CN102390257A

CN102390257A - 工程机械的高低速行走驱动电液控制系统

Info

Publication number: CN102390257A
Application number: CN2011102730518A
Authority: CN
Inventors: 赵国普
Original assignee: JIANGSU SIMING ENGINEERING MACHINERY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU SIMING ENGINEERING MACHINERY Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102390257B

Abstract

工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，涉及一种高低速电液控制系统，尤其涉及一种工程机械行走驱动多马达实现高低速切换电液控制系统。包括一组双向液压泵、一个前行走液压马达、一个后左行走液压马达、一个后右行走液压马达、一组高低速液压阀组、分流集流器、减速器、前驱动装置、行走左后驱动装置、行走右后驱动装置和一组液压停车制动器。通过换向阀控制油流方向，使定量液压马达处于串联或并联两种工作状态，从而实现工程机械的高速和低速两种行走速度模式。

Description

工程机械的高低速行走驱动电液控制系统

技术领域

本发明涉及一种高低速电液控制系统，尤其涉及一种工程机械行走驱动多马达实现高低速切换电液控制系统。

背景技术

水泥滑模摊铺机、沥青摊铺机等工程机械都采用液压驱动行走，一般都具有高速和低速两种行走速度模式（档位）：施工时处于低速行走模式（最高施工速度一般为16m/min），满足正常的施工要求；空载行走时处于高速模式（最高行驶速度一般为60m/min），提高空载行走速度，缩短自行转场所花费的时间。当前，这些机械的高低速两种行走速度模式都是通过变量液压马达实现的，该类液压系统采用电控变量泵在速度区间内实现无级变速，采用电控或液控变量马达实现高低速切换。

发明内容

本发明的目的是提供一种由双向液压泵、定量液压马达、分流集流器、换向阀等组成的电控液压系统，通过换向阀控制油流方向，使定量液压马达处于串联或并联两种工作状态，从而实现工程机械的高速和低速两种行走速度模式。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明包括一组双向液压泵、一个前行走液压马达、一个后左行走液压马达、一个后右行走液压马达、一组高低速液压阀组、分流集流器、减速器、前驱动装置、行走左后驱动装置、行走右后驱动装置和一组液压停车制动器；

所述高低速液压阀组60包括一个阀块61、一个两位二通换向阀21、第一两位三通换向阀20、第二两位三通换向阀22、第三两位三通换向阀23、一个调压溢流阀24；

阀块61设有P口、T口、R口、F口、FD口、FF口、FD1口、FD2口、LRF口、RRF口、LRR口和FR口；所述阀块61的T口接油箱2；

第一两位三通换向阀20的的A口和B口分别连通高低速液压阀组60的P口和T口，第一两位三通换向阀20的P口分别与第二两位三通换向阀22和第三两位三通换向阀23的液控口Pi连接；

第二两位三通换向阀22的P口与高低速液压阀组60的LRF口连接，第三两位三通换向阀23的P口与高低速液压阀组60的FR口连通，第二两位三通换向阀22和第三两位三通换向阀23的B口相互连接，第二两位三通换向阀22的A口分别与两位二通换向阀21的P1口和高低速液压阀组60的FD1口连通，第三两位三通换向阀23的A口分别与高低速液压阀组60的R口和LRR口连通；两位二通换向阀21的P2口分别与调压溢流阀24的出油口和高低速液压阀组60的F口、FD口以及FF口连通；调压溢流阀24的进油口连接高低速液压阀组60的RRF口；

所述高低速液压阀组60的FD口、FD1口和FD2口分别通过管路与分流集流器50的A口、T口、B口连接；

高低速液压阀组60的FF口和FR口分别通过管路与前行走液压马达25的两个油口（F口和B口）连接；

高低速液压阀组60的LRF口和LRR口分别通过管路与后左行走液压马达26-L的两个油口（F口和B口）连接；

高低速液压阀组60的RRF口通过管路与后右行走液压马达26-R的一个油口（F口）连接，后右行走液压马达26-R的一个油口（B口）通过管路分别连接高低速液压阀组60的LRR口和后左行走液压马达26-L的一个油口（B口）；

所述双向液压泵的两个工作油口分别通过管路与高低速液压阀组的F口和R口相连，双向液压泵的补油压力口（G口）与高低速液压阀组的P口相连；

所述前行走液压马达通过减速器与行走前驱动装置连接；所述后左行走液压马达和个后右行走液压马达分别通过减速器与行走左后驱动装置和行走右后驱动装置连接。

本发明的优点有：

1）采用高低速液压阀组使三个定量液压马达可形成串联或并联两种连接方式，在串联连接方式时，工程机械将处于高速行走模式；在并联连接方式时，工程机械将处于低速行走模式。选用定量液压马达代替变量液压马达实现高/低速两种行走速度模式，降低设备成本；

