CN102094855B - 轮式工程机械液压控制系统及应用该系统的轮式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮式工程机械液压控制系统，包括主泵、第一执行元件、第二执行元件、第三执行元件、蓄能器、第一优先阀和第一开关阀；其中，蓄能器的油口与第一执行元件连通；第一优先阀的进油口与主泵的出口连通，其优先工作油口与蓄能器的油口导通，其负载反馈油口与第二执行元件的反馈油口导通，其控制油口与负载反馈油口之间设置有第一节流孔，其辅助工作油口与第三执行元件的工作油口连通；第一开关阀设置在第一优先阀的优先工作油口至第二执行元件之间的通路上；第一开关阀的控制油口与第一优先阀的优先工作油口连通。本发明可充分有效的利用油源，简化系统布局。在此基础上，本发明还提供一种应用该控制系统的轮式起重机。

Description

轮式工程机械液压控制系统及应用该系统的轮式起重机

技术领域

本发明涉及轮式工程机械技术领域，具体涉及一种轮式工程机械液压控制系统及应用该系统的轮式起重机。

背景技术

轮式工程机械大多由轮胎式底盘与上车作业机构两大部分构成，具有灵活的自行走功能，因此在各种施工作业中得以广泛的应用。众所周知，轮式底盘自行走功能需要可靠的转向、制动系统提供保障。

目前，为实现客户不断增加的功能要求，同时满足工程机械大型化、高效化、安全化及轻量化的发展趋势，工程机械的液压控制系统也面临着高标准的要求。下面以轮式起重机为例进行详细说明。

轮式起重机的上车起重作业和下车行走集成一体，其液压控制需要有效控制起重卷扬、转向及制动等主作业功能，还需要控制空调、配重调整等辅助作业。通常情况下，上述操纵共同在一操纵室内完成，理论上要求整个系统布局尽量紧凑。然而，受各执行元件额定工作载荷的限制，现有轮式起重机根据不同的情况配置有多个液压泵，以提供压力油液至多个不同的执行部件，从而满足不同的作业需求。由此带来两方面的问题，一方面各液压泵源的输出没有得到充分有效地应用，另一方面液压泵数量多、管路过于复杂，制造成本较高，且自重过大。

有鉴于此，亟待针对现有轮式工程机械的液压控制系统进行优化设计，以合理应用液压泵源，控制整机制造成本。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种合理利用油源的轮式工程机械液压控制系统，在满足各执行元件作用需要的基础上，充分有效的利用油源，可有效减少液压泵的数量，简化系统布局。在此基础上，本发明还提供一种应用该控制系统的轮式起重机。

本发明提供的轮式工程机械液压控制系统，包括主泵、第一执行元件、第二执行元件和第三执行元件，还包括蓄能器、第一优先阀和第一开关阀；其中，所述蓄能器的油口与所述第一执行元件连通；所述第一优先阀具有进油口、优先工作油口、辅助工作油口、负载反馈油口及控制油口；其进油口与所述主泵的出口连通，其优先工作油口与所述蓄能器的油口导通，其负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口导通，其控制油口与负载反馈油口之间设置有第一节流孔，其辅助工作油口与第三执行元件的工作油口连通；所述第一开关阀设置在所述第一优先阀的优先工作油口至第二执行元件之间的通路上；所述第一开关阀的控制油口与所述第一优先阀的优先工作油口连通。

优选地，所述第一优先阀的优先工作油口与所述蓄能器之间设置有第二节流孔，该控制系统还包括第二开关阀和具有两个工作位置的方向控制阀；其中，所述第二开关阀设置在所述第一优先阀的负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口之间的通路上；所述方向控制阀的进油口与所述第二节流孔的下游侧连通、其回油口与系统回油油路连通、其工作油口与所述第二开关阀的控制油口连通；在第一工作位置，所述方向控制阀的进油口与工作油口连通，在第二工作位置，所述方向控制阀的工作油口与回油口连通。

优选地，还包括应急泵和第二优先阀；所述第二优先阀具有进油口、优先工作油口、辅助工作油口、负载反馈油口及控制油口；其进油口与所述应急泵的出口连通，其优先工作油口至所述第二执行元件的工作油口导通，其负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口导通，其控制油口与所述第二执行元件的工作油口连通，其辅助工作油口与系统回油油路连通。

