推土机快降阀改进设计研究

姜友山，宋连龙，金 轲，赵建军，王 建，吕爱玲

JIANG You-shan,SONG Lian-long,JIN Ke,ZHAO Jian-jun,WANG Jian,LV Ai-ling

（1、山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272023；2.山东理工职业学院，山东 兖州 272100）

1 推土机快降阀的作用及其改进的意义

推土机作为典型的铲土运输机械，作业工况复杂，整机生产率的提高受到许多因素的影响，而铲刀下降速度则是其中主要影响因素之一。因此，快降阀的存在十分必要。铲刀下降速度由泵的排量决定，快降阀的作用在于减少铲刀下降速度增加而产生的液压缸内部的真空。因此，安装快降阀可以获得更快的下降速度。

现有的快降阀在铲刀下降的过程中，是通过节流阀使有杆腔压力升高，推动阀芯打开，使有杆腔和无杆腔联通，实现快降过程。在铲刀提升、支车等动作的过程中，节流阀处会产生压力损失，增加能耗。为解决该问题，本文在原有快降阀的基础上并联2 个管路，以避免节流阀处产生的压力损失及能耗。

2 改进前推土机快降阀工作机理

推土机铲刀提升管路中，油液由泵出发，经过工作阀的控制将油液输入铲刀提升油缸中，使油缸伸长和收缩，完成铲刀的下降和提升。油液进入无杆腔，使油缸活塞杆伸长，铲刀下降。油液输入有杆腔，使油缸活塞杆收缩，铲刀提升。在铲刀下降的过程中，由于铲刀自重的作用，使活塞杆急剧伸长，油液来不及填充无杆腔，使无杆腔吸空，压力降低；此时有杆腔压力升高，推动快降阀的阀芯打开，使有杆腔与无杆腔联通，有杆腔的油液补充无杆腔的吸空。快降阀阀芯打开的过程如图1 所示。

图1 改进前快降阀液压原理图

铲刀下降时，快降阀a 处的压力大于b 处的压力和阀1 的弹簧力之和，故阀1 的阀芯向右运动，阀芯打开，有杆腔和无杆腔联通，完成铲刀快降动作。

铲刀提升时，快降阀b 处的压力大于a 处的压力，阀1 的阀芯关闭，有杆腔和无杆腔断开，油液只输入有杆腔，完成铲刀提升动作。

3 改进后快降阀工作机理

在铲刀提升、支车等动作的过程中，节流阀处会产生压力损失，增加能耗。因此，在原有快降阀基础上进行改进，以期能够降低能耗。改进后快降阀原理图如图2 所示。

图2 与图1 相比多了阀3和阀4 两路并联管路，并且2 处节流孔为图1 对应处节流孔的1/5。其目的是在工作过程中，抵消阀2 节流阀处的压力损失，使提升动作更加快速。

图2 改进后快降阀液压原理图

改进后快降阀具体的工作过程如下。

1）铲刀下降时，阀3关闭，阀2的开口很小，有杆腔油液压力升高，阀1 阀芯打开，有杆腔和无杆腔联通，油液从有杆腔进入无杆腔，避免无杆腔吸空；当铲刀落地时，无杆腔压力升高，阀4 打开，有杆腔的油液从阀4 回油箱，从而实现快降动作。

2）铲刀提升时，阀1和阀4 关闭，油液从工作阀的B 口流经阀2和阀3 进入有杆腔，完成铲刀提升动作。其中阀3 的通径比阀2 的通径大很多，故油液在阀2 处不再产生压力损失。

3）支车提升时，此时压力油从工作阀A 口至无杆腔，推动活塞向下运动。此时c 处的压力等于A 口处的压力，外控阀4 打开，有杆腔的油液通过阀4和阀2 回油箱。

4）支车下降时，此时压力油从工作阀B 口流经阀2和阀3 至有杆腔，使活塞上升，完成动作。

5）浮动时，A 口与B 口联通并回油箱。此时，铲刀的自重由地面支撑，油液与工作油箱联通。有杆腔通过阀2 与工作油箱联通。

将改进后的快降阀应用于某型号推土机上，如图3 所示。实际测试得道铲刀在由最高处至地面的下降过程中所用时间为0.7s，小于改进前所用时间1.2s，下降速度增加41.6%。

图3 改进后快降阀整机试验图

4 结 论

在现有推土机快降阀基础上，通过并联阀3和阀4，缩小相应节流孔，使油液尽量从顺序阀和换向阀返回工作阀、提升油缸无杆腔，解决了现有快降阀中节流口处压力损失大的问题，同时能够使铲刀下降速度增加41%，大大缩短了铲刀下降速度，提高了整机作业效率。

[1]谭尹耕.液压实验设备与测试技术[M].北京：北京理工大学出版社，1997.

[2]王积伟，章宏甲，黄 谊.液压传动[M].北京：机械工业出版社，2008.