CN104032791B - 一种装载机定变量液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装载机液压系统，为解决现有装载机液压系统中定量系统能耗高而变量系统成本高的缺点，本发明定变量液压系统，负载敏感转向器与负载敏感流量放大阀连接后控制转向油缸；先导阀与分配阀连接后控制工作油缸；变量泵出油口与负载敏感流量放大阀P口连通,负载敏感流量放大阀合流油口与分配阀的P口连通，定量泵经卸荷阀与分配阀P口连通，两位四通阀的液控端与先导阀LS口连通,负载敏感流量放大阀和变量泵的LS口分别与两位四通阀O口和P口连通，两位四通阀A口和B口分别与负载敏感转向器的LS口和变量泵的出油口连通；各阀T口和油箱连通。本发明没有溢流损失、开中位损失和高压卸荷损失；低能量消耗和低冷却功率，油液寿命长。

Description

一种装载机定变量液压系统

技术领域

本发明涉及一种装载机液压系统，尤其涉及一种装载机定变量液压系统。

背景技术

国内现有大部分的装载机液压系统是定量液压系统。其液压系统由定量泵、转向器、流量放大阀（优先阀）、转向油缸、分配阀、动臂油缸、转斗油缸等元件组成。在现有的装载机定量液压系统，忽略了定量泵的能量损失。由于泵排量为定值，系统流量仅和发动机转速有关；单独转向时，除去转向所需的流量外，多余的流量通过分配阀中位以一定的背压回油箱，造成能量损失；在运输工况时，转向油缸、动臂油缸和转斗油缸等均不动作，定量泵输出的流量通过分配阀中位并以一定的背压流回油箱，产生能量损失；工作过程中，当负载压力高于系统设定压力时，定量泵输出的流量以一定的卸荷压力或溢流压力流回油箱，产生高压卸荷损失和溢流损失。

国外现有的装载机以变量液压系统为主，其液压系统由变量泵、负载敏感转向器、流量放大阀、转向油缸、负载敏感阀、动臂油缸和转动油缸等元件组成；其存在的不足是：工作液压系统和转向液压系统均采用变量泵，其成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有装载机液压系统中定量液压系统的能耗高而变量液压系统成本高的缺点而提供成本低同时又节能的装载机定变量液压系统。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种装载机定变量液压系统，包括负载敏感变量泵、负载敏感转向器、负载敏感流量放大阀、转向油缸；定量泵、分配阀、先导阀、工作油缸、油箱，卸荷阀、两位四通阀；负载敏感转向器与负载敏感流量放大阀连接并经负载敏感流量放大阀控制与负载敏感流量放大阀连接的转向油缸；先导阀与分配阀连接并经分配阀控制与分配阀连接的工作油缸；负载敏感变量泵的出油口处的其中一路油路与负载敏感流量放大阀P口连通,负载敏感流量放大阀的合流油口与分配阀的P口连通，定量泵经卸荷阀与分配阀的P口连通，在卸荷阀处于关闭状态时定量泵经卸荷阀向分配阀供油，在卸荷阀处于开启状态时定量泵出油口经卸荷阀与油箱连通，两位四通阀的液控端与先导阀先导反馈LS口连通,负载敏感流量放大阀和负载敏感变量泵分别与两位四通阀的O口和P口连通，两位四通阀的A口和B口分别与负载敏感转向器的LS口和负载敏感变量泵的出油口连通，当先导阀的先导反馈LS口压力大于两位四通阀弹簧设定压力时也即两位四通阀的液控端压力大于两位四通阀的弹簧设定压力时，两位四通阀的A口与O口导通，B口与P口导通，也即是两位四通阀将负载敏感变量泵的出油口与负载敏感变量泵的LS口导通，将负载敏感转向器的LS口与负载敏感流量放大阀的LS口导通；当先导阀（9）的先导反馈LS口压力小于两位四通阀设定压力也即液控端压力小于两位四通阀的弹簧设定压力时，两位四通阀的A口与P口导通，B口与O口导通，两位四通阀将负载敏感变量泵的LS口与负载敏感转向器的反馈LS口导通，负载敏感变量泵的出油口与负载敏感流量放大阀的LS口导通。负载敏感转向器、负载敏感流量放大阀、分配阀和先导阀的T口和油箱连通。

