三一挖掘机液压系统。

发布时间：2024-08-25

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不二越(NACHI)液压挖掘机液压系统

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一.分流比阀前补偿负载敏感压力补偿多路阀组

该阀组有九个阀杆(左右行走，回转，动臂，斗杆，铲斗，推土板和后备)，另有四个控制阀(安全阀A，卸载阀B，切断阀C和压差减压阀D)。

在每个阀前设压力补偿阀，各阀通路情况和工作原理如图二(a)，(b)，(c)所示，该阀为三位十二通阀，有二个进油P口，三个回油T口，三个LS(压力补偿口)，二个执行器(A、

B)口，二个先导油压(Pi)控制油口(进出口)，如图二(a)所示。为了清楚地了解油口连通情况，图二(b)画出了一个阀位(中位)，来表示油路连接情况。如果把相同的油口合并，并取掉先导控制油口，则该阀实际上是带补偿油口的三位四通阀，如图二(c)所示。

压力补偿阀左端受阀杆进口压力Pm作用，右端受补偿压力PLS和该阀杆的负载压力（阀杆出口压力）PL作用，从压力补偿阀阀杆力平衡可得：

Pm=PL+PLS

阀杆进出口的压差△P为：

△P=Pm-PL=PLS

各压力补偿阀右端都受PLS作用，因此各阀杆的进出口的压差都相等。

经各压力补偿阀的压差为：

△P=P-Pm=P-PL-PLS

因同时动作的各阀的负载压力PL是不同的，因此同时动作时，各压力补偿阀的压降不同，此压降差正好补偿了负载压力差，起到了负载均衡器的作用。图二各阀通路情况和符号原理图图三压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统

二.压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统(见图三)

该负载敏感阀采用阀前补偿，采用一个等差减压阀，该减压阀是二位三通阀（图一中D），有三条通路：P油泵压力油，补偿压力油PLS和回油路，其一端受油泵压力P作用，另一端受最高负载压力PLmax和减压阀输出压力PLS作用。从减压阀力平衡可知，该减压阀输出的油压为：PLS=P-PLmax

压差减压阀输出油泵压力和最高负载压力之差PLS，作用在各压力补偿阀的左端和油泵流量调节阀的左端。

从油泵流量调节阀力平衡可知：

PLS=FS/A

式中：FS：流量调节阀弹簧力

A：流量调节阀受压面积

当PLS>FS/A流量调节阀在右位，油泵压力油进入变量油缸使油泵流量减小

当PLS<FS/A流量调节阀在左位，变量油缸回油，在弹簧力作用下，使油泵流量增加流量调节阀控制补偿压力PLS的大小。

通常负载敏感压力补偿系统，一般泵和多路操纵阀之间连接管道较长，引起压力传递滞后，使得控制不稳定，由于管道阻力引起压降，使得泵的出口压力PP和多路操纵阀的进口压力PV有差异，PP>PV，特别是通过该管道的压降，随温度而变，冬天低温时PP和PV之间压差较大，造成泵的流量控制和负载敏感阀的流量控制不一致，泵的流量按PP-PLmax目标压差进行控制，而负载敏感阀按PV-PLmax目标压差进行控制，因PV-PLmax<PP-PLmax，因此低温时管道液阻大，会引起执行元件供油流量明显减少。

NACHI作了改进，采用压差减压阀检出多路阀的进口压力和最高负载压力之差PLS，作

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为二次压力，向油泵调节阀和压力补偿阀同时进行反馈，避免了负载敏感管道较长时产生的负载压力信号延迟的问题，自动修正了低温时泵和操纵阀之间的压力损失，使油泵和操纵阀的调节保持一致，避免了油泵和操纵阀之间油管压力损失所造成对控制的不良影响，能防止低温时执行元件的速度降低，获得和常温时同样的操纵感觉。

三．与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统（见图四）图四与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统

随着发动机的转速改变油泵流量随之变化，要求油泵控制目标补偿压差和多路阀进出口压差也随之改变，要求目标补偿压差随发动机转速自动变化，随着发动机转速上升，目标补偿压差自动增加。为此NACHI采用转速匹配控制阀（图一中E）。

