CN103950870A - 一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统。包括油箱、第一油泵、电机、多路阀、两只升降油缸、两只倾斜油缸、转向油缸、负荷传感转向器、第二油泵、方向控制阀、限速阀；多路阀由进回油阀片总成、倾斜换向阀片和进油阀片组成，且为片式多路阀；进回油阀片总成内设有三位八通升降换向阀和第一主安全阀；倾斜换向阀片包括倾斜三位六通换向阀、第一补油阀过载阀和第二过载补油阀；进油阀片包括分流阀、优先阀、转向安全阀和第二主安全阀。本发明既适用于混合动力叉车也适用于电动叉车。以7t电动叉车为例，一次充电，按照整车能耗试验方法测试结果，系统能耗降低25%，整车工作循环时间延长了50分钟。

Description

一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及叉车液压系统。

背景技术

叉车是通过起重系统来完成对货物的托取、升降、堆放、码垛等工序的。叉车在叉取货物下降过程中，是利用各种节流方式来控制重物的下降速度。在这个过程中，重力势能全部通过节流阀转化为热能。不仅会造成液压系统的温升，影响了系统及元件的可靠性和整车的工作效率。随着国际能源供应的日益紧张以及世界范围内环保意识的逐渐增强，绿色、节能已成为各行业技术及产品的未来发展趋势。形势的发展使我们认识到：将这些废弃的势能和液压能回收和再利用是节能减排的有效途径，尤其对反复举升、下降的叉车有较大的现实意义。我们了解的国外叉车下降能量回收系统是通过外接一组或两组电磁换向阀来满足起升下降油路切换要求，成本高，控制复杂。专利号ZL 201120038176.8《混合动力叉车液压系统》和专利号ZL 201220118243.1《一种带能量回收的节能型叉车液压系统》技术方案是：双泵输出的压力油是在升降换向阀片的进油口合流，然后通过升降换向阀片的内部单个油道输出给升降油缸，双泵回油也是在升降换向阀片的内部单个油道进行的，由于升降换向阀体内单个油道开口设计受限制，当双泵同时工作供给需要大流量的起升系统液压油时，压力损失大，系统能耗大；且下降时，油道从A口引至B口，因多路阀结构设计需要，油道长，压力损失也大，系统能耗加大。所以有必要对液压系统做进一步改进设计，一方面满足下降能量回收的要求；另一方面需达到减少液压系统的功率损失和降低成本目的。

发明内容

为了解决上述的带能量回收的节能型叉车液压系统存在的问题，本发明通过结构改进，提供一种供油流量大、结构原理先进、制造成本低、操作方便、节能效率好的双泵供油带能量回收的叉车液压系统。

具体的技术解决方案如下：

一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统，包括油箱1、第一油泵3、电机4、多路阀5、两只升降油缸9、两只倾斜油缸10、转向油缸11、负荷传感转向器12、滤油器18、第二油泵19、方向控制阀20、限速阀21，所述各部件之间通过管路连接；多路阀5由进回油阀片6、倾斜换向阀片7和进油阀片8组成，且为片式多路阀；所述进回油阀片6内设有三位八通升降换向阀61和第一主安全阀63；所述倾斜换向阀片7包括倾斜三位六通换向阀、第一过载补油阀71和第二过载补油阀72；所述进油阀片8包括分流阀81、优先阀83、转向安全阀82和第二主安全阀84。