2）高低速液压阀组中的液压阀选用插装式，集成度高，简化阀组的结构；

3）选用齿轮型分流集流器，使系统具有更高的分流/集流精度，提高了工程机械在环境差的路基上工作时行走驱动装置抗打滑性能。

附图说明

图1是本发明的高低速电控液压系统结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明至少设有一组双向液压泵10、一个前行走液压马达25、一个后左行走液压马达26-L、一个后右行走液压马达26-R、一组高低速液压阀组60、分流集流器50、三组行星减速器27、前驱动装置28-F、行走左后驱动装置28-L、行走右后驱动装置28-R和一组液压停车制动器29。

高低速液压阀组60设有一个阀块61、一个两位二通换向阀21、第一两位三通换向阀20、第二两位三通换向阀22、第三两位三通换向阀23、一个调压溢流阀24。

阀块61设有P口、T口、R口、F口、FD口、FF口、FD1口、FD2口、LRF口、RRF口、LRR口和FR口。阀块61的T口接油箱2。

第一两位三通换向阀20的的A口和B口分别连通高低速液压阀组60的P口和T口，第一两位三通换向阀20的P口分别与第二两位三通换向阀22和第三两位三通换向阀23的液控口Pi连接。

第二两位三通换向阀22的P口与高低速液压阀组60的LRF口连接，第三两位三通换向阀23的P口与高低速液压阀组60的FR口连通，第二两位三通换向阀22和第三两位三通换向阀23的B口相互连接，第二两位三通换向阀22的A口分别与两位二通换向阀21的P1口和高低速液压阀组60的FD1口连通，第三两位三通换向阀23的A口分别与高低速液压阀组60的R口和LRR口连通；两位二通换向阀21的P2口分别与调压溢流阀24的出油口和高低速液压阀组60的F口、FD口以及FF口连通；调压溢流阀24的进油口连接高低速液压阀组60的RRF口。

所述高低速液压阀组60的FD口、FD1口和FD2口分别通过管路37、32和33与分流集流器50的A口、T口和B口连接。

高低速液压阀组60的FF口和FR口分别通过管路30和31与前行走液压马达25的F口和B口连接。

高低速液压阀组60的LRF口和LRR口分别通过管路35和36与后左行走液压马达26-L的F口和B口连接。

高低速液压阀组60的RRF口通过管路38与后右行走液压马达26-R的F口连接，后右行走液压马达26-R的B口通过管路39和36分别连接高低速液压阀组60的LRR口和后左行走液压马达26-L的B口。

双向液压泵10是一种用于闭式系统的电控变量双向液压泵，内部集成了主泵1、补油泵3和调压溢流阀4、5和6，补油泵3的进油口经双向液压泵10的补油进油口S口连接油箱2，补油泵3的出口分别连接双向液压泵10的补油压力口G口和调压溢流阀4、5和6的各进油口，调压溢流阀5和6内含单向阀，补油泵3通过两个单向阀向系统的低压侧补油。

双向液压泵10的两个工作油口A和B分别通过管路15和16与高低速液压阀组60的F口和R口相连，双向液压泵10的补油压力口G口与高低速液压阀组的P口相连。

前行走液压马达25通过一组行星减速器27与行走前驱动装置28-F连接。

后左行走液压马达26-L、后右行走液压马达26-R分别通过两组行星减速器27与行走左后驱动装置28-L和行走右后驱动装置28-R连接。

本发明的高低速液压阀组包括一个阀块和多个液压阀，液压阀均为插装式，可简化高低速液压阀组的结构。

双向液压泵是一种用于闭式系统的电控变量双向液压泵，该泵内部集成了补油泵和调压溢流阀等。

行走液压马达均为双向定量马达，其中前行走液压马达内置一只液压停车制动器。

行走驱动装置可以是履带结构，也可以是轮式结构，行走驱动装置为三个，分为一个前行走驱动装置、一个后左行走驱动装置和一个后右行走驱动装置，前行走驱动装置与后左行走驱动装置前后布置、直线分布。

分流集流器选用齿轮式类型，相比阀式类型，齿轮式类型具有更高的分流/集流精度。

本发明的工作原理如下：

该发明的双向液压泵10和三个行走液压马达25和26经由高低速液压阀组60和分流集流器50组成闭式液压系统，其应用的工程机械在工作时具有前进和后退两个行走方向，其具体的行走方向是由前行走液压马达25、两个后行走液压马达26的液压油流方向决定的，现定义：三个行走液压马达F口进油、B口出油时工程机械为前进方向；三个行走液压马达B口进油、F口出油时工程机械为后退方向。

