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一起了解工程設備工作原理改造
點擊次數：1301 發布時間：2016-11-14
D37-2型推土機是某公司1991年起陸續從日本小松公司引進的大型推土機，其發動機功率為525馬力，整車設計先進，代表了20世紀90年代工程機械的發展成就，為該公司的主力設備，承擔著采區的日常生產、重點工程的實施、工程的拓展等工作，它的好壞，關系到年采剝總量6300萬噸任務的完成。該機經過十幾年的使用，液壓系統出現了許多頑疾，表現為油溫上升過快、過高，鏟刀提升緩慢甚至無提升的故障現象，嚴重地影響了該設備的工作效率，并使得系統因為長期的高溫而失效。通過多年的艱苦攻關，終于解決了這些問題。
工作機構液壓系統原理
D37-2型推土機工作機構液壓系統原理如圖P所示。
①工作機構液壓系統組成 該系統液壓泵是2個，大泵的理論排量為2731L/min，小泵的理論排量為1321L/min，工作系統中zui高工作壓力為21MPa。系統由四大閥塊組成，每個閥塊內又包含若干個閥，構成如下。
a. 鏟刀升降閥塊由鏟刀升降閥、流量控制閥、主溢流閥、梭閥等組成。
b．主溢流閥塊（圖Q）由滑閥、主溢流閥及節流閥組成。
c. 松土器低壓閥塊由溢流閥、鏟刀傾斜操縱閥、松土器傾斜操縱閥、松土器舉升操縱閥、梭閥等組成。
d．松土器高壓閥塊由松土器傾斜控制閥、松土器升降控制閥等組成。在鏟刀舉升液壓缸的活塞上還有一對活塞閥(圖R)。
該液壓系統的執行元件為液壓缸，它們分別是鏟刀舉升液壓缸（2只）、鏟刀傾斜液壓缸（1只）、松土器舉升液壓缸（2只）、松土器傾斜液壓缸(2只)。
②各閥的作用 如圖P所示，鏟刀升降閥3為手動閥，控制著油液的流向，以實現舉升缸內活塞桿的伸縮運動。流量控制閥4為液控閥，控制著到鏟刀舉升液壓缸、松土器舉升液壓缸、松土器傾斜液壓缸的油量。當液壓缸需慢速運動時，流量控制閥4就讓更多的油流回油箱；當液壓缸需快速運動時，流量控制閥4就讓更多的油流向液壓缸。滑閥7為液控閥，控制著流量控制閥4的控制油，使得流量控制閥4的控制油要么是來自梭閥19的反饋油，要么是來自梭閥20的反饋油。主溢流閥5控制著流量控制閥4的控制油的zui大壓力。鏟刀傾斜操縱閥15為手動閥，控制著油液的流向，以實現鏟刀傾斜液壓缸內活塞桿的伸縮運動。松土器傾斜操縱閥16為手動閥，控制著油液的流向，以實現松土器傾斜控制閥運動；松土器舉升操縱閥17為手動閥，控制著油液的流向，以實現松土器升降控制閥運動。松土器升降閥13為液控閥，控制著油液的流向，以實現松土器舉升液壓缸內活塞桿的伸縮運動；松土器傾斜閥14為液控閥，控制著油液的流向，以實現松土器傾斜液壓缸內活塞桿的伸縮運動。鏟刀升降油缸內還有一個活塞閥，它能使活塞到達行程末端時，液壓泵的油泄出，以減少油壓及油壓沖擊。節流閥6其實是一個很窄的油道，它使油液流經它時產生壓差，從而使流量控制閥4的閥芯兩端的壓力不等，產生推力，使端芯運動，油液在此處的油壓與流量成正比。
③油液的流動
a．負載反饋油路共有兩路。反饋油路工是經梭閥19、滑閥7、節流閥6，到達流量控制閥4的左側，以控制鏟刀舉升的速度；反饋油路Ⅱ是經梭閥20、滑閥7、節流閥6到達流量控制閥4的左側，以控制松土器舉升（傾斜）的速度。
