液壓挖掘機底盤應(yīng)用于旋挖鉆機制造的技術(shù)改造研究

李進釗

（山西煤炭運銷集團和順呂鑫煤業(yè)有限公司， 山西 和順 032700）

引言

目前，國內(nèi)市場上使用和銷售的旋挖鉆機底盤絕大部分來自液壓挖掘機底盤，其中又以卡特彼勒的液壓挖掘機底盤居多。對于液壓挖掘機底盤應(yīng)用于旋挖鉆機制造的改造主要是指上車部分液壓系統(tǒng)的改造，因為任何液壓挖掘機底盤的下車部分在旋挖鉆機中都是無法使用的，必須使用旋挖鉆機的擴履、低速、大扭矩底盤。

對于旋挖鉆機的工況來講，獨立于主工作系統(tǒng)的輔助工作系統(tǒng)是必須存在的，因為它的擴履、立桅、變幅、副卷揚等工況是與鉆機的主工作流程完全獨立或互鎖的；液壓挖掘機所有的工作都是依靠一個主系統(tǒng)復(fù)合完成的。因此，當(dāng)旋挖鉆機制造使用液壓挖掘機底盤時，必須增加一個獨立工作的輔助液壓系統(tǒng)來完成工作。

增加一個獨立工作的輔助液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵在于增加一個獨立的高壓供油泵。液壓挖掘機沒有此項工作要求，因此不會配備此高壓油泵。在一些中、大型的液壓挖掘機上，由于配置的主泵有些留有備用泵接口，只要是輸出功率滿足要求，用戶只要增加相應(yīng)的高壓，液壓泵問題就解決了。但是在很多挖掘機上使用的主泵上沒有此備用泵接口，用戶就無法直接解決獨立高壓泵源的問題[1]。

1 斗山液壓挖掘機主泵及主閥系統(tǒng)的工作原理

斗山液壓挖掘機底盤使用的主液壓泵一般為川崎柱塞式液壓雙主泵。由1號主泵負責(zé)右邊一側(cè)的主閥系統(tǒng)供油，2號主泵負責(zé)左邊一側(cè)的主閥系統(tǒng)供油。在兩側(cè)主閥都不工作的時候，主泵維持最高5 MPa的怠速壓力以及設(shè)定的最低怠速流量，以節(jié)約發(fā)動機動力、減少系統(tǒng)發(fā)熱，液壓油液通過兩側(cè)主閥的中心通道低壓回油，并將低壓信號反饋給主泵。

兩側(cè)主閥中的每一片閥的動作都是由主泵系統(tǒng)中自帶的低壓控制油泵供油通過手柄實現(xiàn)的。當(dāng)兩側(cè)主閥中有任何一片閥有動作時，主泵的中心低壓回油通道被切斷，同時切斷主泵低壓反饋信號。主泵進入大流量、高壓工作狀態(tài)。主泵的怠速及工作狀態(tài)是由主泵的內(nèi)部反饋和從主閥引入的外部反饋進行平衡對比完成控制的，有外部反饋時是怠速工作狀態(tài)，無外部低壓反饋時進入高壓、大功率工作狀態(tài)。

2 應(yīng)用于旋挖鉆機的系統(tǒng)改造

因為旋挖鉆機的輔助工作系統(tǒng)與主工作系統(tǒng)工作時間不同，并且有互鎖的要求。因此借用一個主泵提供動力來解決輔助系統(tǒng)供油問題。

輔助工作系統(tǒng)要與主工作系統(tǒng)在工作時完全獨立，互相沒有干擾；主泵提供的壓力和流量要完全符合輔助系統(tǒng)的工作要求。因此我們在主泵、主閥和輔助閥之間增加了一個分流控制閥，完成主泵、主閥和輔助閥的相互控制和協(xié)調(diào)，從系統(tǒng)控制上首先解決了動力供給和相互獨立工作的要求。

