卸荷閥

卸荷通道和壓力閥分別設立.卸荷時，各聯(lián)閥芯均處于中立位置，油源來油經(jīng)一條專用的貫穿各路閥的油道卸回油箱，卸荷油道貫穿各路換向閥.當其中任一路閥工作時(即把此卸荷油道切斷).油源來油就從該路換向閥進入所控制的執(zhí)行元件，工作壓力大小由圖中壓力閥限定.采用該種卸荷方式優(yōu)點是換向閥閥桿從中立位置→工作位置的移動過程中，卸荷油道是逐漸被關閉的，進入執(zhí)行元件的油量逐漸增加，系統(tǒng)壓力逐漸升高，執(zhí)行元件啟動平穩(wěn)，無沖擊，而且有一定調(diào)速性能，壓力閥結構簡單.其缺點是卸荷油道長，壓力損失大，尤其換向閥路數(shù)多時，弊端更為突出，該種卸荷方式多用于路數(shù)較少的場合.

該種卸荷方式又分兩種

1、貫穿控制式卸荷閥卸荷

卸荷閥和安全閥為一體，組成先導式壓力閥，該閥即是卸荷閥又是安全閥，有時又是溢流閥.卸荷時其控制油道貫穿各路換向閥，同前述卸荷油道.當各路換向閥處于中立位置時，卸荷閥的控制油道(見圖1b和圖2)貫穿各路換向閥并與油箱連通.卸荷時，大部分油液卸荷，通道短，壓力損失低.任一路閥換向工作，便切斷控制油道，油源來油就從換向閥進入執(zhí)行元件工作，其工作壓力大小由導閥控制.此時系統(tǒng)壓力為導閥調(diào)整壓力.該種卸荷方式，即使換向閥路數(shù)增加，只是控制油道增加，卸荷壓力增加不大，始終保持較低卸荷壓力，此種卸荷方式多用于手動換向閥，卸荷可靠.

2、電磁閥控制式卸荷閥卸荷

該種卸荷方式與前種不同點是其控制油道與油箱通斷與否，由電磁閥控制，見圖1c，卸荷油道短，卸荷時壓力損失低，又便于自動控制，但卸荷的可靠性低，多用于電磁多路閥的場合.

工程上使用多路組合換向閥，就來看多為手動式，其卸荷方式多采用貫穿控制式卸荷閥卸荷，卸荷閥經(jīng)常采用圖2的結構形式，下面簡要介紹一下其設計方法.

卸荷閥(又是安全閥)的主閥按配合形式不同可分為三級同心、二級同心和滑閥式三類.其中滑閥式結構工作壓力低，控制壓力精度不高;三級同心結構雖成熟，應用較廣，但與二級同心式比較，不及二級同心式動作靈敏，規(guī)格相同，行程相同時，二級同心結構的通油能力遠大于三級同心結構;二級同心式控制壓力穩(wěn)定，加工工藝性好，二級同心式應用前景廣闊，這里以二級同心結構，討論其結構尺寸設計方法.

1、閥的通徑D0

通徑D0也是整個多路閥的進口直徑，D0取的大，閥的結構尺寸就大，不經(jīng)濟，D0取的小，油液流動不通暢，壓力損失大，容易發(fā)熱.應使多路閥通過額定流量時其油液流速不超過允許值，

2、主閥座孔直徑D2

適當增大D2有利于提高閥的靈敏度，但過大會使閥不易穩(wěn)定，一般先根據(jù)經(jīng)驗公式確定主閥閥芯過流部分的直徑D1，

3、主閥芯大直徑D

根據(jù)一般資料和經(jīng)驗可知，適當增加主閥芯大端直徑D，可以提高閥的靈敏度，降低閥的壓力超調(diào)量，可提高閥的開啟壓力，保證閥工作穩(wěn)定，不過，D值過大，將使閥的結構尺寸和閥芯質(zhì)量加大，主閥上腔容積增加，導致動態(tài)過程時間延長，

太小又保證不了靜態(tài)特性要求，一般應保證:

4、主閥芯半錐角α1

5、主閥芯阻尼孔d0及長度l0

主閥芯上阻尼孔d0

越小，其長度l0越長，則節(jié)流與阻尼作用越顯著，閥的啟閉特性好，動態(tài)穩(wěn)定性好，但閥芯動作滯后大，靈敏度降低，增加了動態(tài)壓力超調(diào)量，且易堵塞、工藝性也不好

C1--主閥口的流量系數(shù)(無因次)，圖2結構可取C1=0.78

ρ―油液密度，取850-900kg/m3

Px―卸荷壓力，通常取Px=(0.2~0.5)MPa

6、主閥芯導向長度l

增大主閥芯導向長度l,有利主閥芯工作穩(wěn)定,減少嘯叫和壓力振擺,但過大，結構尺寸增加.建議l1.2D

7、導閥芯半錐角α2

導閥要求有良好的密封性，而且導閥流量增益太大對穩(wěn)定性不利，故一般導閥半錐角α2取為20°.

