CN102275223A - 一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统。该系统主要由两个原动机、两个液压主泵、一个补油泵、一个液压马达并配以相关完成补油功能、冷却及安全、缓冲功能的液压阀组组成液压闭式回路；其中两个液压主泵的排量大小不同，小排量的液压主泵用于单独实现搅拌筒慢而恒定的搅动，大排量的液压主泵用于单独或与小排量的液压主泵合流来实现搅拌筒进料和卸料时的高速正反两个方向的转动。本发明要解决的问题是搅拌筒在不同的工况下、不同路况下单独由底盘发动机驱动滚筒转动所造成的对混凝土匀质性的影响、对行车动力特性及行车安全性能的影响、大功率底盘发动机长期在低效点工作的燃油浪费以及搅拌筒在不同工况转换时的液压冲击。

Description

一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统

技术领域

本发明涉及一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统。

背景技术

通过以混凝土搅拌运输车的行业标准及常规混凝土搅拌运输车搅拌筒（以下简称搅拌筒）转动驱动系统的实施方案为例，来阐述本专利的背景技术。在翟延华、帅国菊等人起草的汽车行业标准QC／T667-2000《混凝土搅拌运输车技术条件》（以下简称《技术条件》）中：

在其4.1.8条中要求：运输车从进料到输送卸料完毕，允许的最长时间为90min，且搅拌筒按规定连续运转不大于300转；搅拌行驶时，最高车速不得超过 50 km/h；

在其4.1.9条中要求：运输车装入预拌混凝土，在规定的搅动转速和输送时间运送到交货地点后，混凝土质量应符合附录A(标准的附录，亦即混凝土匀质性评定指标)的要求；

其中4.1.11条要求：运输车的进料速度不小于2.7 m³/min；

其中4.1.12条要求：运输车的出料速度不小于0.65 m³/min；

其中4.1.14条要求：运输车在最大总质量状态下，以20 km/h的速度应能通过14%的坡道，混凝土不得外溢；

其中4.5.3条要求：工作中，液压系统液压油的温升不得超过40^。C，最高温度不得超过80^。C。

《技术条件》的附录A: 请参考中华人民共和国汽车行业标准 QC/T 667-2010附录A表A.1所示或中华人民共和国汽车行业标准 QC/T 667-2000附录A表A1─混凝土匀质性评定指标所示。

 

在汽车行业标准 QC/T 667-2010 《混凝土搅拌运输车技术条件和试验方法》（以下简称《2010技术条件》）中，与《技术条件》的区别在于：

在《2010技术条件》的4.1.19条中要求：在运输途中，搅拌筒以（1-3）r/min的搅动转速转动，搅拌车最高车速不得超过50km/h；

在《2010技术条件》的4.3.3条要求：搅拌筒在各种规定的使用状态下，应转动平稳，不得有抖动等异常现象；

在《2010技术条件》的4.3.4条要求：搅拌筒设计最高转速应不大于18r/min；

在《2010技术条件》的4.1.20条中要求：搅拌车装入预拌混凝土（或车拌混凝土），在规定的搅动转速和输送时间运送到交货地点后，混凝土质量应符合附录A(《2010技术条件》的附录，亦即混凝土匀质性评定指标)的规定；

在《2010技术条件》的4.1.22条要求：搅拌车的进料速度应不小于2.7 m³/min；

在《2010技术条件》的4.1.23条要求：搅拌车的出料速度应不小于0.65 m³/min；

在《2010技术条件》的4.1.18条要求：搅拌车应能运输搅动容量的预拌混凝土，并能在坡度为14%的路面上，出料口面对下坡方向时，在搅动工况下不产生溢料。

《2010技术条件》的4.5.3条要求：工作中，液压系统液压油的温升不得超过40^。C，最高温度不得超过80^。C。

在《2010技术条件》的5.10条液压油温的测量中要求：进料前测量液压油箱内液压油的初始温度后，搅拌车以规定的进料转速进料，装载搅动容量的混凝土，然后搅拌筒以（1-3）r/min的搅动转速旋转，卸料前搅拌1 min后测量液压油的温度，再以卸料转速卸料，从开始进料到卸料完毕时间为90 min,卸料完毕后测量液压油液的温度。测量结果记入附录B的表B.7中。

贺劲、帅国菊等人在《执行《混凝土搅拌运输车技术条件》中几个值得考虑的问题》一文中强调：

“在预拌混凝土的生产过程中，水泥会因其固有的水化反应特性，使混凝土在完成搅拌后仍暂时处于化学反应阶段，整体呈流塑状态。在大约90分钟以后，混凝土则开始丧失流动性并逐步凝固硬化，因此在《技术条件》的4.1.8条中要求：运输车从进料到输送卸料完毕，允许的最长时间为90min。对于第一项限制性要求，各制造厂均在产品说明书中予以说明，这是各制造厂做得最好的一点”。

“混凝土搅拌运输车满载预拌混凝土的搅拌筒在整个运输过程中都必须转动，分别完成正反转进料或卸料以及途中搅动，所谓搅拌筒的恒速搅动即指运输途中搅拌筒的转动速度应慢而稳定。慢是因为在出搅拌站至施工现场的运输途中搅拌筒只需进行约2r/min的维持性转动（通称搅动），防止混凝土产生离析和发生初凝。各运输车制造厂均将自家产品的这一指标限定在1-3r/min，籍此既可防止所运商品混凝土搅拌过熟、坍落度损失过大，又可杜绝行驶过程中因高速旋转搅拌筒内混凝土对汽车其它部件造成损坏，同时可降低在此期间搅拌筒的驱动功率，也有利于发动机功率偏小的运输车加速或爬坡。《技术条件》的4.1.8条中要求：运输车从进料到输送卸料完毕，搅拌筒按规定连续运转不大于300转；该300转是一次运输全过程中搅拌筒总的转数，它包括了进料、途中搅动、卸料等多个工况下搅拌筒的转数，在确保搅拌筒的恒速搅动前提下，可以满足快速进料／出料的工作要求。过多的转动圈数和过长的运输时间同样都不利于保证预拌混凝土的质量。无疑，慢而稳定的搅动有助于满足《技术条件》中4.1.9条关于混凝土匀质性评定指标的要求”。

“恒速指的是搅拌筒的搅动转速必须均匀稳定，不受汽车发动机工作转速变化的影响，与车辆的行驶速度无关，避免运输过程中出现因道路情况变化而使汽车速度频繁变化，从而导致搅拌筒的搅动转速忽高忽低，使筒内混凝土流动不均匀，破坏混凝。无疑，慢而稳定的搅动有助于满足上述要求。可以认为《技术条件》的明文规定不但从混凝土均质性方面限制了随意性操作而破坏预拌混凝土品质要求，也从一个特定的角度阐明了一个值得注意的问题：保证搅拌筒慢而稳定的搅动应成为运输车设计中的必要功能要求”。

“该项要求实质上反映的是对于搅拌筒的恒速搅动要求。但由于其制造成本相应增高，此项是很多制造厂最不愿意面对的，然而又是用户最为关切之处。目前，运输车搅拌筒传动都是通过取力器直接从汽车发动机飞轮上获取动力，用变量柱塞泵和双向定量马达组成闭式液压回路，通过与搅拌筒接合的减速机，带动搅拌筒转动，搅拌筒转速的改变是通过调节泵流量来实现的。在运输车设计中搅拌筒的驱动力矩是一项重要参数，一般根据搅拌容量按6000Nm／m³估算。为获得足够的搅拌筒驱动力矩，通常将汽车发动机的最大扭矩作为搅拌筒的最大驱动力矩，此时的发动机转速多为1400-1600r/min。对于采用大速比（多为130以上）减速机的运输车，以这种转速驱动搅拌筒能够满足其搅拌、进料和出料的工作要求。但是要得到1-3r/min的搅动速度，就必须利用变量柱塞泵的变量机构设定一个小排量输出位置，然而，每当发动机转速增高或降低时，这个先前设定的小排量输出位置并不相应改变，仍维持原排量，故而变量柱塞泵的流量相应地增大或减小，进而使搅拌筒的搅动转速时高时低，影响预拌混凝土的品质。再优秀的驾驶员也无法做到在驾车行驶的同时频繁调节变量柱塞泵变量机构以适应发动机转速变化，维持搅拌筒慢而稳定的搅动。为此，配置搅拌筒的恒速驱动装置成为运输车一项不可回避的性能要求，也可为预拌混凝土的品质稳定提供强有力的保证”。

