CN103290879B - 挖掘装载机及其液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘装载机及其液压系统。该液压系统包括变量泵、装载端主阀、挖掘端主阀和控制装置；变量泵的进油口接于油箱，出油口分别通过装载端主阀和挖掘端主阀接于装载端负载和挖掘端负载；变量泵具有第一功率状态和第二功率状态以及功率状态切换单元，变量泵在第一功率状态下的最大输出功率小于在第二功率状态下的最大输出功率；控制装置用于在装载端负载工作时控制功率状态切换单元，使变量泵处于第一功率状态下，以及用于在挖掘端负载工作时控制功率状态切换单元，使变量泵处于第二功率状态下。本发明的挖掘装载机液压系统既提高了挖掘装载机与原动机的功率匹配程度，减少了功率的浪费，也提高了挖掘工况时的作业效率。

Description

挖掘装载机及其液压系统

技术领域

本发明涉及一种挖掘装载机及其液压系统。

背景技术

在挖掘装载机中，装载端组装在设备的前部，挖掘端组装在设备的后部，驾驶室组装在设备的中部，当驾驶室中的座椅朝向装载端时，在操作员的控制下，能够实现装载端的装载作业以及整机的搬运作业，当座椅回转180°朝向挖掘端时，在操作员的控制下，能够实现挖掘端的挖掘作业。

目前，挖掘装载机的装载和挖掘液压系统大多采用双定量泵合流液压系统或者单泵负载敏感液压系统。在双定量泵合流液压系统中，可通过单泵卸荷或双泵卸荷的方式，使系统发热量、能耗降低以及使液压泵与原动机具有一定程度的功率匹配效果；而在单泵负载敏感液压系统中，负载敏感泵通过负载敏感阀(装载端主阀或者挖掘端主阀)向作业机构(如铲斗油缸等)提供压力油，可通过控制油路对液压泵的变量控制机构进行控制，实现系统流量按需供给和分配的效果，从而降低系统发热量和能耗。

然而，上述液压系统与原动机的功率匹配程度有待改善，原因在于：原动机的输出功率大体等于液压系统消耗的功率加上用于整机行走的功率，即W_原＝W_液+W_行，而整机在装载工况和挖掘工况下的作业功率均与液压系统消耗的功率大体相等，即W_装＝W_挖＝W_液；在装载工况下，整机通常需要移动，因此，原动机有部分功率(对应于W_行)用于行走需要，然而，当处于挖掘工况下时，整机通常无需行走，这部分功率无法应用到挖掘作业上，这样导致原动机在挖掘工况下的功率未能被充分利用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种挖掘装载机及其液压系统，以提高挖掘装载机液压系统与原动机的功率匹配程度，提高原动机的功率利用率以及挖掘装载机在挖掘工况下的作业效率。

具体而言，本发明的挖掘装载机液压系统包括变量泵、装载端主阀、挖掘端主阀和控制装置；所述变量泵的进油口接于油箱，出油口分别通过所述装载端主阀和所述挖掘端主阀接于装载端负载和挖掘端负载；所述变量泵具有第一功率状态和第二功率状态以及功率状态切换单元，所述变量泵在所述第一功率状态下的最大输出功率小于在所述第二功率状态下的最大输出功率；所述控制装置用于在装载端负载工作时控制所述功率状态切换单元，使所述变量泵处于所述第一功率状态下，以及用于在挖掘端负载工作时控制所述功率状态切换单元，使所述变量泵处于所述第二功率状态下。

进一步地，所述功率状态切换单元包括功率电磁阀，所述功率电磁阀处于失电状态和得电状态中的一者时，所述变量泵处于所述第一功率状态下，所述功率电磁阀处于失电状态和得电状态中的另一者时，所述变量泵处于所述第二功率状态下。

进一步地，所述控制装置包括压力开关；所述压力开关的压力输入接口接于所述装载端主阀或者所述挖掘端主阀的负载反馈油口，所述压力开关的两个输出触点与所述功率电磁阀的电磁线圈处于同一电源回路中。

进一步地，所述控制装置包括行程开关和行程限位板；所述行程开关安装于挖掘装载机的驾驶室中的座椅上，所述行程开关与所述功率电磁阀的电磁线圈处于同一电源回路中，所述行程限位板安装于驾驶室中；在所述座椅朝向装载端时，所述行程开关的第一状态使所述变量泵处于所述第一功率状态下，在所述座椅转动朝向挖掘端时，所述行程限位板压住所述行程开关，所述行程开关的第二状态使所述变量泵处于所述第二功率状态下。