优选地，所述方向控制阀具体为液控方向控制阀，且所述第二节流孔的下游侧至所述方向控制阀的控制油口之间单向导通。

优选地，所述第一执行元件具体为轮边制动油缸和驻车制动油缸，所述第二执行元件具体为左转向油缸和右转向油缸；所述左转向油缸和右转向油缸的两腔通过转向器与压力油路或回油油路连通。

优选地，所述转向器的第一工作油口与所述左转向油缸的无杆腔和所述右转向油缸的有杆腔连通，所述转向器的第二工作油口与所述左转向油缸的有杆腔和所述右转向油缸的无杆腔连通；且所述转向器的进油口与所述第一开关阀的出油口和所述第二优先阀的优先工作油口连通，所述转向器的回油口与系统回油油路连通，所述转向器的反馈油口与所述第二开关阀的工作油口连通。

优选地，所述转向器处于左位状态下，其进油口和回油口分别与第一工作油口和第二工作油口连通；所述转向器处于右位状态下，其进油口和回油口分别与第二工作油口和第一工作油口连通；所述转向器处于中位状态下，其进油口非导通，其反馈油口与回油口连通。

优选地，所述第三执行元件具体为下游执行器。

优选地，所述下游执行器为空调压缩机泵和配重调整油缸。

本发明提供的轮式起重机，包括第一执行元件驱动的第一机构、第二执行元件驱动的第二机构、第三执行元件驱动的第三机构以及控制执行元件动作的液压控制系统；所述液压控制系统具体为如前所述的轮式工程机械液压控制系统。

本发明提供的轮式工程机械液压控制系统将主泵与第一优先阀串接，通过负载敏感优先阀对第一执行元件及第二执行元件进行联合控制，并在满足第一执行元件和第二执行元件正常运行的基础上，通过第一优先阀将多余的压力油液输送至第三执行元件，以满足第三执行元件的正常运行。与现有技术相比，本发明优化了主泵输出的油源，将第一、第二及第三执行元件的控制回路共用一个泵源，使得主泵输出的油源得到了充分有效地应用。另外，由于多个控制回路共用一个泵源，在减少液压泵数量的基础上，可同时简化系统管路的布局，进而有效控制了制造成本及整机自重。

在本发明的优选方案中，第一优先阀的优先工作油口与蓄能器之间设置有第二节流孔，且增设有方向控制阀和第二开关阀；其中，方向控制阀的控制油口与该第二节流孔的下游侧连通，第二开关阀的控制油口与方向控制阀的工作油口连通。如此设置，系统启动阶段，主泵输出的压力油液经第一优先阀的优先工作油口及方向控制阀至第二开关阀的控制油口，第二开关阀处于非导通状态，关闭第一优先阀的负载反馈油口，此状态下，主泵向蓄能器充液；当蓄能器内工作油压达到预定压力后，第一开关阀导通，此状态下，主泵输出的压力油液经第一优先阀及第一开关阀至第二执行元件；同时，由于蓄能器充液已完成，方向控制阀换向其工作油口与回油油路连通，第二开关阀处于导通状态，即第二执行元件的反馈油口与第一优先阀的负反馈油口连通。进一步地，该系统可根据第二执行元件的反馈压力信号控制第一优先阀供油关系的变化，也就是说，当第二执行元件的反馈压力为零时，第一优先阀换向，此状态下，主泵输出的压力油液经第一优先阀的辅助工作油口输出至第三执行元件，当第二执行元件的反馈压力存在时，第一优先阀换向，此状态下，主泵输出的压力油液经第一优先阀的优先工作油口输出至第二执行元件，保证第二执行元件的正常工作。本方案可根据各执行元件的优先级进行自动控制，大大提高了轮式底盘液压控制系统的可操作性。

本发明的另一优选方案增设有应急补偿功能，通过第二优先阀对车辆行驶过程中可能出现的第二执行元件工作失效和充液过程中第二执行元件控制回路的流量不足等情况进行补偿，有效提高了系统的工作稳定性。

本发明提供的轮式工程机械液压控制系统可用于任何轮式工程机械，特别适用于越野轮胎式起重机。

附图说明

图1是具体实施方式所述轮式底盘液压控制系统的原理图；

图2是具体实施方式所述轮式起重机的整体结构示意图。

主泵1、轮边制动油缸21、驻车制动油缸22、左转向油缸31、右转向油缸32、下车执行器4、第一蓄能器51、第二蓄能器52、第三蓄能器53、第一优先阀6、第一节流孔61、转向器7、第一开关阀8、控制油口81、第二控制油口82、第二开关阀9、方向控制阀10、第二节流孔11、应急泵12、第二优先阀13。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种合理利用油源的轮式工程机械液压控制系统，在满足各执行元件作用需要的基础上，可充分有效的利用油源。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图1，该图是本实施方式所述轮式底盘液压控制系统的原理图。

