CN104405006B - 装载机半变量液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装载机半变量液压系统，转向柱塞泵通过转向阀块、转向器连接转向油缸，转向阀块连接分配阀，由转向柱塞泵通过转向阀块、转向器提供转向系统的转向油缸所需流量，无多余的流量以转向负载的压力经分配阀的中位通道流回油箱，节约能量；转向阀块连接先导阀，用于装载机的动臂下降或者浮动下降或者装载机处在行驶工况时，使转向柱塞泵无流量输出，节约能量；工作泵通过卸荷阀连接分配阀，分配阀连接转斗油缸和动臂油缸，当系统进入高压小流量状态时，工作泵输出的流量通过卸荷阀以低压回到油箱，转向柱塞泵提供系统所需流量，整个系统无溢流损失，节约能量。本发明解决了现有定量系统装载机较大的功率损失，全变量系统制造成本较高的问题。

Description

装载机半变量液压系统

技术领域

本发明涉及一种用于铲装土壤、砂石、煤炭等散状物料也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业的装载机，尤其是一种装载机的液压系统。

背景技术

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方铲运工程机械，主要用于铲装土壤、砂石、煤炭等散状物料也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。在作业过程中，整机需要左右转向，工作装置需要进行频繁的收斗、举升、卸料、下降，以上动作都是通过装载机液压系统控制并实现的。

装载机液压系统由转向液压系统和工作液压系统系统组成。此外根据不同的整机配置，还配有制动液压系统和风扇马达散热系统。目前，装载机液压系统大多数为定量系统。装载机在作业过程中，发动机工作在怠速和最高速范围内，为了确保发动机在怠速时，转向不沉重，转向泵一般选取较大排量，当发动机高速且慢打方向盘时，转向系统需求的流量较小，转向定量泵输出的大量的液压油以转向负载的压力通过优先阀的EF口溢流到油箱，造成大量的功率损失。

装载机处在铲掘工况时，工作装置需要克服外界的阻力，动臂油缸伸出速度很慢，此时工作液压系统处在高压小流量状态，工作定量泵输出的大量的液压油通过分配阀的主安全阀溢流到油箱，造成大量的功率损失。

装载机处在运输工况且无转向时，转向定量泵输出的流量需要克服优先阀的弹簧才能从EF口流出，这使得转向泵口有一定的背压，造成一定的功率损失。

装载机处在下降工况时，在铲斗和物料自重的作用下，动臂可以在转向泵不供油的情况下下降。由于转向泵是定量泵，转向泵只能供油，造成了一定的功率损失。

解决以上问题，可以采用全变量液压负载敏感系统，提供系统所需要的流量，为系统提供最佳的流量匹配，消除系统的溢流损失，但是全变量液压系统制造成本太高，目前无法大批量应用。

发明内容

为了克服现有装载机液压系统存在功率损失，使用全变量液压系统又会带来制造成本较高的技术问题，本发明提供一种装载机半变量液压系统。

本发明是采用以下技术方案实现的: 一种装载机液压系统，包括液压油箱、转向柱塞泵、工作泵、卸荷阀、蓄能器、转向阀块、转向器、转向油缸、分配阀、转斗油缸、动臂油缸、先导阀，所述转向柱塞泵通过转向阀块、转向器连接转向油缸，所述转向阀块还连接分配阀，由转向柱塞泵通过转向阀块、转向器提供转向系统的转向油缸所需流量，无多余的流量以转向负载的压力经分配阀的中位通道流回油箱，节约能量；所述转向阀块还连接先导阀，用于装载机的动臂下降或者浮动下降或者装载机处在行驶工况时，先导阀无信号传递给转向阀块，使转向柱塞泵无流量输出，节约能量；所述工作泵通过卸荷阀连接分配阀，分配阀连接转斗油缸和动臂油缸，当系统进入高压小流量状态时，工作泵输出的流量通过卸荷阀以低压回到油箱，转向柱塞泵提供系统所需流量，整个系统无溢流损失，节约能量。