进一步地，所述变量泵为负载敏感泵，所述装载端主阀和所述挖掘端主阀均为负载敏感阀。

进一步地，所述变量泵为双恒功率泵。

进一步地，还包括三通梭阀，所述三通梭阀的两个输入端分别接于所述装载端主阀和所述挖掘端主阀的负载反馈油口，所述三通梭阀的输出端接于所述变量泵的变量调节机构。

在本发明的挖掘装载机液压系统中，变量泵具有两种功率状态，使用过程中，可选用合适的变量泵，使变量泵在第一功率状态下的第一最大输出功率满足装载作业需要，以及使变量泵在第二功率状态下的第二最大输出功率满足挖掘作业需要，并使该第二最大输出功率接近原动机的输出功率，这样在控制装置的操控下，当挖掘装载机处于装载作业时，液压系统处于小功率状态，而当处于挖掘作业时，液压系统切换至大功率状态；与现有技术相比，本发明能够使挖掘装载机具有大小两种功率状态，并且能够根据需要充分利用原动机的功率，既提高了挖掘装载机(在挖掘工况下)与原动机的功率匹配程度，减少了功率的浪费，也提高了挖掘工况时的作业效率。

在一种更具体的方案中，本发明的挖掘装载机液压系统还能够实现两种工况的自动识别以及两种功率状态之间的自动切换，提高了自动化水平。

本发明的另一目的在于提供一种挖掘装载机，该挖掘装载机设置有上述任一项所述的挖掘装载机液压系统。从前述推理过程可知，本发明的挖掘装载机更加节能，并且具有更好的作业性能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的一种挖掘装载机液压系统的原理示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种挖掘装载机液压系统的原理示意图。

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1，实施例一的挖掘装载机液压系统包括变量泵1、装载端主阀2、挖掘端主阀3、三通梭阀4和控制装置5。

其中，变量泵1的进油口接于油箱(图未示出)，出油口分别通过装载端主阀2和挖掘端主阀3接于装载端负载和挖掘端负载(图未示出)，这样变量泵1可通过装载端主阀2(挖掘端主阀3)向装载端负载(挖掘端负载)供应压力油。

在本实施例中，变量泵1为双恒功率负载敏感泵，即变量泵1具有第一功率状态和第二功率状态以及用于切换上述两种功率状态的功率切换单元，变量泵1在第一功率状态下的第一输出功率小于在第二功率状态下的第二输出功率，在具体实施时，可使该第一输出功率能够满足挖掘装载机在装载作业时的功率需要，以及使该第二输出功率能够满足挖掘装载机在挖掘作业时的功率需要；功率切换单元以功率电磁阀作举例说明，具体地，功率电磁阀处于失电状态时，变量泵1处于第一功率状态下，功率电磁阀处于得电状态时，变量泵1处于第二功率状态下。

相应地，在本实施例中，装载端主阀2和挖掘端主阀3均为负载敏感阀；三通梭阀4的两个输入端分别接于装载端主阀2和挖掘端主阀3的负载反馈油口，三通梭阀4的输出端接于变量泵1的变量调节机构。另外，在本实施例中，控制装置5以压力开关作举例说明，该压力开关的压力输入接口接于挖掘端主阀3的负载反馈油口，压力开关的两个输出触点(常开式)与功率电磁阀的电磁线圈连接于同一电源回路中。

下面说明一下上述挖掘装载机液压系统的工作原理：

一、当处于装载工况时，挖掘端主阀3无动作，控制装置5(压力开关)的压力输入接口没有相应的压力输入信号，压力开关的两个输出触点断开，使作为功率状态切换单元的功率电磁阀处于失电状态，从而使变量泵1工作在小功率状态(第一功率状态)下；装载端主阀2动作，其负载反馈油口的负载压力信号通过三通梭阀4后直接到达变量泵1的变量调节机构，从而实现变量泵1的变量控制，使变量泵1输出液压油，以满足装载作业时的流量和压力需要。

二、当处于挖掘工况时，挖掘端主阀3动作，其负载反馈油口的压力信号到达控制装置5(压力开关)的压力输入接口，压力开关检测到相应的压力信号，压力开关的两个输出触点导通，使作为功率状态切换单元的功率电磁阀处于得电状态，从而使变量泵1工作在大功率状态(第二功率状态)下；装载端主阀2无动作，挖掘端主阀3的负载压力信号通过三通梭阀4后直接到达变量泵1的变量调节机构，从而实现变量泵1的变量控制，使变量泵1输出液压油，以满足挖掘作业时的流量和压力需要。

从上述可知，与现有技术相比，本发明实施例一的挖掘机装载机液压系统能够具有大小两种恒功率状态，并且能够根据需要充分利用原动机的功率，既提高了挖掘装载机(在挖掘工况下)与原动机的功率匹配程度，减少了功率的浪费，也提高了挖掘工况时的作业效率。此外，还能够实现两种工况的自动识别以及两种恒功率状态之间的自动切换，提高了自动化水平。

需要说明的是，在实施例一中，也可以使变量泵1在功率电磁阀处于失电状态时，处于第二功率状态下，而在功率电磁阀处于得电状态时，变量泵1处于第一功率状态下；相应地，压力开关5的压力输入接口接于装载端主阀2的负载反馈油口。