第一油泵3的吸油口通过单向阀2与油箱1相通，第一油泵3的出油口与进回油阀片6的进油口P1连通，进回油阀片6内的油路分为两路，一路连通升降换向阀61的第一进油口C，另一路连通第一主安全阀63的进口；所述第一主安全阀63的出口与环形回油道14连通；所述升降换向阀61的第一回油口G通过回油道15与环形回油道14连通，升降换向阀61的第一出油口H与第二单向阀65的进油口连通，第二单向阀65的出油口与三通管64的第一接口连通；升降换向阀61的第二出油口J与三通管64的第二接口连通；三通管64的第三接口与进回油阀片6的第一工作油口A1连通，进回油阀片6的第一工作油口A1通过三通管与两只升降油缸9连接；升降换向阀61的第三出油口D与进回油阀片6的第二工作油口Pt口连通；升降换向阀61的第二进油口E连通第一单向阀62的出油口，第一单向阀62的进油口与环形进油道17连通；升降换向阀61的第三进油口K与中位油道16连通；升降换向阀61的第二回油口F与环形回油道14连通；升降换向阀61处于中位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第三进油口K与第二回油口F相通；升降换向阀61换向到右位时，第一进油口C与第一出油口H相通，第二进油口E与第二出油口J相通；升降换向阀61换向到左位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第二出油口J与第三出油口D接通，第三进油口K与第二回油口F相通；进回油阀片6的第二工作油口Pt与方向控制阀20的进油口a相连；第二油泵19的出油口通过进油阀片8的进油口P2与分流阀81的入口连通，分流阀81的第一出油口BF连通着制动系统，分流阀81的第二出油口与优先阀83的入口连通；优先阀83通过LS信号油路13与负荷传感转向器12的信号口LS连通；转向安全阀82的进油端与LS信号油路13连通，出油端与环形回油道14连通；所述优先阀83的第一出油口CF与负荷传感转向器12的进油口P连通，第二出油口EF连通着四通管85的第一接口，四通管85的第二接口连通着中位油道16，四通管85的第三接口与环形进油道17连通；四通管85的第四接口连通着第二主安全阀84的的进口，第二主安全阀84的出口与环形回油道14连通；倾斜换向阀片7的倾斜第一出油口A2和倾斜第二出油口B2分别连通着倾斜油缸10有杆腔和无杆腔；第一过载补油阀71的进油端与倾斜第一出油口A2连通，第二过载补油阀72的进油端与倾斜第二出油口B2连通，第一过载补油阀71的出油端和第二过载补油阀72的出油端分别连通着环形回油道14；所述环形回油道14经回油口T和滤油器18连通着油箱1。

所述方向控制阀20为两位三通电磁换向阀或两位三通电液换向阀，其进油口a连通着进回油阀片6的第二工作油口Pt，第一出油口b通过限速阀21与油箱1连通，第二出油口c与第一油泵3的进油口连通；方向控制阀20常位状态时，进油口a和第一出油口b连通，得电换向后，进油口a与第二出油口c相通。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明既适用于混合动力叉车也适用于电动叉车。以7t电动叉车为例，采用该技术，一次充电，按照整车能耗试验方法测试结果，系统能耗降低25%，整车工作循环时间延长了50分钟；

2.通过对多路阀升降三位八通阀内部油道的创新设计，采用双油道提供双油泵进油通道，系统压力损失小，能耗低；在三位八通阀内部开通回油通道接通下降发电油路，油路短，压力损失小，能量回收效率高，且起升和下降发电都是通过手动操纵多路阀升降阀杆来实现的，不需要增加控制元件，操作简单方便，成本低；

3.两个液压泵可以单独也可合流供油给货物装卸起升系统，且合流是在多路阀内部油道中组合完成，不需要外接油道，结构简单紧凑，管路少，制造成本低；门架倾斜动作由单泵供油实现，没有节流损失，效率高；

4.通过在多路阀进油阀片内置一个分流阀，一个优先阀，一方面使得结构紧凑，管路布置简洁；另一方面，使得单独泵源就能实现制动、转向动作，且互不干扰，避免了因制动转向关联需要，要求两个油泵同时工作而造成的系统功率损失；

5.倾斜油路由单独的过载保护，安全性好，避免了因倾斜工作压力较低，工作频繁，起升倾斜由一主安全阀（主安全阀的压力设置是根据起升油路的工作压力来确定的）控制而造成的系统功率损失大的问题；

6.货物起升和货物下降发电两种状态下，液压泵和液压泵转换为马达工况时始终与电机的旋向相同，使得整机控制系统简单方便可靠且响应快，避免因换向旋转造成的冲击；

7.在回油路设置限速阀，一方面控制空载或载荷较小情况下升降油缸的下降速度；另一方面当系统出现故障情况时，可以实现货物以安全速度下降，从而保证整机安全性；

8.利用压力信号控制在不同载荷状态下的发电窗口，系统简单，控制精确。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图2是本发明的多路阀原理图。