传统搅拌筒转动驱动系统是液压—机械混合式驱动装置，液压系统是中间环节，系统通过发动机——取力器——手动伺服变量泵——双向定量马达——行星齿轮减速箱驱动搅拌筒，来实现搅拌筒的工作。液压系统是一个闭式液压系统，采用了手动伺服变量柱塞泵（以下简称主泵）容积式无级调速，系统除了为完成工作所必要的主回路，还有与主泵同轴设置的补油泵（齿轮泵）和由它组成的辅助低压补油吸油回路等。补油泵一路通过两个单向阀向主回路低压区补油；一路经排量控制阀与调节主泵斜盘倾角的伺服液压缸相通，组成液压泵的伺服变量机构油路。工作中，可根据搅拌筒的不同工况操作控制阀的手柄，实现搅拌筒的速度和转向调节”。

传统混凝土搅拌车的搅拌筒转速是由手动伺服变量泵来调节的。搅拌筒的转速随着发动机的转速的变化而变化，这样就会导致(1)由于惯性的作用，搅拌筒及物料重心随物料的塌落变化加剧，使车辆的操作性和安全性变差；(2)系统压力不平稳会缩短传动元件的寿命，降低系统的可靠性；(3)转速不均匀会造成混凝土的破碎、离析，影响混凝土的质量。因此需要一种能够使搅拌筒保持恒定转速的系统来解决上述问题”。

另外，混凝土搅拌车在搅拌筒启停、变速、换向等工况转换时，由于流动液体和搅拌筒的惯性作用，会产生非常大的液压冲击。液压冲击对于高压大流量液压系统的危害作用非常大。因此要想办法解决液压冲击问题，使其危害降到最小。

贺劲、帅国菊等人在《执行《混凝土搅拌运输车技术条件》中几个值得考虑的问题》一文中提到：“实现运输车的恒速搅动控制，大致有以下三种方式：

（1）采用电子恒速传动（CSD）方式，通过控制电流来控制液压油泵的流量，使之始终与按各工况转速要求所预定的流量值相一致。

采用电子恒速传动（CSD）的方式已有数年历史，德国Rexroth公司于上世纪90年代中期开发了运输车专用泵A4VTG，用其加装CSD电子恒速传动装置，即可实现搅拌筒恒速驱动。Rexroth公司的CSD电子恒速传动装置面世不久即进入了中国市场，据悉该公司已开发出采用MC控制器的新型CSD电子恒速传动装置，正在德国本土进行整车试验。此外，最早进军中国运输车专用液压元件市场的德国Sauer-Danfoss公司于2001年介绍了TM系列运输车专用液压元件，其中包括TMP系列油泵、TMM系列马达、TMG系列减速机及TME操纵装置。引人注目的是TM系列已能实现搅拌筒驱动电子恒速控制功能，从2002年起Sauer-Danfoss公司首先将在德国向用户推广此类产品。从Rexroth、Sauer-Danfoss等国际著名液压件专业公司近期相继推出新型的电子恒速装置用于运输车搅拌筒驱动这一动向，可以看到搅拌筒恒速驱动是运输车技术中的一项必不可少的要求，同时恒速控制的电子化既适应了汽车技术电子化的大方向，又体现了液压控制手段的现代发展趋势。

（2）采用液压恒速阀控制（CSV）方式，通过附加在液压变量柱塞泵的恒速阀来控制泵的斜盘倾角，使其流量始终与按各工况转速要求所预定的流量值相一致。

采用恒速阀控制（CSV）方式要较采用电子恒速控制方式(CSD)早，价格也便宜很多，CSV代表性厂家是日本Daikin。据称恒速阀的恒速精度可达5%，泵的最低转速为400r/min。对于带有恒速阀的PV油泵，其操纵手柄的恒速作用范围按油泵旋向不同而分别为中位偏右0～100(或中位偏左0～100)，这一范围也就是运输车进行途中搅动所需控制的恒速范围。我国已有数家运输车生产厂使用这种带恒速阀的PV系列油泵，生产具有搅拌筒恒速搅动功能的运输车。

（3）配置单独驱动搅拌筒的独立发动机，通过调节独立发动机功率输出来满足不同工况下搅拌筒的转速要求。

对于配置独立发动机驱动搅拌筒的方式，这是一种虽然有效但实际上昂贵而不适用的选择。运输车的早期发展曾有过这种配置方式，但其原因在于当时缺乏理想的全功率取力方式，而非专门考虑恒速传动之需。此外，这种驱动方式往往是以减少混凝土装载量为代价，以换取独立发动机的安装之地。取力器的出现也使得运输车能够做到全车共用一个动力源，不必配置独立发动机驱动搅拌筒，使整车经济性有明显提高”。

综上所述，贺劲、帅国菊等认为在目前条件下实现搅拌筒恒速搅动的方案，以采用带恒速阀的液压油泵+集成型减速机+双向缓冲阀（插装式）的配置为优，这样不但能够以最好的经济性条件满足《技术条件》的要求，而且能获取较大的搅拌筒法兰盘摆动角，有利于加强车辆安全。

目前各种驱动方式的不足传统的液压—机械混合式驱动方案及电子恒速及液压恒速方案的不足：

由于混凝土搅拌运输车的发动机除了给车辆本身提供动力外，还要提供用于搅拌筒转动的动力，只要一开始工作，搅拌筒的转动就不会停止，一直要等到全天工作完毕，方可彻底洗净搅拌筒等并停机。因此，尽管预拌混凝土的运距一般都不太长，但发动机的工作时间很长，几乎一天都在工作。在传统搅拌筒转动驱动系统中，所选取的发动机的额定功率取决于驱动行走装置和驱动搅拌筒的最大功率，所以一般发动机的额定功率比较大。在混凝土搅拌运输车输送过程中，发动机既要驱动搅拌运输车的行驶又要驱动搅拌筒的转动，所以发动机在很大负载下工作，但是在搅拌运输车停止，仅需搅拌筒低速转动时或者运输车空载返回时，仅需发动机的很小一部分动力，所以很大部分的工作时间，发动机在低效点工作。

对于传统的液压—机械混合式驱动方案，搅拌车在运输混凝土的途中，整车的行驶速度由于路况的不同是不断变化的，因而导致搅拌筒的搅动速度忽高忽低，从而使得筒内混凝土流动不均匀，破坏商品混凝土品质，而且降低了行走系统的动力特性，大量的能量用于改变搅拌筒的惯性，浪费了大量的燃料。再加上汽车发动机的热效率很低，在工作时需要消耗大量的能源，即使发动机在怠速时，也必须满足搅拌筒的旋转要求，而发动机转速过高时，较高的转速会浪费大量不必要的能量损耗。电子恒速方案的造价偏高，液压恒速方案的控制恒速的节流口也会浪费相当的一部分能量，产生过多的尾气排放、污染环境，而且对驾驶操作来说，也会带来安全隐患和一系列其它问题。这些都对搅拌车的传动和控制技术提出了特殊的要求。

发明内容

根据上述各种系统存在的问题，为了降低混凝土搅拌运输车在工作过程中的能源的浪费，提高传动系统的效率，提高搅拌筒传动装置的稳定性，改善混凝土的品质。本发明提供了一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统 ─ 带独立小功率原动机的双泵并联闭式回路的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统。

一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统─带独立小功率原动机的双泵并联闭式回路的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统：

