装载机电液控制多泵定量合流的液压系统

摘要

一种装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，转向系统设置有第一辅助泵，在第一辅助泵与转向系统主油路之间设置有控制第一辅助泵供油方向的第一控制阀组，在发动机中低速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向转向系统供油，在发动机高速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向工作系统供油；工作系统设置有第二辅助泵，在发动机低速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向转向系统供油，在发动机中高速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向工作系统供油；其优点是采用多泵技术结合电控技术的应用，有效的实现节能，不管发动机转速在什么状态，都能将转向系统的流量控制在流量目标值的范围之内。

权利要求

1.一种装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，主要有转向系统和工作系统，其中转向系统包括转向泵及转向油缸，工作系统包括工作泵及转斗油缸、动臂油缸，其特征在于：（1）、所述转向系统设置有第一辅助泵，在第一辅助泵与转向系统主油路之间设置有控制第一辅助泵供油方向的第一控制阀组，在发动机中低速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向转向系统供油，在发动机高速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向工作系统供油；

（2）、所述工作系统设置有第二辅助泵，在第二辅助泵与工作系统主油路之间设置有控制第二辅助泵供油方向的第二控制阀组，在发动机低速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向转向系统供油，在发动机中高速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向工作系统供油；

（3）、在转向系统主油路中设置有流量放大阀，所述流量放大阀的优先阀口通过电控卸荷阀接到工作系统主油路，用于在装载机工作过程中，将转向系统剩余的油液经流量放大阀的优先阀和电控卸荷阀向工作系统供油。

2.根据权利要求1所述的装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，其特征在于：所述第一控制阀组包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀；所述第一电磁换向阀通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第二电磁换向阀由检测发动机转速的信号进行控制。

3.根据权利要求1所述的装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，其特征在于：所述第二控制阀组包括第三电磁换向阀、第四电磁换向阀，所述第三电磁换向阀通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第四电磁换向阀由检测发动机转速进行控制。

4.根据权利要求1所述的装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，其特征在于：在所述工作泵的出口并联有电磁溢流阀，用于当工作系统的油缸运动到接近行程终点时，通过检测油缸的位移信号，直接将工作泵的油液卸回油箱。

5.根据权利要求2或3所述的装载机电液控制多泵定量合流的液压系统，其特征在于：

所述的发动机转速分为低速段、中速段、高速段，所述的低速段为怠速-1150rpm；所述中速段为1150-1600rpm；所述的高速段为1600-2200rpm。

说明书

装载机电液控制多泵定量合流的液压系统

技术领域

[0001] 本发明涉及装载机的液压系统，特别涉及一种装载机电液控制多泵定量合流的液压系统。

背景技术

[0002] 现有的装载机的液压系统一般由工作液压系统、转向液压系统及制动液压系统等组成，工作液压系统常由工作泵、分配阀、先导阀、动臂油缸、转斗油缸等元件组成，转向液压系统常由转向泵、优先阀、转向器（流量放大阀）、转向缸等元件组成，制动液压系统常由制动泵、充液阀、制动阀、蓄能器等元件组成。目前，市场上多数的装载机还是采用定量液压系统，如柳工、临工、龙工、夏工等国内装载机制造商，90%以上的装载机都是采用了定量系统；也有定量和变量液压系统相互结合使用的情况，如CAT938G、柳工定变量液压系统、厦工定变量液压系统等；在高端的装载机中几乎采用了全变量液压系统，如卡特H系列以后的产品、沃尔沃、小松等国际知名公司目前的主流产品。定量液压系统相比于变量液压系统来说，其具有熟度高，可靠性好，抗污染性强、性价比高等优点，而且定量液压系统完全能够满足装载机的正常作业要求，但是定量液压系统也存在许多方面的不足，如能量损耗严重、不能进行复合动作操作、系统的可控性不好、液压冲击大等缺点。采用工作液压系统和转向液压系统相互独立的方案，这种方案要求工作泵和转向泵都需要具有足够大的排量才能使机器正常的作业，以5吨转载机为例，一般情况下，这种系统的工作泵排量常选择160cc左右，而转向泵的排量常为80cc左右，系统总的排量在240cc左右。这种系统的缺点有：1.能量损耗严重；2.工作系统和转向系统在高负载下同时动作发动机容易熄火；3转向系统在发动机高速时转向容易发飘，低速时油量不够；4.油缸行程终点液压冲击大；5.系统发热严重等。

