CN1028303C - 自行式带工作转子的筑路机械的液压传动系统 - Google Patents

Abstract

一种自行式带工作转子的筑路机械的液压传动系统是由行走液压传动系统和转子液压传动系统组成。本发明的特点是在其行走液压传动系统中的行走液压泵(12)内设有先导控制压力调节阀(9)和高压截断阀(10)，前者起到合理地自动功率调节功能，后者起到超载保护功能，从而进一步提高整机技术性能。提高整机传动效率、提高机器的作业质量和稳定性及可靠性，进一步提高了发动机的功率利用和机器作业的生产率。

Description

本发明属筑路机械，特别涉及自行式带工作转子的筑路机械的液压传动系统领域。

自行式带工作转子的筑路机械在工作时，会因其工作对象特性、种类的变化而引起外阻力的变化，进而引起行走传动系统和转子传动系统之间的功率分配发生变化或因其工作转子遇到施工材料中的大石块、大树根或地井盖等杂物时，会引起转子传动系统超载以致损坏机器的结构件或传动系统。因此，在这种筑路机械的传动系统中有必要进行自动功率调节和超载保护。为此，目前国内外使用的这种筑路机械的传动系统中均采用了一定的技术措施，如德国BOMAG公司生产的MPH100R型稳定土拌和机的传动系统采用的液压传动系统中便设置了自动功率调节系统和超载保护系统。其液压传动系统主要是由行走液压传动系统和转子液压传动系统这两个独立的闭式回路系统组成。其行走液压传动系统是由安装在发动机前端的一只行走液压泵和安装在机架上的一只行走液压马达组成，行走液压泵通过液压管路与行走液压马达相接，构成一个独立的闭式液压回路。其转子液压传动系统是由安装在发动机后端的一只转子液压泵和安装在工作转子两端的两只低速大扭矩转子液压马达组成，转子液压泵通过液压管路与转子液压马达相接，构成一个独立的闭式液压回路。为了实现自动功率调节功能和超载保护功能，分别在行走液压泵和转子液压泵的变量控制油路中设有两个通径不同的固定节流口和两个调节值不同的由转子液压传动系统工作压力所控制的压力补偿阀。两个固定节流口可根据发动机转速的变化自动地调节各自行走液压泵和转子液压泵的排量，而两个压力补偿阀可根据转子液压传动系统的工作压力的变化自动地调节行走液压泵和转子液压泵的排量，两者共同起自动功率分配作用。而后者在一定程度上也起安全保护作用。然而，该液压传动系统的缺点是不能合理地进行 机器所需的自动功率调节。这是因为MPH100R型稳定土拌和机在工作中，遇到作业对象的特性或种类变化而引起外阻力变化时，发动机会因其外负荷的变化而变化。特别是当机器外阻力增大而引起发动机转速下降时，由于固定的节流口和压力补偿阀的作用，使分别进入行走液压泵和转子液压泵的控制油路的控制油压变小，这会在引起行走液压泵排量变小同时，使转子液压泵的排量进一步减小（因为这种机器的大部分功率消耗在工作转子上，其转子液压泵对工作转子上的切削阻力的变化最为敏感），造成工作转子的转速下降，工作转子的切削路程变长，工作转子的切削厚度增加，相应的工作转子的切削阻力进一步增大，从而使发动机的转速进一步下降。这样周而复始的恶性循环结果会影响整机技术性能，影响发动机的正常工作、影响发动机功率的充分利用、影响机器作业的生产率和稳定性及可靠性。

本发明的目的就在于克服现有技术中因不能合理的自动分配功率而造成整机工作不稳定甚至造成发动机突然熄火的缺点，特提供一种具有适合自行式带工作转子的筑路机械作业的合理的自动功率调节功能和超载保护功能的液压传动系统。旨在进一步提高其技术性能，即进一步提高发动机的功率利用率和传动效率，进一步提高机器作业的生产率和质量，进一步提高机器作业的稳定性及可靠性。