如图1所示，该轮式工程机械液压控制系统的主泵1用于输出压力油液至系统压力油路，以作为第一执行元件、第二执行元件和第三执行元件的主要工作油源。

不失一般性，本实施方式的第一执行元件以轮边制动油缸21和驻车制动油缸22为例，第二执行元件以左转向油缸31和右转向油缸32为例，第三执行元件以空调压缩机泵和配重调整油缸等下车执行器4为例进行详细说明；应当理解，第一、第二、第三执行元件还可以为轮式工程机械的其他具体执行元件，本文以上述各执行元件为例进行说明并不限制本申请请求保护的范围。

蓄能器的油口与第一执行元件连通，即分别通过方向控制阀建立蓄能器与轮边制动油缸21和驻车制动油缸22之间连通或者轮边制动油缸21和驻车制动油缸22与系统回油油路之间的连通。实际上，可采用多个并联设置的蓄能器以均衡载荷，比如图中所示的第一蓄能器51、第二蓄能器52和第三蓄能器53，以分别为相应的轮边制动油缸21或者驻车制动油缸22提供工作压力油液。如图所示，主泵1输出的压力油液至各蓄能器之间单向导通，以避免负载工作异常影响主泵的使用寿命，提高系统的工作稳定性。工作过程中，对相应车轴进行制动时，操纵信号控制相应的方向控制阀建立起蓄能器与相应轮边制动油缸21之间的导通，实现相应车轴的制动；反之，相应的方向控制阀建立相应的轮边制动油缸22与系统回油油路之间的导通，解除制动。同理，需要驻车制动时，操纵信号控制相应的方向控制阀建立起蓄能器与驻车制动油缸22之间的导通。

第一优先阀6具有进油口P1、优先工作油口CF1、辅助工作油口EF1、负载反馈油口LS1及控制油口PP1；其进油口P1与主泵1的出口连通，其优先工作油口CF1与蓄能器的油口导通，其控制油口PP1与负载反馈油口LS1之间设置有第一节流孔61，其辅助工作油口EF1与轮边制动油缸21和驻车制动油缸22的工作油口连通，其负载反馈油口LS1与轮边制动油缸21和驻车制动油缸22的反馈油口连通。

与现有技术相同，转向油缸与系统压力油路或回油油路之间的导通通过转向器7来完成，具体地，本实施方式中转向器7的第一工作油口L与左转向油缸31的无杆腔和右转向油缸32的有杆腔连通，转向器7的第二工作油口R与左转向油缸31的有杆腔和右转向油缸32的无杆腔连通；且转向器7的进油口P与第一开关阀8的出油口连通，转向器7的回油口T与系统回油油路连通，转向器7的反馈油口LS作为左转向油缸31和右转向油缸32的负载反馈油口用于与第一优先阀6的负载反馈油口LS1连通。操纵左转向时，转向器7处于左位状态下，其进油口P和回油口T分别与第一工作油口L和第二工作油口R连通；操纵右转向时，转向器7处于右位状态下，其进油口P和回油口T分别与第二工作油口R和第一工作油口L连通；非转向时，转向器7处于中位状态下，其进油口P非导通，其反馈油口LS与回油口T连通。

第一开关阀8设置在第一优先阀6的优先工作油口CF1至左转向油缸31和右转向油缸32之间的通路上，也就是说，设置在第一优先阀6的优先工作油口CF1与转向器7的进油口P之间的通路上；同时，第一开关阀8的控制油口81与第一优先阀6的优先工作油口CF1连通。

与现有技术相比，本方案将主泵1与第一优先阀6串接，通过负载敏感优先阀的优先工作油口CF1对轮边制动油缸21、驻车制动油缸22及左转向油缸31、右转向油缸32进行联合控制，并在满足制动系统和转向系统正常运行的基础上，通过第一优先阀6的辅助工作油口EF1将多余的压力油液输送至下游执行器，比如空调压缩机泵和配重调整油缸等。如此设计，可有效优化主泵1输出油源的管理，制动系统、转向系统及下游执行器的控制回路共用一个泵源。显然，由于多个控制回路共用一个泵源，在减少液压泵数量的基础上，可同时简化系统管路的布局，进而有效控制了制造成本及整机自重。