[0003] 为了降低工作泵排量及防止发动机在液压系统高负载下容易熄火的问题，使用了双泵合流技术。转向优先，即在转向系统有转向需求时，转向泵的油液优先供给转向系统，多余的油液合流到工作系统，在不转向时，转向泵的所有油液都合流到工作系统当中，系统设置了卸荷阀是为了当工作系统的压力达到一定值时，强行将转向泵的油液卸荷，减少发动机负荷，避免熄火。这种系统的缺点有：1.能量损耗较独立系统有所改善，但是转向泵过优先阀的损失一直存在，国内外生产的优先阀在通过140L/min流量时，多数的损失在1-2MPa范围内；2.由于转向泵的排量不能变小，因此转向系统在发动机高速时同样存在转向容易发飘，低速时油量不够；3.油缸行程终点液压冲击大；4.系统发热严重等。

[0004] 为了改进转向系统在发动机高低速时转向操作性不好的问题，使用了三泵系统，在发动机低速状态时，有两个泵同时向转向系统供油，解决了低速时的转向系统供油不足问题，在发动机高速状态时，只有一个泵向转向系统供油，解决了高速转向发飘的问题。这种系统存在的缺点为：1.在不转向时，由于转向泵的油液经过信号控制阀、优先阀及转向器中位流回油箱，此处的能量损失有3-4MPa左右，能量损失比较严重；2.没有使用卸荷阀，高负荷时发动机容易熄火；3.工作泵的排量不能降低太多，工作系统的能耗降低不明显；4.工作系统单独工作时，泵总排量在160cc左右，油缸行程终点冲击严重等。

[0005] 本发明的目的就是提供一种采用多泵技术结合电控技术的应用，根据系统的状态自动分配泵的排量，可以有效的实现节能，电液控制相结合，可以降低液压管路的复杂程度，降低液压泄漏点，且电线路易于布置，转向系统三段流量调速方式，不管发动机转速在什么状态，都能将转向系统的流量控制在流量目标值的范围之内，保证转向系统的稳定性，低速三泵供油，中速双泵供油，高速单泵供油，节能效果显著的装载机电液控制多泵定量合流的液压系统。

[0006] 本发明的解决方案是这样的：

[0007] 本发明主要有转向系统和工作系统，其中转向系统包括转向泵及转向油缸，工作系统包括工作泵及转斗油缸、动臂油缸，其特征在于：

[0008] （1）、所述转向系统设置有第一辅助泵，在第一辅助泵与转向系统主油路之间设置有控制第一辅助泵供油方向的第一控制阀组，在发动机中低速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向转向系统供油，在发动机高速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向工作系统供油；

[0009] （2）、所述工作系统设置有第二辅助泵，在第二辅助泵与工作系统主油路之间设置有控制第二辅助泵供油方向的第二控制阀组，在发动机低速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向转向系统供油，在发动机中高速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向工作系统供油；

[0010] （3）、在转向系统主油路中设置有流量放大阀，所述流量放大阀的优先阀口通过电控卸荷阀接到工作系统主油路，用于在装载机工作过程中，将转向系统剩余的油液经流量放大阀的优先阀和电控卸荷阀向工作系统供油。

[0011] 更具体的技术方案还包括：所述第一控制阀组包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀；所述第一电磁换向阀通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第二电磁换向阀由检测发动机转速的信号进行控制。

[0012] 进一步的：所述第二控制阀组包括第三电磁换向阀、第四电磁换向阀，所述第四电磁换向阀通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第三电磁换向阀由检测发动机转速进行控制。