前进方向时：双向液压泵10从A口输出压力油流经管路15到达高低速液压阀组60的F口，此时电磁换向阀21处于断电状态，电磁换向阀21被用作单向阀使用，允许液压油从电磁换向阀21的P1口自由流向P2口，但不能从电磁换向阀21的P2口流到P1口。

（一）如果电磁换向阀20的线圈保持断电状态，电磁换向阀20的P口与B口连通，液控换向阀22和23的Pi口经由电磁换向阀20的P口和B口、高低速液压阀组60的T口通到油箱2，液控换向阀22和23处于第II工作位置，液控换向阀22和23各自的P口与A口连通，此时，高低速液压阀组60使三个行走液压马达25和26呈并行连接，工程机械处于低速大扭矩行走工作状态，原理如下：高压油从高低速液压阀组60的F口经由高低速液压阀组60的内部管道通到高低速液压阀组60的FD和FF口，高低速液压阀组60的FF口的高压油流经管路30进入前行走液压马达25的F口，驱动前行走液压马达25后从前行走液压马达25的B口输出，流经管路31到达高低速液压阀组60的FR口，然后经过液控换向阀23的P口、A口到达高低速液压阀组60的R口；高低速液压阀组60的FD口的高压油流经管路37通到分流集流器50的A口，并通过分流集流器50把进入A口的高压油等分到分流集流器50的T和B口，再分别流经管路32和33到达高低速液压阀组60的FD1和FD2口，FD1口的高压油通过高低速液压阀组60的内部管道进入液控换向阀22的A口、P口到达高低速液压阀组60的LRF口，然后流经管路35进入后左行走液压马达26-L的F口，驱动后左行走液压马达26-L后从后左行走液压马达26-L的B口输出，再流经管路36到达高低速液压阀组60的LRR口，通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的R口；FD2口的高压油通过高低速液压阀组60的内部管道并行进入调压溢流阀24进油口（正常情况下调压溢流阀24处于关闭状态，进入调压溢流阀24进油口的油被封堵于此）和高低速液压阀组60的RRF口，高低速液压阀组60的RRF口的高压油流经管路38进入后右行走液压马达26-R的F口，驱动后右行走液压马达26-R后从后右行走液压马达26-R的B口输出，再流经管路39和36到达高低速液压阀组60的LRR口，通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的R口。三个行走液压马达25和26的B口输出的低压油并行汇集到高低速液压阀组60的R口，最后经由管路16进入双向液压泵10的B口。

（二）如果电磁换向阀20的线圈处于通电状态，电磁换向阀20的P口与A口连通，液控换向阀22和23的Pi口经由电磁换向阀20的P口和A口、高低速液压阀组60的P口、管路17通到双向液压泵10的G口，来自补油泵3输出的压力油作用于液控换向阀22和23的Pi口，液控换向阀22和23处于第I工作位置，液控换向阀22和23各自的P口与B口连通，各自的A口关闭，此时，高低速液压阀组60使前行走液压马达25和后左行走液压马达26-L串联后再与后右行走液压马达26-R并行连接，工程机械处于高速小扭矩转场状态，原理如下：高压油从高低速液压阀组60的F口经由高低速液压阀组60的内部管道通到高低速液压阀组60的FD和FF口，高低速液压阀组60的FF口的高压油流经管路30进入前行走液压马达25的F口，驱动前行走液压马达25后从前行走液压马达25的B口输出，流经管路31到达高低速液压阀组60的FR口，然后经过液控换向阀23的P口、B口、液控换向阀22的B口、P口、高低速液压阀组60的LRF口和管路35进入后左行走液压马达26-L的F口，驱动后左行走液压马达26-L后从后左行走液压马达26-L的B口输出，再流经管路36到达高低速液压阀组60的LRR口，通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的R口；高低速液压阀组60的FD口的高压油流经管路37通到分流集流器50的A口，并通过分流集流器50把进入A口得高压油等分到分流集流器50的T和B口，再分别流经管路32和33到达高低速液压阀组60的FD1和FD2口，FD1口的高压油通过高低速液压阀组60的内部管道进入液控换向阀22的A口被封堵，随着分流集流器50的连续运转，被封堵在分流集流器50的T口与液控换向阀22的A口之间的高压油压力不断增大，当高于电磁换向阀21的P2口的压力时，油液就通过电磁换向阀21的P1口流到电磁换向阀21的P2口，进入压力油源管道再到达分流集流器50的A口被再利用，没有造成能量损失；FD2口的高压油通过高低速液压阀组60的内部管道并行进入调压溢流阀24进油口（正常情况下调压溢流阀24处于关闭状态，进入调压溢流阀24进油口的油被封堵于此）和高低速液压阀组60的RRF口，高低速液压阀组60的RRF口的高压油流经管路38进入后右行走液压马达26-R的F口，驱动后右行走液压马达26-R后从后右行走液压马达26-R的B口输出，再流经管路39和36到达高低速液压阀组60的LRR口，通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的R口。前行走液压马达25、后左行走液压马达26-L串联后从B口输出的低压油和后右行走液压马达26-R的B口输出的低压油并行汇集到高低速液压阀组60的R口，最后经由管路16进入双向液压泵10的B口。