利用先导操纵定量泵输出的液压油。经过定节流口产生的压差来检出发动机转速。因为定量泵的流量与发动机转速成正比，通过节流孔S产生的压差与泵的流量有关。把节流孔S前后压差作为油泵调节阀的目标压差。从而使油泵的排量控制与发动机转速相匹配。

通过转速匹配阀（实际是压差调节阀）检出节流孔前后压差P0。

从转速匹配阀的力平衡可得：

P0=P1-P2

式中：

P1—节流孔前压力

P2—节流孔后压力

在原油泵调节阀上取掉弹簧，将P0作用于油泵调节阀的左端，作为目标补偿压差（替代弹簧作用）与补偿压力PLS（作用在油泵调节阀的右端）相平衡，按P0=PLS来调节油泵的流量。

PLS=PV-PLmax为多路阀进口压力和最高负载压力之差。PLS=Pm-PL，PLS也是各操纵阀入口压力Pm和出口压力PL之压差。

目标补偿压差△P（PLS）随发动机转速而变，使系统与发动机工况相匹配，使得在所有发动机转速范围都能保持最佳的操纵感觉，改善了微调操作性能，也降低了系统的能耗。

图五（a）为通常负载敏感系统，图中表示在发动机高转速和低转速时，阀杆行程和通过流量的关系曲线。

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从图中可见，当发动机在低转速时，阀杆达到一定行程后，阀杆行程（阀的开度）增加，阀控制的流量保持不变（在图中水平线）。

图五（b）为转速连动控制的负载敏感系统，由于转速连动控制，当发动机转速低时，补偿压差降低，因此该情况下，阀杆行程和通过流量曲线，为一条连续的倾斜线，没有水平线区段。

发动机高转速和低转速，流量与行程的特性曲线，仅斜率不同，发动机低转速时，特性曲线倾斜度小，微调操作性能好。

四．与自身负载压力相关的压力补偿阀（见图六）

压力补偿是保持操纵阀的进出口压差在目标压差值来进行控制的。当遇到惯性负载较大时，例如挖掘机回转马达启动时，负载压力变化比回转速度变化来的快，负载压力PL迅速升高，而流量增加跟不上，使压力补偿阀不能按补偿压力正确调整，产生过度或不足调整，来回摆动，伴随着产生大的流量变动。使得进入回转马达的流量偏离目标流量来回增减变动，引起回转马达产生振摆波动。为了避免这个问题，过去挖掘机采用负载敏感压力补偿系统时，一般回转马达独立地采用单泵供油。

NACHI为了解决这个问题，开发了与自身负载压力相关的压力补偿阀，其具体结构见图六。

它由阀体、滑阀和柱塞组成，滑阀的右端有一个受压面积A1，作用着操纵阀的进口压力，滑阀的左端有两个受压面积A2和A3，分别作用着补偿压力PLS和自己的负载压力PL（如图六所示）

。

图六与自身负载压力相关的压力补偿阀由压力补偿阀力平衡可得

PLSA2+PLA3=PmA1

操纵阀进出口压差△P=Pm-PL

如A2=A3=A，令K=A/A1

则：△P=KPLS-(1-K)PL

当A=A1△P=PLS△P等于补偿压力

当A≠A1时A1>AK<1△P随负荷增加而减少

A1>AK>1△P随负荷增加而增加

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采用K<1压力补偿阀结构，△P与自身负载压力有关，如图七所示，随着自身负载压力的提高，压差△P减少，使得流量自动减少，这样当遇到惯性负荷时，不会因负载压力突然增高，产生压力补偿阀过度调整，使进入回转马达的流量超过目标流量。避免了产生来回振摆的现象。

采用了这种与自身负载压力相关的压力补偿阀，遇到惯性负荷也能平稳控制，挖掘机回转就不需要采用单独油泵供油。

五．液压系统其他功能阀（见图一）

1．安全阀A：控制系统油压。

2．中位卸载阀B：从符号原理图上可知，该阀是二位二通阀。

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梭阀操纵阀压差减压阀

二次压差

压力补偿阀

油泵流量调节阀

图三与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统

二次压力

先导操纵阀转速匹配控制阀

油泵调节阀先导泵

图四与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统

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东芝负载敏感压力补偿挖掘机油路

东芝负载敏感压力补偿系统（Innovativebreed-offloadsensingsystem）采用回油路分流比负载敏感压力补偿多路阀（IB系列多路阀）和负流量控制泵(PVB系列变量泵)。挖掘机液压系统如图一所示。

