Applicazione dettagliata dei blocchi valvole idrauliche negli escavatori

1. Blocco valvole principale (il "Controller principale" per le azioni generali della macchina)

• Gruppi di valvole integrate: Integra internamente valvole di controllo direzionale principali, valvole di sicurezza principali, valvole di rifornimento da sovraccarico, valvole di controllo del flusso, ecc. Tra queste, la valvola di controllo direzionale principale viene utilizzata principalmente per controllare la direzione delle azioni; la valvola di sicurezza principale svolge un ruolo nella protezione della pressione massima del sistema; la valvola di rifornimento da sovraccarico può impedire la pressione negativa nell'attuatore; e la valvola di controllo del flusso può regolare la velocità di azione.
• Funzioni principali:
  1. Controllo dell'azione del braccio: Commuta la direzione del flusso dell'olio con l'aiuto della valvola di controllo direzionale principale per realizzare il sollevamento, l'abbassamento o l'arresto del braccio. Allo stesso tempo, regola la velocità di sollevamento e abbassamento del braccio tramite il controllo del flusso, ad esempio, riducendo la velocità per garantire una pressione stabile in condizioni di carico pesante.
  2. Controllo dell'azione del braccio e della benna: Coordina la retrazione ed estensione del braccio, nonché le azioni di scavo e scarico della benna. Durante le operazioni di scavo, ad esempio, viene utilizzata una valvola di compensazione della pressione per garantire una potenza stabile della benna ed evitare inceppamenti dell'azione causati da variazioni di carico.
  3. Controllo dell'azione di rotazione: Regola la rotazione in avanti, la rotazione inversa e la velocità di rotazione della piattaforma di rotazione e utilizza una valvola di smorzamento della rotazione per ridurre l'impatto idraulico generato quando la piattaforma di rotazione si avvia e si arresta. Ad esempio, impedisce al corpo macchina di tremare quando la piattaforma di rotazione si arresta improvvisamente.
  4. Controllo dell'azione di traslazione: Controlla indipendentemente il movimento in avanti e indietro dei cingoli sinistro e destro e realizza la commutazione ad alta e bassa velocità tramite una valvola di velocità di traslazione, ad esempio, utilizzando la traslazione ad alta velocità durante la transizione e la traslazione a bassa velocità durante il funzionamento per garantire la stabilità.
  5. Protezione del sistema: La valvola di sicurezza principale imposta la pressione massima del sistema (di solito 30-35 MPa) per impedire che la pompa idraulica e i tubi scoppino a causa di sovraccarico; la valvola di rifornimento da sovraccarico rifornisce l'olio in modo tempestivo quando l'attuatore agisce rapidamente, evitando la cavitazione.

2. Blocco valvole pilota (la "Fonte del segnale di controllo" per la valvola principale)

• Gruppi di valvole integrate: Integra principalmente valvole di controllo direzionale pilota, valvole di sicurezza pilota, valvole di ritegno, ecc. La valvola di controllo direzionale pilota viene utilizzata per emettere segnali di controllo; la valvola di sicurezza pilota protegge la pressione del circuito dell'olio pilota; e la valvola di ritegno impedisce il riflusso dell'olio.
• Funzioni principali:
  1. Ricezione delle istruzioni operative: Converte lo spostamento meccanico della maniglia operativa dell'operatore in segnali idraulici. Ad esempio, quando l'operatore spinge la maniglia, la valvola pilota emette olio a bassa pressione nella direzione corrispondente.
  2. Controllo preciso della valvola principale: L'olio pilota a bassa pressione spinge il cursore della valvola di controllo direzionale principale a muoversi, controllando così l'accensione e lo spegnimento del circuito principale dell'olio. Maggiore è la corsa della maniglia, maggiore è la pressione dell'olio pilota, maggiore è lo spostamento del cursore principale e maggiore è la velocità di azione, realizzando la "regolazione continua della velocità".
  3. Protezione del circuito dell'olio pilota: La valvola di sicurezza pilota limita la pressione massima del circuito dell'olio pilota per evitare danni alla valvola pilota o alla valvola principale causati da una forza operativa eccessiva.

3. Blocco valvole ausiliarie (il "Supplemento" per funzioni specializzate)

• Blocco valvole di smorzamento della rotazione: Integra internamente una valvola di smorzamento e una valvola di ritegno e la sua funzione principale è quella di ridurre l'impatto idraulico generato quando la piattaforma di rotazione si avvia e si arresta. Ad esempio, quando la piattaforma di rotazione si arresta improvvisamente, la valvola di smorzamento rilascia lentamente la pressione per impedire al corpo macchina di "oscillare".
• Blocco valvole di limitazione della velocità di traslazione: Integra una valvola di limitazione della velocità e una valvola a solenoide. Durante il funzionamento, può limitare la velocità di traslazione per impedire che la macchina si muova rapidamente a causa di un'operazione errata; durante la transizione, può rilasciare il limite di velocità per migliorare l'efficienza del movimento.
• Blocco valvole di mantenimento del braccio: Include una valvola di mantenimento della pressione e una valvola di ritegno. Dopo che il braccio è stato sollevato, può mantenere il braccio nella posizione corrente, impedendo al braccio di cadere lentamente a causa di perdite di olio e garantendo la sicurezza delle operazioni di sollevamento.
• Blocco valvole per martello/pinza: Integra una valvola di controllo direzionale e una valvola di regolazione della pressione. Quando l'escavatore è collegato con strumenti ausiliari come un martello o una pinza, questo blocco valvole può controllare le azioni degli strumenti ausiliari, ad esempio, regolando la frequenza di battuta del martello e controllando l'apertura e la chiusura della pinza.