所述转向柱塞泵出口P1与转向阀块的进口P2连接，转向柱塞泵的LS口与转向阀块的LS1口连接，转向柱塞泵的吸油口S1和泄油口D与油箱连接，转向阀块的E口与分配阀的P口连接，转向阀块的F口与转向器的进口P3连接，转向阀块的LS2口与和转向器的LS3口连接，转向阀块的T1口与和油箱连接，转向阀块的XP口与先导阀的P7口连接，转向阀块的X1口连接分配阀的先导油口xa1以及先导阀的A口，转向阀块的X2口连接分配阀的先导油口xb1以及先导阀的C口，转向阀块的X3口连接分配阀的先导油口xb2以及先导阀的B口。

所述工作泵的吸油口S2与油箱连接，工作泵的出口P4与卸荷阀块的进油口P5连接，卸荷阀块的出油口P6与分配阀的进口P连接，分配阀的A1口与转斗油缸的无杆腔连接，分配阀的B1口和转斗油缸的有杆腔连接，分配阀的A2口与动臂油缸的有杆腔连接，分配阀的B2口与动臂油缸的无杆腔连接，分配阀的T口与散热器的T4口连接。

所述转向器的L口与转向油缸的L1口连接，转向器的R口与转向油缸的R1口连接，转向器的T2口与散热器的T4口连接，先导阀的T6口与油箱连接，先导阀的D口与分配阀的先导油口xb2连接。

所述转向阀块包括二通压力补偿器、转向信号阻尼、溢流阀、液控换向阀、第一梭阀、三通压力补偿器、第二梭阀、工作信号阻尼、减压溢流阀、单向阀、第三梭阀，所述转向阀块的F口通过二通压力补偿器连接转向阀块的P2口、液控换向阀，通过二通压力补偿器和三通压力补偿器连接转向阀块的E口，通过二通压力补偿器、减压溢流阀、单向阀连接转向阀块的XP口，通过二通压力补偿器、溢流阀连接减压溢流阀、液控换向阀、转向阀块的T1口；所述转向阀块的LS2口连接液控换向阀、通过转向信号阻尼器连接二通压力补偿器、通过第二梭阀分成二路，一路连接转向阀块的E口，另一路经工作信号阻尼器连接LS1口；所述液控换向阀经转向信号阻尼器连接三通压力补偿器；所述液控换向阀经第一梭阀连接转向阀块的先导油口X3、X2，先导油口X2经第三梭阀连接先导油口X1。

当装载机仅有转向时，所述转向阀块的先导油口X1、X2、X3无压力信号，三通压力补偿器处在关闭状态，转向柱塞泵向转向油缸所供的流量由二通压力补偿器的弹簧力及转向器的阀口开度控制。

当转向负载压力高于工作负载压力时，所述三通压力补偿器106补偿转向负载压力和工作负载压力的压力差；当工作负载压力高于转向负载压力时，所述二通压力补偿器补偿工作负载压力和转向负载压力的压力差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）转向柱塞泵2在大油门慢打转向的工况下提供转向器8所需流量，没有流量通过转向阀块7的E口以转向负载的压力溢流到分配阀10的中位通道，节约了能量。

（2）在动臂下降和浮动下降时，仅仅工作泵3出压力，转向柱塞泵2不输出流量，节约了能量。

（3）当装载机处在铲掘工况时，工作液压系统处在高压小流量状态，工作定量泵低压卸荷，转向柱塞泵提供系统所需流量，整个系统没有高压溢流损失，发动机可以给更多的功率给传动系统，使得装载机在此工况下牵引力更大，工作效率更高，更加节能。