[0013] 进一步的：在所述工作泵的出口并联有电磁溢流阀，用于当工作系统的油缸运动到接近行程终点时，通过检测油缸的位移信号，直接将工作泵的油液卸回油箱。

[0014] 进一步的：所述的发动机转速分为低速段、中速段、高速段，所述的低速段为怠速-1150rpm；所述中速段为1150-1600rpm；所述的高速段为1600-2200rpm。

[0015] 本发明的优点是采用多泵技术结合电控技术的应用，根据系统的状态自动分配泵的排量，可以有效的实现节能，电液控制相结合，可以降低液压管路的复杂程度，降低液压泄漏点，且电线路易于布置，转向系统三段流量调速方式，不管发动机转速在什么状态，都能将转向系统的流量控制在流量目标值的范围之内，保证转向系统的稳定性，低速三泵供油，中速双泵供油，高速单泵供油，节能效果显著。

附图说明

[0016] 图1是本发明的实施例。

[0017] 图2是图1工作泵附近的原理放大示意图。

[0018] 图3是图1转向泵附近的原理放大示意图。

[0019] 图4是本发明电控卸荷阀原理示意图。

[0020] 图5是本发明发动机转速与进入转向系统流量的关系图。

附图说明

[0021] 图中，1-梭阀 2-压力开关 3-转向器4-减压阀 5-第二电磁换向阀 6-第一电磁换向阀7-转向泵8-液压油箱 9-第一辅助泵 10-溢流阀 11-散热器 12-第二辅助泵 13-工作泵 14-电磁溢流阀15-第三电磁换向阀16-第四电磁换向阀17-压力开关18-电磁卸荷阀 19-分配阀20-转斗油缸 21-动臂油缸 22-转向油缸 23-流量放大阀。

具体实施方式

[0022] 本发明如图1所示，主要有转向系统和工作系统，其中转向系统包括转向泵7及转向油缸22，工作系统包括工作泵13及转斗油缸20、动臂油缸21，所述转向系统设置有第一辅助泵9，在第一辅助泵9与转向系统主油路之间设置有控制第一辅助泵供油方向的第一控制阀组，在发动机中低速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向转向系统供油，在发动机高速段，由第一控制阀组控制将第一辅助泵向工作系统供油；

[0023] 所述工作系统设置有第二辅助泵，在第二辅助泵与工作系统主油路之间设置有控制第二辅助泵供油方向的第二控制阀组，在发动机低速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向转向系统供油，在发动机中高速段，由第二控制阀组控制将第二辅助泵向工作系统供油；

[0024] 在转向系统主油路中设置有流量放大阀23，所述流量放大阀23的优先阀口通过电控卸荷阀18接到工作系统主油路，用于在装载机工作过程中，将转向系统剩余的油液经流量放大阀23的优先阀和电控卸荷阀18向工作系统供油。

[0025] 所述第一控制阀组包括第一电磁换向阀6、第二电磁换向阀5；所述第一电磁换向阀6通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第二电磁换向阀5由检测发动机转速的信号进行控制。

[0026] 所述第二控制阀组包括第三电磁换向阀15、第四电磁换向阀16，所述第四电磁换向阀16通过压力开关检测到的转向信号进行控制，所述第三电磁换向阀15由检测发动机转速进行控制。

[0027] 以5吨转载机为例，工作泵的排量可选60cc左右，转向泵的排量可选50cc左右，第一辅助泵排量可选20cc左右，第二辅助泵的排量可选30cc左右，系统总的排量维持在160cc左右。

