卸荷阀

卸荷通道和压力阀分别设立.卸荷时，各联阀芯均处于中立位置，油源来油经一条专用的贯穿各路阀的油道卸回油箱，卸荷油道贯穿各路换向阀.当其中任一路阀工作时(即把此卸荷油道切断).油源来油就从该路换向阀进入所控制的执行元件，工作压力大小由图中压力阀限定.采用该种卸荷方式优点是换向阀阀杆从中立位置→工作位置的移动过程中，卸荷油道是逐渐被关闭的，进入执行元件的油量逐渐增加，系统压力逐渐升高，执行元件启动平稳，无冲击，而且有一定调速性能，压力阀结构简单.其缺点是卸荷油道长，压力损失大，尤其换向阀路数多时，弊端更为突出，该种卸荷方式多用于路数较少的场合.

该种卸荷方式又分两种

1、贯穿控制式卸荷阀卸荷

卸荷阀和安全阀为一体，组成先导式压力阀，该阀即是卸荷阀又是安全阀，有时又是溢流阀.卸荷时其控制油道贯穿各路换向阀，同前述卸荷油道.当各路换向阀处于中立位置时，卸荷阀的控制油道(见图1b和图2)贯穿各路换向阀并与油箱连通.卸荷时，大部分油液卸荷，通道短，压力损失低.任一路阀换向工作，便切断控制油道，油源来油就从换向阀进入执行元件工作，其工作压力大小由导阀控制.此时系统压力为导阀调整压力.该种卸荷方式，即使换向阀路数增加，只是控制油道增加，卸荷压力增加不大，始终保持较低卸荷压力，此种卸荷方式多用于手动换向阀，卸荷可靠.

2、电磁阀控制式卸荷阀卸荷

该种卸荷方式与前种不同点是其控制油道与油箱通断与否，由电磁阀控制，见图1c，卸荷油道短，卸荷时压力损失低，又便于自动控制，但卸荷的可靠性低，多用于电磁多路阀的场合.

工程上使用多路组合换向阀，就来看多为手动式，其卸荷方式多采用贯穿控制式卸荷阀卸荷，卸荷阀经常采用图2的结构形式，下面简要介绍一下其设计方法.

卸荷阀(又是安全阀)的主阀按配合形式不同可分为三级同心、二级同心和滑阀式三类.其中滑阀式结构工作压力低，控制压力精度不高;三级同心结构虽成熟，应用较广，但与二级同心式比较，不及二级同心式动作灵敏，规格相同，行程相同时，二级同心结构的通油能力远大于三级同心结构;二级同心式控制压力稳定，加工工艺性好，二级同心式应用前景广阔，这里以二级同心结构，讨论其结构尺寸设计方法.

1、阀的通径D0

通径D0也是整个多路阀的进口直径，D0取的大，阀的结构尺寸就大，不经济，D0取的小，油液流动不通畅，压力损失大，容易发热.应使多路阀通过额定流量时其油液流速不超过允许值，

2、主阀座孔直径D2

适当增大D2有利于提高阀的灵敏度，但过大会使阀不易稳定，一般先根据经验公式确定主阀阀芯过流部分的直径D1，

3、主阀芯大直径D

根据一般资料和经验可知，适当增加主阀芯大端直径D，可以提高阀的灵敏度，降低阀的压力超调量，可提高阀的开启压力，保证阀工作稳定，不过，D值过大，将使阀的结构尺寸和阀芯质量加大，主阀上腔容积增加，导致动态过程时间延长，

太小又保证不了静态特性要求，一般应保证:

4、主阀芯半锥角α1

5、主阀芯阻尼孔d0及长度l0

主阀芯上阻尼孔d0

越小，其长度l0越长，则节流与阻尼作用越显著，阀的启闭特性好，动态稳定性好，但阀芯动作滞后大，灵敏度降低，增加了动态压力超调量，且易堵塞、工艺性也不好

C1--主阀口的流量系数(无因次)，图2结构可取C1=0.78

ρ―油液密度，取850-900kg/m3

Px―卸荷压力，通常取Px=(0.2~0.5)MPa

6、主阀芯导向长度l

增大主阀芯导向长度l,有利主阀芯工作稳定,减少啸叫和压力振摆,但过大，结构尺寸增加.建议l1.2D

7、导阀芯半锥角α2

导阀要求有良好的密封性，而且导阀流量增益太大对稳定性不利，故一般导阀半锥角α2取为20°.