（4）经测试在做V字型工况时，半变量系统装载机比定量系统的装载机可以节约10%~15%。

附图说明

图 1 是半变量系统的原理图；

图 2 是转向阀块的原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图 1所示，一种装载机半变量液压系统，包括液压油箱1、转向柱塞泵2、工作泵3、液压油散4、卸荷阀5、蓄能器6、转向阀块7、转向器8、转向油缸9、分配阀10、转斗油缸11、动臂油缸12、先导阀13、回油滤14。

转向柱塞泵2通过转向阀块7、转向器8连接转向油缸9，转向阀块7的卸荷口连接液压油箱1，转向阀块7连接分配阀10，由转向柱塞泵2通过转向阀块7、转向器8提供转向系统的转向油缸9所需流量，无多余的流量以转向负载的压力经分配阀10的中位通道流回油箱，节约能量；转向阀块7连接先导阀13，用于装载机的动臂下降或者浮动下降或者装载机处在行驶工况时，所述先导阀13无信号传递给转向阀块7，使转向柱塞泵2无流量输出，节约能量；工作泵3通过卸荷阀5连接分配阀10，分配阀10连接转斗油缸11和动臂油缸12，当系统进入高压小流量状态时，工作泵3输出的流量通过卸荷阀5以低压回到油箱，转向柱塞泵2提供系统所需流量，整个系统无溢流损失，节约能量。

如图1所示，为半变量系统的原理图，转向柱塞泵2出口P1和转向阀块7的进口P2连接，转向柱塞泵2的LS口和转向阀块7的LS1口连接，转向柱塞泵2的吸油口S1以及泄油口D和油箱1连接。转向阀块7的E口和分配阀10的P连接。转向阀块7的F口和转向器8的进口P3连接。转向阀块7的LS2口和转向器8的LS3口连接。转向阀块7的T1口和油箱1连接。转向阀块7的XP口和先导阀13的P口连接。蓄能器6跨接在连接XP口和先导阀13 进油口P的管路上。转向阀块7的X1口连接分配阀10的先导油口xa1以及先导阀的A口，转向阀块7的X2口连接分配阀10的先导油口xb1以及先导阀的C口，转向阀块7的X3口连接分配阀10的先导油口xb2以及先导阀的B口。工作泵3的吸油口S2和油箱1连接，工作泵3的出口P4和卸荷阀块5的进油口P5连接，卸荷阀块5的出油口P6和分配阀10的进口P连接。分配阀10的A1口和铲斗油缸11的无杆腔连接，分配阀10的B1口和铲斗油缸11的有杆腔连接。分配阀10的A2口和动臂油缸12的有杆腔连接，分配阀10的B2口和动臂油缸12的无杆腔连接，分配阀10的T口和散热器的T4口连接。转向器8的L口和转向油缸9的L1口连接，转向器8的R口和转向油缸9的R1连接，转向器8的T2和散热器的T4口连接。先导阀13的T6口和油箱1连接，先导阀13的D口和分配阀10的先导油口xa2连接。散热器4的出口T5和回油滤14的进油口连接，回油滤14的出油口和油箱1连接。

如图2所示为转向阀块7的原理图，转向阀块7包括二通压力补偿器101、转向信号阻尼102、溢流阀103、液控换向阀104、第一梭阀105、三通压力补偿器106、第二梭阀107、工作信号阻尼108、减压溢流阀109、单向阀110、第三梭阀111、进油口P2，出油口E、F、XP，信号口LS1、LS2，先导油口X1、X2、X3；回油口T2。

转向阀块7的F口通过二通压力补偿器101连接转向阀块7的P2口、液控换向阀104，通过二通压力补偿器101和三通压力补偿器106连接转向阀块7的E口，通过二通压力补偿器101、减压溢流阀109、单向阀110连接转向阀块7的XP口，通过二通压力补偿器101、溢流阀103连接减压溢流阀109、液控换向阀104、转向阀块7的T1口；所述转向阀块7的LS2口连接液控换向阀104、通过转向信号阻尼102连接二通压力补偿器101、通过第二梭阀107分成二路，一路连接转向阀块7的E口，另一路经工作信号阻尼器108连接LS1口；所述液控换向阀104经转向信号阻尼102连接三通压力补偿器106；所述液控换向阀104经第一梭阀105连接转向阀块7的先导油口X3、X2，先导油口X2经第三梭阀111连接先导油口X1。