上图中序号：油箱1、单向阀2、第一油泵3、电机4、多路阀5、进回油阀片6、升降换向阀61、第一单向阀62、第一主安全阀63、三通管64第二单向阀65、倾斜换向阀片7、第一过载补油阀71、第二过载补油阀72、进油阀片8、分流阀81、转向安全阀82、优先阀83、第二主安全阀84、四通管85、升降油缸9、倾斜油缸10、转向油缸11、负荷传感转向器12、LS信号油路13、环形回油道14、回油道15、中位油道16、环形进油道17、滤油器18、第二油泵19、方向控制阀20、限速阀21。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图1和图2，一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统包括油箱1、第一油泵3、电机4、多路阀5、两只升降油缸9、两只倾斜油缸10、转向油缸11、负荷传感转向器12、滤油器18、第二油泵19、方向控制阀20、限速阀21，所述各部件之间通过管路连接；多路阀5由进回油阀片6、倾斜换向阀片7和进油阀片8组成，且为片式多路阀；所述进回油阀片6内设有三位八通升降换向阀61和第一主安全阀63；所述倾斜换向阀片7包括倾斜三位六通换向阀、第一过载补油阀71和第二过载补油阀72；所述进油阀片8包括分流阀81、优先阀83、转向安全阀82和第二主安全阀84。

第一油泵3的吸油口通过单向阀2与油箱1相通，第一油泵3的出油口与进回油阀片6的进油口P1连通，进回油阀片6内的油路分为两路，一路连通升降换向阀61的第一进油口C，另一路连通第一主安全阀63的进口；所述第一主安全阀63的出口与环形回油道14连通；所述升降换向阀61的第一回油口G通过回油道15与环形回油道14连通，升降换向阀61的第一出油口H与第二单向阀65的进油口连通，第二单向阀65的出油口与三通管64的第一接口连通；升降换向阀61的第二出油口J与三通管64的第二接口连通；三通管64的第三接口与进回油阀片6的第一工作油口A1连通，进回油阀片6的第一工作油口A1通过三通管64与两只升降油缸9连接；升降换向阀61的第三出油口D与进回油阀片6的第二工作油口Pt口连通；升降换向阀61的第二进油口E连通第一单向阀62的出油口，第一单向阀62的进油口与环形进油道17连通；升降换向阀61的第三进油口K与中位油道16连通；升降换向阀61的第二回油口F与环形回油道14连通；升降换向阀61处于中位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第三进油口K与第二回油口F相通；升降换向阀61换向到右位时，第一进油口C与第一出油口H相通，第二进油口E与第二出油口J相通；升降换向阀61换向到左位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第二出油口J与第三出油口D接通，第三进油口K与第二回油口F相通；进回油阀片6的第二工作油口Pt与方向控制阀20的进油口a相连；第二油泵19的出油口通过进油阀片8的进油口P2与分流阀81的入口连通，分流阀81的第一出油口BF连通着制动系统，分流阀81的第二出油口与优先阀83的入口连通；优先阀83通过LS信号油路13与负荷传感转向器12的信号口LS连通；转向安全阀82的进油端与LS信号油路13连通，出油端与环形回油道14连通；所述优先阀83的第一出油口CF与负荷传感转向器12的进油口P连通，第二出油口EF连通着四通管85的第一接口，四通管85的第二接口连通着中位油道16，四通管85的第三接口与环形进油道17连通；四通管85的第四接口连通着第二主安全阀84的的进口，第二主安全阀84的出口与环形回油道14连通；倾斜换向阀片7的倾斜第一出油口A2和倾斜第二出油口B2分别连通着倾斜油缸10有杆腔和无杆腔；第一过载补油阀71的进油端与倾斜第一出油口A2连通，第二过载补油阀72的进油端与倾斜第二出油口B2连通，第一过载补油阀71的出油端和第二过载补油阀72的出油端分别连通着环形回油道14；所述环形回油道14经回油口T和滤油器18连通着油箱1。

所述方向控制阀20为两位三通电磁换向阀，其进油口a连通着进回油阀片6的第二工作油口Pt，第一出油口b通过限速阀21与油箱1连通，第二出油口c与第一油泵3的进油口连通；方向控制阀20常位状态时，进油口a和第一出油口b连通，得电换向后，进油口a与第二出油口c相通。