挖掘机液压系统一般都由四大部分，IB系统中各液压作用元件液压子系统和多路阀先导操纵系统这二个部分没有多大特色，为节约篇幅在本文不作介绍。本文重点介绍IB系统中具有特色的部分：多路阀液压系统和液压泵控制系统。

一．东芝回油路压力补偿分流比负载敏感阀（IB系列阀）

东芝回油路压力补偿分流比负载敏感阀液压系统的原理符号，如图二所示

该阀由9联阀组成（动臂，斗杆，铲斗，回转和二个行走外，有三个供选用阀），可用于小型挖掘机上。三个供选用阀：一个用于推土，一个用于动臂偏转，还剩下一个供后备用，（可装其他附属工作装置）。各阀并联供油，中位封闭。阀组中包括液压作用元件的过载阀和补油阀，具有增压功能的安全阀，油泵流量控制阀和负流量控制节流孔等。

（一）IB

系列多路阀的具体结构和原理符号图如图三所示

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2.回油口3.回油腔4.再生单向阀5.主阀6.LS腔7.进油单向阀

8.进油腔9.旁通回油道10.检出最高负荷压力单向阀

图三IB系列阀具体结构和原理符号图

IB系列多路阀每个阀外，由主阀5（三位十通阀），压力补偿阀1。进油单向阀7，再生单向阀4，检出最高负载压力单向阀10。以及油缸A和B腔的过载阀和补油单向阀等组成。

（二）回油路压力补偿工作原理和特点

IB系列负载敏感阀工作原理如图四所示。

压力补偿阀左端受负载压力PL（即操作阀的出口压力）和弹簧力作用，右端受最大负载压力PLmax作用，从压力补偿阀力平衡可得：

APL+Fs=PLmaxA

式中：A－受压面积

Fs－弹簧力

采用弱弹簧，可忽略弹簧力。得：

PL=PLmax

由于回油路上压力补偿阀的节流补偿作用，使各操纵阀控制的执行器负载均衡，各执行器负载压力相同，都为PLmax。

通过各压力补偿阀的压差ΔP为

ΔPL=PLmax－PL

恰好补偿了负载压力差

各操纵阀阀杆进出口压差都相等为:

1.压力补偿滑阀

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容易利用重力组成再生回路，为实现再生供油，在油路上设再生单向阀，通过主阀杆回油节流控制，可实现可变再生功能。

二．负载敏感泵控制系统

东芝小型挖掘机采用PVB系列变量泵，该泵具有恒功率控制阀，可实现恒功率控制。原用于开中心负流量控制系统，在恒功率控制阀上，有从多路操纵阀回油道节流孔前引入的先导控制油压实现负流量控制。（见图一）

IB系统的PVB泵仍采用负流量控制，在多路阀上设流量控制阀，在其回油路设负流量控制节流孔，还有当节流孔堵塞时溢流的安全阀，防止进入变量油缸的油压过高。负流量控制工作原理如图四所示。

流量控制阀：为二位二通阀，其作用是控制油泵排量（流量）。左端受泵出口压力Pp作用，右端受最大负载压力PLmax和弹簧力Fs作用。

当Pp－PLmax<Fs/A时，流量控制阀处于右位封闭位置，油泵压力油被切断，不能通过流量控制阀回油。

当Pp－PLmax>Fs/A时，流量控制阀处于左位，油泵压力油可通过流量控制阀，经节流孔回油，在节流孔前建立的油压Pi，将Pi引向调节油泵的伺服缸，作用在其活塞上，克服弹簧力使油泵流量减小。弹簧力使油泵排量变大，。Pi油压使油泵排量减小，油泵排量由两者力平衡确定。随着压差ΔP=Pp－PLmax增加，流量控制阀开口量逐渐增大，则流经节流孔的流量增加，则Pi上升，在Pi作用下油泵流量逐渐减小，与开中心负流量控制泵性能相同。

