现代液压挖掘机斗杆阀联的结构

液压挖掘机作业过程中工作装置频繁提升和下降，当动臂、斗杆举升时，液压能被转化为工作装置的势能;当它们下降时，该势能又转化为液压能。在传统的多路阀中，往往通过在动臂缸大腔、斗杆缸小腔回油路上设置单向节流阀，限制工作装置因自重造成的超速下降，致使其下降过程中因节流发热增加了系统的热负荷，降低了液压系统的效率。现代液压挖掘机的多路阀，通过设置再生回路回收部分势能转化成的液压能，降低系统发热，既加快了工作装置的下降速度又防止其超速下降。另外，当铲斗内装满物料或用铲斗上的吊钩吊起重物时，工作装置自动下降往往会酿成事故。为了保证液压挖掘机安全可靠地运行，现代液压挖掘机普遍在动臂缸大腔、斗杆缸小腔与其相应的换向阀之间设置锁定阀。斗杆回授功能可在斗杆内旋时增加速度，提高工作效率，并防止气穴现象。斗杆回授系统不正常，将会影响工作的正常进行，甚至不工作。

1 斗杆再生回路

在多路阀中，斗杆1换向阀有两个回油通道T1、T2，且在T1通油箱的通道上设置了一个二位二通阀(如图1)，并从斗杆大腔进油通道上将压力油引至该二位阀底部。当斗杆缸大腔进油压力升高，作用于二位阀底部的力大于其上端弹簧力时，该二位阀向上换位，T1回油通道接通。否则，二位阀处于图示位置，T1回油通道被切断。当斗杆1换向阀芯右移，主泵向斗杆缸小腔供油时，斗杆缸大腔回油。此时斗杆缸大腔经丁2回油畅通，压力不高，二位阀处于图示位置。大腔回油经T2返回油箱，斗杆上升。当斗杆1换向阀芯左移使主泵对斗杆缸大腔供油，铲斗不触地时，在斗杆、铲斗及斗内物料自重的作用下，斗杆会迅速下降，致使斗杆缸大腔的压力降低，二位阀处于图示位置。由于此时斗杆缸小腔经T1通往油箱的通道被切断，该腔压力上升，当其高于大腔压力时，小腔压力油打开主阀芯内设置的单向阀进入斗杆缸大腔，对其补油防止大腔吸空，下降过程中势能转化的液压能被回收利用。若设斗杆缸大、小腔作用面积以及斗杆缸行程分别为A1、A2和L，当采用传统的多路阀时，斗杆缸伸出过程中从小腔排出的压力油A2L全部经节流阀返回油箱，使系统发热。设泵的供油量为Q，则此时斗杆缸的伸出速度为Q/A1。而设置再生回路的多路阀在同样的过程中，若不计损失，从斗杆缸小腔排出的这部分压力油被全部回收供给大腔，斗杆缸的伸出速度加快为Q/(A1-A2)，在节能的同时又加快了斗杆的下降速度。

图1 斗杆再生回路原理图

当斗杆继续下降使铲斗触地，由于斗杆缸继续伸出受阻，导致其大腔压力上升，直到其大于小腔压力时，换向阀芯内单向阀被关闭，而小腔回油被切断又进一步使大腔压力升高。当大腔压力油产生的作用力足以克服二位阀上端弹簧作用力使二位阀换位时，T1回油箱通道被接通，小腔回油畅通，斗杆缸即转人挖掘状态。

图2 斗杆再生回路

如图2，流经油口P1的液压油流向旁通回路，但旁通回路由于斗杆第一阀杆的移动而被关闭。因此，从并联回路来的液压油推开单向阀，经U形通道流到斗杆阀杆。然后，油绕过斗杆阀杆的圆周流到油口A1，并供油到斗杆大腔。另一方面，斗杆小腔里的回油由于斗杆自重等原因受到挤压，并回流到油口B1。回到油口B1的高压油经斗杆阀杆的外孔a流进阀杆。斗杆仅受轻载期间，油推开单向滑阀，从斗杆孔‘倒流经U形通道并人油口A1。