本发明的工作原理说明如下：

当叉车叉取货物做起升动作时，进回油阀片6中的三位八通的升降换向阀61换向至右位，双泵同时供油。第一油泵3通过单向阀2从油箱1中吸油，输出的压力油通过多路阀5的进油口P1，进入升降换向阀61的第一进油口C、第一出油口H、第二单向阀65，与第二油泵19输出的压力油通过多路阀5的进油口P2经分流阀81、优先阀83、环形进油道17、第一单向阀62、第二进油口E、第二出油口J在三通管64合流，经进回油阀片6的第一工作油口A1进入两只升降油缸9，实现装卸货物的起升动作。其中进回油阀片6中的第一主安全阀63是限定第一油泵3的最高工作压力。第二油泵19的最高工作压力由第二主安全阀84是限定。

当叉车叉取货物下降时，三位八通的升降换向阀61换向至左位。由于空载或载荷较小情况下，下降回收的能量不足于抵消系统中损耗，所以在起升油缸缸底设置一压力传感器，压力大小根据系统实际需求来设定。为此下降分两种工况介绍：当压力传感器检测到油缸底部压力低于设定值时，方向控制阀20处于常位状态，两只升降油缸9下降输出的压力油经过进回油阀片6的第一工作油口A1、三通管64、三位八通的升降换向阀61的第二出油口J、第三出油口D、进回油阀片6的第二工作油口Pt到达方向控制阀20的进油口a，再通过方向控制阀20的第一出油口b和限速阀21回油箱1。当压力传感器检测到油缸底部压力大于设定值时，方向控制阀20得电换向，两只升降油缸9下降输出的压力油经过进回油阀片6的第一工作油口A1、三通管64、三位八通的升降换向阀61的第二出油口J、第三出油口D、第二工作油口Pt到达方向控制阀20的进油口a，再通过方向控制阀20的第二出油口c到达第一油泵3的进油口，由于单向阀2的单向截止作用，单向阀2关闭，使得升降油缸9中输出的压力油只能进入第一油泵3的进油口，驱动第一油泵3带动电机4旋转发电，并经过逆变器将电能储存在存储器中，实现能量回收。这时第一油泵3变成液压马达工况，电动机变为发电机工况。

当起升不工作，倾斜、制动或转向工作时，第一油泵3可以通过电器控制让其不工作。从第二油泵19输出的压力油通过多路阀组的进油阀片8的进油口P2经其中的分流阀81以稳定的流量通过其第一出油口BF供油给制动系统，满足制动油源需求；多余的油液进入优先阀83，在不打转向时，负荷传感转向器12的LS口将压力几乎为零的反馈信号通过LS信号油路13反馈给优先阀83，此时油液除了信号油路中流动的0.5~1L/min的流量回油箱外，大部分油液经优先阀83的第二出油口EF进入多路阀5的倾斜换向阀片7的进油口，以实现叉车门架前后倾动作，提高了系统的效率；当打转向时，负荷传感转向器12的LS口实时将转向压力信号通过LS信号油路13传给优先阀83，优先阀83根据反馈信号通过第一出油口CF供给负荷传感转向器12所需的油液流量，推动转向油缸11控制车体转向；多余的油液经优先阀83的第二出油口EF进入多路阀5的倾斜换向阀片7，以实现叉车门架前后倾动作；倾斜换向阀片7中内设的第一过载补油阀71有两个作用，一是限定倾斜油缸有杆腔的最高压力，另一是为防止门架在高货位倾斜油缸后倾动作过快引起的吸空现象，实现补油功能；倾斜换向阀片7中内设的第二过载补油阀72也有两个作用，一是限定倾斜油缸无杆腔的最高压力，另一是为防止倾斜油缸10前倾动作过快引起的吸空现象，实现补油功能；其中进油阀片8中的第二主安全阀84是限定第二油泵19的最高工作压力。

当叉车起升和倾斜或转向联合操作要求时，第一油泵3输出的压力油仅供起升，第二油泵19输出的压力油供给倾斜、制动或转向，相互之间动作不干涉。

当升降和倾斜（或制动、转向）都不工作，第一油泵3可以通过电器控制让其不工作，第二油泵19若由电机4驱动可以通过电器控制也让其不工作。第二油泵19若由发动机驱动，输出的油液经多路阀组中的分流阀81，一部分以稳定的流量供给制动系统，多余的油液通过优先阀83、中位油道16，经环形回油道14、回油口T和滤油器18回油箱1。

Claims (1)