b．到鏟刀舉升液壓缸的油的流動。液壓泵的油經流量控制閥4到達鏟刀升降閥3，鏟刀升降閥3打開，油液便進入鏟刀舉升液壓缸。如果鏟刀升降閥3*打開，壓力損失zui小，則流經梭閥19的反饋油的流量zui大，流過節流閥6后流量也zui大，壓力也zui大，使得流量控制閥4的控制油的左側油壓等于右側油壓，閥芯不動，流量控制閥4就讓更多的油流向液壓缸，液壓缸便實現快速運動。
c．到鏟刀傾斜液壓缸的油的流動。液壓泵的油經鏟刀傾斜操縱閥15，閥打開后，油液便進入鏟刀傾斜液壓缸。
d．到松土器舉升液壓缸的油的流動。液壓泵的油經松土器舉升操縱閥17，到達升降閥13的兩端，推動閥芯打開升降閥13，進入松土器舉升液壓缸。如果松土器升降操縱閥17*打開，壓力損失zui小，則流經梭閥20的反饋油的流量zui大，流過節流閥6后流量也zui大，壓力也zui大，使得流量控制閥4的控制油的左側油壓等于右側油壓，閥芯不動，流量控制閥4就讓更多的油流向液壓缸，液壓缸便實現快速運動。
e. 到松土器傾斜液壓缸的油的流動。液壓泵的油經松土器傾斜操縱閥16，到達傾斜閥14的兩端，推動閥芯打開傾斜閥14，進入松土器舉升液壓缸。如果松土器傾斜操縱閥16*打開，壓力損失zui小，則流經梭閥20的反饋油的流量zui大，流過節流閥6后流量也zui大，壓力也zui大，使得流量控制閥4的控制油的左側油壓等于右側油壓，閥芯不動，流量控制閥4就讓更多的油流向液壓缸，液壓缸便實現快速運動。
接下來的文章為大家帶來具體的改造方案，大家覺得有用記得給威斯特小編點贊哦！
(1) UH181型挖掘機技術改造方案的確定
UH181型挖掘機工作系統壓力較低、流量大、液壓元件尺寸粗大、笨重；運動速度較慢；機械傳動鏈長；結構復雜。故障頻率較高的部位是主液壓泵及傳動箱機構。
與當代新機型在技術參數上的比較：UH181主液壓泵的總排量明顯要比其他的機型要大得多；在系統負荷小于17MPa時，UH181型液壓泵總流量遠大于當代的；在系統負荷大于17MPa時，UH181型液壓泵總流量遠小于現代的；UH181型液壓系統zui高工作壓力為25MPa，而當代挖掘機則為35MPa；UH181是在中低壓負荷狀態下工作(10～18MPa)的，當超過20MPa時，系統流量很小，工作效率很低。
與當代挖掘機在機構、尺寸、性能方面的比較：UH181型挖掘機的液壓缸尺寸、運動行程，液壓馬達尺寸、質量等都大于EX400-3型；系統執行機構運動速度不能太高，因為結構件龐大，需供油量大，且運動慣性矩也很大，故設計運動速度較當代的挖掘機為低。
液壓缸運動分析見下表。
液壓缸運動分析
序號 | 液壓缸 名稱 | 動作 | 單位 | 理論工作容積/L | 容積差 | 差額 比例 | |
UH181 | EX400-3 | ||||||
1 | 大臂液壓缸 | 舉升 | s/全行程 | 69.87 | 50.5 | 19.38 | 38.36 |
2 | 斗桿液壓缸 | 內轉 | s/全行程 | 56.7 | 38.89 | 17.81 | 45.8 |
外轉 | s/全行程 | 34.1 | 21.6 | 12.55 | 58.1 | ||
3 | 鏟斗液壓缸 | 內轉 | s/全行程 | 30.06 | 20.6 | 39.43 | 45.7 |