在本发明所述的装载机定变量液压系统中，卸荷阀包括有进油口P、出油口PV、溢流口T，安全阀、两位三通阀、溢流阀和节流孔，进油口P与出油口PV之间设有向出油口PV方向单向导通的第一单向阀,安全阀的液控端连接在第一单向阀与出油口PV之间、安全阀的出口与溢流口T连通，安全阀的入口与两位三通阀的一出口连通，两位三通阀的另一出口与溢流口T连通，进油口P经节流孔分别与两位三通阀的入口和溢流阀的液控端连通，溢流阀的进油口与进油口P连通，溢流阀的出油口与溢流口T连通，两位三通阀的液控端与先导阀的先导反馈LS口连通连接获取先导阀先导油压力信号，当两位三通阀的液控端的压力大于两位三通阀的弹簧设定压力时两位三通阀的入口经两位三通阀的一个出口与安全阀的入口连通，当两位三通阀的液控端的压力小于两位三通阀的弹簧设定压力时两位三通阀入口经两位三通阀的另一出口与溢流口T连通；进油口P与定量泵的出油口连通、出油口PV与分配阀的P口连通、溢流口T为卸荷阀的T口。

在本发明所述的装载机定变量液压系统中，安全阀的液控端与出油口PV之间设置有第二节流孔。

在本发明所述的装载机定变量液压系统中，还包括第二单向阀、先导油源阀，负载敏感变量泵的出油口处的另外一路油路经先导油源阀与先导阀的P1口连通，第二单向阀的入口与动臂油缸的大腔连通，第二单向阀的出口与先导油源阀连通。

在本发明所述的装载机定变量液压系统中，负载敏感变量泵的出油口与负载敏感流量放大阀P口之间设有向负载敏感流量放大阀的P口方向单向导通的单向阀。

在本发明所述的装载机定变量液压系统中，负载敏感流量放大阀的合流油口与分配阀的P口之间设有向分配阀的P口方向单向导通的单向阀。

本发明采用定变量液压合流系统，使得变量泵能够根据工作液压系统和转向液压系统的需求提供流量；减少了剩余流量的中位损失和溢流损失；同时，在先导阀微动作和负载压力高于系统设定压力情况下，定量泵输出的流量不进行合流，而是直接回油箱，减少了高压卸荷损失和开中位损失，最终使得液压系统更节能。

