鏟運機液壓系統雙泵合流技術分析

牟少良

（山東黃金集團煙臺設計研究工程有限公司，山東 煙臺 264006）

鏟運機液壓系統雙泵合流技術分析

牟少良

（山東黃金集團煙臺設計研究工程有限公司，山東 煙臺 264006）

雙泵合流是鏟運機工作轉向液壓系統逐漸流行的一種技術，文章對該技術提出的外部因素，該技術的原理及優缺點進行了介紹，并對典型的雙泵合流液壓系統進行了分析。

地下鏟運機；工作與轉向液壓系統；雙泵合流

1 雙泵合流液壓系統出現的背景

鏟運機工作轉向液壓系統以前設計采用工作與轉向分泵供油系統，但是隨著社會發展，技術的進步，能源的枯竭，節能降耗成為了世界的主題，也成為井下采掘礦方采購設備的一個考慮因素。因為鏟運機采用的動力系統是柴油機，而柴油機的價格是翻了幾倍，因此降低能耗便能提高采礦成本。設備生產方也逐漸轉型，以前宣傳的粗放型、大能耗設備逐漸向節能型、環保型的設備發展。

對于鏟運機，可以從以下方面做到節能降耗：首先，鏟運機整機本身來說，主要能耗在發動機、雙變系統、驅動橋傳動系統、液壓系統；對于發動機，采用多級燃燒、電控供油技術，使燃油充分燃燒，提高效率，減少排放。雙變系統，即變矩器、變速箱，確實是節能的主要部件，現在國產變矩器工作效率普遍不高，基本在0.8左右，進口雙變能提高到0.83左右。基本已達到變矩器極限效率，但后面很難提高。變速箱就是齒輪箱，由以前的行星式改為現在定軸式，直齒齒輪改為斜齒齒輪，現在的齒輪傳動技術已經很成熟，要想在此成熟的技術上再提高效率，困難可想而知。既然上述節能關鍵點實施起來都有困難，那么就只剩下液壓系統了，雙泵合流液壓系統就在此背景下發展起來。

2 雙泵合流液壓系統的原理

關于雙泵合流液壓系統，先介紹一下非合流液壓系統（雙泵分置液壓系統）。工作、轉向雙泵分置液壓系統原理圖如圖1所示。轉向、工作液壓系統分別有各自的分泵進行供油，左邊的轉向液壓系統采用流量80mL/min分泵供油，右邊工作液壓系統采用流量160mL/min分泵供油，兩套系統單獨工作，互不影響。

圖1 工作轉向雙泵分置液壓系統原理圖

當鏟運機需要轉向時，轉向系統分泵通過全液壓轉向器給轉向油缸進行供油，實現轉向。當不轉向時，轉向分泵提供的油流經溢流閥1回油箱。而工作系統單獨由工作液壓分泵進行供油，工作時轉向液壓分泵提供的油流經多路換向閥中位回油箱，工作時提供各工作液壓缸液壓油。

圖2是采用分泵合流液壓系統的原理圖。轉向、工作系統各采用一個液壓泵進行供油，當轉動全液壓轉向器時，轉向液壓泵的油液通過優先閥分配給轉向液壓缸進行轉向；當轉向器不動作時，轉向泵的油液通過優先閥分配和工作液壓泵合流給工作系統通過多路換向閥鏟運機進行動臂舉升、翻斗等動作。當轉向系統與工作系統均不工作時，泵的油液通過多路換向閥的中位回油箱。

