CN103711172A - 装载机四泵定量合流液压系统 - Google Patents

Abstract

一种装载机四泵定量合流液压系统，设置有辅助泵系统，辅助泵系统包括第一、第二流量切换阀，第一、第二流量切换阀用于将辅助泵的压力油进行向转向系统供油或者向工作系统供油的切换；制动泵出油口连接有第三流量切换阀，用于将制动泵的压力油进行向全液压制动单元供油或者向第一流量切换阀提供用于控制换向切换的控制油压；转向系统设置有梭阀，梭阀的两个进口连接所述转向器的两个出油口，同时连接第二和第三流量切换阀，用于有转向时推动第二、第三流量切换阀进行切换；其优点是采用多泵合流技术，降低转向泵、工作泵的排量，实现节能；通过直接卸荷泵的方式，在油缸行程终点时降低液压冲击，同时避免高压大流量溢流。

Description

装载机四泵定量合流液压系统

技术领域

本发明涉及装载机的液压系统，特别涉及一种装载机电液控制多泵定量合流的液压系统。

背景技术

装载机作为工程机械的主力军，由于其价格便宜、使用操作便捷，移动转场快速等优点，被广泛应用于许多工程项目当中，但是其存在过高的油耗、过大的排放量以及油液容易泄漏等缺点。随着节能降耗的要求，装载机液压系统的节能降耗也逐渐被人们广泛关注。装载机液压系统的能耗主要体现在液压泵、马达和油缸的容积损失，阀类元件和管路元件的各种压力损失，各类元件的机械摩擦损失等等。这些损失最终会以热量的形式存在于液压系统当中，使得液压系统的油温升高，而较高的油温会直接影响到液压系统零部件的性能，造成密封件及胶管的老化、阀芯因膨胀而卡死、由于温升引起的油液粘度降低而泄露增大、油液汽化形成气蚀、容积效率降低等等。装载机在工作时，负载变化较大，而且目前市场上绝大多数的装载机液压系统都是定量液压系统，因此装载机在工作循环过程中就难免会存在许多的溢流损失、卸荷损失及节流损失等，装载机定量液压系统90%以上的温升基本上都是由于这些损失造成的，因此如何降低液压系统不必要的损失，研究定量液压系统的节能问题具有重要的意义。

现有的装载机的液压系统一般由工作液压系统、转向液压系统及制动液压系统等组成，工作液压系统常由工作泵、分配阀、先导阀、动臂油缸、转斗油缸等元件组成，转向液压系统常由转向泵、优先阀、转向器（流量放大阀）、转向缸等元件组成，制动液压系统常由制动泵、充液阀、制动阀、蓄能器等元件组成。目前，市场上多数的装载机还是采用定量液压系统，如柳工、临工、龙工、夏工等国内装载机制造商，90%以上的装载机都是采用了定量系统；也有定量和变量液压系统相互结合使用的情况，如CAT938G、柳工定变量液压系统、厦工定变量液压系统等；在高端的装载机中几乎采用了全变量液压系统，如卡特H系列以后的产品、沃尔沃、小松等国际知名公司的主流产品。定量液压系统相比于变量液压系统来说，其具有熟度高，可靠性好，抗污染性强、性价比高等优点，而且定量液压系统完全能够满足装载机的正常作业要求，但是定量液压系统也存在许多方面的不足，如能量损耗严重、不能进行复合动作操作、系统的可控性不好、液压冲击大等缺点。

变量液压系统的特点之一是能够进行无级调速，从而降低了不必要的能量损耗，但是变量系统的成本高，制造难度大，系统相对复杂，变量系统元件对油液的污染度敏感，对于中低端市场来说，定量系统较之变量系统更容易让用户接受。多泵系统的使用可以实现对系统进行多级调速，如果泵的数量足够多，多泵系统的功能就会越来越接近变量系统。装载机在作业时，不同工况、不同作业对象对执行元件的运动要求都有所差别，因此它就需要不同的速度要求，相对于单泵或者双泵供油的系统来说，多泵系统能够带来更多的泵的排量组合，实现更多的速度要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种采用多泵合流技术，降低转向泵、工作泵的排量，实现节能；通过直接卸荷泵的方式，在油缸行程终点时降低液压冲击，同时避免高压大流量溢流的装载机四泵定量合流液压系统。