外轉 | s/全行程 | 20.48 | 10.74 | 9.74 | 90.7 | ||
根據Q=qn知，流量與排量成正比例關系；由Q=V/s知，在單位時間內容積越大則需要的流量越大，即需要泵的排量亦越大。根據UH181型各液壓缸運動容積與EX400-3型相比，計算其超出的百分比數，以加權平均值法估算其排量需加大的百分比值，即(38.36+45.8+58.1+45.7+90.7)/500×100%=55.73%。因EX400-3型挖掘機的液壓泵排量為180mL/r，故UH181型預計排量為q=180×(1+0.5573) =280.3mL/r。
依據上述分析結果，結合國內現有技術水平和現場維修、改裝、制造、調試條件，決定采用進口雙聯變量柱塞泵，通過柔性聯軸器將液壓泵直接裝于發動機飛輪殼體上，配之液壓主管路、先導控制管路、控制閥等技術改造的方案。為了確保技術改造的質量和壽命，決定選用日本川崎液壓泵，經和美柯瑪斯、技術研討、開發，量身定做了K3V280型雙聯泵一部。
(2)結構、原理改造設計
①主液壓泵與發動機連接形式的設計選用具有柔性連接的尼龍齒塊式的聯軸器，見圖L。
②液壓泵供油系統的改造 原系統為三泵三閥供油復合控制系統，現欲改造為雙泵供油系統，但液壓換向閥塊仍為三閥組供油控制形式。依據當代挖掘機雙泵雙回路供油系統工作功能分配形式，決定將回轉閥塊組與右閥組系統并列，由一個泵供油。
③液壓泵控制系統和復合動作控制油路的改造
a. 原液壓泵之間及負荷反饋形式為：A、B主泵之間為全功率控制，恒功率調節；A、B泵分別與C回轉泵之間在回轉泵系統壓力小于110MPa時為分功率控制，大于11MPa時為全功率控制，C自身為恒功率控制；A、B、C泵的負荷反饋控制均為先導操作二次壓力正流量負荷反饋形式；A、B主泵的調節器上裝有zui小流量截斷控制功能。見圖M。
b．現改造為采用帶先導泵的雙聯泵控制形式：雙泵間仍為恒功率調節，全功率控制；泵控壓力為先導操作二次壓力負荷反饋正流量控制；采用比例電磁閥控制兩泵的功率大小，與發動機的功率匹配較好，能實現工作方式多擋控制，即重挖掘、一般挖掘、平整場地、起吊微動作四種工況機能。
c．實現回轉閥組與右閥組功能合并的改造設計。在前泵出油口管路中串接一個三通閥塊，使前泵來油一路去右閥組，另一路去回轉閥組；在右閥組的備用閥塊后端引入回轉先導操作控制壓力油管（備用閥塊的前端在此前已改裝成液壓破碎錘功能），以達到右閥組與回轉閥組主油路平行并列，并且是回油路*的目的。
④主泵吸油管路的改造 將原來在主管路上分出4個歧管路分別進入四個液壓泵的吸油管，改造為從主管路直接進入雙聯泵的吸油口，在油管路的直角拐彎內壁處增設導油弧面，制作法蘭盤接頭直角彎管等。
(3)提高液壓系統改造后整機性能的其他配套技術處理
在液壓系統技術改造后，為確保挖掘機的整機技術性能均衡、經濟性好、使用可靠、壽命全面提高，對挖掘機其他機構也進行了配套整修：①發動機大修；②更換整車液壓系統高低壓膠管；③更換液壓系統元件、總成的密封件；④更換發動機三濾——液壓油全流濾芯、旁通濾芯和吸油濾芯；⑤檢修電氣系統各元件和總成及國產化部分監控儀表裝置；⑥檢修底盤四輪一帶；⑦國產化液壓油散熱器、發動機水箱。