1.一种双泵供油带能量回收的叉车液压系统，包括油箱（1）、第一油泵（3）、电机（4）、多路阀（5）、两只升降油缸（9）、两只倾斜油缸（10）、转向油缸（11）、负荷传感转向器（12）、滤油器（18）、第二油泵（19）、方向控制阀（20）、限速阀（21），所述各部件之间通过管路连接；多路阀（5）由进回油阀片（6）、倾斜换向阀片（7）和进油阀片（8）组成，且为片式多路阀；所述进回油阀片（6）内设有三位八通的升降换向阀（61）和第一主安全阀（63）；所述倾斜换向阀片（7）包括倾斜三位六通换向阀、第一过载补油阀（71）和第二过载补油阀（72）；所述进油阀片（8）包括分流阀（81）、优先阀（83）、转向安全阀（82）和第二主安全阀（84）；

其特征在于：第一油泵（3）的吸油口通过单向阀（2）与油箱（1）相通，第一油泵（3）的出油口与进回油阀片（6）的进油口P1连通，进回油阀片（6）内的油路分为两路，一路连通升降换向阀（61）的第一进油口C，另一路连通第一主安全阀（63）的进口；所述第一主安全阀（63）的出口与环形回油道（14）连通；所述升降换向阀（61）的第一回油口G通过回油道（15）与环形回油道（14）连通，升降换向阀（61）的第一出油口H与第二单向阀（65）的进油口连通，第二单向阀（65）的出油口与三通管（64）的第一接口连通；升降换向阀（61）的第二出油口J与三通管（64）的第二接口连通；三通管（64）的第三接口与进回油阀片（6）的第一工作油口A1连通，进回油阀片（6）的第一工作油口A1通过三通管（64）与两只升降油缸（9）连接；升降换向阀（61）的第三出油口D与进回油阀片（6）的第二工作油口Pt口连通；升降换向阀（61）的第二进油口E连通第一单向阀（62）的出油口，第一单向阀（62）的进油口与环形进油道（17）连通；升降换向阀（61）的第三进油口K与中位油道（16）连通；升降换向阀（61）的第二回油口F与环形回油道（14）连通；升降换向阀（61）处于中位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第三进油口K与第二回油口F相通；升降换向阀（61）换向到右位时，第一进油口C与第一出油口H相通，第二进油口E与第二出油口J相通；升降换向阀（61）换向到左位时，第一进油口C与第一回油口G接通，第二出油口J与第三出油口D接通，第三进油口K与第二回油口F相通；进回油阀片（6）的第二工作油口Pt与方向控制阀（20）的进油口a相连；第二油泵（19）的出油口通过进油阀片（8）的进油口P2与分流阀（81）的入口连通，分流阀（81）的第一出油口BF连通着制动系统，分流阀（81）的第二出油口与优先阀（83）的入口连通；优先阀（83）通过LS信号油路（13）与负荷传感转向器（12）的信号口LS连通；转向安全阀（82）的进油端与LS信号油路（13）连通，出油端与环形回油道（14）连通；所述优先阀（83）的第一出油口CF与负荷传感转向器（12）的进油口P连通，第二出油口EF连通着四通管（85）的第一接口，四通管（85）的第二接口连通着中位油道（16），四通管（85）的第三接口与环形进油道（17）连通；四通管（85）的第四接口连通着第二主安全阀（84）的的进口，第二主安全阀（84）的出口与环形回油道（14）连通；倾斜换向阀片（7）的倾斜第一出油口A2和倾斜第二出油口B2分别连通着倾斜油缸（10）有杆腔和无杆腔；第一过载补油阀（71）的进油端与倾斜第一出油口A2连通，第二过载补油阀（72）的进油端与倾斜第二出油口B2连通，第一过载补油阀（71）的出油端和第二过载补油阀（72）的出油端分别连通着环形回油道（14）；所述环形回油道（14）经回油口T和滤油器（18）连通着油箱（1）；

所述方向控制阀（20）为两位三通电磁换向阀或两位三通电液换向阀，其进油口a连通着进回油阀片（6）的第二工作油口Pt，第一出油口b通过限速阀（21）与油箱1连通，第二出油口c与第一油泵（3）的进油口连通；方向控制阀（20）常位状态时，进油口a和第一出油口b连通，得电换向后，进油口a与第二出油口c相通。