CN103938672B - 闭式回转回路控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种闭式回转回路控制系统，包括先导控制油路与主压力油路，主压力油路包括液压油源、与液压油源连通的闭式回转泵、与闭式回转泵连通的左腔单向溢流阀及右腔单向溢流阀，闭式回转泵包括变量柱塞缸，变量柱塞缸具有左腔及右腔，先导控制油路包括分别与液压油源和闭式回转泵连通的左回转比例减压阀和右回转比例减压阀以及回转控制阀组，回转控制阀组分别与液压油源、左回转比例减压阀、右回转比例减压阀及闭式回转泵连通，用以控制回转气动、加速、匀速、减速及制动。本发明能避免因采用现有开式回转回路控制技术引起的节流和溢流损失外，同时减少了柴油机对闭式回转泵的能量输出，起到节能作用，提高了工作效率。

Description

闭式回转回路控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械回转机构的控制系统，特别是涉及一种闭式回转回路控制系统。

背景技术

矿用液压挖掘机在大型露天矿中有着广泛的应用，回转机构是液压挖掘机的重要部件，用于驱动矿用液压挖掘机上车部分进行回转运动。回转回路用于控制矿用液压挖掘机回转机构启动、停止和换向回转；由于矿用液压挖掘机上车转动惯量很大，在启动、制动和突然换向时会在液压系统中引起很大的冲击，这种冲击会对液压系统和液压元件产生振动和噪声，甚至导致液压元件的损坏。为此，现有的回转控制系统采用开式回转回路控制系统，即：采用三位六通换向阀控制回转的启动、换向和制动，同时采用缓冲阀缓冲启动、制动和突然换向时的能量冲击，但该系统采用三位六通换向阀控制回转启动、换向和制动时，存在节流损失，同时，回转机构启动、制动和突然换向时的能量冲击，是通过缓冲阀把部分高压油液溢流回油箱，存在溢流损失；溢流和节流损失造成系统功率损失，同时，损失的功率大多转化为热量，引起液压系统发热。为了解决开式回转回路带来的能量损失和发热，特发明一种矿用液压挖掘机闭式回转回路控制系统。

如图1所示，现有技术的矿用液压挖掘机回转回路控制系统主要包括：回转控制阀1、回转马达左腔缓冲阀2、回转马达左腔补油阀3、回转马达4、回转马达右腔补油阀5、回转马达右腔缓冲阀6、油箱及连接各部分的液压管路。其控制原理是：回转控制阀1左端电磁铁得电，换向到左位，压力油P经回转控制阀1通过管路进入回转马达4左腔，推动回转马达4转动，从而回转马达4带动整个回转机构启动，回转马达右腔缓冲阀6通过管路连接，一端与回转马达4左腔连接，另一端与油箱连接，回转马达左腔补油阀3通过管路连接，一端与回转马达4左腔连接，另一端与油箱连接。现有技术中的液压挖掘机回转回路控制系统中，存在节流和溢流能量损失，且对由于液压挖掘机回转启动和制动时的冲击能量，未能加以利用，增加了司机的操作强度，且影响了挖掘效率。

发明内容

本发明要解决现有技术中存在节流和溢流能量损失的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提出一种闭式回转回路控制系统，包括先导控制油路与主压力油路，所述主压力油路包括液压油源、与所述液压油源连通的闭式回转泵、与所述闭式回转泵连通的左腔单向溢流阀及右腔单向溢流阀，所述闭式回转泵包括变量柱塞缸，所述变量柱塞缸具有左腔及右腔，其中，所述先导控制油路包括分别与所述液压油源和所述闭式回转泵连通的左回转比例减压阀和右回转比例减压阀以及回转控制阀组，所述回转控制阀组分别与所述液压油源、左回转比例减压阀、右回转比例减压阀及闭式回转泵连通，用以控制回转气动、加速、匀速、减速及制动。

