先导阀在行车制动液压系统中的应用

先导阀在行车制动液压系统中的应用

范杨李松涛张俊胡民政

范杨李松涛张俊胡民政

徐州徐工筑路机械有限公司江苏徐州221004

摘要：本文介绍了先导阀在行车制动液压系统中的应用，意在解决传统的行车制动液压系统由于输出流量不足而导致大型设备制动不及时的问题。并详细阐述了行车制动液压系统原理，以及先导阀在其中所起到的作用，可使读者更加了解大型设备的行车制动系统，为其日常的维护和保养提供参考。

关键词：先导阀制动系统制动器大型设备

随着我国经济建设的飞速发展，对能源、电力、有色金属的需求日益增大，直接导致煤矿、铁矿、有色金属矿产业的繁荣，露天矿占相当大比例，以开采成本低，安全性高，运输方便而备受各方关注，在露天采矿中为提高工作效率，通常会使用大吨位装载机进行装载和大马力平地机进行路面清理和平整，诸如此类大型设备作业时频繁的往复运动决定制动的频繁性，制动性能的好坏，直接影响到整机的工作效率，同时也关系到人身和财产的安全。而此类大型设备所匹配的后桥制动器总排量通常大于800ml（制动器磨损后），在其行驶或作业工况下，传统的行车制动液压系统由于输出流量不足，无法达到踩脚制动阀踏板而将制动器立即完全制动的效果，通常会有3秒左右的延迟时间，即需要3秒左右的时间才能在制动器油缸内建立起预设定的行车制动压力，无法满足轮式机械关于行车制动的要求。为解决这一技术难题，先导阀在行车制动液压系统中的应用应运而生。

先导阀就是为操纵其他阀或元件中的控制机构而使用的一种辅助阀。其具备共同特点：①先导控制液桥是由先导阀与固定液阻共同组成，再根据输入信号控制主阀、副阀或变量杠；②首级先导阀的流量通常情况下都只在1升/分左右，最大为3升/分。而二级先导阀流量则需结合实际情况而定；③输入信号都比较小；④它接受输入的方式多样，诸如手动、电动、液压、气动、机械凸轮、电比例等；⑤在变量泵控制的情况下，多种先导阀可以形成模块化结构，便于多种功能的取舍；⑥先导阀本身通常是一种小规格的控制阀，所以市场上的先导阀也多为压力控制阀。

先导阀在行车制动液压系统中的工作原理：工作时，主阀芯及先导阀芯的测压面上会同时产生液压力，这时会产生两种现象，一是当先导阀未打开时，阀腔中油液并未出现流动，主阀芯上下两个方向受到的压力相等，但由于主阀芯上端面的有效受压面积要大于下端面的有效受压面积，其主阀芯在两者合力的作用下处于最下端位置，阀口关闭；二是当先导阀由于进油压力增大到打开时，而液流通过主阀芯上的阻尼孔、先导阀流回油箱。阻尼孔所产生的阻尼作用，也使主阀芯所受到的上下液压力不均等，这时处于压差作用的主阀芯会上移，打开阀口，实现溢流，并维持压力基本稳定。自动调节先导阀的调压弹簧，便可实现行车制动液压系统对溢流压力的自由调整。

先导阀在行车制动液压系统中的具体应用。将先导阀引入到行车制动液压系统后，当执行行车制动动作时，蓄能器内压力油流经先导阀直接进入制动器油缸内，不再流经脚制动阀，由于蓄能器和先导阀不受安装位置局限（相对于脚制动阀来讲，因为脚制动阀只能安装在固定位置），可布置在前后制动器附近，这样，蓄能器内压力油可快速到达制动器油缸内，实现快速行车制动，再则，先导阀的通油量大，为快速行车制动提供保证。故引入先导阀的行车制动液压系统可快速为制动器油缸提供大流量压力油，满足大排量制动器后桥的行车制动要求。

另外，行车制动液压系统的作用为通过改变压强增大作用力，液压制动就是行车制动的时候，传递踏板力的介质是液压油。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。而行车制动液压系统主要由制动阀、分流阀块以及制动器管路组成。行车制动液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统主要有传递动力和运动的功能；液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能），通常所说的液压系统主要指液压传动系统。

下面结合行车制动液压系统原理图进行详细阐述（见图一）。

图一行车制动液压系统原理图

图中，1、齿轮泵，2、溢流阀，3、充液阀，4-1、蓄能器Ⅰ，4-2、蓄能器Ⅱ，5、脚制动阀，6-1、先导阀Ⅰ，6-2、先导阀Ⅱ，7、前制动器油缸，8、后制动器油缸，9、液压油箱。

该系统是由齿轮泵、溢流阀、充液阀、蓄能器、脚制动阀、先导阀、制动器油缸以及液压油箱等部件联接而成。齿轮泵1通过充液阀3为蓄能器Ⅰ4-1和蓄能器Ⅱ4-2进行充液，当蓄能器Ⅰ4-1和蓄能器Ⅱ4-2内油液压力达到充液阀3预设定充液压力时，充液阀3停止充液，并将齿轮泵1提供的油液供给其他回路，若蓄能器Ⅰ4-1和蓄能器Ⅱ4-2充液过程中油液压力高于溢流阀2预设定压力或其他回路油液压力高于溢流阀2预设定压力时，溢流阀2打开，高压力油液溢流回油箱9，从而保证该系统免受高压油液冲击；当脚制动阀5动作时，脚制动阀5输出两路控制压力油，两路压力油分别进入先导阀Ⅰ6-1和先导阀Ⅱ6-2的先导油口（PP口），将先导阀Ⅰ6-1和先导阀Ⅱ6-2打开，此时，蓄能器Ⅰ4-1和蓄能器Ⅱ4-2内压力油分别流经先导阀Ⅰ6-1和先导阀Ⅱ6-2进入前制动器油缸7和后制动器油缸8内，实现行车制动动作。

在传统的行车制动液压系统中引入先导阀的应用，可为大吨位装载机和大马力平地机等设备提供更加安全的、高效的、舒适的行车驾驶体验，由于该应用使行车制动效果极佳，故在国内300马力以上平地机上广泛推广使用，得到用户的一致好评。

参考文献：

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[3]陈伦军，董炳坤，张际，等.液压先导锥阀开启特性的仿真分析[J].机械工程与自动化，2008（6）：15-17.