后退方向时：双向液压泵10从B口输出压力油流经管路16到达高低速液压阀组60的R口，此时电磁换向阀21处于通电状态，允许液压油在电磁换向阀21的P1口与P2口之间双向自由流动。（一）如果电磁换向阀20的线圈保持断电状态，电磁换向阀20的P口与B口连通，液控换向阀22和23的Pi口经由电磁换向阀20的P口和B口、高低速液压阀组60的T口通到油箱2，液控换向阀22和23处于第II工作位置，液控换向阀22和23各自的P口与A口连通，此时，高低速液压阀组60使三个行走液压马达25和26呈并行连接，工程机械处于低速大扭矩行走工作状态，原理如下：高压油从高低速液压阀组60的R口经由高低速液压阀组60的内部管道并行分到两路，一路经液控换向阀23的A口、P口到达高低速液压阀组60的FR口，流经管路31进入前行走液压马达25的B口，驱动前行走液压马达25后从前行走液压马达25的F口输出，流经管路30到达高低速液压阀组60的FF口，再流经高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的F口；另一路到达到达高低速液压阀组60的LRR口，流经管路36和39并行分别进入后左行走液压马达26-L的B口和后右行走液压马达26-R的B口，进入后左行走液压马达26-L的B口的高压油驱动后左行走液压马达26-L后从后左行走液压马达26-L的F口输出，流经管路35到达高低速液压阀组60的LRF口，然后经过液控换向阀22的P口、A口并行进入电磁换向阀21的P1口（正常情况下来自液控换向阀22的A口的液压油不通过电磁换向阀21到达它的P2口）和分流集流器50的T口，聚集在分流集流器50的T口的液压油通过分流集流器50从其A口流出，经由管路37到达高低速液压阀组60的FD口，再通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的F口；进入后右行走液压马达26-R的B口的高压油驱动后右行走液压马达26-R后从后右行走液压马达26-R的F口输出，流经管路38到达高低速液压阀组60的RRF口，通过高低速液压阀组60的内部管道并行进入调压溢流阀24进油口（正常情况下调压溢流阀24处于关闭状态，进入调压溢流阀24进油口的油被封堵于此）和高低速液压阀组60的FD2口，高低速液压阀组60的FD2口的液压油流经管路33进入分流集流器50的B口，通过分流集流器50从其A口流出，经由管路37到达高低速液压阀组60的FD口，再通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的F口。三个行走液压马达25和26的F口输出的低压油并行汇集到高低速液压阀组60的F口，最后经由管路15进入双向液压泵10的A口。（二）如果电磁换向阀20的线圈处于通电状态，电磁换向阀20的P口与A口连通，液控换向阀22和23的Pi口经由电磁换向阀20的P口和A口、高低速液压阀组60的P口、管路17通到双向液压泵10的G口，来自补油泵3输出的压力油作用于液控换向阀22和23的Pi口，液控换向阀22和23处于第I工作位置，液控换向阀22和23各自的P口与B口连通，各自的A口关闭，此时，高低速液压阀组60使后左行走液压马达26-L和前行走液压马达25串联后再与后右行走液压马达26-R并行连接，工程机械处于高速小扭矩转场状态（在该状态下，没有行走液压马达的回油流进分流集流器50的T口，为避免分流集流器50在T口发生气蚀，一部分液压油将从电磁换向阀21的P2口经由电磁换向阀21、电磁换向阀21的P1口、高低速液压阀组60的FD1口和管路32补补充流进分流集流器50的T口，补充流量的大小与流进分流集流器50的B口基本相等），原理如下：高压油从高低速液压阀组60的R口经由高低速液压阀组60的内部管道并行分到两路，一路到液控换向阀23的B口被封堵，另一路到达高低速液压阀组60的LRR口，流经管路36和39并行分别进入后左行走液压马达26-L的B口和后右行走液压马达26-R的B口，进入后左行走液压马达26-L的B口的高压油驱动后左行走液压马达26-L后从后左行走液压马达26-L的F口输出，流经管路35到达高低速液压阀组60的LRF口，然后经过液控换向阀22的P口、B口和高低速液压阀组60内部通道进入液控换向阀23的B口、P口到达高低速液压阀组60的FR口，流经管路31进入前行走液压马达25的B口，驱动前行走液压马达25后从前行走液压马达25的F口输出，流经管路30到达高低速液压阀组60的FF口，再流经高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的F口；进入后右行走液压马达26-R的B口的高压油驱动后右行走液压马达26-R后从后右行走液压马达26-R的F口输出，流经管路38到达高低速液压阀组60的RRF口，通过高低速液压阀组60的内部管道并行进入调压溢流阀24进油口（正常情况下调压溢流阀24处于关闭状态，进入调压溢流阀24进油口的油被封堵于此）和高低速液压阀组60的FD2口，高低速液压阀组60的FD2口的液压油流经管路33进入分流集流器50的B口，通过分流集流器50从其A口流出，经由管路37到达高低速液压阀组60的FD口，再通过高低速液压阀组60的内部管道到达高低速液压阀组60的F口。后左行走液压马达26-L、前行走液压马达25串联后从F口输出的低压油和后右行走液压马达26-R的F口输出的低压油并行汇集到高低速液压阀组60的F口，最后经由管路15进入双向液压泵10的A口。