根据本发明的一实施方式，所述回转控制阀组包括左回转先导阀、右回转先导阀、左回转启动阀、右回转启动阀、左回转制动阀及右回转制动阀，所述左回转先导阀与左回转启动阀分别连通于所述变量柱塞缸的左腔，所述右回转先导阀与右回转启动阀分别连通于所述变量柱塞缸的右腔，所述左回转制动阀分别连通于所述左回转先导阀、左回转启动阀及左回转比例减压阀，所述右回转制动阀分别连通于所述右回转先导阀、右回转启动阀及右回转比例减压阀。

根据另一实施方式，所述主压力油路还包括冲洗油路，所述冲洗油路分别与所述闭式回转泵、左腔单向溢流阀及右腔单向溢流阀连通。

根据另一实施方式，所述冲洗油路包括回转马达、与所述回转马达连通的冲洗阀、与所述冲洗阀连通的冲洗安全阀及与所述冲洗安全阀连通的油箱，所述回转马达及所述冲洗阀均与所述闭式回转泵、左腔单向溢流阀及右腔单向溢流阀连通。

根据另一实施方式，所述主压力油路还包括补油安全阀，所述补油安全阀分别连通于所述液压油源、左腔单向溢流阀及右腔单向溢流阀。

根据另一实施方式，所述闭式回转回路控制系统还包括压力切断阀，所述压力切断阀分别连通于所述液压油源、闭式回转泵及冲洗油路。

由上述技术方案可知，本发明提出的闭式回转回路控制系统的优点及功效在于：本发明与现有技术相比，由于设计了一种矿用液压挖掘机闭式回转回路控制系统，除能避免因采用现有开式回转回路控制技术引起的节流和溢流损失外，同时，液压挖掘机回转启动和制动时，由于上车转动惯量大，引起的能量冲击，带动回转马达继续转动，回转马达此时具有了液压泵的功能，泵出高压油带动闭式回转泵转动，从而减少了柴油机对闭式回转泵的能量输出，起到节能作用，提高了矿用液压挖掘机的工作效率。

附图说明

图1是现有液压回转控制系统的结构示意图；

图2是本发明提出的闭式回转回路控制系统的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1.回转控制阀；2.回转马达左腔缓冲阀；3.回转马达左腔补油阀；4.回转马达；5.回转马达右腔补油阀；6.回转马达右腔缓冲阀；7.油箱；8.闭式回转泵；9.变量柱塞缸；10.左腔单向溢流阀；11.右腔单向溢流阀；12.补油安全阀；13.压力切断阀；14.油箱；15.冲洗安全阀；16.冲洗阀；17.回转马达；18.回转控制阀组；19.左回转比例减压阀；20.右回转比例减压阀；21.液压油源。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提出了一种闭式回转回路控制系统，相较于现有回转控制系统通常采用电控程序控制回转气动的控制方式，本发明提出的闭式回转回路控制系统采用了液控方式来控制回转动作。

如图2所示，本发明提出了一种闭式回转回路控制系统，其主要包括先导控制油路与主压力油路。

如图2所示，主压力油路包括液压油源21、与液压油源21连通的闭式回转泵8、与闭式回转泵8连通的左腔单向溢流阀10及右腔单向溢流阀11。闭式回转泵8包括变量柱塞缸9，变量柱塞缸9具有左腔及右腔。其中，闭式回转泵8及其他各阀组均可选用现有设备，但并不以此为限。

如图2所示，先导控制油路包括分别与液压油源21和闭式回转泵8连通的左回转比例减压阀19和右回转比例减压阀20以及回转控制阀组18。回转控制阀组18分别与液压油源21、左回转比例减压阀19、右回转比例减压阀20及闭式回转泵8连通，用以控制回转气动、加速、匀速、减速及制动。

具体来说，回转控制阀组18包括左回转先导阀、右回转先导阀、左回转启动阀、右回转启动阀、左回转制动阀及右回转制动阀。左回转先导阀与左回转启动阀分别连通于变量柱塞缸9的左腔。右回转先导阀与右回转启动阀分别连通于变量柱塞缸9的右腔。左回转制动阀分别连通于左回转先导阀、左回转启动阀及左回转比例减压阀19。右回转制动阀分别连通于右回转先导阀、右回转启动阀及右回转比例减压阀20。其中，上述的各阀组均可选用现有设备，但并不以此为限。