本发明的解决方案是这样的：

本发明包括转向系统、工作系统和制动系统，所述转向系统包括转向泵、转向器及转向油缸，所述工作系统包括工作泵、工作液压系统分配阀、动臂油缸及转斗油缸，所述的制动系统包括制动泵及全液压制动单元，其特征在于：设置有辅助泵系统，所述辅助泵系统包括第一流量切换阀、第二流量切换阀，所述第一流量切换阀和第二流量切换阀用于将辅助泵的压力油进行向转向系统供油或者向工作系统供油的切换；所述制动泵出油口连接有第三流量切换阀，用于将制动泵的压力油进行向全液压制动单元供油或者向第一流量切换阀提供用于控制换向切换的控制油压；所述转向系统设置有梭阀，所述梭阀的两个进口连接所述转向器的两个出油口，所述梭阀的出口同时连接第二流量切换阀和第三流量切换阀，用于有转向先导压力时，推动第二流量切换阀切换到第一流量切换阀的进油口和推动第三流量切换阀切换到节流孔进油口；所述的梭阀出口没有转向先导压力时，辅助泵的油液经第二流量切换阀进入工作液压系统，同时制动泵的油液经第三流量切换阀直接进入制动系统；所述的制动泵供油路设置有由节流阀与顺序阀并联的控制单元，所述节流阀两端的油路分别连通到第一流量切换阀的两个控制端，用于利用节流阀两端产生的压差控制第一流量切换阀的换向动作。

更具体的技术方案还包括：所述梭阀的出口为同时连接第二流量切换阀的无弹簧腔和第三流量切换阀的无弹簧腔。

    进一步的：所述第一流量阀与工作系统合流的油路中设置有外控卸荷阀；所述的外控卸荷阀设置得有电控开关阀，用于当工作系统油缸运动接近行程终点时，通过采集油缸位移信号使电控开关阀的电磁铁得电来控制转向泵和辅助泵的油液卸荷。

本发明的优点是采用多泵合流技术，降低转向泵、工作泵的排量，实现节能；通过直接卸荷泵的方式，在油缸行程终点时降低液压冲击，同时避免高压大流量溢流。

附图说明

附图用于解释本发明。

图1是本发明的液压系统示意图。

图2是第一流量切换阀6与第二流量切换阀7的连接示意图。

图3是外控卸荷阀21的结构示意图。

图4是第三流量切换阀14与节流阀15的连接结构示意图。

图5是传统双泵独立液压系统原理图。

图6是传统双泵合流系统液压原理图。

图7是传统三泵合流系统液压原理图。

附图中，1-梭阀 2-转向器 3-先导供油阀 4-过滤器 5-散热器 6-第一流量切换阀 7-第二流量切换阀8-液压油箱 9-转向泵10-辅助泵 11-安全阀 12-工作泵 13-制动泵 14-第三流量切换阀15-节流阀 16-顺序阀 17-全液压制动单元18-分配阀 19-动臂油缸20转斗油缸 21-外控卸荷阀 22-转向油缸 23-流量放大阀 24-卸荷阀 25-调压阀 26-第一电磁开关阀 27、第二电磁开关阀。

具体实施方式

本发明包括转向系统、工作系统和制动系统，所述转向系统包括转向泵9、转向器2及转向油缸22，所述工作系统包括工作泵12、工作液压系统分配阀18、动臂油缸19及转斗油缸20，所述的制动系统包括制动泵13及全液压制动单元17，设置有辅助泵系统，所述辅助泵系统包括第一流量切换阀6、第二流量切换阀7，所述第一流量切换阀6和第二流量切换阀7用于将辅助泵13的压力油进行向转向系统供油或者向工作系统供油的切换；所述制动泵13出油口连接有第三流量切换阀14，用于将制动泵的压力油进行向全液压制动单元供油或者向第一流量切换阀6提供用于控制换向切换的控制油压；所述转向系统设置有梭阀1，所述梭阀1的两个进出口连接所述转向器2的两个出油口，所述梭阀1的出口同时连接第二流量切换阀7和第三流量切换阀14，用于有转向时推动第二流量切换阀7切换到第一流量切换阀6的进油口和推动第三流量切换阀14切换到节流孔进油口；所述的制动泵供油路设置有由节流阀15与顺序阀16并联的控制单元，所述节流阀15两端的油路分别连通到第一流量切换阀6的两个控制端，用于利用节流阀两端产生的压差控制第一流量切换阀的换向动作。

所述梭阀1的出口为同时连接第二流量切换阀7的无弹簧腔和第三流量切换阀14的无弹簧腔。

所述第一流量阀6与工作系统合流的油路中设置有外控卸荷阀21。

梭阀1的两个进口连接了转向器2的两个出油口，目的是当驾驶员转动转向器时，梭阀1的出口会取转向器2的两个出油口中压力最高的那个口的压力，表示有转向。反之若没有转动转向器，则梭阀1的出口压力为油箱背压，表示无转向。梭阀1的出口连接了流量切换阀7和14的无弹簧腔，当有转向时，梭阀1出口有压力，推动流量切换阀7和14换到左位。当无转向时，梭阀1出口为背压，流量切换阀7和14继续保持右位。

　  辅助泵10和转向泵9串联，辅助泵10出油口连接了第二流量切换阀7的进油口，且第二流量切换阀7的出油口一个连接外控卸荷阀21的进油口向工作系统合流，另一个连接了第一流量切换阀6的进油口。当无转向时，第二流量切换阀7和第一流量切换阀6均处于右位，辅助泵10来油经过第二流量切换阀7右位到外控卸荷阀21向工作系统合流。当有转向时第一流量切换阀7处于左位，辅助泵10油液流入第一流量切换阀6，第一流量切换阀6两端的控制信号来自节流阀15的前后压差，当发动机转速较低时，制动泵13流经节流阀15的流量产生的压差不足以推动第一流量切换阀6右端的弹簧，使得第一流量切换阀6处于右位，辅助泵10来油全部流入转向系统；当发动机转速达到设定值时，节流阀15产生的压差足以推动第一流量切换阀6右端的弹簧，使得第一流量切换阀6处于左位，辅助泵10来油通过外控卸荷阀21向工作系统合流。