电磁换向阀21有两个作用：

（1）工程机械处于前进方向行驶状态，如果是低速模式，当工程机械向左转弯时，或者是高速模式下的任何前进方向，电磁换向阀21都将把来自分流集流器50的T口多余的压力油引回到压力油源，实现能量再利用，节能降低液压油的温升。

（2）工程机械处于后退方向行驶状态时，电磁换向阀21处于通电状态，允许液压油在电磁换向阀21的P1口与P2口之间双向自由流动，电磁换向阀21把分流集流器50的A口与T口接通，电磁换向阀21可以给分流集流器50的T口补油（高速行走模式），或者把进入分流集流器50的T口过多的液压油通过电磁换向阀21排出（工程机械向左转向时）防止分流集流器50发生气蚀。

调压溢流阀24的作用是：当工程机械向右转弯行驶时，调压溢流阀24将用作溢流阀把来自分流集流器50的B口多余的液压油从调压溢流阀24的输出口溢流出去，确保系统可靠工作。

分流集流器50的作用是：当工程机械处于低速行走模式时，无论是前进或者后退状态，分流集流器50都确保两个后行走液压马达26进入或者流出的液压油保持等量，避免与这两个后行走液压马达相连的行走驱动装置28-L和28-R在恶劣路况下出现打滑问题。

Claims

1.工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于包括一个双向液压泵、一个前行走液压马达、一个后左行走液压马达、一个后右行走液压马达、一组高低速液压阀组、分流集流器、减速器、行走前驱动装置、行走左后驱动装置、行走右后驱动装置和一个液压停车制动器；

第一两位三通换向阀20的A口和B口分别连通高低速液压阀组60的P口和T口，第一两位三通换向阀20的P口分别与第二两位三通换向阀22和第三两位三通换向阀23的液控口Pi连接；

高低速液压阀组60的FF口和FR口分别通过管路与前行走液压马达25的两个油口连接；

高低速液压阀组60的LRF口和LRR口分别通过管路与后左行走液压马达26-L的两个油口连接；

高低速液压阀组60的RRF口通过管路与后右行走液压马达26-R的一个油口连接，后右行走液压马达26-R的一个油口过管路分别连接高低速液压阀组60的LRR口和后左行走液压马达26-L的一个油口；

所述双向液压泵的两个工作油口分别通过管路与高低速液压阀组的F口和R口相连，双向液压泵的补油压力口与高低速液压阀组的P口相连；

2.根据权利要求1所述工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于所述高低速液压阀组中的各液压阀均为插装式液压阀。

3.根据权利要求1所述工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于所述双向液压泵是一种用于闭式系统的电控变量双向液压泵，该泵内部集成了补油泵和调压溢流阀。

4.根据权利要求1所述工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于所述前行走液压马达、后左行走液压马达和后右行走液压马达分别为双向定量马达，其中前行走液压马达内置一只液压停车制动器。

5.根据权利要求1所述工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于所述前行走驱动装置、后左行走驱动装置和后右行走驱动装置分别为履带结构或轮式结构。

6.根据权利要求1所述工程机械的高低速行走驱动电液控制系统，其特征在于所述分流集流器为齿轮式分流集流器。