液压挖掘机系统分析及使用指南（六）

（接上期）

五.挖掘机的操作使用技术

挖掘机工作时，其水温可达98 ℃，液压油温可达85 ℃，柴油机涡轮增压器和消声器温度可达700 ℃；其先导油路压力为3.9 MPa，液压油管路的最高压力可达34.3 MPa。为避免误操作，操作、维修人员必须经过专门培训并取得相应资格证。

1.施工基础知识

液压挖掘机挖掘作业过程中主要有铲斗转动、斗杆收放、动臂升降和转台回转等4个基本动作。其液压系统中液压缸活塞杆的伸缩和液压马达的正、反转，大都采用三位轴向移动式滑阀来控制，而作业速度则根据液压系统的型式(定量系统或变量系统)和阀的开度等，通过辅助装置来调节。

(1) 对作业操纵系统的基本要求

作业操纵系统应集中布置在驾驶室内，并符合人体机能学的要求。例如操作装置及驾驶室，需按操作人员身高即男子160～180 cm、女子150～170 cm来设计和布置。

作业操纵时，启动和停止应平稳，并能控制其速度和力量，同时能控制复合动作。作业操纵应简单、轻便和直观。手柄上用力一般不超过40～60 N，单边手柄的行程不超过17 cm，转动手柄的转角不超过35°～40°。脚踏板转动角度一般不超过60°～70°，踏板行程在6～20 cm范围内，踏板的踏动力为80～100 N。

此外，作业操纵机构的杠杆变形要小，机构组成的间隙和空行程要小。作业操纵手柄和脚踏板的数目要尽量少，最好可以手脚联动，以便于操作人员做复合操作。在－40～50 ℃温度范围内操作时，作业操纵系统的性能应正常。

(2) 作业操纵系统的基本型式

根据推动主分配阀的动力来源，液压挖掘机作业操纵系统的基本型式可分为机械杠杆式、 液压式、气压式和电气式等。液压挖掘机的液压系统流量大、压力高，主分配阀阀芯的推动力较大。为减轻操作人员的劳动强度，并便于合理布局，其多采用液压式、气压式和电气式作业操纵系统。

机械操纵系统 目前许多的液压挖掘机仍采用机械操纵系统，其优点是结构简单、工作可靠。在机械操纵系统中，挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转的操纵手柄通过杠杆与主分配阀连接。机械操纵手柄所在位置及挖掘机工作状态如图21所示。

图21  机械操纵手柄位移示意图

从“向前开始供油”到“向后开始供油”的区段为手柄空行程。空行程的大小取决于销轴的装配间隙和杠杆的刚度，即销轴间隙小、刚度大时，空行程小，反之则大。为确保挖掘机工作装置的动作及时，空行程不宜过大，一般以不超过60 mm为宜。

从“向前开始供油”或“向后开始供油”到“额定速度”区段为加速段，行程一般在20～40 mm之间。而前、后终点之间的操纵手柄总移动量不应超过340 mm。

为了减少驾驶员操纵时的换手时间，增加复合动作的机会，现在的液压挖掘机均将传统的4手柄操纵系统改进为双手柄操纵系统。

液压操纵系统 液压挖掘机的液压操纵依靠油液压力来推动主分配阀的阀芯动作，其油路可以是独立的，也可以是从主油路系统引出的。目前，液压操纵型式有机械反馈随动式、操纵阀与主分配阀一体式和先导阀操纵式3种。其中后者应用居多，它又分为压力发生式和减压阀式2种。

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压力发生式先导阀操纵是一种远距离操纵，其工作原理如图22所示。拉动先导阀4阀芯时，B泵输出的油液进入先导阀右侧，推动主分配阀1的阀芯向左移动。该种操纵方式中，先导阀的出口压力由阀芯的移动行程和节流面积来控制。由于先导阀阀芯行程与主分配阀阀芯行程保持近似的比例关系，因而其具有较好的操纵性能。

图22  压力发生式先导阀操纵

减压阀式先导阀操纵主分配阀阀芯的移动，也是用液压导向进行间接控制的，所不同的是采用了减压式先导阀，其操纵油路如图23所示。扳动先导阀1的手柄时，从操作泵2来的压力油首先进入先导阀，进而推动主分配阀4的滑阀向左或向右移动，便可控制液压马达5工作。

图23  减压阀式先导阀操纵油路

减压阀式先导阀的结构如图24所示。其手柄1为万向铰接式，每个手柄可操纵4个小先导阀，即每个小先导阀控制主分配阀的一个单向动作，因此操纵这4个小先导阀便可控制2个主分配阀。扳动手柄1时，推杆2被压下，阀芯3向下移动将p口(压力源)与A口(出口)连通，同时在节流孔a口处产生压力。当该压力超过弹簧的调定弹力时，阀芯向上移动，将a口与p口切断、a口与o口(油箱)连通。这时a口的压力随之降低，当此压力降低到小于弹簧弹力时，阀芯向下移动，则a口与p口又恢复连通。在上述操纵过程中，先导阀操纵手柄的行程与主分配阀阀芯的行程始终保持比例关系。驾驶员通过操纵先导操纵手柄，便可感知挖掘机动作幅度。

图24  减压阀式先导阀结构

复合动作的操纵 要使液压挖掘机高效完成某项作业，有时需转台、动臂、斗杆和铲斗中的几个部件进行复合动作。

如液压挖掘机进行刮平作业时，就需要动臂、斗杆和铲斗做复合动作。如图25所示。具体方法如下：扳动斗杆阀使斗杆外伸，外伸到斗杆垂直位置以外后停止；同时操作铲斗阀控制手柄，使铲斗斗齿触地。轻轻操纵动臂控制阀1和2操作手柄（二者机械连接，一起动作），使动臂稍作起升；同时操纵斗杆阀控制手柄使斗杆回收，斗杆回收过程中，铲斗即可在水平方向刮削地面。一旦斗杆移过垂直位置，便操纵动臂控制阀1和2操作手柄，使动臂稍作下降。通过动臂、斗杆和铲斗的上述复合动作，便可基本完成地面的刮平作业。

图25  液压挖掘机刮平作业

在推动动臂控制阀1和2操作手柄时，由于动臂控制阀1阀芯的行程较短，其动作灵敏，所以稍微推动控制阀1，便可使动臂缸有杆腔节流回油。与控制阀1相比，控制阀2阀芯的行程较长(约5 mm)，所以动臂控制阀2给动臂缸无杆腔补油时间略有滞后。采用这种设置方式，可确保动臂缸工作平稳。

图26 动臂提升与转台回转的复合动作操纵

动臂提升与转台回转的复合动作可以大大提高液压挖掘机的生产率，其工作原理如图26所示。液压泵P1与P2同时向动臂缸供油，当动臂提升到一定高度(可回转位置)时，推动回转阀3可使一部分油液供给动臂缸，另一部分油液供给回转马达。（待续）

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