液压挖掘机特殊机具通用管路液压系统的设计

尹 超

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221005）

随着液压技术的发展，液压挖掘机已经能够适用越来越多的工况，装配多种特殊机具，如破碎锤、液压剪、液压夯、抓钢机等。但因各种特殊机具需要的压力和流量等参数不同，按照传统的逻辑，每配套1种特殊机具，至少需要配套1种（例如破碎锤，需要1套管路即可，如果是同时具有旋转和夹紧功能的液压剪，则需要配套2套管路）与之相对应的液压管路和高压换向阀，同时还需在驾驶室配套相应的操纵装置。这种液压系统不仅复杂、不便维修，且易于出现故障，同时经济成本高。

鉴于上述情况，本文针对只需要1套管路的特殊机具，无论是单向控制管路（如破碎锤，一路进油，一路回油箱），还是双向控制管路（如只有夹紧和松开功能的液压剪、回转马达等，2个油口都可以进油或者回油），设计1种特殊机具通用管路液压系统，只需要1套管路，1个操纵装置，可以同时调整压力值和流量值，以满足多种特殊机具的参数要求。此方法极大简化了液压管路的布局，同时也降低了服务人员的维修难度和经济成本。

1 液压原理

液压挖掘机特殊机具通用管路液压系统如图1所示，该液压系统可以匹配2种控制管路，分别为单向控制管路和双向控制管路。每个控制管路的液压油分为2路进行控制，一路是控制油路（即先导油路），另一路是高压油路。因此，此系统共有4种油路走向：单向控制管路的控制油路，单向控制管路的高压油油路，双向控制管路的控制油路，双向控制管路的高压油油路。

连接单向控制管路的特殊机具时，液压原理如下：

（1）单向控制管路的控制油路。

齿轮泵的油输出到先导油源块P口，从先导油源块的B1口流出，分别进入双向脚踏阀的P1口和双联电磁阀的P3口。双向脚踏阀输出两路油路，a口输出的液压油连接到高压换向阀的XAo口，使高压换向阀阀芯向左移动，右位通油。在a口和高压换向阀的XAo口之间并联溢流阀1。双向脚踏阀的b口连接双联电磁阀的P2口，此时控制P2口油路的电磁阀断电，此路油不通，控制双联电磁阀P3口的电磁通电，电磁阀芯向右移动，双联电磁阀P3口的液压油经过A1口流向切换阀的P1口，切换阀的阀芯向左移动，右位通油。

此种状态下，双向脚踏阀只有一个方向（a口）有作用，操作另一个方向（b口）时，没有动作，目的是防止操作人员误操作。此时双向脚踏阀作用相当于单向脚踏阀。

（2）单向控制管路的高压油油路。

高压泵输出的高压油，经过单向阀C，进入高压换向阀P6口，经过高压换向阀的右位油路，从Ao口流出，经过球阀1，进入单向管路机具的进油腔，单向管路机具的回油腔经过球阀2进入切换阀的A口，并通过切换阀的右位油路，进入切换阀的T口，经过散热器流回液压油箱。在高压换向阀Ao口和球阀1之间并联可调溢流阀，并与可调溢流阀的P5口连接，高压油经过可调溢流阀的T口经过散热器连接液压油箱。

在此系统中，控制系统压力的方式为：根据匹配的特殊机具不同，采用电控的方式调整可调溢流阀的设定压力，实现系统压力的调整；控制系统流量的方式为：通过设定溢流阀1的溢流压力值，控制高压换向阀的XAo口压力，进而控制高压换向阀的开口大小，实现特殊机具流量的调整。

连接双向控制管路的特殊机具时，液压原理如下：

（1）双向控制管路的控制油路。

齿轮泵的油输出到先导油源块P口，从先导油源块的B1口流出，分别进入双向脚踏阀的P1口和双联电磁阀的P3口。双向脚踏阀输出两路油路，当a口输出液压油时，液压油连接到高压换向阀的XAo口，使高压换向阀阀芯向左移动，右位通油。在a口和高压换向阀的XAo口之间并联溢流阀1。当双向脚踏阀的b口输出液压油时，液压油连接双联电磁阀的P2口，此时控制P2口油路的电磁阀通电，液压油经过双联电磁阀P2口从A2口流出，双联电磁阀的A2口与高压换向阀的XBo口连接，使高压换向阀阀芯向右移动，左位通油。在A2口和高压换向阀的XBo口之间并联溢流阀2。控制双联电磁阀P3口的电磁断电，此油路不通，此时切换阀的P1口没有压力，切换阀左位通油。

（2）双向控制管路的高压油油路。

双向控制管路的高压油油路分为2种，分别为大腔进油时的油路走向和小腔进油时的油路走向。

双向管路机具（此特殊机具可以是油缸形式，也可以是马达形式，本原理图以油缸形式进行示意）的大腔进油时：高压换向阀XAo口通油，高压换向阀右位通油，同时切换阀左位通油。高压泵输出的高压油，经过单向阀C，进入高压换向阀P6口，经过高压换向阀的右位油路，从Ao口流出，经过球阀1，进入双向管路机具的大腔，双向管路机具的小腔液压油经过球阀2进入切换阀的A口，并通过切换阀的左位油路，进入切换阀的P口，切换阀的P口与高压换向阀的Bo口连接，通过高压换向阀的T口，经过散热器流回液压油箱。在高压换向阀Ao口和球阀1之间并联可调溢流阀，并与可调溢流阀的P5口连接。在高压换向阀Bo口和球阀2之间并联可调溢流阀，并与可调溢流阀的P4口连接。

双向管路机具的小腔进油时：高压换向阀XBo口通油，高压换向阀左位通油，同时切换阀左位通油。高压泵输出的高压油，经过单向阀C，进入高压换向阀P6口，经过高压换向阀的左位油路，从Bo口流出，经过切换阀的P口，从切换阀的A口流出，经过球阀2，进入双向管路机具的小腔，双向管路机具的大腔液压油经过球阀1与高压换向阀的Ao口连接，液压油通过高压换向阀的左位，进入高压换向阀的T口，经过散热器流回液压油箱。在高压换向阀Ao口和球阀1之间并联可调溢流阀，并与可调溢流阀的P5口连接。在高压换向阀Bo口和球阀2之间并联可调溢流阀，并与可调溢流阀的P4口连接。

在此系统中，控制系统压力的方式为：根据匹配的特殊机具不同，采用电控的方式调整可调溢流阀的设定压力（可同时调整大腔和小腔的压力值），实现系统压力的调整；控制系统流量的方式为：通过设定溢流阀1和溢流阀2的溢流压力值，控制高压换向阀的XAo口和XBo的压力，进而控制高压换向阀的开口大小，实现特殊机具流量的调整。

3 结束语

传统的设计思路，每增加一个特殊机具，需要增加一路高压换向阀，同时还需要增加一路液压管路，整机成本高，液压件占用空间大，系统复杂且不便于维修。通过本特殊机具通用管路液压系统的设计，只需要一路高压换向阀就可以匹配多种特殊机具，在工程机械领域具有重要的应用价值。