圖2 雙泵合流液壓系統原理

3 雙泵合流液壓系統的節能原理

雙泵分置液壓系統鏟運機進行轉向工況時，工作液壓系統沒有任何動作，但是此時工作泵依然在工作，提供的液壓流量經過多路換向閥（以下簡稱多路閥）回到液壓油箱，在這個過程中，由于油液流經優先閥和多路閥的閥口產生的節流損失以及液壓系統自身的壓力損失，背壓基本在3MPa左右，會產生大量的熱能，造成能量的浪費，工作泵的排量基本在80～160mL/min，能力浪費巨大。對于轉向液壓系統，設計時是為了滿足怠速時的轉向要求，轉向泵的排量基本在80mL/min左右，當不進行轉向時，轉向泵依然會工作，依然會產生很大的熱量，造成浪費。基于以上兩點，雙泵合流液壓系統將兩個液壓系統進行融合，采用一個泵給兩個系統供油或者兩個泵供油，但工作泵采用一個小流量液壓泵，在滿足轉向液壓系統要求的同時，降低工作泵的排量，當轉向系統不工作時將轉向液壓系統多余的流量合流到工作液壓系統，這就降低了流量損失、壓力損失，增加了效率降低了能耗。

4 優先閥的結構原理

優先閥結構及其工作原理如圖3所示，主要由轉向安全閥、彈簧、閥芯及閥體組成。其中P口為轉向泵進油口，CF口與轉向器進油口連接，EF口與工作系統的多路閥進油口連接，LS口與轉向器的控制口連接，T口為安全閥回油口。

當P口進油時，液壓油經閥芯3優先供應到CF口。當轉向器不工作時，CF口處于封閉狀態，此時LS口的壓力為零，閥芯右端進油，液壓力作用在閥芯右端，克服彈簧2的預壓力，使閥芯向左移動，此時P口與EF口連通，轉向泵油合流到工作系統中去，從而實現雙泵合流。當轉向器工作時，CF口經轉向器與轉向油缸連接，轉向泵來油進入轉向油缸，使裝載機轉向；LS口的壓力信號通過節流小孔作用在閥芯的左端，此時閥芯右端的壓力較轉向器出口的壓力低，由于閥芯左右兩端壓差的變化及彈簧的作用，當轉向器轉速很大時，使得閥芯向右移動至關閉，液壓油優先供給轉向。當轉向負荷超過額定值時，LS口的壓力油使轉向安全閥1開啟，LS口卸壓，閥芯左移，轉向泵來油合流到工作系統中。當工作系統不工作時，經多路閥中的中立位置卸荷。

圖3 優先閥機構原理圖

5 雙泵合流液壓系統存在的缺點

鏟運機工作時工況要求是低壓大流量，高壓小流量。鏟運機目前普遍采用定量液壓泵，也就是液壓泵的排量是一定的，當重載工作時，此時需要液壓系統高液壓力的輸出。當鏟運機工作時需要輸出大工作力，因此，要加大柴油機的油門來獲得大功率，而發動機的轉速也相應增大，這時液壓系統流量增大。因為在此工況下需要小流量，現在工作泵與轉向泵的液流全部供給工作系統，這時大部分的液流通過多路閥的高壓溢流閥進行卸荷。在此種情況下，增加了能率損失；當高壓溢流閥調定壓力過高，液壓系統功率大于發動機功率時，導致發動機熄火。

雙泵合流液壓系統主要用在兩個液壓系統的壓力基本相同的液壓系統中，在重載工作時要對轉向流向工作系統的多余液流進行卸荷，進行回油箱。這樣既能減少能量損失，發動機也可以在正常情況下工作。

［1］高夢雄.地下裝載機結構設計與應用［M］.北京：冶金工業出版社，2002.

［2］高夢熊.地下裝載機［M］.北京：冶金工業出版社，2011.

Analysis of Double Pump Combined Technology for Hydraulic System of Scraper

MOU Shao-liang
（Shandong Gold Group Yantai Design Research Engineering Co.，Ltd.，Yantai，Shandong 264006，China）

The double-pump confluence is a technique that gradually becomes popular in the hydraulic system of the scraper. The paper introduces the external factors of the technology，the principle and advantages and disadvantages of this technology，and analyzes the typical double-pumped hydraulic system.

underground scraper；work and steering hydraulic system；double pump confluence

TH325

A

2095-980X（2017）06-0091-02

2017-05-08

牟少良（1984-），山東招遠人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：地下無軌設備、工程機械。