配置可独立驱动搅拌筒慢速恒定运转的小功率独立发动机或小功率独立电动机，通过该小功率独立发动机或小功率独立电动机带动一个小排量主泵驱动马达并通过减速机可单独实现对搅拌筒慢速而恒定的搅动；同时，可以利用车辆的底盘发动机通过PTO或独立配置的大功率电动机（大功率发动机）带动一个大排量的主泵驱动马达并通过减速机驱动搅拌筒来满足搅拌筒进料或卸料时需要高速转动的需求，当需要调节搅拌筒转速时，可以通过调节电动机的转速，发动机的转速、泵的排量或柱塞泵的斜盘角度来实现；当需要搅拌筒换向时，可以通过调节电动机的转向，柱塞泵的斜盘角度来或换向阀来实现。

对于配置小功率独立发动机或小功率独立电动机驱动搅拌筒慢速而恒定运转的方式，这种方式有效而且价格不太昂贵，是一种比较适用的选择。此外，这种驱动方式的车辆底盘发动机在车辆行走时可以全功率提供行走动力，而且独立配置的小功率发动机体积较小，并且以液压闭式回路来传递运动 ─ 管路、部件可随意布置，故可避免以减少混凝土装载量为代价，来换取独立原动机的安装之地的矛盾。如果在配置独立的小功率原动机（电动机或发动机）来驱动小排量的主泵之外，再采用底盘发动机通过取力器传递较大的功率驱动较大排量主泵单独或与小排量主泵合流实现混凝土的装料和卸料，则使得运输车能够做到在很大部分的工作时间全车共用一个动力源，不必配置独立的大功率发动机驱动搅拌筒，使整车经济性有明显提高。如果在配置独立的小功率原动机（电动机或发动机）来驱动小排量的主泵之外，再采用独立配置的大功率原动机来为大排量主泵提供动力，则可在进料、卸料等不需要车辆行驶的情况下将发动机熄火，避免底盘发动机在低效点长期工作。本发明的双泵并联闭式回路，通过小排量的主泵单独工作为马达提供动力油来实现搅拌筒慢而恒定的运转，通过大排量的主泵单独或大、小排量的主泵合流来为驱动马达提供动力油而实现搅拌筒较高转速的装料、卸料等工况。

一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，它由两个原动机─一个独立的小功率原动机（发动机或电动机）和底盘发动机或一个独立大功率发动机（电动机）组成，液压系统主要包括：一个大排量液压主泵、一个小排量液压主泵、一个补油液压泵，补油单向阀、高压溢流阀（安全阀）、补油溢流阀、截断阀、补油背压阀及一个定量液压马达组成闭式回路。其他可能使用的液压元件还包括补油回路顺序阀、换向阀、两个蓄能器、主回路溢流阀、防空吸单向阀等。

其中，两个液压主泵可以单独提供流量亦可合流来驱动液压马达并通过减速机驱动搅拌筒，补油泵与其中一个排量较小的主液压泵以同轴或其他的连接形式由同一小功率独立原动机驱动，该小功率独立原动机是分别用于驱动两个液压主泵的两个原动机中功率较小的那个原动机，主要用于实现搅拌筒慢而恒定的搅动；补油泵一路通过补油回路顺序阀（可选）、两个补油单向阀, 向主回路低压区补油 ，一路经排量控制阀与调节主泵斜盘倾摆角度的伺服液压缸相通, 组成液压泵的伺服变量机构油路, 还有一路经补油溢流阀, 通入主泵壳体经冷却器回油箱, 对工作中的主泵进行冷却保护。两个高压溢流阀（安全阀）可防止主回路在任何一个方向超载时, 损坏泵和马达；截断阀确保工作时给主回路低压区提供一个溢流通道, 并由补油背压阀保持低压区压力，同时也使其溢流油经马达、泵壳体加入冷却油路；根据需要，液压泵的进出口安装有液压阀来隔断液压泵与回路的联系来避免回路的干扰，实现两个液压主泵的合流或单独为马达供油的功能；为了减小系统在不同工况转换时的液压冲击，在主回路上可选择性地安装有两个蓄能器，对于主泵是定量泵的情况，通过在闭式回路安装换向阀来实现对马达的转动方向控制。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，两个液压主泵（大排量液压主泵+小排量液压主泵）+补油泵的类型可以有以下组合：变量泵+变量泵+定量泵、定量泵+定量泵+定量泵、变量泵+定量泵+定量泵、定量泵+变量泵+定量泵。主泵选择变量泵的优点是：可以对系统进行无级变速，由于双向变量泵自身可以进行换向，可以减少换向阀换向的节流损失；主泵采用定量泵的优点是：控制简单可靠、维修方便、经济性好。补油泵采用定量泵原因是其系统结构和功能简单。液压主泵或补油泵是定量泵的情况也可采用具有恒功率功能的变量柱塞泵来替代。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，因为整个液压系统是闭式系统，两个液压主泵又是并联工作，液压泵之间就有可能会产生相互干扰，为了减少系统压力对液压泵影响，采取了在主泵的进出口安装液压阀的措施:两主泵是双向变量泵的系统在两主泵的进出口安装二位二通电磁或电液换向阀；两主泵是单向定量泵的系统在两主泵的出口安装单向阀；两主泵是双向定量泵+双向变量泵的系统在两主泵的进出口安装二位二通电磁或电液换向阀；当补油泵是可双向回转的定量泵时，为了实现系统的补油和控制，必须在补油泵进出油口安装单向桥式阀。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，当主泵是双向变量泵或者双向定量泵时，泵的进出口安装了二位二通电磁或电液换向阀，当二位二通电磁或电液换向阀发生故障时，就会导致液压泵不能正常工作，甚至会导致液压泵和相连原动机的损坏。所以必须在液压泵的进出口加保护装置，本发明采取的方案是：为防止液压主泵空吸，在泵的进出口各安装一个单向阀与油箱相通，单向阀的导通方向为从油箱到泵的吸油口；为防止泵的出口憋油，在泵出口安装的两位两通电磁或电液换向阀的一位是两个阀口导通，另一位是两个阀口间接一个单向阀，单向阀的导通方向为从泵的出口到系统，该位也是所述两位两通电磁或电液换向阀在不得电时的在复位弹簧作用下的工作位。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，本发明所涉及的液压泵动力源为发动机或电动机，其组成形式可分为（其中“≡”表示小排量主泵与补油泵由同一原动机驱动）：

底盘发动机+取力器+大排量液压主泵＆蓄电池+电动机控制器+独立小功率电动机+小排量主泵≡补油泵、

底盘发动机+取力器+大排量液压主泵＆独立小功率发动机+小排量主泵≡补油泵、

蓄电池+电动机控制器+独立大功率电动机+大排量液压主泵＆蓄电池+电动机控制器+独立小功率电动机+小排量液压主泵≡补油泵、

蓄电池+电动机控制器+独立大功率电动机+大排量液压主泵＆独立小功率发动机+小排量主泵≡补油泵、

独立大功率发动机+大排量主泵＆蓄电池+电动机控制器+独立小功率电动机+小排量主泵≡补油泵、

独立大功率发动机+大排量主泵＆独立小功率发动机+小排量主泵≡补油泵、

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，混凝土搅拌运输车搅拌筒的转动驱动系统采用两个液压主泵驱动同一液压马达的双泵闭式回路。根据不同的液压主泵类型及不同的驱动液压主泵的原动机类型不同，有不同组合的换向方法，形成的不同组成方式的系统，如图7所示。  