外控卸荷阀21进油口连接流量放大阀23的合流口，回油口连油箱，出油口和工作泵12出油口相连，转向泵9和辅助泵10多余的油液都将通过双外控卸荷阀21向工作系统合流，且当工作泵12泵口压力达到外控卸荷阀中阀25弹簧的调定值时，转向泵9及辅助泵10的来油都将通过外控卸荷阀21卸荷。且当动臂缸或铲斗快到达极限位时，传感器过来的电信号使得电磁开关阀27得电，也可将控制外控卸荷阀21卸荷，减少工作系统油液，减小极限位冲击。

制动泵13和工作泵12串联，制动泵13出油口连接第三流量切换阀14的进油口，而第三流量切换阀14的一个出油口连接节流阀15，另一个出油口则直接和全液压制动单元17连接。当无转向动作时，第三流量切换阀14处于左位，制动泵13来油直接和全液压制动单元17相连。当梭阀1响应转向动作时，第三流量切换阀14进入右位，制动泵13来油经过节流阀15流向全液压制动单元17，且当转速达到设定值时，节流阀15两端产生足够的压差用以控制第一流量切换阀6的换向动作，实现高速时，辅助泵10不向转向系统合流。而顺序阀16和节流阀15并联，限定节流阀15两端的压差小于等于调定值，避免转速升高时，节流阀15产生过高的节流损失。

本发明中利用梭阀1响应转向动作产生压力信号，并将其传递给第二流量切换阀7和第三流量切换阀14换向，同时，利用节流阀15响应转速信号，节流阀15两端压差达到调定值时，控制第一流量切换阀6换向。通过上述切换阀的换向，实现装载机低转速转向时，辅助泵10向转向系统合流，保证转向性能，高转速转向时，辅助泵10通过双向卸荷阀21流入工作液压系统，减小转向高速发飘和振动冲击，同时转向泵9、辅助泵10多余的油液都经过双外控卸荷阀21向工作系统合流或卸荷，提高了整个液压系统的工况及操作需求的流量适应能力，实现了一定程度的节能。

本发明中利用流量放大阀23中的优先阀和外控卸荷阀21，实现转向泵9、辅助泵10多余油液向工作系统合流，同时外控卸荷阀21在大负载下将转向泵9、辅助泵10多余来油卸荷，降低发动机负荷防熄火，同时外控卸荷阀21可以响应限位信号实现转向泵9、辅助泵10来油卸荷，减小工作系统极限位振动冲击。

Claims (3)

1.一种装载机四泵定量合流液压系统，包括转向系统、工作系统和制动系统，所述转向系统包括转向泵、转向器及转向油缸，所述工作系统包括工作泵、工作液压系统分配阀、动臂油缸及转斗油缸，所述的制动系统包括制动泵及全液压制动单元，其特征在于：设置有辅助泵系统，所述辅助泵系统包括第一流量切换阀、第二流量切换阀，所述第一流量切换阀和第二流量切换阀用于将辅助泵的压力油进行向转向系统供油或者向工作系统供油的切换；所述制动泵出油口连接有第三流量切换阀，用于将制动泵的压力油进行向全液压制动单元供油或者向第一流量切换阀提供用于控制换向切换的控制油压；所述转向系统设置有梭阀，所述梭阀的两个进口连接所述转向器的两个出油口，所述梭阀的出口同时连接第二流量切换阀和第三流量切换阀，用于有转向先导压力时，推动第二流量切换阀切换到第一流量切换阀的进油口和推动第三流量切换阀切换到节流孔进油口；所述的梭阀出口没有转向先导压力时，辅助泵的油液经第二流量切换阀进入工作液压系统，同时制动泵的油液经第三流量切换阀直接进入制动系统；所述的制动泵供油路设置有由节流阀与顺序阀并联的控制单元，所述节流阀两端的油路分别连通到第一流量切换阀的两个控制端，用于利用节流阀两端产生的压差控制第一流量切换阀的换向动作。

2.根据权利要求1所述的装载机四泵定量合流液压系统，其特征在于：所述梭阀的出口为同时连接第二流量切换阀的无弹簧腔和第三流量切换阀的无弹簧腔。

3.根据权利要求1所述的装载机四泵定量合流液压系统，其特征在于：所述第一流量阀与工作系统合流的油路中设置有外控卸荷阀；所述的外控卸荷阀设置得有电控开关阀，用于当工作系统油缸运动接近行程终点时，通过采集油缸位移信号使电控开关阀的电磁铁得电来控制转向泵和辅助泵的油液卸荷。

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