为实现上述目的，本发明的构思是根据这种筑路机械工作时，因其外阻力变化（主要是工作转子切削阻力增加）而引起发动机转速变化，故有必要在转子传动系统和行走传动系统之间进行合理的自动功率调节。为此，本发明特在其行走液压传动系统的行走液压泵的变量控制油路上装设一只与发动机转速相关的先导控制压力调节阀。通过它来自动检测发动机的转速变化。当机器外阻力增加时，它能自动地减小其工作速度（行走功率）以保证工作转子转速的相对稳定、保证工作转子的功率消耗。这样就实现了自动功率调节的第 一步一自动地减小行走功率，相应地增加转子的功率。由于自行式带工作转子的筑路机械工作速度的自动减小，同时引起工作转子的切削路程减小，工作转子的切削厚度减薄，切削阻力减小，则工作转子所用的功率也会相应地减小，从而使这种筑路机械的外阻力减小，发动机又回到原设定转速下工作，其工作速度和行走功率又会相应地增加，但其最大工作速度仍在规定范围之内，以保证其施工质量。这样就实现了自动功率调节的第二步一工作转子的功率自动减小，行走功率相应增加。如此周而复始的良性循环，实现了本发明的目的。

另外，本发明根据这种筑路机械工作时，工作转子遇到较大的冲击阻力，而会在转子液压传动系统中引起较高的压力冲击，从而引起转子液压传动系统超载或毁坏构件。故有必要在液压传动系统中设有过载保护系统。为此，本发明特在其液压传动系统的行走液压泵的变量控制油路上装设了一只与转子液压传动系统工作压力相关的高压截断阀。当工作转子遇到较大的冲击阻力时，通过它的自动控制，自动停止机器前进，以保护其整机构件及传动系统不受超载破坏。

本发明的详细结构如下所述，它是由行走液压传动系统和转子液压传动系统组成，其行走液压传动系统是由安装在机架上的发动机、与发动机尾部相接的弹性联结盘和分动箱以及安装在分动箱后面的具有手动伺服变量机构的行走液压泵，与安装在机架上的行走液压马达组成，行走液压泵的一端与行走液压马达的一端通过液压管路相接，行走液压泵的另一端与行走液压马达的另一端通过另一只液压管路相接，组成独立的双向行走液压闭式回路系统。其转子液压传动系统是由安装在机架上的发动机、与发动机尾部相接的弹性联结盘和分动箱以及安装在分动箱后面的两只具有手动伺服变量机构的转子液压泵、与安装在工作装置上的两只转子液压马达组成， 转子液压泵的高压油口通过高压液压管路与转子液压马达的进油口相接，转子液压马达的回油口通过低压液压管路与转子液压泵进油口相接，组成独立的单向转子液压闭式回路系统。

另外，行走液压马达和两只转子液压马达的外泻漏集油管路通过液压油散热器与液压油箱相接，在行走液压泵的吸油管路（它与液压油箱相接）上设有滤油器，在转子液压泵的吸油管路（它与液压油箱相接）上设有滤油器。在转子液压传动系统中，有两个转子液压泵和两个转子液压马达，两个转子液压泵通过高压控制油路与高压截断阀相接。转子液压传动系统中有两个转子液压泵和两个转子液压马达，装有手动伺服变量机构的转子液压泵和另一只装有手动伺服变量机构的转子液压泵的高压液油口通过装在工作装置上的一只转子液压马达的高压液压管路与装在工作装置上的另一只转子液压马达的高压液压管路及与两只转子液压马达的高压液压马达的高压液压管路相接的再一只高压液压管路将两只转子液压马达并联相接，一只转子液压马达的回油口通过低压液压管路与一只转子液压泵相接，构成独立的单向转子液压闭式回路，另一只转子液压马达的回油口通过另一只低压液压管路与另一只转子液压泵相接，构成独立的单向转子液压闭式回路。在行走液压传动系统中的行走液压泵内设有与发动机转速相关的先导控制压力调节阀和与转子液压传动系统工作压力相关的高压截断阀，两个转子液压泵通过高压控制油路与高压截断阀相接。另外，两只转子液压马达的外泻漏集油管路通过液压油散热器与液压油箱相接，在一只转子液压泵的吸油管路上设有滤油器，在另一只转子液压泵的吸油管路上设有另一只滤油器，两只吸油管路与液压油箱相接。

