裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能分析

1、    裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能分析    李建冬【摘 要】本文針對(duì)裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)的研究，將從定變量液壓系統(tǒng)的相關(guān)概述入手，對(duì)裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能效果進(jìn)行深入分析，以此推動(dòng)我國工程技術(shù)的發(fā)展。此次研究選用的是文獻(xiàn)研究法和案例分析法，通過查找相關(guān)文獻(xiàn)和案例，為文章的分析提供理論基礎(chǔ)。通過文章的分析得知，裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)的節(jié)能效果較強(qiáng)，希望本文的研究，能在一定程度上對(duì)提高裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)的工作水平和節(jié)能效果提供參考性意義?！娟P(guān)鍵詞】裝載機(jī)；定變量；液壓系統(tǒng)作為工程機(jī)械的一種，裝載機(jī)具有其他工程機(jī)械沒有的優(yōu)點(diǎn)，不僅作業(yè)的速

2、度快，而且機(jī)動(dòng)性能較好，但在能源問題越來越得到重視的今天，裝載機(jī)的操作復(fù)雜、變化頻繁、能耗較高等缺點(diǎn)漸漸得到凸顯，需要對(duì)裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能分析進(jìn)行深入分析，方能提高裝載機(jī)的節(jié)能效果，為裝載機(jī)的未來發(fā)展提供方向。一、定變量液壓系統(tǒng)相關(guān)概述作為裝載機(jī)的重要組成部分，液壓系統(tǒng)的能源消耗所占的比重是最大的，大約為百分之七十左右，也正是因?yàn)槿绱耍档鸵簤合到y(tǒng)的能耗是實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)節(jié)能的重中之重。目前，全定量液壓系統(tǒng)在我國得到了較為廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)大多數(shù)工程所用的裝載機(jī)都是這一液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)組成，雖然得到了一定的普及，但其溢流較大、節(jié)流損失大、效率低下的缺點(diǎn)，并不利于

3、裝載機(jī)的節(jié)能發(fā)展。反觀國外，國外的裝載機(jī)采用的是雙變量泵液壓系統(tǒng)，與我國的全定量液壓系統(tǒng)相比，其節(jié)能效果更為明顯，但是成本相對(duì)全變量液壓系統(tǒng)要稍高一些，因此，我國裝載機(jī)的發(fā)展方向應(yīng)為如何設(shè)計(jì)出既節(jié)能成本又低的液壓系統(tǒng)。本文所研究的定變量液壓系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的節(jié)能效果，而且能夠提高裝載機(jī)的整體運(yùn)行效率1。二、裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)的工作原理（一）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)裝載機(jī)的定變量液壓系統(tǒng)由負(fù)載敏感液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作液壓系統(tǒng)組成（下文簡稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)），轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由三大部分組成，分別為流量轉(zhuǎn)換閥組、流量放大閥、負(fù)載敏感泵，其中，流量轉(zhuǎn)換閥的主要組成部分有順序閥、液控?fù)Q向閥、邏輯閥等；工作系統(tǒng)

4、主要由五部分組成，分別為定量泵、分流卸荷閥組、換向閥、梭閥組、節(jié)流閥，其中，分流卸荷閥組在工作系統(tǒng)中起著格外重要的作用，其主要組成部分為壓力控制閥、二位三通邏輯閥、卸荷閥。其主要工作原理如圖一所示：（二）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)的原理依據(jù)圖一所示，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)的工作原理主要分為六種情況：（1）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與工作系統(tǒng)全部不工作的時(shí)候2。這個(gè)時(shí)候換向閥與流量放大閥的位置位于系統(tǒng)中部，液控?fù)Q向閥位于系統(tǒng)上部，即初始位置，當(dāng)系統(tǒng)閥口關(guān)閉后，變量泵的狀態(tài)自動(dòng)為最小排量，定量泵中的油液經(jīng)過分流后流入二位三通邏輯閥中，并在ef口完成卸荷工作（2）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作，工作系統(tǒng)不工作的時(shí)候。這個(gè)時(shí)候液控?fù)Q向閥依然處于初始

5、位置，順序閥的狀態(tài)也一直都是封閉的，因工作系統(tǒng)不工作，合流無法流入工作系統(tǒng)，只能轉(zhuǎn)為只為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油，而后油液分流進(jìn)入二位三通邏輯閥，卸荷工作在ef口進(jìn)行。（3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，工作系統(tǒng)工作的時(shí)候。此時(shí)液控?fù)Q向閥的位置發(fā)生了變化，由系統(tǒng)上部位移至系統(tǒng)下部，順序閥被打開，工作系統(tǒng)處于小開口工作，邏輯閥的閥口會(huì)逐漸減少，最后關(guān)閉，這個(gè)時(shí)候的變量泵不會(huì)與工作系統(tǒng)發(fā)生合流，但泵量仍然處于最小值，油液也由其向工作系統(tǒng)提供，且多余油液能夠分流到邏輯閥的ef口，經(jīng)過卸荷后再返回郵箱，若系統(tǒng)處于大開口工作，前后壓的壓力減小，邏輯閥會(huì)開啟，最后實(shí)現(xiàn)雙泵合流。（4）轉(zhuǎn)型系統(tǒng)與工作系統(tǒng)同時(shí)工作的時(shí)候。與前一種情況一