如图2所示，主压力油路还包括冲洗油路，冲洗油路分别与闭式回转泵8、左腔单向溢流阀10及右腔单向溢流阀11连通。

具体来说，如图2所示，冲洗油路包括回转马达17、与回转马达17连通的冲洗阀16、与冲洗阀16连通的冲洗安全阀15及与冲洗安全阀15连通的油箱14，回转马达17及冲洗阀16均与闭式回转泵8、左腔单向溢流阀10及右腔单向溢流阀11连通。

进一步地，如图2所示，主压力油路还包括补油安全阀12，补油安全阀12分别连通于液压油源21、左腔单向溢流阀10及右腔单向溢流阀11。

进一步地，如图2所示，闭式回转回路控制系统还包括压力切断阀13，压力切断阀13分别连通于液压油源21、闭式回转泵8及冲洗油路。

先导控制油路的具体连接为：液压油源21的先导压力油通过管路同时连接到左回转比例减压阀19的P1口、右回转比例减压阀20的P2口、回转控制阀组18的1口和压力切断阀13、补油安全阀12上。通过三通管路连接，先导压力油一部分经左回转比例减压阀19和右回转比例减压阀20的控制，通过管路连接到回转控制阀组18的2口和3口上，对回转控制阀组18进行控制；先导压力油一部分经回转控制阀组18的控制，同时通过管路经回转控制阀组18的第四接口和第五接口连接到闭式回转泵8的变量柱塞缸9的左右两腔上；回转控制阀组18的回油通过管路连接到油箱14上；通过三通管路连接，先导压力油一部分经左腔单向溢流阀10和右腔单向溢流阀11为闭式回转泵8的A1和B1腔补油，补油安全阀12为该部分先导油起安全保护作业；

主压力油路的具体连接为：主压力油路中的液压油经闭式回转泵8的A1口，通过管路连接到回转马达17的A2口后，带动马达向回转，然后回转马达17排出液压油通过管路连接，从回转马达17的B2口流回到闭式回转泵8的B1口，形成闭式回路，同时，通过管路连接，闭式回转泵8的A1口压力油作用于左腔单向溢流阀10，闭式回转泵8的B1口压力油作用于右腔单向溢流阀11。左腔单向溢流阀10和右腔单向溢流阀11的出口经管路与先导压力油连接；通过管路连接，闭式回转泵8的A1口压力油作用于压力切断阀13的上端，闭式回转泵8的B1口压力油作用于压力切断阀13的下端，当闭式回转泵8的A1或B1口压力达到压力切断阀13的设定值时，先导压力油经压力切断阀13泄压回油箱14中。

冲洗油路的具体连接为：通过管路连接，闭式回转泵8的A1口液压油作用于冲洗阀16的上端，闭式回转泵8的B1口液压作用于冲洗阀16的下端，当闭式回转泵8的A1或B1口为高压时，冲洗阀16换向到上位或下位，闭式回转泵8的B1或A1口热油经冲洗安全阀15流回油箱14中。

在控制过程中，当司机给出回转机构左回转指令时，左回转比例减压阀19的电磁铁得电，右回转比例减压阀20的电磁铁不得电，先导压力油经左回转比例减压阀19流入回转控制阀组18，后流入闭式回转泵8的变量柱塞缸9的左腔，根据司机左回转指令的大小调节左回转比例减压阀19的开口度大小(与左回转指令的大小成正比)，从而可以控制闭式回转泵8的变量柱塞缸9的左腔先导压力油的大小。同时，由于右回转比例减压阀20的电磁铁不得电，闭式回转泵8的变量柱塞缸9的右腔经回转控制阀组18与油箱14油路联通。从而先导压力油推动闭式回转泵8的变量柱塞缸9移动，闭式回转泵8的变量柱塞缸9带动闭式回转泵8的斜盘旋转，闭式回转泵8的A1口泵出压力油进入回转马达17的A2口，带动回转马达17工作，回转马达17的B2口排出油液回到闭式回转泵8的B1口，从而回转马达17带动矿用液压挖掘机左回转；在矿用液压挖掘机左回转的过程中，回转马达17的A2口压力油作用于冲洗阀16的上端，冲洗阀16换向，回转马达17的B2口排出的热油部分经冲洗阀16和冲洗安全阀15流回油箱14，同时，先导压力油经右腔单向溢流阀11对闭式回转泵8的B1口进行补油，从而达到冷热油交换；在回转过程到位时，司机给出的回转指令减小到零，左回转比例减压阀19阀口逐步闭合，进入闭式回转泵8的变量柱塞缸9的先导压力油减小，在弹簧力的作用下变量柱塞缸9逐步对中，从而闭式回转泵8排量逐步归于零，导致回转马达17的B2口回油压力升高，产生制动扭矩，使回转马达17停止，此时，压力切断阀13的设定压力高于回转马达17的A2口和B2口的最高工作压力压力，左腔单向溢流阀10和右腔单向溢流阀11的设定压力又高于压力切断阀13的设定压力，只有在回转马达17的A2口和B2口产生压力峰值时打开，起到安全保护作用，产生很少的溢流能量损失；在回转马达17停止过程中，由于上车的巨大惯性，回转机构会带动回转马达17继续转动，回转马达17的B2的压力油带动闭式回转泵8转动，从而减少了柴油机对闭式回转泵8的扭矩输出，减少了柴油机的能耗，起到了节能作用。

