工程機械_挖掘機液壓泵故障_控制原理
大字挖掘機(DH220、280等型號)所用液壓泵為K3V系列斜盤式軸向柱塞泵,其結構為通軸型的雙聯柱塞泵,后接齒輪泵用作輔助泵,為遠程控制等提供動力。主泵由可變量柱塞泵和控制排量的調節器組成。前、后主泵各配置一個調節器,分別控制前、后泵排量的變化。通過調節器可實現恒功率控制、改變功率設定值和流量的控制。
液壓泵控制原理
如圖C所示為主(前)液壓泵排量調節原理圖,后泵控制原理與前泵相同。差動缸1用于推動泵斜盤傾角變化,伺服閥2用于控制變量活塞的運動方向,而伺服閥的換向則受流量控制活塞和功率控制活塞的控制。p1為泵本身輸出的液壓油的壓力,p2為另一泵的輸出壓力,pf為輔助泵輸出的油液壓力,pf1為經電磁比例減壓閥輸出的二次壓力,pi為多路換向操縱閥中央回油通道的背壓。主液壓泵排量調節過程如下。
①流量控制 差動缸小腔始終通過輔助泵或主泵(二者中壓力較高的)輸出壓力油,差動缸大腔通過伺服閥可與主泵輸出的壓力油接通或與油箱接通。在非作業狀態,多路換向閥處于中位,主泵輸出的油由中央回油通道經背壓閥回油箱,背壓閥前產生一定的背壓p1,具有戶,壓力的油液產生的壓力克服流量控制活塞右端的彈簧力,流量控制活塞向右移動的同時推動伺服閥換向,伺服閥處于左位工作,主泵輸出的油(壓力約為p1)進入差動缸大腔,差動缸向右移動,斜盤傾角減至最小(但不為零,由限位螺釘調定),反饋機構也同時將伺服閥撥回中位,此時主泵輸出壓力較低(為p1)、排量較小,泵處于卸荷狀態,而發動機又可進入自動怠速狀態,節約了燃油消耗;當多路換向閥換向時(發動機會自動由怠速變為設定運轉速度),多路閥中央回油通道被切斷,沒有油液通過背壓閥,背壓閥前壓力pi變為零,流量控制活塞又會在彈簧力的作用下向左移動,帶動伺服閥處在右位工作,差動缸大腔油液通油箱,差動缸向右運動,斜盤傾角變大,當斜盤角最大時通過反饋機構使伺服閥回到中位,而后便可根據負載情況由功率控制機構進行功率調節。
②恒功率控制 功率控制活塞所受向右的液壓力是作用于面積A1、A2、A3液壓力的和,而向左的力為彈簧力和功率設定活塞(面積為A4)的液壓力之和。則功率控制活塞的受力平衡方程為:
pf1 A1 +p2A2 +p1A3 =kx0 +pf1A4 (7-1)
式中k——彈簧的壓縮系數;
x0——彈簧的預壓縮量。
液壓力的作用面積和彈簧壓縮系數為常量,功率設定后,pf1和x0亦為定值。當泵自身的排油壓力p1或另一個泵排油壓力p2上升時,功率控制活塞所受向右的力增加,平衡被打破,功率控制活塞向右移動,彈簧的壓縮量加大后建立新的平衡,主液壓泵的壓力越高則控制活塞的位移量越大。控制活塞向右移動會帶動伺服閥芯向右移動,差動缸大腔通主泵輸出的壓力油,差動缸向右移動,使泵的斜盤傾角自動減小,泵的排量也隨之減小。把泵的輸入扭矩控制在規定值以下,使泵在該壓力狀態下所需功率與發動機的輸出功率相匹配不使發動機過載,差動缸移動時反饋機構使伺服閥回到中位。這樣不同的p1、p2壓力值便對應著不同的排量。同理,當p1、p2減小時泵的排量向大的方向調節,增加作業速度。總之通過恒功率控制可實現工作機構的輕載高速、重載低速的控制,充分利用發動機的輸出功率,提高作業效率。
③功率設定 調節器上設置了電磁比例減壓閥5,改變比例減壓閥輸入電流值指令,可改變功率的設定值。電磁比例減壓閥的二次壓力油被引至調節器的功率控制機構,由于A4>A1,如果改變比例減壓閥的二次壓力值pf1,就可改變平衡方程的平衡點,使功率控制活塞開始移動時的主泵壓力p1和p2發生變化,即泵的功率設定值發生改變,以根據作業條件、操作指令使發動機獲得最佳運轉狀態(設定了發動機在不同作業條件下的功率輸出值),工作機構獲得最佳作業速度。
通過上述分析可知,挖掘機雙聯液壓泵的液壓功率之和應與發動機輸出功率相匹配,當負載變化時兩個泵的排量應同時進行調節,否則,挖掘機將不能正常工作。