2 斗杆保持阀

液压挖掘机将铲斗举离地面后，可能由于种种原因控制动臂或斗杆液压缸的换向阀暂时回到中位，且此时发动机又处于怠速状态，这时如果换向阀的阀芯与阀体之间的间隙过大，存在泄漏，即使液压缸无内漏，工作装置也会在自重作用下自动下降。当铲斗内装满物料或用铲斗上的吊钩吊起重物时，工作装置自动下降往往会酿成事故。为了保证液压挖掘机安全、可靠运行，现代液压挖掘机普遍在动臂缸大腔、斗杆缸小腔与其相应的换向阀之间设置锁定阀，且多用一个逻辑阀与一个导阀组合在一起，实现对动臂缸大腔、斗杆缸小腔回油的锁定功能。它们的安装形式采用与多路阀分开安装或者以螺纹插装形式与多路阀组成一体。

图3 斗杆保持阀原理图

由图3可看到，只要HV阀左端的控制信号PaL的压力小于HV阀右端弹簧力时，HV阀便处于图示位置。在斗杆、铲斗及斗内物料自重作用下，斗杆缸小腔的压力油经斗杆缸换向阀的回油通道被逻辑阀切断，这是因为压力油要由SB腔进入逻辑阀的SC腔必须使逻辑阀的阀芯压缩ST腔的弹簧左移。由于导阀HV右位的油道使ST、SB两腔互通，且ST腔作用面积大于SB腔作用面积，加上ST腔弹簧的作用力，致使阀芯不可能左移将SB、SC两腔切断，此时斗杆缸被锁定。当PaL压力上升到作用在HV阀左端的力克服该阀右端弹簧作用力使其向右换位时，逻辑阀ST腔经HV阀左位油道与油箱连通，斗杆缸小腔压力油只需克服ST腔弹簧作用力即可使逻辑阀的阀芯左移，SB、SC两腔互通。斗杆缸小腔与其换向阀的油道被连通.解除对斗杆缸的锁定。只要3组液压缸和回转马达中任一元件动作时，PaL压力就上升并等于伺服控制压力，对斗杆缸解除锁定。此外，PaL也可用梭阀检索使斗杆缸换向阀换位的先导控制信号，一旦斗杆缸动作即可解除其锁定。现代液压挖掘机除设置斗杆缸锁定阀外，有的还设置了动臂缸的锁定阀，其结构原理与上述相同。

图4 斗杆回授回路工作

3 斗杆回授系统及故障分析

斗杆回授功能用于斗杆内旋时增加速度，并防止气穴现象。

(1) 斗杆回授回路工作：Pp

如图4所示，当斗杆内旋移到垂直位置时，这 个功能很有效，斗杆在输油和回油的作用下移动， 其中回油是通过斗杆回授单向阀C2来传递的。

(2) 斗杆回授回路不工作：Pp

如图5所示，在这种情况下，斗杆P2泵供 油驱动，供油压力推开活塞C1，从有杆腔回来的 油，通过活塞C1打开的油道流回油箱。

(3) 斗杆回授系统的故障检修。

① 斗杆收回压力低。

图5 斗杆回授回路不工作

单向阀C2被卡在打开位置，Pp和PB回路被连通。可拆下斗杆阀芯和拆开单向阀C2进行清洗。

② 斗杆内收速度低且有气穴噪声，或从完全伸出到垂直位置发现振颤情况。

单向阀C2的节流口被阻塞，回授系统的功能失灵或单向阀C2被卡死在关闭位置(如图5)。可拆下斗杆阀芯，拆开回授系统进行清洗。

③ 斗杆不回缩。

活塞C1被卡住在关闭位置(如图4)，PB的油不能回到油箱。可拆下活塞C1并进行清洗。

④ 斗杆内收时速度低-且有噪声。

单向阀C3被卡在关闭位置，P1油不能进入斗杆回路，打开主溢流阀回到油箱，产生打开主溢流阀的噪声。可拆下单向阀C3进行清洗。