虽已参照几个典型实施例描述了本发明的闭式回转回路控制系统，但应理解，所用的术语是说明和示例性的，而非限制性的。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离其构思或实质，因此，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的构思和范围内广泛地解释，故落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种闭式回转回路控制系统，包括先导控制油路与主压力油路，所述主压力油路包括液压油源(21)、与所述液压油源连通的闭式回转泵(8)、与所述闭式回转泵(8)连通的左腔单向溢流阀(10)及右腔单向溢流阀(11)，所述闭式回转泵(8)包括变量柱塞缸(9)，所述变量柱塞缸(9)具有左腔及右腔，其特征在于，所述先导控制油路包括分别与所述液压油源(21)和所述闭式回转泵(8)连通的左回转比例减压阀(19)和右回转比例减压阀(20)以及回转控制阀组(18)，所述回转控制阀组(18)分别与所述液压油源(21)、左回转比例减压阀(19)、右回转比例减压阀(20)及闭式回转泵(8)连通，用以控制回转气动、加速、匀速、减速及制动。

2.根据权利要求1所述的闭式回转回路控制系统，其特征在于，所述回转控制阀组(18)包括左回转先导阀、右回转先导阀、左回转启动阀、右回转启动阀、左回转制动阀及右回转制动阀，所述左回转先导阀与左回转启动阀分别连通于所述变量柱塞缸(9)的左腔，所述右回转先导阀与右回转启动阀分别连通于所述变量柱塞缸(9)的右腔，所述左回转制动阀分别连通于所述左回转先导阀、左回转启动阀及左回转比例减压阀(19)，所述右回转制动阀分别连通于所述右回转先导阀、右回转启动阀及右回转比例减压阀(20)。

3.根据权利要求1所述的闭式回转回路控制系统，其特征在于，所述主压力油路还包括冲洗油路，所述冲洗油路分别与所述闭式回转泵(8)、左腔单向溢流阀(10)及右腔单向溢流阀(11)连通。

4.根据权利要求3所述的闭式回转回路控制系统，其特征在于，所述冲洗油路包括回转马达(17)、与所述回转马达(17)连通的冲洗阀(16)、与所述冲洗阀(16)连通的冲洗安全阀(15)及与所述冲洗安全阀(15)连通的油箱(14)，所述回转马达(17)及所述冲洗阀(16)均与所述闭式回转泵(8)、左腔单向溢流阀(10)及右腔单向溢流阀(11)连通。

5.根据权利要求1所述的闭式回转回路控制系统，其特征在于，所述主压力油路还包括补油安全阀(12)，所述补油安全阀(12)分别连通于所述液压油源(21)、左腔单向溢流阀(10)及右腔单向溢流阀(11)。

6.根据权利要求3所述的闭式回转回路控制系统，其特征在于，所述闭式回转回路控制系统还包括压力切断阀(13)，所述压力切断阀(13)分别连通于所述液压油源、闭式回转泵(8)及冲洗油路。