与现有技术相比具有的有益效果：没有溢流损失、开中位损失和高压卸荷损失；更低能量消耗；液压油发热量少，具有更低的装机冷却功率；更低的油箱温度，油液寿命将更长。

附图说明

图1是本发明装载机定变量液压系统液压原理图；

图2是本发明装载机定变量液压系统中卸荷阀的原理图。

图中零部件名称及序号：

油箱1、定量泵2、负载敏感变量泵3、卸荷阀4、两位四通阀5、负载敏感转向器6、负载敏感流量放大阀7、转向油缸8、先导阀9、分配阀10、转斗油缸11、动臂油缸12、第二单向阀13、先导油源阀14、滤油器15、安全阀41、第二节流孔42、第一单向阀43、溢流阀44、节流孔45、两位三通阀46。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本实施例中装载机定变量液压系统，包括负载敏感变量泵3、负载敏感转向器6、负载敏感流量放大阀7、转向油缸8；定量泵2、分配阀10、先导阀9、工作油缸、油箱1、卸荷阀4、两位四通阀5，工作油缸包括转斗油缸11和动臂油缸12；负载敏感转向器6与负载敏感流量放大阀7连接并经负载敏感流量放大阀7控制与负载敏感流量放大阀7连接的转向油缸8；先导阀9与分配阀10连接并经分配阀10控制与分配阀10连接的工作油缸；负载敏感变量泵3的出油口处的其中一路油路与负载敏感流量放大阀的P口连通，负载敏感流量放大阀7的合流油口与分配阀的P口连通，定量泵2经卸荷阀4与分配阀10的P口连通，在卸荷阀4处于关闭状态时定量泵向分配阀10供油，在卸荷阀处于开启状态时定量泵出油口经卸荷阀4与油箱连通，两位四通阀5的液控端与先导阀9的先导反馈LS口连通,负载敏感流量放大阀7的LS口与两位四通阀的O口连通，负载敏感变量泵3的LS口与两位四通阀的P口连通，两位四通阀的A口与负载敏感转向器的LS口连通，两位四通阀的B口与负载敏感变量泵的出油口连通，当两位四通阀的液控端压力也即先导阀9的LS口压力大于两位四通阀的弹簧设定压力时两位四通阀将负载敏感变量泵3的出油口与负载敏感变量泵3的LS口导通,负载敏感转向器的LS口与负载敏感流量放大阀的LS口导通，即是A口通O口，B口通P口，当两位四通阀的液控端压力小于两位四通阀的弹簧设定压力时两位四通阀将负载敏感变量泵3的LS口与负载敏感转向器6的LS口导通，负载敏感变量泵3的出油口与负载敏感流量放大阀7的LS口导通,即是A口通P口，B口通O口；负载敏感转向器6、载敏感流量放大阀7、分配阀10和先导阀9的等阀的T口和油箱连通。

在本实施例中，如图2所示，卸荷阀4包括设有进油口P、出油口PV、溢流口T、安全阀41、两位三通阀46、溢流阀44和节流孔45，在进油口P至出油口PV之间设有向出油口PV方向单向导通的第一单向阀43，安全阀41的液控端连接在该第一单向阀与出油口PV之间,在安全阀41的液控端与出油口PV之间设置有第二节流孔42。安全阀41的出口与溢流口T连通，安全阀41的入口与两位三通阀46的一出口连通，两位三通阀46的另一出口与溢流口T连通，进油口P经节流孔45分别与两位三通阀46的入口和溢流阀44的液控端连通，溢流阀44的进油口与进油口P连通，溢流阀44的出油口与溢流口T连通，两位三通阀46的液控端与先导阀9先导反馈LS口连通连接获取先导阀先导油压力信号。当两位三通阀46的液控端的压力大于两位三通阀46的弹簧设定压力时两位三通阀46入口经两位三通阀的一个出口与安全阀41的入口连通，当两位三通阀的液控端的压力小于两位三通阀的弹簧设定压力时两位三通阀46的入口经两位三通阀的另一出口与溢流口T连通。进油口P连通定量泵2的出油口，出油口PV与分配阀10的P口连通，溢流口T为卸荷阀4的T口与油箱连通。负载敏感变量泵3的出油口处的另外一路油路经先导油源阀14与先导阀的P1口连通，第二单向阀13的入口与动臂油缸12的大腔连通，第二单向阀13的出口与先导油源阀14连通。负载敏感变量泵的出油口与负载敏感流量放大阀P口之间设有向负载敏感流量放大阀P口方向单向导通的单向阀。负载敏感流量放大阀的合流油口与分配阀的P口之间设有向分配阀的P口方向单向导通的单向阀。

本发明的工作原理为：

1、整机怠速无动作工况，先导阀9的反馈LS口无负载信号输出，两位四通阀5处于左机能位，两位四通阀5的O口与B口导通，P口与A口导通，也即负载敏感转向器6的LS口经两位四通阀5的A口和P口与负载敏感变量泵4的LS口连通，但由于负载敏感转向器6的LS口无负载敏感信号输出，所以负载敏感变量泵4内部的斜盘在伺服变量油缸的作用下趋近零度，排量几乎为零，泵口维持一个低压，减少了溢流损失和开中位损失。负载敏感流量放大阀7处于闭中位，其负载敏感流量放大阀7的合流油口也没有压力油向分配阀10的P口输出。先导阀9的反馈LS口无负载信号输出，所以卸荷阀4中两位三通阀46处于左位，两位三通阀46入口经出口与卸荷阀4的溢流口T连通，溢流阀44的液控端由于节流孔45的节流作用，其压力小于溢流阀44的进油口处的压力，使得溢流阀44开启，也即使得卸荷阀4处于开启状态，定量泵2的出油口输出的液压油经卸荷阀4中的溢流阀44至溢流口T直接回油箱1，实现抵押卸荷，减少了开中位能量损失。