需要说明的是，在实施例一中，变量泵1优选双恒功率负载敏感泵，但在其他实施例中，变量泵1也可以选用其他类型的双功率负载敏感泵，或者其他类型的双功率泵，只要该变量泵具有大小两种功率状态以及相应的功率控制单元，并且该变量泵在第一功率状态下的最大输出功率小于在第二功率状态下的最大输出功率即可。另外，在具体实施时，变量泵1可选用市场上能够实现两种功率状态的负载敏感泵(双功率负载敏感泵)，例如可选用凯斯帕的柱塞泵。

需要说明的是，在实施例一中，采用压力开关作为控制装置5，但在其他实施例中，控制装置5可以采用其他形式，例如，如图2所示的实施例二中，控制装置5采用行程开关(其他部分如变量泵1、装载端主阀2、挖掘端主阀5和三通梭阀4等可参考实施例1的描述和扩展)和行程限位板(图未示出)，具体而言，该行程开关安装于挖掘装载机的驾驶室中的座椅上(可随座椅转动)，行程开关与变量泵1的功率电磁阀的电磁线圈处于同一电源回路中，该行程限位板安装于驾驶室中(与驾驶室本体相对固定)，在座椅朝向装载端时，该行程开关断开，功率电磁阀失电，变量泵1处于第一功率状态下，在座椅转动朝向挖掘端时，该行程限位板压住该行程开关，该行程开关导通，使变量泵1处于第二功率状态下。另外，在实施例一中，功率状态切换单元以电磁阀作举例说明，但在其他实施例中，功率状态切换单元也可以是其他形式，只要通过控制装置5实现状态切换即可。

需要说明的是，上述各种实施例中，构成负载敏感液压系统(负载敏感泵+负载敏感主阀)仅是优选方式，这样能够实现降低系统发热量和能耗，但并不意味着本发明的其他实施例中均应采用负载敏感液压系统。另外，在其他实施例中，并非一定采用三通梭阀4实现变量泵1排量的自适应调节，还可以采用其他方式。

本发明其他实施例还提供了一种挖掘装载机，该挖掘装载机设置有上述任一种挖掘装载机液压系统，由于上述的挖掘装载机液压系统具有上述技术效果，因此，该挖掘装载机也应具备相应的技术效果，其相应部分的具体实施过程与上述相关实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种挖掘装载机液压系统，其特征在于：

包括变量泵(1)、装载端主阀(2)、挖掘端主阀(3)和控制装置(5)；

所述变量泵(1)的进油口接于油箱，出油口分别通过所述装载端主阀(2)和所述挖掘端主阀(3)接于装载端负载和挖掘端负载；

所述变量泵(1)具有第一功率状态和第二功率状态以及功率状态切换单元，所述变量泵(1)在所述第一功率状态下的最大输出功率小于在所述第二功率状态下的最大输出功率；

所述控制装置(5)用于在装载端负载工作时控制所述功率状态切换单元，使所述变量泵(1)处于所述第一功率状态下，以及用于在挖掘端负载工作时控制所述功率状态切换单元，使所述变量泵(1)处于所述第二功率状态下。

2.如权利要求1所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：所述功率状态切换单元包括功率电磁阀，所述功率电磁阀处于失电状态和得电状态中的一者时，所述变量泵(1)处于所述第一功率状态下，所述功率电磁阀处于失电状态和得电状态中的另一者时，所述变量泵(2)处于所述第二功率状态下。

3.如权利要求2所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：所述控制装置(5)包括压力开关；所述压力开关的压力输入接口接于所述装载端主阀(2)或者所述挖掘端主阀(3)的负载反馈油口，所述压力开关的两个输出触点与所述功率电磁阀的电磁线圈处于同一电源回路中。

4.如权利要求2所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：所述控制装置(5)包括行程开关和行程限位板；所述行程开关安装于挖掘装载机的驾驶室中的座椅上，所述行程开关与所述功率电磁阀的电磁线圈处于同一电源回路中，所述行程限位板安装于驾驶室中；在所述座椅朝向装载端时，所述行程开关的第一状态使所述变量泵(1)处于所述第一功率状态下，在所述座椅转动朝向挖掘端时，所述行程限位板压住所述行程开关，所述行程开关的第二状态使所述变量泵(1)处于所述第二功率状态下。

5.如权利要求1至4任一项所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：所述变量泵(1)为负载敏感泵，所述装载端主阀和所述挖掘端主阀均为负载敏感阀。

6.如权利要求1至4任一项所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：所述变量泵(1)为双恒功率泵。

7.如权利要求1至4任一项所述的挖掘装载机液压系统，其特征在于：还包括三通梭阀(4)，所述三通梭阀(4)的两个输入端分别接于所述装载端主阀(2)和所述挖掘端主阀(3)的负载反馈油口，所述三通梭阀(4)的输出端接于所述变量泵(1)的变量调节机构。

8.一种挖掘装载机，其特征在于，设置有权利要求1至7任一项所述的挖掘装载机液压系统。