如果两主泵都是定量泵，如果两主泵都由发动机带动，则需要在主回路上安装手动或电磁、电液换向阀，通过手动或电磁、电液换向阀换向来实现对搅拌筒转动进行换向；如果两主泵是定量泵系统，但是两主泵都由电动机带动，那么另一种换向方式是也可以通过电动机控制器控制电动机反转来对搅拌筒转动进行换向。如果两主泵都是定量泵系统，其中一个由发动机驱动，一个由电动机驱动，尽管有电动机带动的泵可以通过电动机反转来实现对马达的反向驱动，但由于发动机不能反转，故需要在主回路上安装手动或电磁、电液换向阀，通过手动或电磁、电液换向阀换向来实现对搅拌筒的转动进行换向。如果两主泵都是双向变量泵，则可以通过变量泵的手动或电液变量伺服系统来调节输出流量及换向。两主泵是双向定量泵+双向变量泵系统，如果主回路没有换向阀，定量泵的换向可以通过电动机控制器换向；主泵是双向变量泵的系统是通过变量泵的变量伺服系统换向。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，混凝土搅拌运输车可以根据不同的工况选择不同的驱动形式。因为补油泵的作用是补油和提供控制油路功能，所以提供补油泵动力的原动机必须首先启动，并且始终处于工作状态；由于小排量液压主泵与补油泵由同一原动机驱动，当混凝土搅拌运输车在输送工况时，只用此小排量主泵提供压力油液来实现慢而恒定的搅动，当混凝土搅拌运输车在装卸工况时，需要大排量主泵提供大流量压力油或两个主泵双泵合流提供压力油液。这种方式可以减小底盘发动机的额定功率，使得底盘发动机的负载状况更加良好，大多情况在较高的效率点工作，在混凝土输送和空载过程可以减少能源消耗。由于与补油泵相联的小排量主泵由独立原动机单独控制，可以确保输运过程中搅拌筒转速的恒定性，并提高行车的动力性和安全性能。

贺劲、帅国菊等人在《执行《混凝土搅拌运输车技术条件》中几个值得考虑的问题》一文中强调：

运输车的工作特点之一在于其行驶过程中满载预拌混凝土的搅拌筒始终按固定旋向转动，筒内预拌混凝土被带动着倾斜一个角度，当这一倾角增大到一定值时，混凝土受重力作用产生的向下滑移力就会超过混凝土的极限剪切应力，混凝土自行塌落。此一过程周而复始，筒内预拌混凝土总是处于一种离心状态。而运输车的整车重心高、稳定性差、易侧翻，处于高速行驶状态时，无论是正常的转向还是直线行驶时突遇紧急情况打方向盘避险，都极易出现翻车事故。车速的高低是运输车行驶安全与否的重要因素，因此除谨慎驾驶外，运输车必须以中速行驶。

所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，根据电动机控制要求，可以选择直流电动机或交流电动机。

本发明与现有技术相比具有以下不同的效果：

1、用小功率独立原动机驱动系统和底盘发动机驱动系统或大功率独立原动机驱动系统相结合，根据不同的工况来选择不同的驱动方式，可以降低现有的底盘发动机额定功率，降低能源消耗，提高底盘发动机的工作效率。

2、在车辆运输过程中，底盘发动机驱动系统动力全部用于驱动车辆行驶，加速有力，搅拌筒由独立小功率原动机驱动小排量液压主泵运转，小排量液压主泵驱动定量马达，定量马达通过减速机驱动搅拌筒运转，搅拌筒运行稳定，车辆运行更加平稳。

3、用小功率独立原动机驱动系统和底盘发动机驱动系统或大功率独立原动机驱动系统相结合，小功率独立原动机驱动系统是独立驱动小排量液压主泵，驱动装置的工作不受外界环境的影响，更容易调节搅拌筒的转速和保持转速的恒定性，这样可以保证混凝土的质量要求，同时也可以提高整个系统的可靠性。

 4、在系统主回路上可选择性地装有两个蓄能器，可以吸收系统在工况转换时产生的液压冲击，提高系统的稳定性及安全性。

5、由于有小功率独立原动机驱动系统和底盘发动机驱动系统或大功率独立原动机驱动系统两套系统可以分别单独实现驱动定量马达并通过减速机驱动搅拌筒，避免了当单一的驱动系统发生故障时，混凝土在搅拌筒中的快速凝固。

 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1：1─大排量伺服变量泵，2─取力器，3─底盘发动机，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量伺服变量泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14─补油单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，15─补油回路顺序阀，16─二位二通电磁或电液换向阀，17─单向阀，18─二位二通电磁或电液换向阀，19─单向阀，20─二位二通电磁或电液换向阀，21─二位二通电磁或电液换向阀。

图2：1─伺服变量泵，2─取力器，3─底盘发动机，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量双向定量液压主泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14─补油单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，15─补油回路顺序阀，16─二位二通电磁或电液换向阀，17─单向阀，18─二位二通电磁或电液换向阀，19─单向阀，20─二位二通电磁或电液换向阀，21─二位二通电磁或电液换向阀，22─单向阀桥式回路，23─启动空载换向阀。

图3：1─单向定量泵，2─取力器，3─底盘发动机，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量单向定量液压主泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14─补油单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，15─马达转向换向阀，16─高压溢流阀，17─单向阀，18─单向阀，19─单向阀。

图4：1─伺服变量泵，2─独立大功率电动机，3a─电动机控制器，3b─蓄电池，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量伺服变量泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14─补油单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，15─补油回路顺序阀，16─二位二通电磁或电液换向阀，17─单向阀，18─二位二通电磁或电液换向阀，19─单向阀，20─二位二通电磁或电液换向阀，21─二位二通电磁或电液换向阀。

图5：1─大排量双向液压主泵，2─独立大功率电动机，3a─电机控制器，3b─蓄电池，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量双向液压主泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14、15─补油单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，16─二位二通电磁或电液换向阀，17─单向阀，18─二位二通电磁或电液换向阀，19─单向阀，20─二位二通电磁或电液换向阀，21─二位二通电磁或电液换向阀，22─单向阀桥式回路，23─启动空载换向阀。

图6：1─大排量单向定量主泵，2─独立大功率电动机，3a─电机控制器，3b─蓄电池，4─独立小功率电动机，5a─电机控制器，5b─蓄电池，6─小排量单向液压主泵，7─补油安全溢流阀，8─补油泵，9─蓄能器，10─双向定量马达，11─截断阀，12─单向阀及卸油背压溢流阀，13─蓄能器，14─补油回路单向阀与闭式回路高压安全溢流阀的集成阀，15─马达转向换向阀，16─高压溢流阀，17─单向阀，18─单向阀，19─单向阀。

 

 图1是本发明具体实施方式1的系统图；

图2是本发明具体实施方式2的系统图；

图3是本发明具体实施方式3的系统图；

图4是本发明具体实施方式4的系统图；

图5是本发明具体实施方式5的系统图；

图6是本发明具体实施方式6的系统图；

图7是本发明若干具体实施方式的动力系统组合形式表。

在本发明的说明书中，双向变量泵是指一台泵，在原动机转动方向不变情况下，通过改变变量机构例如轴向柱塞泵的斜盘的倾斜方向，例如原来是东北－西南向，改为西北－东南向，则变量泵原来的吸油口变成出油口，原来的出油口变成吸油口，即改变了液流的流向。双向定量泵指可以正反两个方向旋转的定量泵，在反转时，所述双向定量泵的出油口是其在正转时的吸油口；所述双向定量泵也可以使用可以正反两个方向旋转的变量泵来替代。

具体实施方式

由于混凝土搅拌运输车搅拌筒的工况大体可分为两类，一种是慢而恒定的搅动或转动，对于通过马达和减速机构来驱动搅拌筒的驱动装置，驱动液压马达的流量和功率都较小；另一种是装卸料时搅拌筒较快的正反转动，驱动液压马达的流量和功率都相对前者较大；故对于搅拌筒慢而恒定的转动，由一个独立的小功率原动机（独立小功率发动机或独立小功率电动机）驱动一个排量较小的液压主泵来带动液压马达运转；对于装卸料时搅拌筒较快的正反转动，由大功率的原动机（独立大功率发动机、独立大功率电动机或底盘发动机）驱动一个排量较大的主泵来单独带动液压马达运转或者与小排量液压主泵合流带动液压马达以较高的转速运转。