2、单独转向工况，先导阀9的LS反馈口没有负载信号输出，两位四通阀5处于左机能位，两位四通阀5的O口与B口导通，P口与A口导通，也即负载敏感转向器6的LS口经两位四通阀5的A口和P口与负载敏感变量泵4的LS口连通。当负载敏感转向器6无动作时，与上述整机怠速无动作工况的原理一致。

当负载敏感转向器6有动作时，负载敏感变量泵3出口压力通过两位四通阀5的B口与O口作用到负载敏感流量放大阀7的LS口，使得负载敏感流量放大阀处于开中位；同时负载敏感流量放大阀7在负载敏感转向器6的先导油的作用下从中位开启至某一开度，负载敏感变量泵3的油通过负载敏感流量放大阀7进入转向油缸8；负载的压力信号通过负载敏感转向器6和两位四通阀5传递到负载敏感变量泵3的负载敏感LS口，使得负载敏感变量泵3的排量增大，满足系统需要的流量；当负载敏感流量放大阀7开口形成的节流压力差等于负载敏感变量泵3的流量控制阀预设压力时，负载敏感变量泵3提供负载所需的流量，没有多余的溢流或中位损失。此时由于先导阀9的LS反馈口无负载信号，使得卸荷阀4处于开启状态，定量泵2的出油口输出的液压油经卸荷阀4中的溢流阀至溢流口直接回油箱1，实现抵押卸荷，减少了开中位损失。

当负载敏感转向器6有动作，且负载反馈LS口的压力达到负载敏感变量泵3的压力切断阀设定压力时，负载敏感变量泵3的排量几乎为零，负载敏感变量泵3维持一个高压，进入高压待命状态。此时由于先导阀9的LS反馈口无负载信号，使得卸荷阀4处于开启状态，定量泵2的出油口经卸荷阀4中的溢流阀至溢流口直接回油箱1，减少了开中位损失。

3、单独工作工况，负载敏感转向器的LS口无负载信号，先导阀9的LS反馈口有负载信号作用于两位四通阀5的液控端，两位四通阀5处于右机能位，两位四通阀5的O口与A口导通，P口与B口导通，也即负载敏感转向器6的LS口经两位四通阀5的A口和O口与负载敏感流量放大阀7的LS口连通,负载敏感变量泵3的出油口经两位四通阀5的B口和P口与负载敏感变量泵3的反馈LS口连通。

当先导阀9有微动作时，分配阀10在先导阀9先导油的作用下从中位开启至某一开度，负载敏感变量泵3的油通过负载敏感流量放大阀7和分配阀10进入转斗油缸11或动臂油缸12；负载敏感变量泵3出口的压力通过两位四通阀5传递到负载敏感变量泵3的负载敏感口，负载敏感变量泵3输出流量；没有溢流损失。由于先导阀9是微动作，此时先导油压力小于卸荷阀4的中两位三通阀46的弹簧设定压力，使得卸荷阀4处于开启状态，定量泵2的出油口经卸荷阀4中的溢流阀至溢流口直接回油箱1，减少了开中位损失和高压卸荷损失。

