挖掘机回转液压操纵回路(一)

综合篇

设计研究

〔上期题目〕挖掘机工作装置液压操纵回路（二）〔下期题目〕挖掘机回转液压操纵回路（二）

挖掘机回转液压操纵回路（一）

黄宗益，范

基，叶

伟

（同济大学，上海200092）

［摘要］论述了液压挖掘机回转液压操纵油路组成、工作特点。为防止挖掘机回转时产生过大的振动、冲击和

反弹，在回转油路设置缓冲阀和防反弹阀，以东芝、川崎的缓冲阀和防反弹阀为例介绍了其工作原理。进而分析了挖掘机回转液压制动系统及控制方式，并介绍了回转独立油路和回转节能液压系统。

［关键词］液压挖掘机；液压回路；回转机构；缓冲阀；回转制动；节能［中图分类号］T U621

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366（2004）01-0055-03

H y draulic o p eratin g circuits of slewin g devices of excavators （1）

HUANG Zon g -y i ，FAN Ji ，YE Wei

液压挖掘机的回转油路如图1所示。挖掘机回转油路工作时必须满足：回转迅速、起动和制动无冲击、振动和摇摆，与其它机构同时动作时，能合理分配去各机构的流量。但设计回转油路时，在注重功能实现的同时，还必须考虑回转油路的节能。

1缓冲制动和防反弹阀

液压挖掘机在满斗回转时，由于上车转动惯量

很大，在启动、制动、回转中遇到障碍突然停车，换向时会引起很大的液压冲击，产生振动和噪声，

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! 2=! " 2/4=150m 2

可见，高速铁路双线隧道断面远比一般铁路双线隧道断面大，可能由以下两个因素决定。1）线间距大普通铁路线间距为4m ，秦沈客

运专线定为4. 6m ，根据秦沈客运专线的经验，高速铁路初定为至少5m 。由图1可见，以5m 与4m 相比较，单这一项断面即加大13. 19m 2。

2）隧道内外会车的相对运动速度国外高速铁路除个别之外一般运营最高车速为300km /I ，洞内外会车的相对运动速度达600km /I 。

鉴于此，我国高速铁路似以首选双洞单线为宜，既没有线间距问题，又没有相对运动速度问题，还可兼收以下效果，即：相同的衬砌强度，衬" 断面小了，砌厚度可减小，从而可节约砼衬砌的总量；#现保有的两台" 8. 8m TBM ，掘进断面为60. 79m ，在秦岭隧道、磨沟岭隧道、桃花铺1号隧道总共掘进不到可以继续利用以节约设备投资，并可以充分23km ，

2

发挥以往积累下来的施工经验。

3结语

上世纪初，伟人孙中山先生从我国幅员辽阔出发，曾规划修建10万英里（16. 08万km ）铁路，

以充分发挥有轨铁路运输效率高、运能大等优点；又于1919年《建国方略之二》中指出，“交通为实业之母、文明之母、财富之脉”。在共产党的领导下，铁路建设日新月异、蓬勃发展，轮轨式高速铁路以其巨大的优越性已提到议事日程上来，有待我们从每件具体的事做起，细致地分析、论证与实践。

（编辑

［收稿日期］2003-06-09

［作者简介］唐经世（1931-），男，江苏扬州人，教授，从事工程机械教学与研究，成都市北二环路北一段西南交通大学北园45107号.

羌荣生）

2004/

1

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综合篇

设计研究

若不采取措施会造成整个系统和液压元件破坏。

冲击较大。希望利用缓冲阀控制油压上升速度，使油压能平稳上升到卸载压力。目前挖掘机回转油路采用缓冲制动阀大多具有这个功能。

川崎缓冲阀结构如图3所示。其开启过程：当回转操纵阀回中位，高压油口压力升高，首先压力油通过锥阀l 节流小孔m 和中间孔道进入空腔A ，克服弹簧力推动柱塞4向右移动，由于流经节流小孔产生压差，锥阀在压差作用下克服弹簧2力右移打开泄油，此时泄油压力为! l ，柱塞4和弹簧5构成蓄能器，其作用是降低初调压力。随着柱塞4右移压缩弹簧5，A 腔油压上升，泄油压力也跟着上升，到柱塞4右移到顶头，此时泄油压力为! 2；由于柱塞4不能移动，A 腔压力增加较快，此压力

图1

回转液压操纵系统

作用在阀套3上，推动阀套左移压缩弹簧2，随着A 腔压力逐渐上升，弹簧2逐渐被压缩，使得锥阀l 的卸载压力逐渐上升，直到阀套碰到调整螺塞端面，此时卸载压力达到设定值! " 。卸载过程油压变化如图3b 所示，卸载时间为#。