具体实施方式1：

如图1所示，一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统。此种方案是在传统的单泵-马达闭式回路加减速机方案的基础上，增加了一个小排量液压主泵构成双泵并联闭式回路来驱动液压马达并通过该液压马达将动力传递到减速机，再由减速机带动搅拌筒。该小排量液压主泵由小功率独立原动机动力系统驱动，大功率原动机动力系统驱动大排量液压主泵，大、小排量的液压主泵油液进、出口并联。所述大功率原动机动力系统主要包括：底盘发动机3通过取力器2连接伺服变量泵1，（或由独立大功率发动机直接驱动伺服变量泵1），伺服变量泵1可以选用伺服变量柱塞泵，为了减少液压系统压力对非处于工作状态时的泵1的影响，在伺服变量泵1的进、出口两端分别装有一个二位二通电磁或电液换向阀18、20，为了保护液压泵和电机，避免泵1空吸，在主泵1的进、出口两端的各旁路一个单向阀19与油箱相通，其中，从油箱到泵1进、出口的方向为所述单向阀19的导通方向；这些元件按图1所示连接驱动双向定量马达10。所述小排量液压主泵由独立小功率原动机动力系统驱动，主要包括：(蓄电池5b、电机控制器5a、独立小功率电动机4)或独立小功率发动机、小排量伺服变量泵6、单向阀17以及二位二通电磁或电液换向阀16、21组成的驱动系统；在独立小功率原动机为独立小功率电动机的情况下，由蓄电池5b通过电机控制器5a驱动独立小功率电动机4、独立小功率电动机4与伺服变量泵6及补油泵8相连，同样为了减少系统压力对伺服变量泵6的影响，在伺服变量柱塞泵6的两端分别装有二位二通电磁或电液换向阀16、21，为了保护液压泵和电机，在泵6的进、出分口别装有一个单向阀17与油箱相通，防止伺服变量泵6空吸，从油箱到泵6进、出口的方向为所述单向阀17的导通方向。补油泵8与小排量液压主泵由同一小功率独立原动机驱动，补油泵8的油液分两路，一路对闭式系统进行补油，另一路构成伺服变量泵1和6的变量机构控制油路及其他电液先导机构的先导控制油路（如当换向阀16、18等为电控液压先导换向阀时）。两个液压主泵（大、小功率两种动力系统）并联与蓄能器9、13组合来驱动双向定量马达10。在此方案中，伺服变量泵1和6的流量和方向调节都可以通过自身伺服变量系统来完成，小排量液压主泵即可以单独工作驱动双向定量马达10，也可以和大排量液压主泵同时工作驱动双向定量马达10，可以根据混凝土搅拌运输车的工况来选择双向定量马达10的不同驱动形式，在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动。

当混凝土搅拌运输车为运输过程工况时，只用独立小功率原动机驱动系统驱动小排量液压主泵6进而驱动双向定量马达10来使搅拌筒搅动，这时与大功率原动机相连的伺服变量泵1输出为0(可以通过使取力器2处于脱开状态、将伺服变量泵1的排量调整为0或将大功率原动机停机来实现)，由于是由底盘发动机动力系统之外的独立动力系统来驱动搅拌筒搅动，可以保证搅拌筒的匀速转动，确保混凝土的运输质量，另一方面由于在行驶时，底盘发动机大多情况下只需对车辆行驶提供动力，可以减小底盘发动机的额定功率，提高使用效率，节约能源。当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于工作装置需要较大的功率，这时通过启动大功率独立原动机并增大伺服变量泵1的排量或者通过让取力器2处于连接状态并增大伺服变量泵1的排量，通过使得大排量液压主泵1单独工作或者使得大排量液压主泵1与小排量液压主泵6一起合流工作，从而使得大功率原动机驱动系统单独或与小功率独立原动机驱动系统同时工作驱动搅拌筒运转，同理可以使得整个车辆的动力系统达到节能的目的。在液压系统主油路上可根据需要装了两个蓄能器9、13，其目的为了减小工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。

在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率或力矩不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动。

 

在图1中，其他元件的名称与作用分别为：14，补油单向阀及闭式回路高压安全溢流阀的集成阀；其中闭式回路的高压安全溢流阀也可以从所述补油单向阀及闭式回路高压安全溢流阀的集成阀中分离出来，直接接在图示闭式回路的两边，其中一个所述高压溢流阀的进油口接马达的进出油口a，其出油口接马达的进出油口b；另一个所述高压溢流阀的进油口接马达的进出油口b，其出油口接马达的进出油口a；15，补油回路的顺序阀，可以保证补油泵回路可以为主泵的变量机构等先导控制油路提供足够压强和流量的控制油液；7，补油回路安全溢流阀；11，截断阀，通过使液压马达两端压强较低的一侧卸油来实现对系统的强制冷却；12，单向阀及卸油背压溢流阀，用以保证闭式回路中马达的出油口保持一定的背压（工作主泵的入口保持一定的吸油压力）。

注：小功率独立原动机也可为小功率独立发动机，由小功率独立发动机直接驱动小排量液压主泵6。大功率原动机也可以选用独立大功率电动机或独立大功率发动机，由大功率独立发动机或大功率独立电动机直接驱动大排量液压主泵1。其中，独立大功率发动机等同于大功率独立发动机，独立小功率电动机等同于小功率独立电动机，独立大功率电动机等同于大功率独立电动机，独立小功率发动机等同于小功率独立发动机，这里，独立表示独立于底盘发动机。

 

具体实施方式2：

如图2所示，大功率原动机动力系统主要的组成与连接方式与第一种方案相同；大功率原动机可以是底盘发动机、独立大功率电动机或独立大功率发动机。小功率原动机动力系统在此为电动机动力系统，主要包括：蓄电池5b、电机控制器5a、独立小功率电动机4、双向定量泵6、补油泵8、二位二通电磁或电液换向阀16、21以及单向阀组成的桥式回路22等组成的驱动系统驱动双向定量液压马达10；由蓄电池5b通过变频器5a等电机控制器控制独立小功率电动机4、双向定量泵6和补油泵8可选择同轴相连，同样为了减少系统压力对双向定量泵6的影响，在双向定量泵6的进、出口端分别装有一个二位二通电磁或电液换向阀16、21，为了保护液压主泵6和电机，在主泵6的进出口旁路装有两个单向阀17与油箱相通，防止液压主泵6空吸，此方案的补油回路采用双向定量泵8和单向阀组成的桥式回路22组成，补油泵油液一路对闭式系统进行补油，另一路构成伺服变量泵1的变量机构控制油路或其他电液换向阀等的先导控制油路。在此方案中，伺服变量柱塞泵1的流量和方向调节可以通过自身伺服变量系统或大功率原动机的转速和转向来完成，双向定量泵6的输出流量和方向的调节则要通过电机控制器5a进行调节，独立小功率电动机驱动系统可以单独工作通过小排量液压主泵6驱动双向定量马达10，独立小功率电动机动力系统也可以与大功率原动机动力系统同时工作，使得小排量液压主泵6与大排量液压主泵1双泵合流驱动双向定量马达10，根据混凝土搅拌运输车的工况来选择双向定量马达10的不同驱动形式。

当混凝土搅拌车在运输过程工况时，只用独立小功率电动机驱动系统来使搅拌筒搅动，用电机控制器5a通过控制电动机4来对双向定量泵6的转速、转向进行调节和控制，可以确保搅拌筒处于恒定的转速，保证混凝土的运输质量；另一方面由于底盘发动机只对车辆行驶提供动力，可以减小底盘发动机的额定功率，节约能源；当混凝土搅拌车处在装卸混凝土工况时，由于搅拌筒工作装置需要较大的功率，这时可以使大功率原动机驱动系统和独立小功率电动机驱动系统同时工作，同理可以减轻底盘发动机的工作载荷，以达到节能的目的。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目的为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的很大的液压冲击，提高系统的稳定性。