8、導閥座孔徑d，d1

導閥座孔直徑d大，導閥芯工作穩(wěn)定性好，則導閥彈簧力加大，結構尺寸增大，一般取d=(2~5)d0;另外，d1對導閥動態(tài)特性影響較大，為使阻尼也起正常作用，設計中保證d>d1

9、主閥彈簧的予壓量h1

10、主閥彈簧剛度Ky

11、導閥彈簧予壓量x10和剛度Kx

可根據(jù)導閥欲開未開時導閥芯受力關系導出。

卸荷溢流閥由溢流閥和單向閥組成。當系統(tǒng)壓力達到溢流閥的開啟壓力時，溢流閥開啟，泵卸荷;當系統(tǒng)壓力降至溢流閥的關閉壓力時，溢流閥關閉，泵向系統(tǒng)加載。使泵卸荷時的壓力稱為卸荷壓力，使泵處于加載狀態(tài)的壓力稱為加載壓力。

卸荷溢流閥的主要功能是自動控制泵的卸荷或加載。鑒于卸荷溢流閥的功用，要求卸荷壓力與加載壓力之間存在一定差別。差值過小，則泵的卸荷與加載動作過于頻繁;差值過大，則系統(tǒng)壓力變化太大。

加載壓力與卸荷壓力的差值是卸荷溢流閥的重要性能指標，一般加載壓力為卸荷壓力的85%左右。其性能與溢流閥相同。

卸荷溢流閥的主要用途:

a.蓄能器系統(tǒng)中泵的自動卸荷及加載;

b.高低壓泵組合中大流量低壓泵的卸荷。

卸荷溢流閥主要用于裝有蓄能器的液壓回路中，當蓄能器充液壓力達到閥的設定壓力時自動地使液壓泵卸荷。閥中有內(nèi)裝單向閥防止蓄能器中的帶壓油液倒流。此時由蓄能器維持對系統(tǒng)供油而泵卸荷，從而收到節(jié)能效果。當蓄能器中油液壓力降至到閥設定壓力地85%左右時，閥又復載，液壓泵恢復向蓄能器充液。

這種閥也可以用于雙泵高低壓回路。低壓時兩個泵同時向系統(tǒng)供油，高壓時此閥使大泵卸荷并把它與高壓部分隔開。

用于蓄能器地閥與蓄能器之間地壓降不得超過設定壓力地10%。外泄式閥泄油口背壓不得超過設定壓力地2%。

多路組合換向閥，由于結構緊湊，便于集中操縱，油路短，壓力損失小等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)機械、工程機械多執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)中廣為應用.多路組合換向閥又經(jīng)常與單向閥、液控單向閥、安全閥等組為一體，因此除了其換向功能之外，還具有使系統(tǒng)限壓、卸荷、執(zhí)行元件的鎖位等功能，特別是卸荷功能尤為重要.在農(nóng)業(yè)機械中，特別是聯(lián)合收割機中，普遍使用多路組合換向閥，各執(zhí)行元件間斷工作，液壓系統(tǒng)經(jīng)常處于卸荷狀態(tài)，卸荷性能的好壞對系統(tǒng)影響較大，如果卸荷壓力高，能量損失大，系統(tǒng)溫度升高，甚至使系統(tǒng)不能正常工作.因此有必要對其卸荷性能進行分析，并合理地設計卸荷閥.

卸荷閥同一般先導式溢流閥結構原理一樣，在調(diào)試過程中，也存在嘯叫與壓力振擺現(xiàn)象.根據(jù)有關資料[3]介紹，產(chǎn)生壓力振擺主要原因:

1)主閥芯導向長度太短，主閥芯工作中不穩(wěn);

2)導閥的控制油路不應由主閥上腔引出，該處壓力在主閥工作中就是變化的，隨流量變化而變化，必然引起壓力擺動;

3)導閥芯處于懸空狀態(tài)，工作中要偏移，導閥口徑向間隙不均，必然產(chǎn)生嘯叫和振動.

減少嘯叫和壓力振擺方法，應保證零部件加工裝配質(zhì)量和合理的結構參數(shù)，適當加長主閥芯導向長度，使導閥芯加上導向支承.

裝載機轉(zhuǎn)向和工作裝置都是靠液壓系統(tǒng)來控制完成的，多數(shù)裝載機采用的是雙泵合流系統(tǒng)即在裝載機不轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向液壓控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向泵輸出的液壓油通過液壓閥強制的全部合流到工作液壓控制系統(tǒng)中去。該系統(tǒng)在裝載機收斗鏟掘物料時需要的是高壓力小流量，而裝載機工作液壓控制系統(tǒng)由定量泵提供的是高壓力大流量，因此有大量的液壓油通過溢流閥高壓溢流回油箱。這樣一來工作液壓控制系統(tǒng)的功率利用率低、能耗大、污染大，同時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱導致液壓系統(tǒng)的熱平衡溫度過高，影響了液壓系統(tǒng)的可靠性，降低了裝載機作業(yè)時的牽引性能。徐工LW820G輪式裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的是雙泵合分流先導壓力卸荷液壓系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括全液壓轉(zhuǎn)向器、優(yōu)先型流量放大閥、先導控制卸荷閥、限位閥等組成，該系統(tǒng)的應用大大改善了整機的性能，提高了整機的可靠性。