1. 1缓冲补油阀

在挖掘机的回转回路设有缓冲溢流阀，液压马

达高压腔的油液超过一定压力时溢流，低压腔经单向阀补油。一般有两种连接方式：! 两缓冲阀并联，分别连接马达两油路，溢流时从高压油路溢至低压油路，如图2a 所示。" 缓冲阀分别装在马达两油路上，溢流时高压油路溢至回油口，如图2b 所示。

为了防止挖掘机在坡道上但液压损失较大，如图2a 所示。

普通溢流阀在阀打开的瞬间压力一下子就达到

卸载压力，制动力突然加到液压马达上，产生制动

图3川崎缓冲阀和油压变化曲线

l -锥阀；2-弹簧；3-阀套；4-柱塞；5-弹簧；6-调整螺塞

重力回转时超速和不产生吸空，有的采用平衡阀，

这种缓冲阀通过设计可获得所需油压上升规律和卸载时间。

东芝缓冲调压阀构造和作用原理见图4。压力油由进油口A 经阀芯l 的节流孔到达空腔8，

当空

图4

图2

缓冲阀连接方式

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东芝缓冲调压阀

l -阀芯；2、3、7-弹簧；4-柱塞；5-滑阀；6、8-孔腔

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综合篇

设计研究

腔的油压力升到一定值时，压力油克服弹簧7的作用力压缩滑阀5，同时压力油经滑阀的节流孔进入弹簧7的空腔又通过滑阀的节流孔流入空腔6，柱塞上节流孔和弹簧7组成流量阀，压力油通过此流量阀按一定的流量进入空腔6，同时由于压力油从油口A 经节流孔产生压差，在此压差产生的液压力作用下阀芯打开，压力油从油口A 泄至B 。

油压很快下降，避免反冲和振荡。

进入空腔6的压力油推动柱塞4向左运动压缩弹簧2，随着油压的升高，柱塞继续向左与弹簧3接触，进一步向左运动将压缩弹簧2和3。由于油进入空腔，压力油推动柱塞向左运动，使弹簧力逐渐增加，从而使缓冲调压阀的控制压力逐渐上升。这种调压阀的特点是使油压产生的回转制动力缓慢上升，起到减少制动冲击的目的。1. 2

防反弹阀

当回转操纵阀回中位产生液压制动作用，挖掘机上部回转体的惯性动能将转换液压位能，接着位能又转换为动能，使上部回转体产生反弹运动来回振动，使回转齿圈和油马达小齿轮之间产生冲击、振动和噪声，同时铲斗来回晃动，将使铲斗中的土洒落，为此在挖掘机回转油路要装设防反弹阀。

防反弹阀系统符号图如图5所示。防反弹阀由电磁阀和控制滑阀来控制实现其是否起作用。当回转操纵杆处于中位时，电磁阀断电，滑阀处于左位接通位置，防反弹阀起作用。当回转操纵杆处于工作位置时，电磁阀接通，在操纵压力油作用下，滑

阀处于右位断开位置，防反弹阀不起作用。

川崎防反弹阀6）工作原理：A 和B 分别与回转马达二油口相连，设A 为高压，B 为低压。压力油通过座l 中孔、球阀2、套3中孔进入小柱塞5作用腔。克服弹簧4和6力，套和座一起向左

图5

防反弹系统原理

移动。当压力达到! " 回转停止后压力下降时，如无防反弹阀装置，由于液压系统贮能作用将产生反冲和振荡。当! " 时在弹簧4作用下套右移，而座则因小孔7阻尼，在弹簧6作用下不能迅速右移，延迟回位，此时A 与B 相通。A 中压力油流至B ，使A 中

图6

川崎防反弹阀

l -座；2-球阀；3-套；4、6-弹簧；5-小柱塞；7-小孔

东芝防反弹阀作用原理如图7所示。操纵回转操纵阀，通过节流孔a 2（或b 2）的压力油使阀芯2处于右（或左端）位置，中间室节流孔a l 、b l 之间通道切断，马达处于正常工作状态；操纵阀回中位，阀芯2在两边弹簧力作用下回到中位，马达两腔压力油经防反弹阀中间室节流孔相连，压力油在一定时间内，有一定量（可调整）流向另一腔，制

动压力迅速降低。

图7

东芝防反弹阀（待续）

（编辑吴学松）

［收稿日期］2003-ll-l2

［作者简介］黄宗益（l936-），男，教授，博士生导师，上海市四平路l239号。

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（图

挖掘机回转液压操纵回路(一)

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

黄宗益， 范基， 叶伟同济大学,上海,200092建筑机械化

CONSTRUCTION MECHANIZATION2004,25(1)8次

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