其中上述的行走液压泵和两只转子液压泵为直轴式手动伺服斜盘结构柱塞变量泵，其设定工作压力范围为0-45MPa，由设在各自液压泵上的溢流阀调定。上述的行走液压马达和两只转子液压马达 为弯轴式柱塞定量马达，其设定工作压力范围为0-45MPa。上述的各液压泵、液压马达的排量、转速和压力均与机器各自传动系统所传递的功率相适应。上述的先导控制压力调节阀的先导控制压力值与发动机的转速成二次曲线关系，即P＝f（n²）+C（其中P为先导控制压力，n为转速，C为常数）。其可在发动机为额定转速时，使行走液压泵排量达到最大。而在发动机为最大扭矩转速时，使行走液压泵排量为零。上述的高压截断阀的压力值应小于转子液压泵溢流阀的设定值。上述的各种液压管路的耐压值和通径均与各自连接的行走液压泵、行走液压马达、转子液压泵、转子液压马达的工作流量和工作压力相适应。上述的三只滤油器应与各自连接的液压泵的要求相适应。

附图说明：

图1：本发明的结构图

图2：WB-230型轮胎式稳定土拌和机结构示意图

其中：

1-机架    2-前转向轮    3-后驱动轮    4-工作装置    5-传动系统    6-发动机    7-弹性联结盘    8-分动箱    9-先导控制压力调节阀    10-高压截断阀    11-手动伺服变量机构    12-行走液压泵    13-液压管路    14-行走液压马达    15-液压管路    16-高压控制油路    17-高压液压管路    18-转子液压马达    19-低压管路    20-高压液压管路    21-高压液压管路    22-转子液压马达    23-低压液压管路    24-外泻漏集油管路    25-液压油散热器    26-液压油箱    27-滤油器    28-滤油器    29-滤油器    30-吸油管路    31-吸油管路    32-吸油管路    33-转子液压泵    34-手动伺服变量机构    35-转子液压泵    36-手动伺服变量机构

实施例：

WB230型轮胎式稳定土拌和机的液压传动系统是由行走液压传动系统和转子液压传动系统组成，其行走液压传动系统是由安装在机架（1）上的发动机（6）、与发动机（6）尾部相接的弹性联结盘（7）和分动箱（8）以及安装在分动箱（8）后面的具有手动伺服变量机构（11）的行走液压泵（12），与安装在机架（1）上的行走液压马达（14）组成，行走液压泵（12）通过液压管路（13）、（15）与行走液压马达（14）相接，组成独立的双向行走液压闭式回路系统，行走液压马达（14）经传动系统驱动后驱动轮（3）行走，机器的行走方向和运行速度由行走液压泵（12）上的手动伺服变量机构（11）来控制。

其转子液压传动系统是由安装在机架（1）上的发动机（6）、与发动机（6）尾部相接的弹性联结盘（7）和分动箱（8）以及安装在分动箱（8）后面的具有手动伺服变量机构（34）、（36）的转子液压泵（33）、（35）和与安装在工作装置（4）上的转子液压马达（18）、（22）组成，装有手动伺服变量机构（36）的转子液压泵（35）和装有手动伺服变量机构（34）的转子液压泵（33）的高压油口通过高压管路（17）、（20）、（21）分别与装在工作装置（4）上的转子液压马达（22）、（18）的进油口相接，转子液压马达（22）、（18）的回油口通过低压管路（19）、（23）分别与转子液压泵（35）、（33）的进油口相接，构成独立的单向转子液压闭式回路系统。转子液压马达（22）、（18）经传动系统将动力传给工作装置（4）（它为单向逆转），完成机器的稳定土拌和或铣削作业。其工作装置（4）的旋转速度及旋转方向由转子液压泵（33）、（35）上的手动伺服变量机构（34）、（36）来控制。通常将转子液压泵（33）、（35）的排量控制在最大，以保证工作转子的恒速作业。