在图2中，其他元件的名称与作用分别为：14，补油单向阀及闭式回路高压安全溢流阀的集成阀；15，补油回路的顺序阀，可以保证补油泵回路可以为泵1的变量机构等先导控制油路提供足够压强和流量的控制油液；7，补油回路安全溢流阀；11，截断阀，通过使液压马达两端压强较低的一侧卸油来实现对系统的强制冷却；12，单向阀与卸油背压溢流阀，用以保证闭式回路中马达的出油口保持一定的背压（泵的入口保持一定的吸油压力），23，启动空载换向阀，用以保证在闭式回路中当利用主泵的转速和转向来对马达的转速和转向进行控制的回路中，如果其中一个主泵为定量泵，为避免带动所述定量主泵的原动机启动时的冲击和负载太大闷机，采用启动换向阀来减轻带动定量主泵的原动机启动时的负载，并在由低负载向高负载过渡时，实现一定的缓冲。

 

注：小功率独立原动机也可为小功率独立发动机，由小功率独立发动机直接驱动小排量主泵6。大功率原动机也可以选用独立大功率电动机或独立大功率发动机，由大功率独立发动机或大功率独立电动机直接驱动大排量主泵1。在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率或力矩不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动；当小功率独立原动机为小功率独立发动机时，混凝土搅拌运输车在回程对搅拌筒驱动清洗时，也可以通过主泵1带动双向定量马达10来实现。

 

具体实施方式3：

如图3所示，大功率原动机动力系统指底盘发动机动力系统或大功率独立原动机动力系统如大功率独立发动机或大功率独立电动机驱动系统。当大功率原动机为底盘发动机时，底盘发动机动力系统主要包括：底盘发动机3、取力器2、单向定量泵1、单向阀18, 底盘发动机3通过取力器2与定量泵1相连，为了减少系统压力对大排量主泵1的影响，在大排量定量泵1的出口处装有单向阀18；当大功率原动机为独立大功率发动机时，独立大功率发动机动力系统主要包括：独立大功率发动机、定量泵1、单向阀18, 独立大功率发动机与定量泵1相连，为了减少系统压力对泵1的影响，在定量泵1的出口处装有单向阀18；当大功率原动机为独立大功率电动机时，独立大功率电动机动力系统主要包括：蓄电池、电机控制器、独立大功率电动机、定量泵1、单向阀18, 独立大功率电动机与定量泵1相连，为了减少系统压力对主泵1的影响，在定量泵1的出口处装有单向阀18。

小功率原动机动力系统指小功率独立发动机系统或小功率独立电动机动力系统。

小功率独立电动机动力系统主要包括：蓄电池5b、电机控制器5a、独立小功率电动机4、定量泵6、补油泵8、单向阀17，由蓄电池5b通过电机控制器5a驱动独立小功率电动机4，独立小功率电动机4与定量泵6和补油泵8相连，同样为了减少系统压力对定量泵6的影响，在定量泵6的出口处装有单向阀17，此方案的补油回路采用定量泵8。由于此方案所选用的都是单向定量泵，为了满足双向定量马达10的换向要求，在主回路中有换向阀15，同时为了满足系统安全性能要求在主回路有安全溢流阀16，防空吸单向阀19。在此方案中，定量泵1和6对双向定量马达10的方向调节可以通过换向阀15来完成，换向阀15可以是手动或电磁、电液换向阀（即电控液压先导换向阀），定量泵6的流量调节可以通过变频器等电机控制器进行调节。在此方案中独立小功率电动机动力系统即可以单独工作也可以和大功率原动机动力系统同时工作，在同时工作时，通过调节定量泵1、6的流量来满足系统工况的要求，因此可以根据混凝土搅拌车的工况来选择双向定量马达10的不同驱动形式。

当混凝土搅拌运输车在运输过程工况时，只需用独立小功率电动机驱动系统或独立小功率发动机系统来驱动搅拌筒搅动，这时连接底盘发动机3与定量泵1的取力器2处于脱开状态，由于是由小功率独立原动机系统来驱动搅拌筒，可以保证搅拌筒的匀速转动，确保混凝土的运输质量，另一方面由于底盘发动机只对车辆行驶提供动力，可以减小底盘发动机的额定功率，节约能源。当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于驱动搅拌筒工作装置需要较大的功率，这时要使得大功率原动机驱动系统单独或与独立小功率原动机驱动系统同时工作，通过调节定量泵1、6的流量来满足工况的要求，同理可以减轻底盘发动机的工作载荷，以达到节能的目的。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目的是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。

 

小功率独立原动机也可以选用小功率独立发动机，选用小功率独立发动机的小功率独立原动机系统主要包括：小功率独立发动机、定量泵6、补油泵8、单向阀17，小功率独立发动机与定量泵6及补油泵8相连，同样为了减少系统压力对定量泵6的影响，在定量泵6的出口处装有单向阀17，此方案的补油回路采用定量泵8。由于此方案所选用的都是单向定量泵，为了满足双向定量马达10的换向要求，在主回路中装有换向阀15，同时为了满足系统安全性能要求在主回路装有安全阀16和单向阀19。在此方案中，定量泵1、6对马达的驱动方向调节可以通过换向阀15来完成，定量泵6的流量调节可以通过小功率独立发动机控制器进行调速。在此方案中小功率独立发动机动力系统和大功率原动机动力系统即可以单独工作又可以同时工作，在同时工作时，通过调节定量泵1、6的流量来满足系统不同工况的要求，因此可以根据混凝土搅拌运输车的工况来选择双向定量马达10的不同驱动形式。

当混凝土搅拌运输车在运输过程工况时，只需用小功率独立发动机驱动系统来驱动搅拌筒搅动，这时连接底盘发动机3与定量泵1的取力器2处于脱开状态（当大功率原动机为底盘发动机时），由于是由小功率独立原动机系统单独来驱动搅拌筒，可以保证搅拌筒的匀速转动，确保混凝土的运输质量，另一方面由于底盘发动机只对车辆行驶提供动力，可以减小底盘发动机的额定功率，节约能源，提高运输过程的平稳和安全性。当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于搅拌筒工作装置需要较大的功率，这时要使得大功率原动机驱动系统单独或与小功率独立原动机驱动系统同时工作，通过调节定量泵1、6的流量来满足不同工况的要求，同理可以减轻底盘发动机的工作载荷，以达到节能的目的。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目的是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。

在图3中，其他元件的名称与作用分别为：14，补油单向阀及闭式回路高压安全溢流阀的集成阀； 7，补油回路安全溢流阀；11，截断阀，通过使液压马达两端压强较低的一侧卸油来实现对系统的强制冷却；12，单向阀及卸油背压溢流阀的集成阀，用以保证闭式回路中马达的出油口保持一定的背压（泵的入口保持一定的吸油压力）。

注：大功率原动机也可以选用独立大功率电动机或独立大功率发动机，由大功率独立发动机或大功率独立电动机直接驱动大排量主泵1。在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率或力矩不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动。马达转向换向阀15也可以选用三位四通换向阀，省去与油箱直接相通的那个油口。

 

  具体实施方式4

如图4所示，此方案与具体实施方式1的不同之处在于驱动搅拌筒转动的两种动力系统的原动机分别为大功率独立电动机2和小功率独立电动机4。由于伺服变量泵2和4都是由独立的动力驱动，驱动装置的工作不受外界条件的干扰，更容易保证搅拌筒转速大小和恒定性要求,同时由于搅拌筒的驱动动力和底盘发动机相互独立，这就避免了混凝土搅拌运输车在装卸混凝土时仅需搅拌筒转动而不需汽车行驶工况时底盘发动机功率的浪费情况，同时也能减小所配置的底盘发动机的规格，提高其工作的能效点。

当混凝土搅拌运输车在运输过程工况时，只由独立小功率电动机4组成的驱动系统来使搅拌筒搅动，这时独立大功率电动机2的驱动系统不工作。当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于驱动搅拌筒转动需要较大的功率，这时独立大功率电动机2驱动系统单独处于工作状态，或者使独立小功率电动机4驱动系统和独立大功率电动机2的驱动系统同时工作。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。

注：大功率原动机也可以选用独立大功率发动机，由大功率独立发动机直接驱动大排量液压主泵1。在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率或力矩不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动。