6、樣，液控?fù)Q向閥位于系統(tǒng)下部，這個(gè)時(shí)候，流量放大閥的壓力轉(zhuǎn)移至順序閥的彈簧腔中，變量泵的壓力作用也變換至彈簧腔的上腔，需要注意的是，順序閥彈簧壓力不應(yīng)設(shè)定的過強(qiáng)，以1mpa為最好。（5）發(fā)動(dòng)機(jī)速度慢，轉(zhuǎn)向器卻快速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候3。變量泵輸出流量的壓力，即使通過放大閥的放大也不能將順序閥推開，這個(gè)時(shí)候變量本輸出的流向便全部轉(zhuǎn)移給了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不會(huì)與工作系統(tǒng)產(chǎn)生合流。（6）發(fā)動(dòng)機(jī)速度快，轉(zhuǎn)向器卻緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候。變量泵輸出的多余流量能夠通過放大閥的放大將順序閥順利推開，與工作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙泵合流，但必須保證定變量液壓系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)先轉(zhuǎn)向，只有這樣系統(tǒng)的工作效率才能得到有效提升。另外，工作系統(tǒng)如果處于小工況下

7、，節(jié)能效果會(huì)更加明顯，這主要是因?yàn)槎勘梅至髦吝壿嬮y，使得工作系統(tǒng)的流量增長，從而為換向閥中的旁路減少了一定的損失。三、裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)的節(jié)能分析（一）全變量系統(tǒng)的節(jié)能分析本文以動(dòng)臂提升工況動(dòng)作為例，對(duì)裝載機(jī)定變量系統(tǒng)與全變量系統(tǒng)進(jìn)行了分析，利用相應(yīng)的功率公式與數(shù)據(jù)處理，對(duì)兩種系統(tǒng)所消耗的功率進(jìn)行了具體比較，其中，全變量系統(tǒng)的節(jié)能分析結(jié)果如下：當(dāng)節(jié)流閥閥芯位移超過10毫米的時(shí)候，中位卸荷口是不通的，定量泵的油液全部輸給了工作系統(tǒng)，沒有旁路與其分流，這一階段的功率消耗較小，全變量系統(tǒng)的工作效率也隨之變?。划?dāng)節(jié)流閥閥芯位移未超過10毫米的時(shí)候，中位卸荷口與工作系統(tǒng)相通，定量泵輸出的流量多于系統(tǒng)

8、需求，多余的流量便會(huì)被輸送回郵箱，功率消耗降低，系統(tǒng)效率降低；當(dāng)節(jié)流閥閥芯位移小于6毫米的時(shí)候，定量泵中輸出的流量不流向工作系統(tǒng)，也不與旁路節(jié)流，而是全部流回油箱，這一階段的全變量系統(tǒng)無法進(jìn)行作業(yè)，消耗功率與效率皆為零4。（二）定變量系統(tǒng)的節(jié)能分析定變量系統(tǒng)的節(jié)能分析結(jié)果如下：當(dāng)節(jié)流閥閥芯位移至12毫米的時(shí)候，變量泵的排量為最大值，也就說明系統(tǒng)的功率消耗逐漸趨于穩(wěn)定，大約為82%左右，這個(gè)時(shí)候其功率消耗等同于兩個(gè)定量泵的消耗水平；當(dāng)節(jié)流閥閥芯位移至12毫米8毫米的時(shí)候，換向閥的閥口會(huì)隨之變小，變量泵的排量也會(huì)有一定程度的減小，變量泵只需要輸出系統(tǒng)需要的流量即可，沒有必要承擔(dān)旁路的節(jié)流損失，由此

9、，定變量系統(tǒng)消耗的功率便有所下降，大約為80%左右；當(dāng)節(jié)流閥閥芯移至8毫米以下的時(shí)候，工作系統(tǒng)的供油來源只通過定量泵，定變量系統(tǒng)消耗的功率會(huì)一直持續(xù)下降，效率也會(huì)開始降低，但仍然高于全定量系統(tǒng)5。由此可見，定變量系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯強(qiáng)于全變量系統(tǒng)，尤其是在小流量工況和小規(guī)模作業(yè)中。四、結(jié)論為了提升裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作水平，本文將裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能分析作為主要研究內(nèi)容，在闡述其概念的基礎(chǔ)上，對(duì)定變量系統(tǒng)的節(jié)能分析、全變量系統(tǒng)的節(jié)能分析做出系統(tǒng)探究，研究結(jié)果表明，裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作系統(tǒng)，其工作原理大不相同。在未來，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)裝載機(jī)定變量液壓系統(tǒng)工作原理與節(jié)能分析的研究，進(jìn)而確保裝載機(jī)液壓系統(tǒng)得到更為廣泛的應(yīng)用?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1石軍鋒，韋茂志，王允，付瑩.液阻在裝載機(jī)液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用研究j.工程機(jī)械，2017，48（09）：56-60.2王匡.裝載機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障分析及維修j.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（05）：118+168.3張文生.裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的故障診斷與排除探析j.現(xiàn)代