【技术】挖掘机工作装置载荷分析及控制载荷的方法

(1)自动控制

减小挖掘机挖掘和制动载荷，可通过技术手段进行自动控制。图6所示为某型号挖掘机工作装置液压回路原理图，在铲斗缸、斗杆缸、动臂缸无杆腔或有杆腔至控制阀之间的油路上，并联设置6个安全阀和单向补油阀组成的阀组，其性能、参数完全相同。当挖掘机挖掘或工作装置制动产生较大载荷时，这6个阀组可起保护作用。无论挖掘机吨位大小，均可采用此种设置。单向补油阀配合安全阀补油以动臂下落制动为例，当控制油液推动阀芯向右移动后，动臂缸有杆腔进油，即动臂向下运动。若停止操纵动臂运动，即控制油压降至接近于零时，阀芯在弹簧作用下恢复中位，动臂缸的A2口、B2口被阀芯切断，无杆腔的油液无法回油，此时动臂缸开始制动。由于铲斗、斗杆、动臂质量较大，运动时所产生的惯性较大，造成动臂缸无杆腔形成较高油压。当无杆腔及油路油压达到安全阀调定压力(36MPa)时，开始以恒定压力卸荷，实现等减速缓冲下落。此时动臂不会迅速停止，会继续下降实现缓冲。

在这一制动缓冲过程中，因动臂缸有杆腔容积较制动前开始增大，有杆腔油压比卸荷回路内的油压小，形成负压，所以单向补油阀可自动向卸荷回路的动臂缸有杆腔补油，以防止缓冲未结束即发生“反弹”现象。该阀组组成的回路，称为制动缓冲补油回路。挖掘机工作装置其他动作进行制动时，所对应安全阀也需卸荷并单向补油阀补油。

挖掘工况单向补油阀补油以挖掘机收斗杆挖掘为例，当操纵斗杆缸无杆腔进油时，活塞杆受到挖掘阻力产生载荷F。此时铲斗缸、动臂缸活塞杆分别受到压力和拉力,即铲斗缸无杆腔、动臂缸有杆腔油液同时建立起压力。这2个油腔所建立的压力并不相同，若有1个腔压力达到安全阀设定压力(36MPa)则先卸荷，实现工作装置的过载保护。此时动臂缸有杆腔卸荷、无杆腔补油，或铲斗缸无杆腔卸荷、有杆腔补油。挖掘机收斗杆挖掘如图7所示。

制动与挖掘工况安全阀卸荷及液压缸运动变化的区别及共同点在于:制动工况时,动作液压缸由运动状态逐渐缓冲直至停止;挖掘工况时非动作液压缸由静止状态转变为微动缓冲再停止。虽然安全阀在制动与挖掘工况时所控制液压缸运动的方式不同，但是其共同点均相同，即防止工作装置过载。