装载机之双泵合流卸荷液压系统组成及原理分析

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

前两天有位甲友发帖子想知道双泵合流液压系统的原理，今天就装载机的双泵合流的一些组成及简单的原理给甲友叨叨几句，如有不当之处，敬请指出，以便更改。
从目前的装载机市场上来看，配置双泵合流液压系统的装载机其实并不多，但是最近几年各个主机厂商确实在大力的进行推广，主题之一就是节能降耗，原因就是油涨价了。以前宣传的粗放型的、大能耗的已经不能持续，逐渐向节能型，省油等方面转变；大家留意的话可以看看，最近几年发动机厂家就是主推什么节能型发动机，绿色环保型发动机。
对于装载机来说，如何做到节能？我们可以先进行分析一下从哪一方面可以做到，首先，装载机整机本身来说，主要能耗在发动机、双变系统、驱动桥传动系统、液压系统；对于装载机的发动机来说，现在的降转速发动机就是冲着节能来的，以前的发动机都是2200转/分钟，目前主流的5吨装载机基本上都是降转速发动机，也就是2000转/分钟，把在保持发动机功率不变的情况下，降低转速也就是增加了扭矩，也就是提高了效率；对于齿轮传动系统来说，装载机的双变系统，即变矩器、变速箱，确实是节能的主要部件。现在的国产的变矩器的工作效率还普遍不高，基本在0.8左右，如何提高变矩器的工作效率将是节能的重点，但是在这点上目前还没有很大的突破；对于变速箱来说，如何提高齿轮的传递效率，将是节能的重点，现在的齿轮箱，老的行星式的，到现在的定轴式的，从直齿齿轮到斜齿齿轮，基本上传递效率很难提高了，因为要想提高这么成熟的技术的工作效率，困难可想而知。既然上述节能的关键点实施起来都有很大的困难，那么就只剩液压系统了，今天我们就液压系统的节能举措之一，双泵合流的液压系统做一个简单的介绍，叨叨几句其组成及原理，希望大家能够支持。
要说双泵合流，我们首先来看一下我们现在使用的非合流的液压系统（双泵分置液压系统）：

上图中的布置是目前非合流系统的最标准配置-双泵分置液压系统，市面上的绝大多活装载机都是此配置。变速箱的PTO接口上分别安装两个齿轮泵，左边的大一点的齿轮泵，作为工作液压系统的动力源，即工作泵；右边小一点的齿轮泵作为转向液压系统的动力源，即转向泵。两个齿轮泵单独工作，没有互相联系。
首先来分析一下上述系统为什么不节能，当进行路跑或是转向等工况时，工作液压系统没有任何动作，但是此时工作泵依然在工作，提供的液压流量经过多路阀回到液压油箱，在这个过程中，由于油液流经多路阀的阀口产生的节流损失以及液压系统自身的压力损失，背压基本在3Mpa左右，会产生大量的热能，造成能量的浪费，5吨装载机的工作泵的排量基本在150ml/rev到160ml/rev，可见浪费之大。对于转向液压系统，设计时是为了满足怠速时的转向要求，转向泵的排量基本在80ml/rev左右，当不进行转向时，转向泵依然会工作，依然会产生很大的热量，造成浪费。基于上面两点，就有工程师提出，为什么不能讲两个液压系统进行融合呢？在满足转向液压系统的要求的同时，降低工作泵的排量，将转向液压系统多余的流量合流到工作液压系统，这就是合流系统的起源。
合流液压系统的组成：上面提到，系统要首先满足转向液压系统，多余的流量去合流，如何实现？需要一个优先阀，此阀的功能就是首先满足转向液压系统的流量需求，继而将多余的流量合流给工作液压系统：
优先阀

上图中1接转向泵的出口，2接转向器的动态负载口，3接转向器的进口，4接工作系统的合流口，5接转向器的负载信号口，6接回油口。
优先阀的结构图

简单的介绍一下优先阀的工作原理：优先阀采集转向系统的负载信号，用来推动优先阀的阀芯，当没有转向动作时，转向泵的流量全部去合流，当进行转向时，首先保证转向器的需求，然后多余的流量去合流，转向系统的压力可以在优先阀上面设定。

上图中红色圆圈部分即是转向液压系统的压力设定阀。
说完合流系统，继续说一下卸荷系统，装载机的一个很重要的液压需求就是低压大流量和高压小流量，当负载较小时，需要动作快速，也就是说需要液压系统提供大流量；当负载较大时，需要动作较慢，也就是说需要液压系统提供高压，但是小流量。合流系统能够保证系统所需的大流量，但是当需要高压小流量时该如何处理呢？此时我们需要进行卸荷，当进行重载动作时，工作液压系统已经不需要转向液压系统的流量，此时需将转向的流量进行卸载，使其回油箱，这就需要卸荷阀。

1接优先阀合流口，2接工作液压系统合流口，3测压点，4接油箱，5是卸荷阀的压力控制阀

卸荷阀原理图

卸荷阀结构图
简单说下卸荷阀的工作原理：

上图中圆圈内是个先导式溢流阀与单向阀的组合元件，正常状态时，转向液压系统的流量通过箭头的方向打开单向阀流向工作液压系统进行合流。

当工作液压系统的压力达到压力阀的设定压力时，上图圆圈中的阀芯被向下推开，接通转向液压系统到油箱的通路，转向液压系统卸荷，由于单向阀的左右，工作液压系统的流量得以保持。
上述就是卸荷系统的原理及结构，但是对于带有流量放大的系统，流量放大阀自身集成优先阀与卸荷阀，如下图所示：

结合上述所说的合流系统与卸荷系统，就是今天所有表述的装载机的合流卸荷液压系统，各位加油可以仔细看一下自己的机子是否有上述的元件，有的话证明你的机子就是节能型液压系统，现实中是否节能呢？需要你的回答哦，好了，今天就叨叨这些，欢迎提出宝贵意见。