1.利用較小流量的先導油推動流量放大閥的主閥芯移動，控制轉(zhuǎn)向泵過來的較大流量的壓力油進入轉(zhuǎn)向油缸，實現(xiàn)了以低壓小流量控制高壓大流量的目的，減輕操作者的勞動強度。

2.除優(yōu)先供應轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外，還可以使轉(zhuǎn)向多余的油合流到工作系統(tǒng)去，實現(xiàn)了雙泵合流，降低了工作泵的排量，提高了可靠性，同時節(jié)約了能量和提高三項和性能。

3.先導油控制的卸荷閥實現(xiàn)了在裝載機鏟掘作業(yè)時將轉(zhuǎn)向泵來油直接低壓卸荷回油，提高了裝載機的牽引力，同時又能滿足鏟掘松土等作業(yè)時動臂快速提升的要求。

4.通過卸荷閥的直接回油，降低了系統(tǒng)的發(fā)熱，改善了系統(tǒng)的熱平衡，提高了系統(tǒng)的可靠性。

1.系統(tǒng)組成

在不同的工作狀態(tài)下，控制系統(tǒng)的基本構成有所不同。

2.液壓系統(tǒng)工作原理:

工作裝置控制系統(tǒng)由二個油泵供油，主泵為P7600-F100，用于控制動臂和鏟斗油缸的運動，先導泵為P124一G16，用于控制比例先導閥，進而控制主換向閥芯的位移，達到控制動臂、鏟斗油缸的工作速度。先導泵的油液首先進入制動閥，在保證制動用油外，向先導系統(tǒng)提供操縱油源，此油液通過減壓閥減至先導控制系統(tǒng)所需的控制壓力后進入控制油路，控制完成工作裝置的動作。

拉動操作手柄向后移動，先導油進入比例先導減壓閥，從比例先導減壓閥出來的先導油控制主換向閥閥芯的移動，使工作泵的來油進入動臂油缸實現(xiàn)動臂上升。比例先導減壓閥的輸出壓力越大，控制主換向閥閥芯的位移越大，主換向閥通過的流量越大，動臂上升的速度越快。當操作手柄拉至極限位置時，手柄中的限位電磁鐵通電，手柄在極限位置被吸合。動臂以最大的速度上升，當升至動臂上位限位開關所限定的位置時，操作手柄限位電磁鐵斷電，手柄自動恢復到中位，動臂就可保持在所限定的位置。在動臂上升的過程中，若需要動臂在某一位置停留，則需將操作手柄退回中位。

在提升等作業(yè)時，先導控制卸荷閥的閥芯關閉，轉(zhuǎn)向泵來的油打開單向閥合流到工作系統(tǒng)，使工作裝置液壓油增加，滿足了該作業(yè)所需要的低壓大流量的要求，使動臂舉升等作業(yè)速度提高，作業(yè)周期縮短，是一種高效率性能極其顯著的先進液壓系統(tǒng)。

2.2鏟斗裝載

搬動鏟斗控制手柄向右，從比例減壓閥輸出的控制壓力先導油控制主換向閥中的鏟斗控制閥芯，使鏟斗油缸運動，完成裝載動作。

在挖掘、裝載作業(yè)時，先導控制油推動卸荷閥的閥芯移動，轉(zhuǎn)向泵來油通過開啟的卸荷閥的閥芯直接卸荷回油.使流向工作裝置的液壓油減少，減輕液壓負荷，此部分的功率被分配到驅(qū)動輪。

此時正滿足該作業(yè)所需要的高壓小流量、大牽引力的要求，這樣降低了系統(tǒng)的熱平衡溫度和功率損失，提高了機器的工作效率，提高了牽引力，使挖掘、裝載能力更強。

先導控制卸荷閥能夠根據(jù)作業(yè)狀況自動實現(xiàn)雙泵合流、直接卸油，降低了系統(tǒng)溫升及功率損失，提高裝載機鏟掘時的牽引力;同時又能滿足裝載機鏟掘松士及提升等作業(yè)時，動臂快速提升的要求。

先導控制卸荷閥中的電磁閥是一個可選件，選用時可以通過控制信號，實現(xiàn)自動卸油，操作者可以根據(jù)實際工況給電磁閥輸送一個電信號，使卸荷閥閥芯打開進行卸油。本機沒用電信號，而是直接用先導油作為控制信號同樣取得了很好的效果。

徐工LW820G輪式裝載機是自主研制開發(fā)的產(chǎn)品，雙泵合分流及先導壓力卸荷技術該機上得到了成功的應用，它以卓越的性能、高作業(yè)效率、以及良好的外觀造型贏得了贊譽。