行走液压传动系统中的行走液压泵（12）内设有与发动机转速相关的先导控制压力调节阀（9）和与转子液压传动系统工作压力相关的高压截断阀（10）、转子液压泵（33）、（35）通过高压控制油路（16） 与高压截断阀（10）相接。另外，行走液压马达（14）和转子液压马达（18）、（22）的外泻漏集油管路（24）通过液压散热油箱（25）与液压油箱（26）相接，在行走液压泵（12）和转子液压泵（35）、（33）的各自的吸油管路（30）、（31）、（32）上分别设有滤油器（29）、（28）、（27）、吸油管路（30）、（31）、（32）与液压油箱（26）相接。

其中上述的行走液压泵（12）和转子液压泵（33）、（35）为直轴式手动伺服斜盘结构柱塞变量泵，其设定工作压力范围为0-34.5MPa，由设在各自液压泵上的溢流阀调定。上述的行走液压马达（14）和高速转子液压马达（18）、（22）为弯轴式柱塞定量马达，其设定工作压力范围为0-34.5MPa。上述的各液压泵、液压马达的排量、转速和压力均与机器各自传动系统所传递的功率相适应。上述的先导控制压力调节阀（9）的先导控制压力值与发动机的转速成二次曲线关系，上述的高压截断阀（10）的压力值应小于转子液压泵溢流阀的设定值，上述的各种液压管路的耐压值和通径均与各自连接的行走液压泵、行走液压马达、转子液压泵、转子液压马达的工作流量及工作压力相适应。上述的滤油器（27）、（28）、（29）应与各自连接的液压泵的要求相适应。

该机的自动功率调节功能是通过与发动机转速相关的先导控制压力调节阀（9）自动地检测发动机（6）的转速，并根据发动机（6）的转速变化，自动地调节行走液压泵（12）的排量，进而调节机器行走速度和行走功率。当稳定土拌和机在拌和或铣削作业中外阻力增加，超出发动机（6）的额定负荷时，发动机（6）的转速则下降，先导控制压力调节阀（9）则通过与发动机转速相关的先导的控制压力的减小，自动地减小行走液压泵（12）排量，减小机器的工作速度，使机器的行驶功率相应的减小，而优先保证机器的转子液压传动系统的功率消耗。即实现机器自动功率调节功能的第一步～行走系统功率减小，转子系统功率增大。当机器工作速度减小后，其工作装置 （4）的切削路程相应减小，切削厚度相应减薄，转子的切削阻力相应减小，转子传动系统的功率削耗又有减小趋势，则发动机又可自动地回到其原设定转速下工作，而机器可自动地恢复到原设定的工作速度下稳定地作业，实现了稳定土拌和机自动功率调节的第二步～转子功率自动减小，而行走功率自动增加。上述自动功率调节过程，可根据机器的外阻力的变化，在发动机的额定转速到最大扭矩转速范围内自动地进行，机器的最大工作速度仍在规定范围内，因而提高了机器的技术性能和整机的传动效率，提高了发动机的功率利用率和拌和的质量，提高了机器的作业生产率。

该机的超载保护功能是在行走液压泵（12）上设一个与转子液压传动系统的工作压力相关的高压截断阀（10），并通过转子液压泵（33）、（35）的高压控制油路（16）来控制高压截断阀（10）动作。当稳定土拌和机在拌和或铣削作业中，工作装置（4）会遇到施工材料中的大石块、大树根或地井盖等杂物时，转子液压传动系统的高压管路（17）、（21）和（20）会受到到高压冲击，则转子液压泵（33）、（35）的高压控制油路（16）接通，行走液压泵（12）上的高压截断阀（10）使行走液压泵（12）的斜盘摆角自动回零，排量自动回零，机器则会自动停止前进，而发动机不会突然熄火，待操作人员操作辅助系统提升工作装置，人工排除障碍物之后，机器可恢复正常工作状态。这就实现了对整机构和液压传动系统不受超载的损坏的安全保护功能。

由于稳定拌和机的液压传动系统采用上述自动功率调节技术和过载安全保护技术，提高了机器的整机技术性能，即提高了机器作业的稳定性和可靠性，提高了整机传动系统的传动效率，其整机传动效率高达71.5%，提高了机器的拌和质量，使机器主要技术性能指标特别是总传动效率和拌和均匀性指标达到国内同类型领先水平。