II. Materiali comuni dei blocchi valvole idrauliche e base di selezione

1. Acciaio strutturale al carbonio di alta qualità 45# (il più diffuso)

• Proprietà dei materiali: Ha una resistenza alla trazione di ≥600 MPa, un limite di snervamento di ≥355 MPa, una durezza moderata (HB197-241 senza trattamento termico), è facile da eseguire processi di taglio come foratura, scanalatura e levigatura e ha un costo relativamente basso.
• Tecnologia di elaborazione:
  1. L'intero blocco valvole subisce un trattamento di tempra e rinvenimento (tempra + rinvenimento ad alta temperatura) per far sì che la durezza complessiva del blocco valvole raggiunga HB220-250, migliorando la sua resistenza alla compressione e alla deformazione.
  2. I fori del circuito dell'olio interno vengono lavorati mediante levigatura per garantire che la rugosità della parete del foro sia Ra≤0,8μm, riducendo la resistenza del flusso dell'olio e l'usura dello stelo della valvola.
• Scenari applicativi: È ampiamente utilizzato in blocchi valvole principali come blocchi valvole principali e blocchi valvole pilota. Oltre il 90% degli escavatori attualmente utilizza questo materiale, ad esempio, i blocchi valvole principali di Komatsu PC200 e Sany SY215 sono realizzati in acciaio 45#.

2. Acciaio strutturale legato 27SiMn (per scenari ad alta pressione/carico pesante)

• Proprietà dei materiali: Come acciaio a bassa lega ad alta resistenza, ha una resistenza alla trazione di ≥835 MPa, un limite di snervamento di ≥685 MPa, una migliore tenacità all'urto rispetto all'acciaio 45# (energia d'urto ≥34J a -40℃) e una resistenza alla fatica superiore.
• Tecnologia di elaborazione: Innanzitutto, subisce un trattamento di tempra e rinvenimento per far sì che la durezza raggiunga HB240-280; quindi, viene eseguita una tempra superficiale locale sul blocco valvole, in particolare sulla parete interna dei fori del circuito dell'olio. Dopo la tempra, la durezza può raggiungere HRC50-55, migliorando la sua resistenza all'usura.
• Scenari applicativi: Viene utilizzato principalmente nei blocchi valvole principali di grandi escavatori (ad esempio, oltre 20 tonnellate) e nei blocchi valvole dedicati per martelli. Questi blocchi valvole devono resistere a pressioni e impatti maggiori, ad esempio, il blocco valvole principale di Caterpillar 336 è realizzato in acciaio strutturale legato 27SiMn.

3. Lega di alluminio (per scenari leggeri)

• Proprietà dei materiali: Il grado di lega di alluminio comunemente utilizzato è 6061-T6, con una densità di solo 1/3 di quella dell'acciaio (2,7 g/cm³), ottenendo un significativo effetto di leggerezza. Anche la sua resistenza alla corrosione è migliore di quella dell'acciaio e può resistere efficacemente alla corrosione dell'olio dopo il trattamento di ossidazione superficiale. Tuttavia, la sua resistenza alla trazione è relativamente bassa (≥310 MPa) e la sua resistenza alla pressione è scarsa.
• Tecnologia di elaborazione: La superficie del blocco valvole in lega di alluminio subisce un trattamento di anodizzazione per formare un film di ossido con uno spessore di 5-10μm, migliorando ulteriormente la sua resistenza alla corrosione; i circuiti dell'olio interni vengono lavorati con tecnologia CNC (Computer Numerical Control) di precisione, come foratura e alesatura CNC, per garantire la precisione dei circuiti dell'olio.
• Scenari applicativi: È adatto per blocchi valvole pilota o blocchi valvole ausiliarie di piccoli escavatori (ad esempio, inferiori a 6 tonnellate, come Kubota U-50). Questi escavatori sono sensibili al peso e operano a pressione relativamente bassa (di solito ≤20 MPa).

4. Acciaio inossidabile (per scenari resistenti alla corrosione)

• Proprietà dei materiali: I gradi di acciaio inossidabile comunemente utilizzati sono 304 o 316, che hanno una resistenza alla corrosione estremamente elevata e possono resistere all'erosione di acidi, alcali e olio. Tuttavia, hanno una bassa durezza (HB≤187), un'elevata difficoltà di lavorazione (soggetti ad adesione dell'utensile) e un costo elevato, da 3 a 5 volte quello dell'acciaio 45#.
• Tecnologia di elaborazione: Il blocco valvole in acciaio inossidabile subisce un trattamento di soluzione per migliorare la sua resistenza alla corrosione; i circuiti dell'olio interni vengono lavorati mediante EDM (Electrical Discharge Machining) per garantire che la precisione dei circuiti dell'olio soddisfi i requisiti.
• Scenari applicativi: Viene utilizzato principalmente in blocchi valvole ausiliarie (come i blocchi valvole di limitazione della velocità di traslazione) di escavatori che lavorano in condizioni di lavoro speciali, come miniere e aree costiere. In questi ambienti, gli escavatori sono facilmente esposti a sostanze corrosive come polvere e acqua di mare.

III. Riepilogo

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