掘进机中定量与变量液压系统的对比分析

（兖矿东华重工综机装备制修分公司，山东 邹城 273500）

摘 要：本文在掘进机定量液压系统和变量液压系统原理的基础上，结合掘进机在现场工作的实际工况和工人反馈的信息情况，对掘进机的两种液压系统进行了对比分析。

关键词：液压系统;定量系统;变量系统

1 掘进机液压系统优点

液压系统被充分的运用在掘进机中，液压系统的优点可以概括为以下几点;（1）调速方便且调速范围大;（2）体积小、重量轻、反应速度快、结构紧凑。通过液压油能传递很大的力和力矩;（3）工作平稳、反应快。操作方便;（4）易实现过载保护。

2 液压系统分类

掘进机液压系统根据动力源的结构形式可分为定量液压系统和变量液压系统，一般定量液压系统是用齿轮泵实现液压系统的供油，而变量液压系统是通过可以实现恒功率、负载敏感、恒压控制等来实现液压系统供油的。

2.1 定量液压系统的特点

早期的掘进机液压系统是仿造日本机械制造的，于上世纪五六十年代创造，下面根据佳木斯S150J掘进机的液压系统总结如下：

（1）该系统的泵采用的是一组三联齿轮泵和一组二联齿轮泵配合使用，而齿轮泵的输出侧需要添加分配齿轮箱，从而实现连续工作，用齿轮泵工作会使掘进机寿命降低。最早的矿井地方狭小，环境差，不利于二次维修;

（2）操纵台中配备的多路阀（如二联阀、四联阀、七联阀灯）比较多，进而需要的高压胶管比较多，在装配高压胶管布置时比较繁琐，占用的空间比较大;

（3）铲板和行走均采用行星减速机实现需要的转速，该结构受压力冲击大、占用体积比较大。纠正偏载能力差，漏油故障点比较多。

（4）该液压系统工作过程中噪音大，对油液的灵敏度低。

2.2 变量液压系统的特点

现如今，组合变量泵、负载敏感比例换向阀和先导控制阀是变量液压系统的核心;下面以三一重工的EBZ160为例，展开论述。

（1）组合变量泵以力士乐A11VO开式泵为例如下：

泵在额定转速下空转时，多路换向阀LS口无负载反馈信号输出给泵，此时泵的斜盘摆角回摆至最小摆角，而此时泵的压力由流量控制阀中的弹簧预紧力决定，一般可设定在1.4到2.5MPa之间，而此时泵的溢流量为2-4L/min.

泵在LS口有负载反馈油液至泵的LS口时，泵的斜盘摆角回摆至最大摆角。此时泵的工作压力一般为18MPa.

泵在停止工作时，泵的斜盘在复位弹簧的作用下，停止在最大摆角。

应用A11VO变量泵的优点可体现以下几点：1）输出的流量可调;2）噪音低、能量损坏小、温升也比较慢。3）井下实用性强。4）效率高、结构紧凑。

（2）该系统采用的是进口A11VO式组合变量泵、比例换向七联阀（PSV552/220-3）和比例换向四联阀（PSV55/220-3），一件单联泵配一组阀，系统管路配置合理、简洁明了。便于组装和维修;

（3）系统能够在不受负载变化影响的情况下来实现负载所需流量的变化。即一组七联阀控制左右行走、升降油缸、铲板油缸、伸缩油缸、回转油缸、后支撑油缸等。可同时进行工作，该液压系统控制方式为手动控制或先导控制。在操作手柄推至前后时分别实现其工作需要，操作方便，简单。

系统使用比例换向阀的优点：

1）运动速度和负载变化无关;

2）多件执行机构互不干扰、同时工作;

3）运动速度和压力可无极调速;

4）提高液压系统工作效率;

5）对系统有减震作用;

6）运动速度精确可调;

7）单片阀有多种功能;

8）高可靠性.

7联阀的第一联和第二联是用于左、右行走，流量一般为80 L/min

七联阀的其他依此为截割头升降（行走涨紧油缸）、截割头回转、铲板升降、后支撑、截割头伸缩（或锚杆机），它们的流量基本为60 L/min。

（4）多虑阀的LS口压力信号为每组阀中工作压力通过梭阀进行比较取最大值，七联阀和四联阀的LS口分别接在2个负载敏感式变量泵的LS口上。泵的流量～压力控制器可根据执行元件所需流量总和来控制泵的摆角位置。

（5）行走工作时，使用PSV阀Z口4 MPa压力或行走马达释放阀块中的X口4MPa打开行走马达制动器，不需要额外提供一个油源，节约了一个泵。

2.3 变量系统与定量系统的优缺点

（1）力士乐变量泵A11VO变量泵有效的提高了油液的利用率，而齿轮泵修复价值低。内部损失严重;

（2）变量液压系统的工作效率远高于定量液压系统;

（3）变量液压系统的执行机构中功率的分配更合理，而定量液压系统的总功率低和功率分配不均匀;

（4）变量液压系统的操纵台中的液压件和高压胶管布局合理，而定量液压系统的操纵台中的液压件布局零散和高压胶管不紧凑。

3 总结

通过对比定量液压系统和变量液压系统可见，变量液压系统性能稳定，故障率低，工作寿命长，目前掘进机液压系统设计各有千秋，但基本均采用负载敏感、压力切断和恒功率控制的变量泵、负载敏感换向阀的形式，向着高压、大流量的方向发展。多采用国外大品牌液压元件和变量、先导油源控制成为趋势，变量液压系统正在逐步替代定量液压系统。

参考文献：

[1]陶驰东.采掘机械[M].北京：煤炭工业出版社，1993

[2]姜继海.液压与气压传动[M].北京：高等教育出版社，2008

作者简介：李菊（1988-），女，助理工程师，2010年7月毕业于聊城大学汽车与交通工程学院，学士学位，现在兖矿东华重工综机装备制修分公司从事掘进机的维修工作。