Claims (2)

1、一种自行式带工作转子的筑路机械的液压传动系统是由行走液压传动系统和转子液压传动系统组成，其行走液压传动系统是由安装在机架(1)上的发动机(6)、与发动机(6)的尾部相接的弹性联结盘(7)和分动箱(8)以及安装在分动箱(8)后面的具有手动伺服变量机构(11)的行走液压泵(12)与安装在机架(1)上的行走液压马达(14)组成，行走液压泵(12)的一端与行走液压马达(14)的一端通过液压管路(13)相接，行走液压泵(12)的另一端与行走液压马达(14)的另一端通过另一只液压管路(15)相接，组成独立的双向行走液压闭式回路系统，其转子液压传动系统是由安装在机架(1)上的发动机(6)、与发动机(6)的尾部相接的弹性联结盘(7)和分动箱(8)以及安装在分动箱(8)后面的两只具有手动伺服变量机构的转子的液压泵、安装在工作装置(4)上的两只转子液压马达组成，转子液压泵的高压油口通过高压液压管路与转子液压马达的进油口相接，转子液压马达的回油口通过低压液压管路与转子液压泵进油口相接，组成独立的单向转子液压闭式回路系统，另外行走液压马达(14)和两只转子液压马达的外泻漏集油管路(24)通过液压油散热器(25)与液压油箱(26)相接，在行走液压泵(12)的吸油管路(30)(它与液压油箱(26)相接)上设有滤油器(29)，在转子液压泵的吸油管路(它与液压油箱(26)相接)上设有滤油器，其特征在于其行走液压传动系统中的行走液压泵(12)内设有与发动机转速相关的先导控制压力调节阀(9)和与转子液压传动系统工作压力相关的高压截断阀(10)，两个转子液压泵(33)、(35)通过高压控制油路(16)与高压截断阀(10)相接，转子液压传动系统中，有两个转子液压泵和两个转子液压马达，装有手动伺服变量机构(36)的转子液压泵(35)和另一只装有手动伺服变量机构(34)的转子液压泵(33)的高压液油口通过装在工作装置(4)上的一只转子液压马达(18)的高压液压管路(17)与装在工作装置(4)上的另一只转子液压马达(22)的高压液压管路(21)及与两只转子液压马达的高压液压管路(17)、(21)相接的再一只高压液压管路(20)将两只转子液压马达(18)、(22)并联相接，一只转子液压马达(18)的回油口通过低压液压管路(19)与一只转子液压泵(35)相接，构成独立的单向转子液压闭式回路，另一只转子液压马达(22)的回油口通过另一只低压液压管路(23)与另一只转子液压泵(33)相接，构成独立的单向转子液压闭式回路，另外两只转子液压马达(18)、(22)的外泻漏集油管路(24)通过液压油散热器(25)与液压油箱(26)相接，在一只转子液压泵(35)的吸油管路(31)上设有滤油器(28)，在另一只转子液压泵(33)吸油管路(32)上设有另一个滤油器(27)，一只转子液压泵(35)的吸油管路(31)和另一只转子液压泵(33)的吸油管路(32)与液压油箱(26)相接。

2、根据权利要求1所述的自行式带工作转子的筑路机械的液压传动系统，其特征在于所说的行走液压泵（12）和两个转子液压泵（33）、（35）为直轴式手动伺服斜盘结构柱塞变量泵，其设定工作压力范围为0-45MPa，所说的行走液压马达（14）和两个转子液压马达（18）、（22）为弯轴式柱塞定量马达，其设定工作压力范围为0-45MPa，上述的各液压泵、液压马达的排量、转速和压力均与机器各自传动系统所传递的功率相适应，所说的先导控制压力调节阀（9）的先导控制压力值与发动机的转速成二次曲线关系，所说的高压截断阀（10）的压力值应小于转子液压泵溢流阀的设定值，所说的各种液压管路的耐压值和通径均与各自连接的行走液压泵、行走液压马达、转子液压泵、转子液压马达的工作流量和工作压力相适应，所说的三只滤油器（27）、（28）、（29）应与各自连接的液压泵的要求相适应。

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