当先导阀9有大动作时，分配阀10在先导阀9先导油的作用下从中位开启至某一开度，负载敏感变量泵3的油通过负载敏感流量放大阀7和分配阀10进入转斗油缸11或动臂油缸12；负载敏感变量泵4出口的压力通过两位四通阀5传递到负载敏感变量泵3的负载敏感LS口，负载敏感变量泵3输出流量，没有溢流损失。由于先导阀9有大动作，此时先导阀9的先导油反馈LS口的压力大于卸荷阀4的中两位三通阀46的弹簧设定压力，两位三通阀46处于右位，两位三通阀46的入口经两位三通阀46的另外一出口与安全阀41的入口导通，但由于安全阀41的液控端也即卸荷阀的出油口PV处的压力低于安全阀的弹簧设定压力，安全阀不开启，两位三通阀入口至溢流口T处的油路不导通，溢流阀44也不开启，也即使得卸荷阀4处于关闭状态，不与油箱1相通；定量泵2出油口的输出的液压油经过卸荷阀4的进油口P、出油口PV和分配阀10进入转斗油缸11或动臂油缸12，参与工作液压系统工作。

当先导阀9有动作，且卸荷阀4的出油口压力大于卸荷阀4的安全阀41的设定压力时，分配阀10在先导油的作用下从中位开启至某一开度，负载敏感变量泵3的油通过负载敏感流量放大阀7和分配阀10进入转斗油缸11或动臂油缸12；负载敏感变量泵4出口的压力通过两位四通阀5传递到负载敏感变量泵3的负载敏感口，负载敏感变量泵3输出流量，没有溢流损失。此时先导阀9的先导油反馈LS口的压力大于卸荷阀4的中两位三通阀46的弹簧设定压力，两位三通阀46处于右位，两位三通阀46的入口经，两位三通阀46的另外一出口与安全阀41的入口导通，此时由于卸荷阀4的出油口PV压力大于卸荷阀4的安全阀41的设定压力时，安全阀41处于开启状态，两位三通阀入口至溢流口T处导通，溢流阀44开启，也即使得卸荷阀4处于开启状态，定量泵2出油口的油经过卸荷阀4的溢流口T直接回油箱1，避免了定量泵2高压溢流损失。

4、在转向液压系统和工作液压系统同时动作时，负载敏感转向器6的LS口有负载压力信号，先导阀9的LS口也有压力信号。

当先导阀9的LS口压力小于两位四通阀5的设定压力时，两位四通阀5处于左机能位，两位四通阀5的O口与B口导通，P口与A口导通，也即负载敏感转向器6的LS口经两位四通阀5的A口和P口与负载敏感变量泵4的LS口连通，负载敏感变量泵3输出的流量与转向负载所需流量相匹配，输出转向油缸8所需的流量。

当先导阀9的LS口压力大于两位四通阀5的设定压力时，两位四通阀5处于右机能位，两位四通阀5的O口与A口导通，P口与B口导通，也即负载敏感转向器6的LS口经两位四通阀5的A口和O口与负载敏感流量放大阀7的LS口连通,负载敏感变量泵3的出油口经两位四通阀5的B口和P口与负载敏感变量泵3的反馈LS口连通。负载敏感变量泵2输出的流量通过负载敏感流量放大阀7优先满足转向的要求外，富余的流量通过负载敏感流量放大阀7的合流油口供给工作液压系统。

当先导阀9的LS口压力小于卸荷阀4的两位三通阀46的设定压力时，或者当卸荷阀4出油口PV的压力高于卸荷阀4的安全阀设定的压力且先导阀9的LS口压力大于卸荷阀4的两位三通阀46的设定压力时时，定量泵2出油口的油经过卸荷阀4直接回油箱1，不参与工作液压系统进行做功。

当先导阀9的LS口压力大于卸荷阀4中两位三通阀46的设定压力，且当卸荷阀4出油口的压力低于卸荷阀4中安全阀设定的压力时，定量泵2出油口的油经过卸荷阀4和分配阀10进入转斗油缸11或动臂油缸12，参与工作液压系统进行做功。

Claims (6)

