工程机械_挖掘机液压泵故障_控制原理

    大字挖掘机(DH220、280等型号)所用液压泵为K3V系列斜盘式轴向柱塞泵，其结构为通轴型的双联柱塞泵，后接齿轮泵用作辅助泵，为远程控制等提供动力。主泵由可变量柱塞泵和控制排量的调节器组成。前、后主泵各配置一个调节器，分别控制前、后泵排量的变化。通过调节器可实现恒功率控制、改变功率设定值和流量的控制。

液压泵控制原理

如图C所示为主（前）液压泵排量调节原理图，后泵控制原理与前泵相同。差动缸1用于推动泵斜盘倾角变化，伺服阀2用于控制变量活塞的运动方向，而伺服阀的换向则受流量控制活塞和功率控制活塞的控制。p₁为泵本身输出的液压油的压力，p₂为另一泵的输出压力，p_f为辅助泵输出的油液压力，p_f1为经电磁比例减压阀输出的二次压力，p_i为多路换向操纵阀中央回油通道的背压。主液压泵排量调节过程如下。

    ①流量控制  差动缸小腔始终通过辅助泵或主泵（二者中压力较高的）输出压力油，差动缸大腔通过伺服阀可与主泵输出的压力油接通或与油箱接通。在非作业状态，多路换向阀处于中位，主泵输出的油由中央回油通道经背压阀回油箱，背压阀前产生一定的背压p₁，具有户，压力的油液产生的压力克服流量控制活塞右端的弹簧力，流量控制活塞向右移动的同时推动伺服阀换向，伺服阀处于左位工作，主泵输出的油（压力约为p₁）进入差动缸大腔，差动缸向右移动，斜盘倾角减至最小（但不为零，由限位螺钉调定），反馈机构也同时将伺服阀拨回中位，此时主泵输出压力较低（为p₁）、排量较小，泵处于卸荷状态，而发动机又可进入自动怠速状态，节约了燃油消耗；当多路换向阀换向时（发动机会自动由怠速变为设定运转速度），多路阀中央回油通道被切断，没有油液通过背压阀，背压阀前压力p_i变为零，流量控制活塞又会在弹簧力的作用下向左移动，带动伺服阀处在右位工作，差动缸大腔油液通油箱，差动缸向右运动，斜盘倾角变大，当斜盘角最大时通过反馈机构使伺服阀回到中位，而后便可根据负载情况由功率控制机构进行功率调节。

    ②恒功率控制  功率控制活塞所受向右的液压力是作用于面积A₁、A₂、A₃液压力的和，而向左的力为弹簧力和功率设定活塞（面积为A4）的液压力之和。则功率控制活塞的受力平衡方程为：

                  p_f1 A₁ +p₂A₂ +p₁A₃ =kx₀ +p_f1A₄                  (7-1)

式中k——弹簧的压缩系数；

    x₀——弹簧的预压缩量。

    液压力的作用面积和弹簧压缩系数为常量，功率设定后，p_f1和x₀亦为定值。当泵自身的排油压力p₁或另一个泵排油压力p₂上升时，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动，弹簧的压缩量加大后建立新的平衡，主液压泵的压力越高则控制活塞的位移量越大。控制活塞向右移动会带动伺服阀芯向右移动，差动缸大腔通主泵输出的压力油，差动缸向右移动，使泵的斜盘倾角自动减小，泵的排量也随之减小。把泵的输入扭矩控制在规定值以下，使泵在该压力状态下所需功率与发动机的输出功率相匹配不使发动机过载，差动缸移动时反馈机构使伺服阀回到中位。这样不同的p₁、_p2压力值便对应着不同的排量。同理，当p₁、p₂减小时泵的排量向大的方向调节，增加作业速度。总之通过恒功率控制可实现工作机构的轻载高速、重载低速的控制，充分利用发动机的输出功率，提高作业效率。

    ③功率设定  调节器上设置了电磁比例减压阀5，改变比例减压阀输入电流值指令，可改变功率的设定值。电磁比例减压阀的二次压力油被引至调节器的功率控制机构，由于A₄>A₁，如果改变比例减压阀的二次压力值p_f1，就可改变平衡方程的平衡点，使功率控制活塞开始移动时的主泵压力p₁和p₂发生变化，即泵的功率设定值发生改变，以根据作业条件、操作指令使发动机获得最佳运转状态（设定了发动机在不同作业条件下的功率输出值），工作机构获得最佳作业速度。

    通过上述分析可知，挖掘机双联液压泵的液压功率之和应与发动机输出功率相匹配，当负载变化时两个泵的排量应同时进行调节，否则，挖掘机将不能正常工作。