥RCS閥結(jié)構(gòu)

電控正流量分配閥RCS 閥結(jié)構(gòu)圖見圖5。主要由主閥芯、壓力溢流閥、電比例閥、切斷閥、行程限制器等組成。在主閥芯沒有節(jié)流槽，不會產(chǎn)生額外的壓差ΔP損失。且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

圖5 電控正流量分配閥RCS閥結(jié)構(gòu)

2.3 新型正流量控制原理

圖4 的新型正流量系統(tǒng)原理圖可以簡化為圖6。由于正流量系統(tǒng)是泵控系統(tǒng)，由電手柄直接給泵的電比例控制閥傳輸控制電流，直接調(diào)節(jié)泵的排量實(shí)現(xiàn)，無須在閥處產(chǎn)生額外的壓力損失ΔP，因此壓差損失比負(fù)荷傳感系統(tǒng)小。

圖6 新型正流量控制原理

2.4 新型正流量系統(tǒng)能量損失計(jì)算

以相同的裝載機(jī)一個V 型作業(yè)循環(huán)，時間一般為30s，包括前進(jìn)、挖掘裝料、后退、前進(jìn)、舉升、卸料、后退7 個分解動作，每個分解動作的時間、液壓系統(tǒng)流量、壓力參數(shù)如表2。

表2 新型正流量控制系統(tǒng)分解動作參數(shù)

從能量損失來看，新型正流量系統(tǒng)在提升、卸料工況能量損失小，在不工作時損失也小，提高了效率。

3 結(jié)語

根據(jù)以上分析對比，可以得出，新型正流量系統(tǒng)比負(fù)荷敏感系統(tǒng)效率更高，更節(jié)能，動臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸做復(fù)合動作時相互不干擾，液壓系統(tǒng)效率更高，使整機(jī)作業(yè)效率更高。