1.一种装载机定变量液压系统，包括负载敏感变量泵(3)、负载敏感转向器(6)、负载敏感流量放大阀（7）、转向油缸（8）；定量泵（2）、分配阀（10）、先导阀（9）、工作油缸（11、12）、油箱(1)；所述负载敏感转向器(6)与负载敏感流量放大阀（7）连接并经负载敏感流量放大阀（7）控制与负载敏感流量放大阀（7）连接的转向油缸（8）；所述先导阀（9）与分配阀（10）连接并经分配阀（10）控制与分配阀（10）连接的工作油缸（11、12）；其特征在于还包括卸荷阀（4）、两位四通阀(5)，所述负载敏感变量泵(3)的出油口处的其中一路油路与负载敏感流量放大阀（7）P口连通,负载敏感流量放大阀（7）的合流油口与分配阀（10）的P口连通，定量泵（2）经卸荷阀（4）与分配阀（10）的P口连通，所述两位四通阀（5）的液控端与先导阀（9）的先导反馈LS口连通,所述负载敏感流量放大阀（7）和负载敏感变量泵(3)的反馈LS口分别与两位四通阀（5）的O口和P口连通，两位四通阀（5）的A口和B口分别与负载敏感转向器(6)的LS口和负载敏感变量泵(3)的出油口连通；当先导阀（9）的先导反馈LS口压力大于两位四通阀（5）设定压力时两位四通阀（5）的A口与O口导通，B口与P口导通，先导阀（9）的先导反馈LS口压力小于两位四通阀（5）设定压力时两位四通阀（5）的A口与P口导通，B口与O口导通；负载敏感转向器(6)、负载敏感流量放大阀（7）、分配阀（10）和先导阀（9）的T口和油箱（1）连通。

2.根据权利要求1所述的装载机定变量液压系统，其特征在于所述卸荷阀（4）包括有进油口P、出油口PV、溢流口T，安全阀（41）、两位三通阀（46）、溢流阀（44）和节流孔（45），进油口P与出油口PV之间设有向出油口PV方向单向导通的第一单向阀(43)，所述安全阀（41）的液控端连接在第一单向阀与出油口PV之间、所述安全阀（41）的出口与溢流口T连通，安全阀（41）的入口与两位三通阀（46）的一出口连通，两位三通阀（46）的另一出口与溢流口T连通，进油口P经节流孔（45）分别与两位三通阀（46）的入口和溢流阀（44）的液控端连通，溢流阀（44）的进油口与进油口P连通，溢流阀（44）的出油口与溢流口T连通，两位三通阀（46）的液控端与先导阀（9）先导反馈LS口连通连接获取先导阀（9）先导油压力信号，当两位三通阀（46）的液控端的压力大于两位三通阀（46）的弹簧设定压力时两位三通阀（46）入口经两位三通阀（46）的一个出口与安全阀（41）的入口连通；当两位三通阀（46）的液控端的压力小于两位三通阀（46）的弹簧设定压力时两位三通阀（46）入口经两位三通阀（46）的另外一个出口与溢流T口连通；进油口P与定量泵（2）的出油口连通、出油口PV与分配阀（10）的P口连通、溢流口T为卸荷阀（4）的T口。

3.根据权利要求2所述的装载机定变量液压系统，其特征在于所述安全阀（41）的液控端与出油口PV之间设置有第二节流孔（42）。

4.根据权利要求1所述的装载机定变量液压系统，其特征在于还包括第二单向阀(13)、先导油源阀(14)，所述负载敏感变量泵(3)的出油口处的另外一路油路经先导油源阀(14)与先导阀（9）的P口连通，所述第二单向阀(13)的入口与动臂油缸（12）的大腔连通，第二单向阀(13)的出口与先导油源阀(14)连通。

5.根据权利要求1所述的装载机定变量液压系统，其特征在于负载敏感变量泵(3)的出油口与负载敏感流量放大阀（7）P口之间设有向负载敏感流量放大阀（7）P口方向单向导通的单向阀。

6.根据权利要求1所述的装载机定变量液压系统，其特征在于负载敏感流量放大阀（7）的合流油口与分配阀（10）的P口之间设有向分配阀（10）的P口方向单向导通的单向阀。