液壓挖掘機底盤應用于旋挖鉆機制造的技術改造研究

李進釗

（山西煤炭運銷集團和順呂鑫煤業有限公司， 山西 和順 032700）

引言

目前，國內市場上使用和銷售的旋挖鉆機底盤絕大部分來自液壓挖掘機底盤，其中又以卡特彼勒的液壓挖掘機底盤居多。對于液壓挖掘機底盤應用于旋挖鉆機制造的改造主要是指上車部分液壓系統的改造，因為任何液壓挖掘機底盤的下車部分在旋挖鉆機中都是無法使用的，必須使用旋挖鉆機的擴履、低速、大扭矩底盤。

對于旋挖鉆機的工況來講，獨立于主工作系統的輔助工作系統是必須存在的，因為它的擴履、立桅、變幅、副卷揚等工況是與鉆機的主工作流程完全獨立或互鎖的；液壓挖掘機所有的工作都是依靠一個主系統復合完成的。因此，當旋挖鉆機制造使用液壓挖掘機底盤時，必須增加一個獨立工作的輔助液壓系統來完成工作。

增加一個獨立工作的輔助液壓系統的關鍵在于增加一個獨立的高壓供油泵。液壓挖掘機沒有此項工作要求，因此不會配備此高壓油泵。在一些中、大型的液壓挖掘機上，由于配置的主泵有些留有備用泵接口，只要是輸出功率滿足要求，用戶只要增加相應的高壓，液壓泵問題就解決了。但是在很多挖掘機上使用的主泵上沒有此備用泵接口，用戶就無法直接解決獨立高壓泵源的問題[1]。

1 斗山液壓挖掘機主泵及主閥系統的工作原理

斗山液壓挖掘機底盤使用的主液壓泵一般為川崎柱塞式液壓雙主泵。由1號主泵負責右邊一側的主閥系統供油，2號主泵負責左邊一側的主閥系統供油。在兩側主閥都不工作的時候，主泵維持最高5 MPa的怠速壓力以及設定的最低怠速流量，以節約發動機動力、減少系統發熱，液壓油液通過兩側主閥的中心通道低壓回油，并將低壓信號反饋給主泵。

兩側主閥中的每一片閥的動作都是由主泵系統中自帶的低壓控制油泵供油通過手柄實現的。當兩側主閥中有任何一片閥有動作時，主泵的中心低壓回油通道被切斷，同時切斷主泵低壓反饋信號。主泵進入大流量、高壓工作狀態。主泵的怠速及工作狀態是由主泵的內部反饋和從主閥引入的外部反饋進行平衡對比完成控制的，有外部反饋時是怠速工作狀態，無外部低壓反饋時進入高壓、大功率工作狀態。

2 應用于旋挖鉆機的系統改造

因為旋挖鉆機的輔助工作系統與主工作系統工作時間不同，并且有互鎖的要求。因此借用一個主泵提供動力來解決輔助系統供油問題。

輔助工作系統要與主工作系統在工作時完全獨立，互相沒有干擾；主泵提供的壓力和流量要完全符合輔助系統的工作要求。因此我們在主泵、主閥和輔助閥之間增加了一個分流控制閥，完成主泵、主閥和輔助閥的相互控制和協調，從系統控制上首先解決了動力供給和相互獨立工作的要求。

改造后的旋挖鉆機液壓系統中分控閥的作用是：在輔助閥不工作時保證原先主泵的怠速狀態不變；在輔助閥不工作時對主閥的工作沒有影響；在任何一片輔助閥有動作時有液壓油推動一片備用主閥（當挖掘機底盤用于旋挖鉆機時，主閥有富余片作為切斷閥使用），使主泵結束怠速狀態進入工作狀態，從而使旋挖鉆機輔助系統正常工作；使液壓油推動主泵變量系統改變主泵的流量，以滿足輔助系統的工作要求；產生符合系統工作要求的低壓控制油，控制切斷閥和主泵變量活塞的動作[2-3]。

3 系統調試

1）根據下頁圖1我們看到主泵的流量平衡是通過主泵的內部反饋系統和由P1處引入的外部反饋實現的。因此，我們只要通過分控閥來調整進入的先導輸入壓力Pi就可以改變主泵內部反饋和外部反饋的平衡關系，從而在新的平衡點上建立一個穩定的新流量。只要我們不斷地調整分控閥的輸出壓力，就可以不斷地改變主泵的輸出流量，最終得到輔助工作系統所需的工作流量。

圖1 雙主泵液壓原理圖

2）所有的變量液壓泵制造商在給用戶提供液壓泵時都會根據用戶的要求出廠時對泵進行參數標定，在流量標定的同時對泵的變量系統進行機械限位。因此我們在進行液壓系統調試的同時，也要對機械限位螺絲進行調整，否則就無法達到輔助系統使用的理想流量。因為輔助系統使用的工作流量一定小于主工作系統的流量，所以我們需要調整的是主泵的最低工作流量[4-5]。

3）從圖2可以看出主泵的輸出流量與先導反饋壓力有關，先導反饋壓力越低，主泵輸出流量就越小；反之，就增加主泵流量。調整主泵的最低工作流量，就要降低主泵的先導輸入壓力Pi，也就是需要降低分控閥的輸出壓力Ppsi。

在調節分控閥輸出壓力Ppsi的同時，我們需要松開主泵流量調節器最低液壓調節端的鎖緊螺母808，然后通過調整流量調節螺栓953（953為主泵最低流量調節螺栓，954為主泵最高流量調節螺栓），用液壓系統分控閥和流量調節螺栓交替調整，直到主泵的最低輸出工作流量達到我們滿意的輔助系統工作流量為止，最后鎖緊主泵流量調節器最低液壓調節端的鎖緊螺母808，流量調整至此結束。整個液壓系統的改造和調試至此就完成了。

4 結論

通過對液壓挖掘機液壓系統的改造并增加了分流控制閥，使改造后的液壓挖掘機系統完全滿足了旋挖鉆機的使用工況要求，只要旋挖鉆機的輔助閥有動作，就有來自主泵的符合輔助系統工作要求的高壓液壓泵輔助系統完成相應的工作。主工作系統和輔助工作系統實現了完全的獨立工作，降低了煤礦用旋挖鉆機的制造成本和使用成本。