为提高系统控制的可操作性，本方案还可以增设第二开关阀9和具有两个工作位置的方向控制阀10，且在第一优先阀6的优先工作油口CF1与蓄能器之间设置有第二节流孔11。

第二开关阀9设置在第一优先阀6的负载反馈油口LS1与转向器7的反馈油口LS之间的通路上，即设置在第一优先阀6的负载反馈油口与第二执行元件的反馈油口之间的通路上。转向作业时，转向器7的反馈油口LS反馈负载压力信号；非转向作业时，转向器7的反馈油口LS与回油油路连通，而无反馈压力信号。

方向控制阀10的进油口P与第二节流孔11的下游侧连通、其回油口T与系统回油油路连通、其工作油口与第二开关阀9的控制油口LSv连通；在第一工作位置，方向控制阀10的进油口P与工作油口连通，在第二工作位置，方向控制阀10的工作油口与回油口T连通。此外，第一开关阀8的控制油口81相反侧也可设置第二控制油口82，该第二控制油口82与方向控制阀10的工作油口连通，可确保第一开关阀8操作更加平稳可靠。

当然，为进一步优化系统布局，第一开关阀8、方向控制阀10及控制相应蓄能器与轮边制动油缸21和轮边制动油缸22的方向控制阀可以集成为一体。一方面可优化系统布局，另一方面可减少泄漏点，提高系统的使用性能。

下面简要说明该轮式底盘工作系统实现自动控制的工作过程。

一、首先满足制动回路的充液。

系统启动阶段，主泵1输出的压力油液经第一优先阀6的优先工作油口CF1及方向控制阀10至第二开关阀9的控制油口LSv，第二开关阀9处于非导通状态（图示上位），关闭第一优先阀6的负载反馈油口LS1，第一优先阀6阀芯两端无法建立压差，在弹簧力作用下，始终保持CF1阀位；此状态下，主泵1向蓄能器充液。

二、当蓄能器内工作油压达到预定压力后，第一开关阀8连通转向回路。

由于充液完成，方向控制阀10的控制油口压力信号逐渐递增，阀芯换向至第二工作位置，即其工作油口与回油油路连通；此状态下，第一开关阀8导通，主泵1输出的压力油液经第一优先阀6及第一开关阀8至转向器7的进油口，输出至转向油缸。同时，由于方向控制阀10的工作油口与回油油路连通，第二开关阀9的控制油口也与回油油路连通，此状态下，第二开关阀9在弹簧作用下复位(图示下位)与第二开关阀9处于导通状态，即第二执行元件的反馈油口与第一优先阀6的负反馈油口LS1连通。这样，该系统可根据第二执行元件的反馈压力信号控制第一优先阀供油关系的变化。进行转向操作转向器7的反馈压力存在时，第一优先阀6右端压力大于左端压力，保持在右位CF1状态；从而在充液满足要求的情况下，油液优先供给转向系统，保证转向系统正常工作。

三、非转向作业状态下，将多余的油液输出至下游执行器。

非转向作业时，转向器7的反馈油口LS与回油油路连通无反馈压力信号，第一优先阀6阀芯左端压力大于右端压力，第一优先阀6换向保持在左位EF1口状态，主泵1输出的压力油液经EF1口输出至空调压缩机泵和配重调整油缸。

特别是，本方案对于系统高压能够进行有效的利用，在转向作业工况，可利用转向系统建立的压力，为制动系统充液，有效的利用了系统的高压，达到节能目的。另外，由于转向系统的频繁作用，也使蓄能器的工作压力保持在高压状态，提高了制动的效能。

另外，由于液压控制系统的特殊性，特殊工况下存在无法满足转向系统使用的情况，此外，液压元件的内泄或者管路连接处的外泄同样会影响转向系统的正常运行。

基于此，本方案还增设有应急补偿功能，通过应急泵12和第二优先阀13来实现。具体地，第二优先阀13具有进油口P2、优先工作油口CF2、辅助工作油口EF2、负载反馈油口LS2及控制油口PP2中；其进油口P2与应急泵12的出口连通，其优先工作油口CF2至转向器7的进油口连通（即与第二执行元件的工作油口连通），其负载反馈油口LS2与转向器7的反馈油口LS（即与第二执行元件的反馈油口连通）连通，其控制油口PP2与转向器7的进油口P连通，其辅助工作油口EF2与系统回油油路T连通。这样，应急泵12作为应急系统泵源，若在车辆行驶过程中可能出现的转向工作失效和充液过程中转向控制回路的流量不足等情况时，应急泵12输出的压力油液经第二优先阀13的优先工作油口CF2至转向器7的进油口P，为系统提供补偿；若主泵1提供的压力油液足以满足转向油缸的使用需要，则第二优先阀13阀芯换向，应急泵12输出的压力油液部分流回油箱，提高了转向系统的安全性。

