挖掘机多路阀详解(1)2026-05-26 03:20:15
挖掘机多路阀详解(1) 多路阀是工程机械液压系统中的重要组成部分，它决定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式，以及多液压作用元件同时动作时的流量分配和复合动作的实现。为了更好地满足工程机械的性能要求，不少工程机械采用专用多路阀，专用多路阀的液压系统应该由了解和熟悉工程机械的主机厂来设计。液压系统原理图设计好后，多路阀的结构设计和工艺制造设计可由主机厂委托液压件厂来生产制造。 工程机械多路阀液压系统大致可分为两大类：开中心直通六通阀系统和闭中心四通阀（负载敏感阀）系统。多路阀各阀之间油路连接方式主要是液压泵压力油向各阀供油连接方式，供油方式不同则多路阀阀杆同时动作，实现多液压动作元件复合动作时，其运动特性和力学特性不同。多路阀内阀杆油路连通基本方式有串联式、并联式、优先式（串并联）三种。 串联式油路的特点是前联换向阀的回油口和后联换向阀的进油口相连，可以实现两个和两个以上液压动作元件同时动作。但是挖掘机一般都在重负荷下工作，为了使结构紧凑，减轻重量，每个液压作用元件都按液压泵压力设计，不允许两个液压元件串联工作，因此串联油路目前在挖掘机上不采用。 并联式油路的特点是液压泵出口压力油并联供给各阀杆，各阀回油并联回油箱。多路阀杆同时动作时，泵供油首先进入负荷压力最低的液压元件，负荷高的液压元件由于压力低不能动。要实现多液压元件同时动作，必须通过低负荷阀杆节流，提高系统油压，通过各阀杆开口量控制去各液压元件的流量来实现同时动作时的调速。因此并联方式要实现复合动作，须有高超的技术。但是不稳定，随各液压元件负荷变化情况和发动机转速等因素变化。可以说该油路实现同时复合动作较困难。 优先式油路（串并联式）的特点是将两种油路的优点结合起来，实现了同时复合动作的目的。在该油路中，液压泵出口压力油先经过优先阀，再分别向各阀杆供油，各阀回油并联回油箱。当多个液压元件同时动作时，优先阀会先将油流导向优先级高的液压元件，再将多余的油流导向优先级较低的液压元件，从而实现了同时复合动作的目的。 液压泵出口的压力油按照上下油优先顺序供油。当上游的阀杆打开进行工作时，会切断下游阀杆的进油路，导致下游阀无法获得液压泵的压力油，因此无法动作。优先阀回油路并联回油，虽然在上游阀杆不在最大开度位置时，部分油会通过节流口流向下游阀，但是优先油路只能让一个液压作用元件动作。 多路阀的中位卸载方式有两种：开中心和闭中心。在开中心状态下，多路阀处于中位不工作时，液压泵所供的压力油能够通过各阀杆直接回油箱，各阀杆都处于进油口和回油口相通，也就是中位是开式的。而在闭中心状态下，多路阀在中位时，各阀杆进油口都处于关闭状态，液压泵所供的压力油不能通过多路阀，必须通过设置卸载阀来卸荷。 开中心多路阀主油路系统采用多种供油方式，一般采用并联式和优先式相组合的复合油路。目前挖掘机多路阀上采用的开式油路都是两者组合油路，可以形成各种形式并联和优先复杂组合的油路系统。为了清晰了解和搞懂多路阀液压系统，必须把较复杂的多路阀液压系统图尽量简化，突出核心内容，便于理解分析和讨论。 多路阀主油路是各阀的供油和回游路线，一般回油路较简单，各阀杆都有一条回油道，彼此并联连接。在挖掘机多路阀中，集成了液压作用元件油路所需的阀，应该把这些属于各液压作用元件的油路部分取掉，把它们放入液压作用元件油路中去讨论。 本文主要介绍了多路阀液压系统的主油路简图，以及不同操纵情况下可能的供油路线和供油方式，其液压传动路的特点和流量、功率分配是否符合挖掘机要求。