改造后的旋挖鉆機液壓系統(tǒng)中分控閥的作用是：在輔助閥不工作時保證原先主泵的怠速狀態(tài)不變；在輔助閥不工作時對主閥的工作沒有影響；在任何一片輔助閥有動作時有液壓油推動一片備用主閥（當(dāng)挖掘機底盤用于旋挖鉆機時，主閥有富余片作為切斷閥使用），使主泵結(jié)束怠速狀態(tài)進入工作狀態(tài)，從而使旋挖鉆機輔助系統(tǒng)正常工作；使液壓油推動主泵變量系統(tǒng)改變主泵的流量，以滿足輔助系統(tǒng)的工作要求；產(chǎn)生符合系統(tǒng)工作要求的低壓控制油，控制切斷閥和主泵變量活塞的動作[2-3]。

3 系統(tǒng)調(diào)試

1）根據(jù)下頁圖1我們看到主泵的流量平衡是通過主泵的內(nèi)部反饋系統(tǒng)和由P1處引入的外部反饋實現(xiàn)的。因此，我們只要通過分控閥來調(diào)整進入的先導(dǎo)輸入壓力Pi就可以改變主泵內(nèi)部反饋和外部反饋的平衡關(guān)系，從而在新的平衡點上建立一個穩(wěn)定的新流量。只要我們不斷地調(diào)整分控閥的輸出壓力，就可以不斷地改變主泵的輸出流量，最終得到輔助工作系統(tǒng)所需的工作流量。

圖1 雙主泵液壓原理圖

2）所有的變量液壓泵制造商在給用戶提供液壓泵時都會根據(jù)用戶的要求出廠時對泵進行參數(shù)標(biāo)定，在流量標(biāo)定的同時對泵的變量系統(tǒng)進行機械限位。因此我們在進行液壓系統(tǒng)調(diào)試的同時，也要對機械限位螺絲進行調(diào)整，否則就無法達到輔助系統(tǒng)使用的理想流量。因為輔助系統(tǒng)使用的工作流量一定小于主工作系統(tǒng)的流量，所以我們需要調(diào)整的是主泵的最低工作流量[4-5]。

3）從圖2可以看出主泵的輸出流量與先導(dǎo)反饋壓力有關(guān)，先導(dǎo)反饋壓力越低，主泵輸出流量就越小；反之，就增加主泵流量。調(diào)整主泵的最低工作流量，就要降低主泵的先導(dǎo)輸入壓力Pi，也就是需要降低分控閥的輸出壓力Ppsi。

在調(diào)節(jié)分控閥輸出壓力Ppsi的同時，我們需要松開主泵流量調(diào)節(jié)器最低液壓調(diào)節(jié)端的鎖緊螺母808，然后通過調(diào)整流量調(diào)節(jié)螺栓953（953為主泵最低流量調(diào)節(jié)螺栓，954為主泵最高流量調(diào)節(jié)螺栓），用液壓系統(tǒng)分控閥和流量調(diào)節(jié)螺栓交替調(diào)整，直到主泵的最低輸出工作流量達到我們滿意的輔助系統(tǒng)工作流量為止，最后鎖緊主泵流量調(diào)節(jié)器最低液壓調(diào)節(jié)端的鎖緊螺母808，流量調(diào)整至此結(jié)束。整個液壓系統(tǒng)的改造和調(diào)試至此就完成了。

4 結(jié)論

通過對液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的改造并增加了分流控制閥，使改造后的液壓挖掘機系統(tǒng)完全滿足了旋挖鉆機的使用工況要求，只要旋挖鉆機的輔助閥有動作，就有來自主泵的符合輔助系統(tǒng)工作要求的高壓液壓泵輔助系統(tǒng)完成相應(yīng)的工作。主工作系統(tǒng)和輔助工作系統(tǒng)實現(xiàn)了完全的獨立工作，降低了煤礦用旋挖鉆機的制造成本和使用成本。