 具体实施方式5

如图5所示，此方案与具体实施方式2的不同处在于1) 搅拌筒驱动系统的两种动力由独立大功率电动机2和独立小功率电动机4来驱动； 2)在具体实施方式2中，大排量主泵为变量泵，在具体实施方式5中，大排量主泵为定量泵。独立小功率电动机4的动力系统与方案二相同。独立大功率电动机2的动力系统主要包括：蓄电池3 b、电机控制器3a、独立大功率电动机2、双向定量泵1、二位二通电磁或电液换向阀18、20，由蓄电池3b通过电机控制器3a驱动电动机2、电动机2与定量泵1相连，同样为了减少系统压力对双向定量泵1的影响，在定量泵1的两端分别装有二位二通电磁（或电液）换向阀18、20。在此方案中，定量泵1和6的流量和方向调节可以通过电机控制器控制，电动机2和电动机4的驱动系统即可以单独工作，也可以同时工作，可以根据混凝土搅拌运输车的工况来选择对双向定量马达10的不同驱动形式。由于定量泵1和6都是由独立的原动机动力系统驱动，驱动装置的工作不受外界条件的干扰，更容易保证搅拌筒转速在混凝土输运过程中慢而恒定的要求。同时由于搅拌筒的驱动动力和底盘发动机相互独立，这就避免了搅拌车在装卸混凝土时仅需搅拌筒转动而不需汽车行驶工况时底盘发动机功率的浪费情况，也能减小所配置的底盘发动机的规格，而且避免车辆行驶与搅拌筒转动的互相干扰。

当混凝土搅拌运输车在运输过程工况时，只用小功率电动机4驱动系统来使搅拌筒转动，用电机控制器5a通过控制电动机4对双向定量泵6进行调节和控制，可以确保搅拌筒处于慢而恒定的转速，保证混凝土的运输质量；当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于工作装置需要较大的功率，这时可以让电动机4和电动机2的驱动系统同时工作。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目的是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。在图5中，定量泵1、6不需先导控制油液，如果换向阀18、20、16、21为电液换向阀时，则可保留补油回路的顺序阀（图2中的15），否则，则可取消补油回路中的顺序阀，如图5所示。

注：在搅拌筒启动或换向时，如果独立小功率原动机的系统功率或力矩不能满足对马达进而搅拌筒的启动或换向要求时，可以使用大功率原动机的动力系统来单独或助力小功率的原动机动力系统来实现对所述双向定量马达进而搅拌筒的启动与换向驱动。

 具体实施方式6

如图6所示，此方案与具体实施方式3的不同之处在于搅拌筒驱动系统的两种动力系统分别由独立大功率电动机2和独立小功率电动机4来驱动。由于定量泵1和6都是由独立的动力系统驱动，搅拌筒驱动装置的工作不受混凝土搅拌运输车行驶状况的干扰，更容易保证搅拌筒转速大小和恒定性要求。同时由于搅拌筒的驱动动力和底盘发动机相互独立，这就避免了混凝土搅拌运输车在装卸混凝土时仅需搅拌筒转动而不需运输车行驶时底盘发动机功率的浪费情况，同时也能减小所配置的底盘发动机的规格。

当混凝土搅拌运输车在运输过程工况时，只用独立电动机4驱动系统来使搅拌筒搅动，这时独立电动机2不工作。当混凝土搅拌运输车处在装卸混凝土工况时，由于驱动搅拌筒工作装置需要较大的功率，这时大功率独立电动机2驱动系统处于工作状态，也可使得小功率独立电动机4驱动系统和大功率独立电动机2驱动系统同时工作。在液压系统主油路上装了两个蓄能器9、13，其目的是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性。

 以上各种具体实施方式或方案中的（伺服）变量泵也可以是手动变量、伺服变量、先导液压控制变量、凸轮液压伺服控制变量、电控、电液比例控制变量等采用其他控制方式的变量泵，如果变量泵采用电信号来控制，则可以采用控制器或继电器根据操纵者的指令以及原动机的转速、搅拌筒的转速等信息等来调节所述变量泵的排量。

以上各种具体实施方式中的各种换向阀也可以是手动换向阀、也可以选用电磁换向阀或电液换向阀（电控液压先导换向阀）。如果电液换向阀需要先导控制油液，可以利用补油泵的出口油液作为电液换向阀的先导控制油液。另外，在具体工程实际中，以上各具体实施方案中各种换向阀的最左（上）端的工作位和做右（下）端的工作位可以根据情况互换。

在各种具体实施方式中的定量泵也可以选用恒功率变量泵来替代定量泵，这样一方面恒功率变量泵会根据外部负载的情况调节排量，起到缓冲的作用，而且，当负载稳定下来后，当泵的设定功率高于或等于负载所需功率时，恒功率泵在最大排量处恒定运行，保证在转速恒定的情况下输出流量恒定。

在各种具体实施方式中的液压系统主油路上装有两个蓄能器9、13，其目的是为了减少工作系统在不同工况之间转换产生的液压冲击，提高系统的稳定性，对于冲击载荷不太严重的场合，可以省去蓄能器9、13。

在各种具体实施方式中的电动机可以选用直流电动机，也可以选用交流电动机，根据具体选用的电动机的类型的不同，相应的电动机控制器可以是DC/DC转换器，DC/AC转换器或变频器等可以将车载电源转换为电机直接使用的电源的转换器或者转换器与对转换器输出结果进行控制的控制器的集合。

在各种具体实施方式中的独立小功率原动机指独立于混凝土搅拌运输车底盘发动机的小功率发动机或小功率电动机，这里的小功率指相对搅拌筒装卸料工况时搅拌筒需要较快的转速、较大的驱动功率，在运输混凝土过程中对搅拌筒慢而恒定的搅动或在回程时搅拌筒以较慢的转速清洗空筒的工况时所需的较小功率，其时，液压主泵的排量相对也较小；反之，混凝土搅拌运输车在装卸料工况时，需要较大的转速、较大的功率，在这种工况下驱动搅拌筒的原动机功率较大，液压主泵的排量也较大，小功率的独立原动机系统所驱动的小排量液压主泵独自难以满足搅拌筒装卸料时的功率要求，需要由底盘发动机或大功率独立电动机或大功率独立发动机驱动大排量的液压主泵来独自或与小排量的液压主泵合流来驱动双向定量马达进而实现对搅拌筒的驱动。小功率独立原动机完全等同于独立小功率原动机，大功率独立原动机完全等同于独立大功率原动机，独立指独立于混凝土搅拌运输车的底盘发动机，原动机指发动机或电动机。

 

结论： 

尽管上面仅主要以双原动机驱动的双液压主泵并联的泵─马达闭式回路为例描述了一些示例性实施方案，但这仅仅是以片面的例子用于帮助读者理解本发明的技术要领，本领域的技术人员将容易理解许多修改是可能的。因此，本发明的技术保护范围不应被局限于具体的图示或说明的例子，而应该被包括在下面权利要求定义的本发明的技术要领范围内。

Claims (17)

1.一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，它主要包括：小功率独立原动机、大功率原动机、两个液压主泵、一个补油泵、两个高压安全溢流阀、一个补油回路安全溢流阀、两个补油单向阀、一个卸油背压溢流阀、一个截断阀、一个双向液压马达、一个减速机、一个搅拌筒，其特征在于：系统有一个小功率独立原动机、一个大功率原动机、三个液压泵，其中两个是液压主泵，一个是补油液压泵；两个液压主泵排量不同，一个液压主泵排量较大，即大排量液压主泵，一个液压主泵排量较小，即小排量液压主泵；大排量液压主泵由大功率原动机动力系统驱动，小排量液压主泵由小功率独立原动机动力系统驱动，补油泵由小功率独立原动机动力系统驱动，每个液压主泵分别与双向液压马达组成一个液压泵─液压马达闭式回路，液压马达通过减速机驱动搅拌筒。