除上述轮式底盘液压控制系统之外，本发明还提供一种轮式起重机。请参见图2，该图示出了本实施方式所述轮式起重机的整体结构示意图。

该轮式起重机为越野轮胎式起重机，其包括第一执行元件（如制动油缸）驱动的第一机构、第二执行元件（转向油缸）驱动的第二机构、第三执行元件（空调压缩机泵和配重调整油缸）驱动的第三机构以及控制执行元件动作的液压控制系统；该液压控制系统具体为如前所述的轮式工程机械液压控制系统。

需要说明的是，该越野轮胎式起重机的底盘、卷扬装置、配重装置等主要功能部件与现有技术相同；本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.轮式工程机械液压控制系统，包括主泵、第一执行元件、第二执行元件和第三执行元件，其特征在于，还包括：

蓄能器，其油口与所述第一执行元件连通；

第一优先阀，具有进油口、优先工作油口、辅助工作油口、负载反馈油口及控制油口；其进油口与所述主泵的出口连通，其优先工作油口与所述蓄能器的油口导通，其负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口导通，其控制油口与负载反馈油口之间设置有第一节流孔，其辅助工作油口与第三执行元件的工作油口连通；和

第一开关阀，设置在所述第一优先阀的优先工作油口至第二执行元件之间的通路上；所述第一开关阀的控制油口与所述第一优先阀的优先工作油口连通；

所述第一优先阀的优先工作油口与所述蓄能器之间设置有第二节流孔，该控制系统还包括：

第二开关阀，设置在所述第一优先阀的负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口之间的通路上；和

具有两个工作位置的方向控制阀，其进油口与所述第二节流孔的下游侧连通、其回油口与系统回油油路连通、其工作油口与所述第二开关阀的控制油口连通；在第一工作位置，所述方向控制阀的进油口与工作油口连通，在第二工作位置，所述方向控制阀的工作油口与回油口连通。

2.根据权利要求1所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述方向控制阀具体为液控方向控制阀，且所述第二节流孔的下游侧至所述方向控制阀的控制油口之间单向导通。

3.根据权利要求2所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，还包括：

应急泵；和

第二优先阀，具有进油口、优先工作油口、辅助工作油口、负载反馈油口及控制油口；其进油口与所述应急泵的出口连通，其优先工作油口至所述第二执行元件的工作油口导通，其负载反馈油口与所述第二执行元件的反馈油口导通，其控制油口与所述第二执行元件的工作油口连通，其辅助工作油口与系统回油油路连通。

4.根据权利要求3所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第一执行元件具体为轮边制动油缸和驻车制动油缸，所述第二执行元件具体为左转向油缸和右转向油缸；所述左转向油缸和右转向油缸的两腔通过转向器与压力油路或回油油路连通。

5.根据权利要求4所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述转向器的第一工作油口与所述左转向油缸的无杆腔和所述右转向油缸的有杆腔连通，所述转向器的第二工作油口与所述左转向油缸的有杆腔和所述右转向油缸的无杆腔连通；且所述转向器的进油口与所述第一开关阀的出油口和所述第二优先阀的优先工作油口连通，所述转向器的回油口与系统回油油路连通，所述转向器的反馈油口与所述第二开关阀的工作油口连通。

6.根据权利要求5所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述转向器处于左位状态下，其进油口和回油口分别与第一工作油口和第二工作油口连通；所述转向器处于右位状态下，其进油口和回油口分别与第二工作油口和第一工作油口连通；所述转向器处于中位状态下，其进油口非导通，其反馈油口与回油口连通。

7.根据权利要求4所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第三执行元件具体为下游执行器。

8.根据权利要求7所述的轮式工程机械液压控制系统，其特征在于，所述下游执行器为空调压缩机泵和配重调整油缸。

9.轮式起重机，包括第一执行元件驱动的第一机构、第二执行元件驱动的第二机构、第三执行元件驱动的第三机构以及控制执行元件动作的液压控制系统；其特征在于，所述液压控制系统具体为如权利要求1至8中任一项所述的轮式工程机械液压控制系统。

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