该阀的作用是使液压泵出口油压Pp和最高负载压力PLmax之差ΔP保持一定。

ΔP=Pp－PLmax=Fs/A该压差ΔP也就是各阀杆的阀前和阀后压差。

液压泵只向执行器提供比负载稍高一些（ΔP）的油压，司机可通过操纵多路阀主阀杆，进行节流来改变供执行器的流量，由于主阀杆节流，使ΔP升高，流量控制阀起作用，打开回油，油通过节流孔，使负流量控制先导控制油压上升，作用在变量油缸上，使液压泵流量减小，实现了按司机的要求来改变油泵排量，能够按需供油。

当操纵阀都在中位时，这时各PL都通回油，则PLmax=0，Pp只需克服弹簧力，流量控制阀就处于左位，油泵压力油通过该阀经节流孔建立油压，作用在变量油缸活塞上，使油泵流量变得很小，只输出少量液压油冷却和冲洗系统，使油泵处于待命状态，一旦系统工作油泵就能很快响应，使当操纵阀在中位时，油泵在低压小流量，实现中位卸载节能。

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增压

流量控制阀

负流量控制节流孔

回油

Pi1 Pi2 A1

油泵负流量控制

LS压力

SWING油泵

TRACK行走

BUCKET铲斗

BOOM动臂

OPT选用

ARM斗杆

OPT选用

图二 IB系列挖掘机多路阀液压系统

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SWING?

BOOM AUSLEGER??????

DIPPER STIEL BUCKET LOFFEL? 5?

TRAVEL 125

HammerQ=175L/min Q=175L/min Q=260L/min Q=260L/minA??? B

Q=260L/min

???

Q=140L/min B2 b2 A3170 170 170

Q=140L/min A4 B4 b4 A5 B5 b5 5 A6 B6 b6

A170 170 170 170 170

b A1 A2

B1 b1

B3 b3

B0.8

230

Q=0.7 L/min

Q=40 L/min

Y MLs

LS1

1M7-20

6M7-20Ls

LS-Druck

P T

8a2 1

4b2 3 2 4 a1 1 b1 3

5a3 2 b3 4

6.1a2 1Qmax Qmin

11b2 2 T P

6.2

MARMP T

SWING

BOOM

BUCKET

TRAVEL

LEFT TRAVEL

RIGHT

OPTION

A11VL0190LRS

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在世界每个角落，无论是城市建设，还是矿产开采，液压挖掘机作为建设队伍的先导者，走过了五十多年的发展历程。三一重机结合世界先进技术，在较短的时间内,快速研制出了具有自身优势的SY200C、SY220C等全液压系列挖掘机，产品质量引领行业新潮,深受客户青睐。

下面让我们来揭示三一挖掘机的特点：

第一大特点：配置性能卓越

在动力系统方面，三一挖掘机采用日本生产的康明斯发动机，该产品的可靠性、动力性、燃油经济性和低排放性等指标在国际上都具有领先水平，满足欧美排放标准。

在电控系统方面，自主开发了PLC电子控制系统，这在国内挖掘机生产制造企业中属第一家。

该系统对整机运行状态实行全面监控，机器一旦发生异常就能及时报警，并自动查找故障，电脑根据测得的故障参数找出故障发生的部位;同时还具有历史故障记忆功能和维护保养信息自动提示功能,从而可及时排除事故隐患，延长用户维修周期，降低维护和保养费用。

另外,电子控制系统能对动力系统和液压系统进行综合控制，使二者达到最佳匹配，协调工作,起到明显的节能效果，生产效率高。它具有下列两个特点：一是自动怠速功能——当操纵杆回中位8秒后，发动机自动进入每分钟1250转的低速运转，从而可减少液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状态,进入作业工况。

二是发动机过热自动保护功能——当发动机冷却水的温度过高时，工作模式自动降低一档，当冷却水温度过热报警时，柴油发动机进入自动降速状态，直到冷却水温度降至正常温度为止。

在液压系统方面,三一挖掘机采用了负流量控制的液压系统。三一挖掘机在行驶过程中能根据路况实现高速与低速的自动切换。当液压系统压力过小时，在左边操纵手柄上按下“升压按钮”，触摸屏上将提示“压力补偿5秒”，5秒钟后提示消失，从而保证了系统的正常压力。与此同时,还采用了液压启动操纵杆,通过锁住、开锁的切换，避免错误操作，保证驾驶员的人身安全。