8、导阀座孔径d，d1

导阀座孔直径d大，导阀芯工作稳定性好，则导阀弹簧力加大，结构尺寸增大，一般取d=(2~5)d0;另外，d1对导阀动态特性影响较大，为使阻尼也起正常作用，设计中保证d>d1

9、主阀弹簧的予压量h1

10、主阀弹簧刚度Ky

11、导阀弹簧予压量x10和刚度Kx

可根据导阀欲开未开时导阀芯受力关系导出。

卸荷溢流阀由溢流阀和单向阀组成。当系统压力达到溢流阀的开启压力时，溢流阀开启，泵卸荷;当系统压力降至溢流阀的关闭压力时，溢流阀关闭，泵向系统加载。使泵卸荷时的压力称为卸荷压力，使泵处于加载状态的压力称为加载压力。

卸荷溢流阀的主要功能是自动控制泵的卸荷或加载。鉴于卸荷溢流阀的功用，要求卸荷压力与加载压力之间存在一定差别。差值过小，则泵的卸荷与加载动作过于频繁;差值过大，则系统压力变化太大。

加载压力与卸荷压力的差值是卸荷溢流阀的重要性能指标，一般加载压力为卸荷压力的85%左右。其性能与溢流阀相同。

卸荷溢流阀的主要用途:

a.蓄能器系统中泵的自动卸荷及加载;

b.高低压泵组合中大流量低压泵的卸荷。

卸荷溢流阀主要用于装有蓄能器的液压回路中，当蓄能器充液压力达到阀的设定压力时自动地使液压泵卸荷。阀中有内装单向阀防止蓄能器中的带压油液倒流。此时由蓄能器维持对系统供油而泵卸荷，从而收到节能效果。当蓄能器中油液压力降至到阀设定压力地85%左右时，阀又复载，液压泵恢复向蓄能器充液。

这种阀也可以用于双泵高低压回路。低压时两个泵同时向系统供油，高压时此阀使大泵卸荷并把它与高压部分隔开。

用于蓄能器地阀与蓄能器之间地压降不得超过设定压力地10%。外泄式阀泄油口背压不得超过设定压力地2%。

多路组合换向阀，由于结构紧凑，便于集中操纵，油路短，压力损失小等优点，在农业机械、工程机械多执行元件的液压系统中广为应用.多路组合换向阀又经常与单向阀、液控单向阀、安全阀等组为一体，因此除了其换向功能之外，还具有使系统限压、卸荷、执行元件的锁位等功能，特别是卸荷功能尤为重要.在农业机械中，特别是联合收割机中，普遍使用多路组合换向阀，各执行元件间断工作，液压系统经常处于卸荷状态，卸荷性能的好坏对系统影响较大，如果卸荷压力高，能量损失大，系统温度升高，甚至使系统不能正常工作.因此有必要对其卸荷性能进行分析，并合理地设计卸荷阀.

卸荷阀同一般先导式溢流阀结构原理一样，在调试过程中，也存在啸叫与压力振摆现象.根据有关资料[3]介绍，产生压力振摆主要原因:

1)主阀芯导向长度太短，主阀芯工作中不稳;

2)导阀的控制油路不应由主阀上腔引出，该处压力在主阀工作中就是变化的，随流量变化而变化，必然引起压力摆动;

3)导阀芯处于悬空状态，工作中要偏移，导阀口径向间隙不均，必然产生啸叫和振动.

减少啸叫和压力振摆方法，应保证零部件加工装配质量和合理的结构参数，适当加长主阀芯导向长度，使导阀芯加上导向支承.

