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具有浮动功能的新型补油阀
浙江省临海海宏集团 方匡阳 陈莉
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1　轮式装载机多路换向阀的特点
轮式装载机液压多路阀的操作方式主要有两种形式：一种是手动式，即采用一定杠杆比的操作杆，通过钢丝软轴或直接连到滑阀端来操纵换向；另一种是先导控制液动式，阀组由先导阀和主换向液动阀组成，两阀用先导控制油路相连接，操纵者通过操纵先导阀，按线性比例向主阀两端输入二次压力，推动主阀滑阀左右移动而实现主阀换向。随着轮式装载机的大型化，液压系统也朝着高压、大流量方向发展，多路换向阀使用杠杆直接操纵就需要很大的操纵力，甚至超出了人的体力。随着流量的增大，管道很难布置在驾驶室附近恰当的位置。采用先导控制，由于先导阀为低压小流量元件，滑阀的行程和弹簧回位力都可以设计得很小，操纵力矩大大减小，据有关资料介绍，其操纵力矩仅为手动式的1／3～1／5。这对工作机构动作频繁的工程机械来说，尤为重要。其次通过主阀和先导阀的合理匹配，可以增大主换向阀的微调区间，改善多路阀调速性能。此外，由于主阀与先导阀之间无钢性连接，其在主机上的布置得到了更大的自由，给液压系统布管提供了便利。因此，在工程机械行业，大中型装载机多路换向阀采用先导比例控制将成为一种发展趋势。
装载机的工作装置主要包括动臂升降和铲斗翻转动作。动臂除了提升、下降及停止工况之外，还有一个浮动位置，即动臂液压缸上下腔与回油腔相通，处于低压状态。动臂浮动位置可使装载机在铲推作业时，工作装置能随地面的状况自由浮动，这样可提高装载机的作业效能，也可实现动臂轻载或空斗时快速下降，缩短循环时间。另外，在动臂下降时，由于自重方向与动臂下降方向一致，而使动臂下降速度愈来愈快，当上腔所需进油量超过泵的额定流量时，动臂液压缸上腔可能出现“真空”，使油发生汽化，外部空气也可能渗入，从而影响液压系统的正常工作。为避免出现“真空”，应在动臂上腔装上补油阀，当上腔的油压低于系统的回油油压时，补油阀打开进入动臂油缸上腔，以实现向动臂缸上腔补油。
为了满足浮动及补油功能，我们设计了两种不同结构形式，现分别加以叙述。
2　具有四位阀结构的先导控制液压多路换向阀
该先导控制液压多路换向阀动臂装置结构示意图如图1所示，其液压原理图如图2所示。多路阀动臂装置为四位阀结构，该动臂装置的工作如下：当c口通先导压力油时，动臂阀杆处于中立位置，从进油口进来的液压油经动臂中立位置回油道流回油箱；当a口、c口通以先导控制油时，动臂阀杆往右移动，从进油口来的压力油进入A腔到动臂油缸下腔，实现动臂提升；当b口、c口通以先导控制油压时，动臂阀杆往左移动，从进油口来的压力油进入B腔到动臂油缸上腔，实现动臂阀杆下降；当只有b口通以先导控制油压时，动臂阀杆继续往左移动，此时进油口P腔与A腔、B腔及T腔相通，各油腔处于低压状态，实现了动臂浮动。

（图片）

1．端盖　2．螺母　3．限位套　4．限位活塞　5．外弹簧　6．内弹簧　7．单向阀弹簧　8．单向阀　9．动臂阀杆　10．阀体　11．防护罩
图1　先导控制液压多路换向阀动臂装置结构图

（图片）

1．先导阀动臂联　2．多路阀动臂联
图2　先导控制液压多路换向阀的动臂联液压原理图

从上面的分析可知，为实现动臂的浮动，它是通过先导油压的通断组合、限位活塞的移动及限位来实现上述的浮动功能。
为克服动臂在下降过程中由于自重等因素和油缸上腔因液压泵供油不足而使油缸上腔形成局部“真空”现象，在此还需单独在动臂油缸上腔加一个补油装置，其补油阀的结构示意图如图3所示。目前，此种液压先导控制液压多路换向阀，在常州林业机械厂ZLM50装载机上得到应用。

（图片）

图3　补油阀结构图

3　具有浮动及补油功能先导控制液压多路换向阀
该先导控制液压多路换向阀的动臂装置结构示意图如图4所示，其液压原理图如图5所示。多路阀动臂装置为三位阀结构，该动臂装置的工作如下：当a口、b口不通先导压力油时，动臂阀杆处于中立位置，A、B油腔封闭，从进油口来的液压油经动臂中立位置回油道流回油箱；当a口通以先导控制油压时，动臂阀杆往右移动，从进油口来的压力油打开多路阀内的单向阀9进入A腔到动臂油缸下腔，实现动臂提升；当b口通以先导控制油压时，动臂阀杆往左移动，从进油口P来的压力油打开单向阀9进入B口到动臂油缸上腔，实现动臂下降；当动臂在下降位置时，通过操纵先导阀杆在浮动位置，其先导阀内的顺序阀2被打开，使其B腔的压力油经补油阀上的小孔D经顺序阀内的油道返回油箱，从中在节流小孔前后产生压差，当B腔与C腔压差达到一定差值时，顶开补油阀，使B腔与回油口T腔相通从而使进油口P腔与A腔，B腔与T腔相通，动臂油缸处于低压状态，实现了动臂的浮动性能。

（图片）

1．左端盖　2．外弹簧　3．内弹簧　4．补油
阀芯　5．补油阀弹簧　6．补油阀盖　7．动
臂阀杆　8．阀体　9．单向阀　10．右端盖
图4　先导控制液压多路换向阀动臂装置结构图

（图片）

1．先导阀动臂联　2．顺序阀　3．多路阀动臂联
图5　先导控制液压多路阀的动臂联液压原理图

当动臂在下降的过程中由于自重等因素，油缸上腔由于液压泵供油不足而使油缸上腔形成局部“真空”现象，此时T腔的油压高于B腔，克服补油阀弹簧5压力，顶开补油阀芯4，从而使B腔补油，实现动臂小腔的补油功能。
当柴油机突然熄火时，如果铲斗处在高处，只要将动臂操纵杆放到“下降”位置，动臂油缸大腔的工作油在工作装置自重的作用下，经过压力选择阀等进入先导阀下降端的控制腔，当压力达到一定时，推动动臂滑阀，使其处于“下降”位置，使动臂下降，铲斗即可放到地面。另外，该先导阀在提升、浮动位置还设有电磁铁定位装置。
7/4/2004

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