为了简化液压线路，文章中去除了一些次要液压线，并将主要油路以简洁明了的方式表达出来，便于分析研究。 文章中提到了川崎系列和现代R200LC-7多路阀液压系统的供油路线和供油方式。其中，现代R200LC-7多路阀液压系统采用直行阀分泵供油方式，行走直线性，而斗杆合流采用双阀杆在阀外合流，铲斗合流由用户任选，阀回油合流由铲斗先导操纵油压P k 联动操纵A阀。 最后，文章总结了开中心多路阀液压系统的特点和优缺点，并提出了一些改进方案。 阀外合流是一种液压系统中的供油方式，通过双泵分别通过一个阀杆，在阀杆外合流供油给所需合流的液压作用元件。这种方式需要增加一个阀杆，并且这两个阀杆需要连动操纵，因此操纵阀的结构会更加复杂，体积也会更大。但由于流经阀杆的是单泵流量，阀杆的孔径可以更小，而且有可能与其他阀杆通用。 在开中心多路阀系统中，同时动作时行走直线性问题有三种方式。第一种是采用三泵系统，左右行走马达由单独一个泵供油，剩下一个泵供作业装置。第二种是采用二位二通阀，使左右行走马达组成并联油路，这种方式结构简单，但是行走和作业同时动作会引起行走速度波动。第三种是采用直行阀，由一泵单独供行走，另一泵单独供作业，两者相互独立，因此作业装置动作不会引起行走速度波动。有些直行阀在直行位置作业和行走同时动作时，作业油路可通过单向阀和节流孔供油给行走马达，以增加行走速度。 开中心六通多路阀存在的问题是其油路构造复杂，由二条供油路组成。直通供油路可组成优先油路，中位时直通回油箱进行卸载。并联供油路，组成并联油路。把二种油路采用各种方式组合起来，就构成了复杂多变的工程机械油路。 操纵阀的结构简图和符号图如图1所示。操纵阀的开口特性和调速特性是其重要特点。在中位时，泵压力油通过直通油道，通过各阀最终回油箱。执行器动作时，P→D的阀口逐渐关小，P→A和B→T的阀口逐渐开大，其开口面积变化（方向阀的开口特性）如图2（a）所示。调速是通过阀杆节流，控制去油缸和回油箱的开口量来实现的，如图2（b）所示。调速特性受负载压力和油泵流量的影响，如图2（c）所示，图中①表示低负载，②表示高负载。当滑阀行程一定，负荷压力增大，去油缸的流量减小，如图2（d）所示。 从图2(c)的中心阀调速特性可以看出，开中心油路油缸起动的阀杆行程与负荷压力和液压泵流量有关。随着负载压力增加和液压泵流量的减少，阀杆调速的死区（空行程）增大，而阀杆有效调速范围的行程减小。轻负载时，调速区域行程大，操纵性能较好；重负载时，调速区域行程小，调速特性曲线（流量随行程变化）变陡，阀杆行程稍有变化，流量变化大，操纵性能差。即使操纵阀杆行程保持不变，负载变化和泵流量改变也会引起油缸速度变化，使调速操作性能差。这是开式油路的一大缺点。 工程机械工作过程负载压力是不稳定变化的，液压泵的流量也在不断变化。因此，使其调速操作性能很不稳定，操纵困难。而且阀杆操纵力大，由于负荷压力变化引起阀口ΔP变化，液动力变化造成阀杆操纵力改变，操纵力的不规则性，使微调控制更加困难。 开式油路操纵性能另一缺点是：当一泵供多个执行器同时动作时，因液压油是向负载轻的执行器流动，需要对负载轻的执行器控制阀杆进行节流，特别是像工程机械这类机械，各执行器的负荷时刻在变化，但又要合理地分配流量，能相互配合实现所要求复合动作，是很难控制的，操纵性差。 另外，开中心直通型油路由于很难控制去各执行器的流量，要适应工程机械各种作业工况的流量分配要求和实现理想的复合动作是困难的。为此，设计师对开中心多路阀油路系统动了不少脑筋，采用了各种措施，不得不在多路阀中加上各种控
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