装载机转向和工作装置都是靠液压系统来控制完成的，多数装载机采用的是双泵合流系统即在装载机不转向时转向液压控制系统中转向泵输出的液压油通过液压阀强制的全部合流到工作液压控制系统中去。该系统在装载机收斗铲掘物料时需要的是高压力小流量，而装载机工作液压控制系统由定量泵提供的是高压力大流量，因此有大量的液压油通过溢流阀高压溢流回油箱。这样一来工作液压控制系统的功率利用率低、能耗大、污染大，同时液压系统的发热导致液压系统的热平衡温度过高，影响了液压系统的可靠性，降低了装载机作业时的牵引性能。徐工LW820G轮式装载机转向系统采用的是双泵合分流先导压力卸荷液压系统，此系统包括全液压转向器、优先型流量放大阀、先导控制卸荷阀、限位阀等组成，该系统的应用大大改善了整机的性能，提高了整机的可靠性。

1.利用较小流量的先导油推动流量放大阀的主阀芯移动，控制转向泵过来的较大流量的压力油进入转向油缸，实现了以低压小流量控制高压大流量的目的，减轻操作者的劳动强度。

2.除优先供应转向系统外，还可以使转向多余的油合流到工作系统去，实现了双泵合流，降低了工作泵的排量，提高了可靠性，同时节约了能量和提高三项和性能。

3.先导油控制的卸荷阀实现了在装载机铲掘作业时将转向泵来油直接低压卸荷回油，提高了装载机的牵引力，同时又能满足铲掘松土等作业时动臂快速提升的要求。

4.通过卸荷阀的直接回油，降低了系统的发热，改善了系统的热平衡，提高了系统的可靠性。

1.系统组成

在不同的工作状态下，控制系统的基本构成有所不同。

2.液压系统工作原理:

工作装置控制系统由二个油泵供油，主泵为P7600-F100，用于控制动臂和铲斗油缸的运动，先导泵为P124一G16，用于控制比例先导阀，进而控制主换向阀芯的位移，达到控制动臂、铲斗油缸的工作速度。先导泵的油液首先进入制动阀，在保证制动用油外，向先导系统提供操纵油源，此油液通过减压阀减至先导控制系统所需的控制压力后进入控制油路，控制完成工作装置的动作。

拉动操作手柄向后移动，先导油进入比例先导减压阀，从比例先导减压阀出来的先导油控制主换向阀阀芯的移动，使工作泵的来油进入动臂油缸实现动臂上升。比例先导减压阀的输出压力越大，控制主换向阀阀芯的位移越大，主换向阀通过的流量越大，动臂上升的速度越快。当操作手柄拉至极限位置时，手柄中的限位电磁铁通电，手柄在极限位置被吸合。动臂以最大的速度上升，当升至动臂上位限位开关所限定的位置时，操作手柄限位电磁铁断电，手柄自动恢复到中位，动臂就可保持在所限定的位置。在动臂上升的过程中，若需要动臂在某一位置停留，则需将操作手柄退回中位。

在提升等作业时，先导控制卸荷阀的阀芯关闭，转向泵来的油打开单向阀合流到工作系统，使工作装置液压油增加，满足了该作业所需要的低压大流量的要求，使动臂举升等作业速度提高，作业周期缩短，是一种高效率性能极其显著的先进液压系统。

2.2铲斗装载

搬动铲斗控制手柄向右，从比例减压阀输出的控制压力先导油控制主换向阀中的铲斗控制阀芯，使铲斗油缸运动，完成装载动作。

在挖掘、装载作业时，先导控制油推动卸荷阀的阀芯移动，转向泵来油通过开启的卸荷阀的阀芯直接卸荷回油.使流向工作装置的液压油减少，减轻液压负荷，此部分的功率被分配到驱动轮。

此时正满足该作业所需要的高压小流量、大牵引力的要求，这样降低了系统的热平衡温度和功率损失，提高了机器的工作效率，提高了牵引力，使挖掘、装载能力更强。

先导控制卸荷阀能够根据作业状况自动实现双泵合流、直接卸油，降低了系统温升及功率损失，提高装载机铲掘时的牵引力;同时又能满足装载机铲掘松士及提升等作业时，动臂快速提升的要求。

先导控制卸荷阀中的电磁阀是一个可选件，选用时可以通过控制信号，实现自动卸油，操作者可以根据实际工况给电磁阀输送一个电信号，使卸荷阀阀芯打开进行卸油。本机没用电信号，而是直接用先导油作为控制信号同样取得了很好的效果。

徐工LW820G轮式装载机是自主研制开发的产品，双泵合分流及先导压力卸荷技术该机上得到了成功的应用，它以卓越的性能、高作业效率、以及良好的外观造型赢得了赞誉。