液压挖掘机底盘应用于旋挖钻机制造的技术改造研究

李进钊

（山西煤炭运销集团和顺吕鑫煤业有限公司， 山西 和顺 032700）

引言

目前，国内市场上使用和销售的旋挖钻机底盘绝大部分来自液压挖掘机底盘，其中又以卡特彼勒的液压挖掘机底盘居多。对于液压挖掘机底盘应用于旋挖钻机制造的改造主要是指上车部分液压系统的改造，因为任何液压挖掘机底盘的下车部分在旋挖钻机中都是无法使用的，必须使用旋挖钻机的扩履、低速、大扭矩底盘。

对于旋挖钻机的工况来讲，独立于主工作系统的辅助工作系统是必须存在的，因为它的扩履、立桅、变幅、副卷扬等工况是与钻机的主工作流程完全独立或互锁的；液压挖掘机所有的工作都是依靠一个主系统复合完成的。因此，当旋挖钻机制造使用液压挖掘机底盘时，必须增加一个独立工作的辅助液压系统来完成工作。

增加一个独立工作的辅助液压系统的关键在于增加一个独立的高压供油泵。液压挖掘机没有此项工作要求，因此不会配备此高压油泵。在一些中、大型的液压挖掘机上，由于配置的主泵有些留有备用泵接口，只要是输出功率满足要求，用户只要增加相应的高压，液压泵问题就解决了。但是在很多挖掘机上使用的主泵上没有此备用泵接口，用户就无法直接解决独立高压泵源的问题[1]。

1 斗山液压挖掘机主泵及主阀系统的工作原理

斗山液压挖掘机底盘使用的主液压泵一般为川崎柱塞式液压双主泵。由1号主泵负责右边一侧的主阀系统供油，2号主泵负责左边一侧的主阀系统供油。在两侧主阀都不工作的时候，主泵维持最高5 MPa的怠速压力以及设定的最低怠速流量，以节约发动机动力、减少系统发热，液压油液通过两侧主阀的中心通道低压回油，并将低压信号反馈给主泵。

两侧主阀中的每一片阀的动作都是由主泵系统中自带的低压控制油泵供油通过手柄实现的。当两侧主阀中有任何一片阀有动作时，主泵的中心低压回油通道被切断，同时切断主泵低压反馈信号。主泵进入大流量、高压工作状态。主泵的怠速及工作状态是由主泵的内部反馈和从主阀引入的外部反馈进行平衡对比完成控制的，有外部反馈时是怠速工作状态，无外部低压反馈时进入高压、大功率工作状态。

2 应用于旋挖钻机的系统改造

因为旋挖钻机的辅助工作系统与主工作系统工作时间不同，并且有互锁的要求。因此借用一个主泵提供动力来解决辅助系统供油问题。

辅助工作系统要与主工作系统在工作时完全独立，互相没有干扰；主泵提供的压力和流量要完全符合辅助系统的工作要求。因此我们在主泵、主阀和辅助阀之间增加了一个分流控制阀，完成主泵、主阀和辅助阀的相互控制和协调，从系统控制上首先解决了动力供给和相互独立工作的要求。

改造后的旋挖钻机液压系统中分控阀的作用是：在辅助阀不工作时保证原先主泵的怠速状态不变；在辅助阀不工作时对主阀的工作没有影响；在任何一片辅助阀有动作时有液压油推动一片备用主阀（当挖掘机底盘用于旋挖钻机时，主阀有富余片作为切断阀使用），使主泵结束怠速状态进入工作状态，从而使旋挖钻机辅助系统正常工作；使液压油推动主泵变量系统改变主泵的流量，以满足辅助系统的工作要求；产生符合系统工作要求的低压控制油，控制切断阀和主泵变量活塞的动作[2-3]。

3 系统调试

1）根据下页图1我们看到主泵的流量平衡是通过主泵的内部反馈系统和由P1处引入的外部反馈实现的。因此，我们只要通过分控阀来调整进入的先导输入压力Pi就可以改变主泵内部反馈和外部反馈的平衡关系，从而在新的平衡点上建立一个稳定的新流量。只要我们不断地调整分控阀的输出压力，就可以不断地改变主泵的输出流量，最终得到辅助工作系统所需的工作流量。

图1 双主泵液压原理图

2）所有的变量液压泵制造商在给用户提供液压泵时都会根据用户的要求出厂时对泵进行参数标定，在流量标定的同时对泵的变量系统进行机械限位。因此我们在进行液压系统调试的同时，也要对机械限位螺丝进行调整，否则就无法达到辅助系统使用的理想流量。因为辅助系统使用的工作流量一定小于主工作系统的流量，所以我们需要调整的是主泵的最低工作流量[4-5]。

3）从图2可以看出主泵的输出流量与先导反馈压力有关，先导反馈压力越低，主泵输出流量就越小；反之，就增加主泵流量。调整主泵的最低工作流量，就要降低主泵的先导输入压力Pi，也就是需要降低分控阀的输出压力Ppsi。

在调节分控阀输出压力Ppsi的同时，我们需要松开主泵流量调节器最低液压调节端的锁紧螺母808，然后通过调整流量调节螺栓953（953为主泵最低流量调节螺栓，954为主泵最高流量调节螺栓），用液压系统分控阀和流量调节螺栓交替调整，直到主泵的最低输出工作流量达到我们满意的辅助系统工作流量为止，最后锁紧主泵流量调节器最低液压调节端的锁紧螺母808，流量调整至此结束。整个液压系统的改造和调试至此就完成了。

4 结论

通过对液压挖掘机液压系统的改造并增加了分流控制阀，使改造后的液压挖掘机系统完全满足了旋挖钻机的使用工况要求，只要旋挖钻机的辅助阀有动作，就有来自主泵的符合辅助系统工作要求的高压液压泵辅助系统完成相应的工作。主工作系统和辅助工作系统实现了完全的独立工作，降低了煤矿用旋挖钻机的制造成本和使用成本。