三一挖掘机充分利用当今世界最先进的高科技成果，通过国际化采购,保证了整机的高可靠性。其中，主泵、多路阀、回转马达、油缸和行走马达等选用日本进口产品，，核心部件的配置达到了高品质、长寿命、少维护的目的。

三一挖掘机所有高压油管配置都是经过严格探伤处理、并进行过58.9MPa压力测试和100万次压力脉冲试验的国外知名品牌，确保了整机液压系统的运行可靠。

另外，动臂保持系统、回转缓冲控制系统、动臂和斗杆油缸回油补偿系统还能有效地提高机械使用的安全性与稳定性。

在工作装置方面，三一挖掘机优化了国外设计,并进行加强;在高应力区用多块厚板加强;在动臂、斗杆油缸支承处增加隔板，所有这些都较好的延长了整机使用寿命。

履带架采用当今世界流行的X形设计，提高了车架的刚度、强度、通过性。由于架体两侧面平滑，减少泥土堆积，便于清洁。

在液压系统方面,三一挖掘机采用了负流量控制的液压系统。三一挖掘机在DocuwwCow.pmdfwizarFd.c Tomria PDl

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Docu行驶过程中能根据路况实现高速与低速的自动切换。当液压系统压力过小时，在左边操纵手柄上按下“升压按钮”，触摸屏上将提示“压力补偿5秒”，5秒钟后提示消失，从而保证了系统的正常压力。与此同时,还采用了液压启动操纵杆,通过锁住、开锁的切换，避免错误操作，保证驾驶员的人身安全。三一挖掘机充分利用当今世界最先进的高科技成果，通过国际化采购,保证了整机的高可靠性。其中，主泵、多路阀、回转马达、油缸和行走马达等选用日本进口产品，，核心部件的配置达到了高品质、长寿命、少维护的目的。四轮一带为意大利、韩国等原装产品，在国内同行业产品中属高档配置。第二大特点：生产效率更高为了提高整机的生产效率，根据作业环境的不同，三一挖掘机设置了三种作业模式，即重负荷挖掘的H模式,标准挖掘的S模式，轻载挖掘的L模式。每种模式的设计与发动机、主泵的转速及系统压力相匹配。这样，使整机获得了最大的生产效率和最少的油耗。三一挖掘机每分钟可装4～5斗，可与美国卡特和日本小松同规格挖掘机的挖掘装载速度相媲美。另外,由于三一挖掘机还特别设置了“升压按钮”,功率可再提高十个百分点，使机器获得一个持续8秒钟的爆发力，从而满足瞬间恶劣工况的需要,使生产效率大大提高。第三大特点：操作环境舒适由于驾驶室内部按人体工程学原理设计，致使每个操纵按钮都在驾驶员伸手可及的范围之内，驾驶室底部采用先进的硅油橡胶安装座，防振效果更佳；座椅可全方位调整，操纵箱可以在二级轨道上移动到最理想的位置。驾驶室内设有大功率冷暖空调，冬暖夏凉，舒适宜人。另外,整机视野开阔，驾驶室的天窗还可以打开，前窗可以向上翻至顶部,后窗可提供后方和两侧良好的视野。为了避免显示屏反光对可视性的影响，控制面板还可以向内侧倾斜移动。第四大特点：维护保养便捷三一挖掘机所有的电器元件均采取集中布置设计，而且重要部件非常容易靠近作业,维护保养十分方便；自润滑轴承，大大延长了工作装置的维护保养时间；大型油水分离器，提高了燃油系统的使用寿命；高效双滤芯的空气滤清器，保证了发动机的供气质量。此外,三一挖掘机的外观设计属二十一世纪世界一流水准,特别是油漆工艺,除美观大方外,良好的光洁度还有利于除尘,大大减少了驾驶员的保洁劳动强度,充分体现出三一挖掘机个性化设计和人文关爱。三一重机本着顾客永远是上帝的宗旨,在努力为客户提供一流的施工解决方案的同时,不断完善各种售后服务体系,满足客户最大需求。三一期待您更多的关注。wwCow.pmdfwizarFd.c Tomria PDl

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挖掘机的新进展

1、发动机功率增加、转速下降

20t系列

CAT200B：100kW/2000rpm、CAT200C：103kW/1800rpm

PC200-6：99kW/2000rpm、PC200-7：107kW/1950rpm

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