[0028] 转向系统的流量分三段控制，在发动机低速段（怠速-1150rpm），通过检测发动机转速信号，使得第二电磁换向阀5的电磁铁4YA和第四电磁换向阀16的电磁铁3YA同时得电；通过检测压力开关2的转向信号，使得第一电磁换向阀6的电磁铁4YA和第三电磁换向阀15的电磁铁2YA同时得电，此时由转向泵7、第一辅助泵9和第二辅助泵12一起给转向系统供油。在发动机中速段（1150-1600rpm），通过检测发动机转速信号，使得第二电磁换向阀5的电磁铁4YA得电，使得第四电磁换向阀16的电磁铁3YA失电；通过检测压力开关2的转向信号，使得第一电磁换向阀6的电磁铁4YA和第三电磁换向阀15的电磁铁2YA同时得电，此时由转向泵7、第一辅助泵9一起优先给转向系统供油，其余油液经流量放大阀23中的优先阀和电控卸荷阀18流到工作液压系统当中，与工作泵13和第二辅助泵9一起给工作系统供油。在发动机高速段（1600-2200rpm），通过检测发动机转速信号，使得第二电磁换向阀5的电磁铁
4YA和第四电磁换向阀16的电磁铁3YA同时失电；通过检测压力开关2的转向信号，使得第一电磁换向阀6的电磁铁4YA和第三电磁换向阀15的电磁铁2YA同时得电，此时只有由转向泵7单独向转向系统供油，第一辅助泵的油液经第一电磁换向阀6的右位P8口至第二电磁换向阀5的左位PW口经过电控卸荷阀18流入工作液压系统，第二辅助泵的油液经第三电磁换向阀15的右位P2口至第四电磁换向阀16的左位P5口流入工作液压系统。电磁铁4YA和电磁铁
2YA只要有转向信号即刻响应得电，电磁铁5YA的响应条件是发动机转速低于1600rpm，电磁铁3YA的响应条件是发动机转速低于1150rpm。通过这三段流量控制，根据上述所选的泵排量，在低速段转向系统的流量为80-115L/min（怠速转速为800rpm）；中速段转向系统的流量为80.5-112L/min；高速段转向系统的流量为80-110L/min（发动机最高速2200rpm），如附图所示，不管发动机处于什么样的转速状态，都能保证供给转向系统的流量在一个波动不大的范围之内，实现转向平稳的要求。

[0029] 在系统中使用电控卸荷阀18，电磁开关阀25作用是当工作系统的压力达到压力开关17的设定值时，使得电磁铁8YA得电，经过电控卸荷阀18的转向泵7、第一辅助泵9和第二辅助泵12的流量卸荷，这样可以有效保证发动机不会熄火，而且减少了不必要的高压大流量溢流损失。电磁开关阀27的作用是当工作系统的动臂油缸21或转斗油缸20运动到接近行程终点时，通过检测油缸的位移信号，使得电磁铁6YA得电来控制流经电控卸荷阀的泵流量卸荷，在降低油缸行程终点冲击的同时，避免了不必要的高压大流量溢流损失。动臂油缸21或转斗油缸20处于极限位时，由于油缸位移传感器有信号使得电磁铁6YA得电，外控卸荷阀24的弹簧腔的油液会流回T口而使得流经此卸荷阀的油液卸荷，此时操纵另外一组油缸时，由于经过电控卸荷阀18的流量已被卸掉，造成流量不足，设置电磁开关阀26的作用就是在这些极限工况下，不让卸荷阀24弹簧腔的油液经电磁阀开关阀27卸回油箱，电磁铁7YA开机即得电，出现极限工况时7YA失电，电控卸荷阀18起不到卸荷作用。

[0030] 在工作泵13的出口并联一个电磁溢流阀14，它的作用是当工作系统的油缸运动到接近行程终点时，通过检测油缸的位移信号，使得电磁铁1YA得电，直接将工作泵13的油液卸回油箱8，此时6YA也同时得电，这样在油缸接近行程终点时，只有第二辅助泵12向工作系统供油，在大大降低油缸行程终点冲击的同时，避免了高压大流量溢流。在发动机转速处于低速段，由于2YA和3YA都得电，为了保证工作系统的工作，低速段时1YA不能得电，利用3YA的得电来锁住不让1YA得电。