推土机工作装置操纵设计

推土机实现推土作业，铲刀必须能够实现上升、下降、固定在某位置不动和浮动等最基本的动作，实现这些动作的最基本的液压系统是由液压泵、安全阀、四位换向阀、液压缸及油管和一些辅件组成（见图1）。四位换向阀的操纵方式多数为手动操纵，随着技术的进一步发展，近年也开始采用液控先导操纵及电液操纵。

图1　　推土机铲刀液压系统原理图

　　手动操纵比较简单，在推土机的铲刀操纵中应用也比较成熟。图2为某推土机推土换向阀结构图，该阀为四位五通换向阀，中位回零。当阀杆左移一定距离时，高压油经P口、B口进入液压缸无某些腔b，液压缸有杆腔a的油液通过A口、T口回到油箱，铲刀提升。当阀杆右移一定距离时，高压油经P口、A口进入液压缸有杆腔a，液压缸无杆腔b的油液通过B口、T口回到油箱，铲刀下降。当阀杆继续右移时，定位器锥面推动钢球，同时由于钢球的阻力作用，阀杆的操纵力突然加大，提醒驾驶员已到浮动位置；当钢球跨越锥面以后，定位器被卡住，阀杆不能自动回位。这时，P、A、B、T4个口全部相通，铲刀处于浮动状态，可以进行平整地面作业。同时，驾驶员可以松开操纵杆，进行其它工作。当不需要在浮动位置工作时，则用手扳动操纵杆，定位器克服钢球阻力，锥面跨越钢球后，阀杆自动回到中位。

图2　　四位五通换向阀

　　根据以上过程分析可知，推土机手动操纵的特点是：提升和下降位置回到中位时都是自动复位，到浮动位置时，驾驶员有明显手感且浮动位置能够锁定，符合推土机的工况要求。
　　液控先导操纵在国内刚刚起步，目前操纵推土换向主阀的先导阀一般都是比例先导阀。图3所示为某推土机工作装置推土换向阀部分的液压系统原理图，该系统的主阀为四位六通阀，皆为弹簧对中。先导阀结构见图4。

图3　　某推土机局部液压系统原理图

图4　　先导阀结构图

　　当操纵先导阀手柄在中位时，先导系统的泵油与回油相通；当先导手柄到上升位置，先导油接通相应接口，推动主阀杆到上升位置；当先导手柄扳到下降位置，同样推动主阀杆到下降位置。随着手柄位置偏转的角度增大，操纵油压上升、操纵力增大，因而主阀杆的移动量也呈线形增加。向下降方向逐渐扳动手柄，当阀杆接近浮动位置时，操纵力和主阀杆的位移关系曲线如图5所示。

图5　　操纵力与主阀杆的位移关系曲线（改进前）

　　从图5可以看出，该系统不能满足推土机的工况要求。据了解，该工作装置操纵手感不好，下降位置和浮动位置不明显，易误操作，浮动位置不能锁定。
　　根据推土机的使用工况，重新绘制操纵力和主阀杆位移的关系曲线，如图6所示。根据图6的要求，设计了如图7所示结构形式的先导阀。

图6　　操纵力与主阀杆的位移关系曲线（改进后）

图7　　新型先导阀

　　该结构形式先导阀的特点是：（1）增加了附加弹簧4，同时卡套3对弹簧4有一定的预紧力，当柱塞下压到接近浮动位置时，抵抗柱塞的反作用力突然增大，提醒驾驶员已到浮动位置。（2）增加了电磁铁1和2，将手柄推到浮动位置时，1和2接触并吸合，实现浮动位置的锁定。取消浮动时，按动电磁开关即可以复位。