一种轮式装载机整体式新型手动换向阀

工程机械液压系统使用的手动换向阀，相对于液控多路阀，其结构简单、操作方便、成本低、故障率低等，因此被广泛使用。国内ZL30、ZL50轮式装载机工作装置液压系统用的传统多路阀，存在内泄漏量大、换向压力损失较大，操纵力重等问题，其性能已经难以满足装载机市场的高要求，而进口国外多路阀价格较贵。为了提高国内装载机的性能，加强与国际市场接轨，同时节省成本，本文介绍一种轮式装载机用整体式实心阀杆多路换向阀，其性能优越，能与传统DF多路阀互换。
　　1、传统空心阀杆手动多路阀
　　目前，国内ZL30、ZL50轮式装载机工作装置液压系统用的手动多路阀主要是DF系列多路阀，该阀是国内20世纪70年代产品，因结构简单紧凑、价格便宜、便于维修等优点被广泛使用。

　　图1所示为DF多路阀的结构，该阀采用空心阀杆形式，阀杆内置单向阀和头部弹簧座。因ZL30装载机工作系统用多路阀额定流量一般为160L/min，ZL50装载机工作系统用多路阀额定流量一般为250L/min，考虑到换向压力损失，单向阀的通径不能太小，同时又要保证阀杆有一定的壁厚，所以设计的阀杆较粗大。DF32多路阀阀杆直径通常为40mm，DF25多路阀阀杆直径通常为35mm。这种结构造成阀杆易热变形、易卡阀或操纵力比较重，增大配合间隙虽能减少这种现象，但内泄漏增大，造成国产装载机液压缸沉降量很能达标。一直以来，机械行业标准JB/T 8729.1-1998《液压多路换向阀技术条件》中的中位泄漏量指标与JB/T 3688.2-1998《轮胎式装载机技术条件》中的液压缸沉降量指标存在着矛盾之处。因多路阀的技术指标主要是中位泄漏量，是根据国内DF系列多路阀的实际情况制定的，而装载机行业的液压缸沉降量指标已与进口装载机指标接近，所以传统的空心阀形式多路阀已经制约了国内装载机的发展。
　　2、国外实心阀杆多路阀
　　国外进口装载机用多路阀都采用实心阀杆的形式，其各方面性能明显好于国内传统的DF系列多路阀。


　　图2、图3所示油路结构型式基本上大同小异，阀体中立位置油路与换向进油路分层布置，换向进油路以桥的形式实现连通，阀体外型体积大、内部结构相对复杂，铸造难度大，从而造成阀体较重、铸件报废率高、成本增加等一系列问题，与传统多路阀相比，进口多路阀因价格高等原因在国内难以广泛使用。
　　3、新型实心阀杆手动多路阀
　　图4所示是在传统的DF多路阀基础上开发设计的新型实心阀杆多路阀。

　　该多路阀采用串并联、平面布置的油路结构形式，主要由阀体1、安全阀2、转斗阀杆3、动臂阀杆4、单向阀6等零件组成。转斗联是三位八通O型滑阀机能，它可以控制铲斗上转、下转和封闭3个动作；动臂联是四位七通Q型滑阀机能，它可以控制动臂提升、封闭、下降和浮动4个动作。总进油口P与A1、A2口之间设置一共用单向阀，其作用为换向时避免转斗大腔或动臂大腔的压力油倒流回油箱，从而克服动臂提升、转斗上转工作过程中的“点头”现象。阀杆上开数排径向小孔，可以实现预建压力及减少液动力和操纵力；转斗阀杆上开数排径向小孔5的另一作用是取代传统的转斗小腔单向阀，控制装载机前轮胎撑起过程的“点头”现象。
　　当系统压力超过额定压力时，安全阀打开，压力油液回油箱，保护液压系统不受过高压力而损坏。
　　图5为该阀与传统DF多路阀对比测试的特性曲线。经分析，采用实心阀杆结构有以下的优点：（1）可以减小配合间隙，既能使内泄漏量减少，满足装载机沉降量要求，又不易引起卡阀，操纵力相对减轻。（2）压力等级提高，公称压力可从原有16MPa提高到20MPa。（3）取消原3个内置单向阀而设计成一个外置单向阀，结构更简单，维修更方便，也克服了因阀杆头部弹簧座松动而出现的外漏现象。（4）压力损失减少，更节能。

　　这种新型实心手动多路阀经主机考核，可以与传统的DF多路阀互换，其性能更为稳定、可靠，能满足JB/T 3688.2-1998《轮胎式装载机技术条件》中的液压缸沉降量指标要求，现已小批量生产，市场前景十分看好。