2.根据权利要求1所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统包括三个液压泵─一个大排量液压主泵、一个小排量液压主泵,、一个补油泵和一个双向液压马达，所述三个液压泵有以下组合形式，变量泵+变量泵+定量泵、定量泵+定量泵+定量泵、变量泵+定量泵+定量泵、定量泵+变量泵+定量泵，所述大排量液压主泵的最大排量是所述小排量液压主泵最大排量的2.5倍或2.5倍以上。

3.根据权利要求2所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述的定量液压主泵可以使用恒功率的变量液压泵替代。

4.根据权利要求1所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述的大排量液压主泵与所述的小排量液压主泵分别由不同的原动机驱动─大功率原动机驱动大排量液压主泵，独立小功率原动机驱动小排量液压主泵，所述补油泵由独立小功率原动机驱动。

5.根据权利要求4所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述的大功率原动机可以为底盘发动机、独立于底盘发动机的大功率独立原动机如大功率独立电动机或大功率独立发动机；所述的小功率原动机为独立于底盘发动机的小功率独立原动机，可以选用小功率独立电动机或小功率独立发动机。

6.根据权利要求2所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述的大排量液压主泵和所述的小排量液压主泵分别与所述的双向液压马达组成液压泵─液压马达闭式回路，所述的双向液压马达两端进出油路上分别接一个液压蓄能器；所述补油泵的出口一路连接补油顺序阀，补油顺序阀的出口通过两补油单向阀与所述双向液压马达两端油口相通，所述补油泵的出口旁路连接所述补油安全溢流阀通油箱，所述补油顺序阀的出口旁路连接所述液压主泵及电控液压先导换向阀的先导控制油路；所述双向液压马达的两端分别接两个安全溢流阀的进油口，所述安全溢流阀的出口接所述双向液压马达的另一端油口或者接所述补油回路的顺序阀的出油口；在没有补油回路顺序阀的情况下，所述安全溢流阀的出油口可以接通所述补油泵的出口；所述双向液压马达的进、出油口分别与截断阀的两进油口相连接，所述截断阀的出油口通过所述卸油背压溢流阀回油箱。

7.根据权利要求2所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述两液压主泵都是双向泵的系统在每个所述双向液压主泵的进、出油口分别安装分别一个二位二通换向阀；所述两液压主泵是单向泵的系统分别在每一所述单向主泵的出口安装一个单向阀；所述两液压主泵是双向泵+单向泵的系统在每一所述液压主泵的进、出口分别安装一个二位二通换向阀；在所述补油泵为双向定量泵时，在所述补油泵两端安装单向阀组成单向阀桥式回路。

8.根据权利要求7所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述的两位两通换向阀可以是电磁或电控液压先导换向阀，当所述的两位两通换向阀为电控液压先导换向阀时，可以采用所述补油泵的出口油液作为所述的两位两通换向阀的先导控制油液。

9.根据权利要求2所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：在每个所述液压主泵是双向变量泵或双向定量泵情况时，所述双向主泵进、出油口分别旁路连接一个单向阀与油箱相通，单向阀的导通方向为从油箱到所述双向主泵的进出油口方向；在两个所述液压主泵一个是双向泵，一个是单向泵的情况时，在所述双向主泵进、出油口分别旁路连接一个单向阀与油箱相通，单向阀的导通方向为从油箱到所述双向主泵的进出油口，在所述单向主泵进油口旁路连接一个单向阀与油箱相通，单向阀的导通方向为从油箱到所述单向主泵的进油口。

10.根据权利要求1所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：驱动系统的动力源的形式可采用以下6种组合中的一种：底盘发动机+取力器+大排量主泵＆蓄电池+电动机控制器+小功率独立电动机+小排量液压主泵及补油泵、蓄电池+电动机控制器+大功率独立电动机+大排量液压主泵＆蓄电池+电动机控制器+小功率独立电动机+小排量液压主泵及补油泵、独立大功率发动机+大排量液压主泵＆蓄电池+电动机控制器+小功率独立电动机+小排量主泵及补油泵、底盘发动机+取力器+大排量液压主泵＆独立小功率发动机+小排量主泵及补油泵、蓄电池+电动机控制器+大功率独立电动机+大排量液压主泵＆独立小功率发动机+小排量液压主泵及补油泵、独立大功率发动机+大排量液压主泵＆独立小功率发动机+小排量液压主泵及补油泵。

11.根据权利要求1所述的一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：两个所述液压主泵是单向泵的系统是通过在主回路上安装的换向阀换向；两个所述液压主泵是单向泵加双向泵的系统，双向主泵的换向是通过电动机控制器控制电动机反转换向或通过换向阀换向或者通过双向变量泵系统的变量机构换向，所述单向主泵的换向是通过换向阀换向；两个所述液压主泵是双向泵的系统是通过双向主泵的变量伺服换向或者原动机反转或者在闭式回路加装换向阀来实现对所述双向马达的换向驱动。

12.根据权利要求11所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：通过所述换向阀来对所述双向液压马达的转向控制的系统是通过在主回路上安装的换向阀换向来实现对所述双向液压马达的转动实现换向驱动；所述换向阀的中位机能是与液压主泵进出油口相连接的两个所述换向阀的进出油口相连通，并与所述换向阀的第三个进出油口相通，所述换向阀的第三个进出油口通油箱，两个分别与所述双向液压马达的进出油腔相通的所述换向阀的进出油口封闭，所述换向阀为三位五通换向阀。

13.根据权利要求11所述一种新型混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：通过所述换向阀来对所述双向液压马达的转向控制的系统是通过在主回路上安装的换向阀换向来实现对所述双向液压马达的转动实现换向驱动；所述换向阀的中位机能是与所述液压主泵进出口相连接的两个所述换向阀的进出油口相连通，两个分别与所述双向液压马达的进出油口相连接的所述换向阀的进出油口封闭，所述换向阀可以选用三位四通换向阀；闭式主回路中与所述液压主泵压力油出口相连接的一侧旁接一安全溢流阀的进油口，安全溢流阀的出口通油箱；闭式主回路中与所述液压主泵进油口相连接的一侧与油箱之间旁接一单向阀，所述单向阀的导通方向为从油箱到主泵的进油口一侧。

14.根据权利要求1所述一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：与所述补油泵相联的所述小功率原动机必须首先启动，并且在所述搅拌筒运转时始终处于工作状态，当混凝土搅拌运输车在输送工况时，只用所述小排量液压主泵提供驱动所述液压马达的压力油液；当混凝土搅拌运输车在装卸工况时，需要所述大排量液压主泵单独或所述两个主泵双泵合流来为所述液压马达提供压力油液。

15.根据权利要求1所述一种新型的混凝土搅拌车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：系统具有除了底盘发动机外的另外一个独立小功率原动机，该独立小功率原动机可以是独立电动机或独立发动机，电动机的形式可以是直流电动机，也可以是交流电动机；所述独立小功率原动机的额定功率可以满足所述混凝土搅拌运输车对搅拌筒1～3r/min的匀速搅动的功率要求，但并不能满足所述混凝土搅拌运输车装卸料时驱动所述搅拌筒以10r/min以上的转速转动的功率要求。

16.根据权利要求6所述一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：如果所述闭式回路通过独立电动机反转来实现对所述双向液压马达的换向驱动时，如果至少其中一个所述液压主泵为定量泵，则需要在所述双向液压马达的进、出油口与油箱之间安装一个换向阀。

17.根据权利要求16所述一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统，其特征在于：所述换向阀为两位三通或三位三通换向阀，所述换向阀的三个进出油口a,b,c分别与所述双向马达的进、出油口及油箱相通；所述换向阀的左（右）位机能为所述换向阀的进出油口a、b、c相通，所述换向阀的右（左）位机能为所述换向阀的进出油口a、b与c之间隔断或a、b与c之间分别接一个单向阀，单向阀的导通方向为从c到a、b；当所述换向阀为三位阀时，所述换向阀的中位机能为a、b之间通过一节流口相接，c口关闭；所述换向阀可以选用手动或电磁、电控液压先导换向阀，当所述换向阀为电控液压先导换向阀时，可以使用所述补油泵的出口油液来作为所述换向阀的先导控制油液。

Images