溢流阀103设定了转向系统最高压力。减压溢流阀109设定了先导油源的压力，单向阀110确保了蓄能器能够长时间保压。

当装载机仅仅有转向时，转向阀块7的先导油口X1、X2、X3没有压力信号，液控换向阀104不换向，工作在下位，三通压力补偿器106的上腔和弹簧腔压力相等，三通压力补偿器106处在关闭状态，转向系统所需的流量由二通压力补偿器101的弹簧力及转向器8的阀口开度决定，转向柱塞泵2是一个负载敏感泵，提供转向系统所需的流量；

当动臂提升或铲斗收斗或放斗时，转向阀块7的先导油口X1、X2、X3中有一个压力信号传递给液控换向阀104，液控换向104换向，三通压力补偿器106的弹簧腔处在低压状态，三通压力补偿器106被开启，转向阀块的E口和LS1口连通，工作负载压力信号传递给转向柱塞泵2的LS口，转向柱塞泵全排量供油。当压力未达到卸荷阀块5的卸荷压力时，工作泵3供油给卸荷阀块5，液压油通过P6口进入分配阀10的P口。当压力达到卸荷阀块5的卸荷压力时，工作泵3以很低的压力供油给卸荷阀块5，通过T7口进入散热器4的T4口回油箱。当转向柱塞泵2出口的压力达到其切断压力且工作负载未达到切断压力时，转向柱塞泵2的排量由负载压力来决定，压力越高，泵的排量越小。当负载压力达到转向柱塞泵2切断压力时，泵的理论排量为零。

当装载机既有转向又有动臂提升或铲斗收斗或放斗时，转向阀块7的先导油口X1、X2、X3中有一个压力信号传递给液控换向阀4，液控换向4换向，三通压力补偿器106弹簧腔和转向负载信号接通。当工作负载压力大于转向负载压力时，梭阀107中的钢球在左位，工作负载的压力信号传递到转向柱塞泵2的信号口LS。转向柱塞泵2的出口压力由工作负载决定。二通压力补偿器102补偿了工作负载和转向负载的负载压力差。当转向负载压力大于工作负载压力时，梭阀107中的钢球在右位，转向负载的压力信号传递到转向柱塞泵2的信号口LS，转向柱塞泵2的出口压力由转向负载决定，三通压力补偿器106补偿了转向负载压力和工作负载压力的压力差。三通压力补偿器106保证了任何情况下转向柱塞泵2通过F口优先供油给转向系统，多余的油才会通过E口供给工作液压系统。

当装载机的动臂下降或者浮动下降时，转向阀块7的先导油口X1、X2、X3没有压力信号，液控换向阀4不换向，工作在下位，三通压力补偿器106的上腔和弹簧腔压力相等，三通压力补偿器106处在关闭状态，转向柱塞泵2处在低压待命状态，理论排量为零。

Claims (7)

1.一种装载机半变量液压系统，包括液压油箱(1)、转向柱塞泵(2)、工作泵(3)、卸荷阀(5)、蓄能器(6)、转向阀块(7)、转向器(8)、转向油缸(9)、分配阀(10)、转斗油缸(11)、动臂油缸(12)、先导阀(13)，所述转向柱塞泵(2)通过转向阀块(7)、转向器(8)连接转向油缸(9)，所述转向阀块(7)的卸荷口连接液压油箱(1)，其特征在于：所述转向阀块(7)还连接分配阀(10)，由转向柱塞泵（2）通过转向阀块（7）、转向器（8）提供转向系统的转向油缸（9）所需流量时，无多余的流量以转向负载的压力经分配阀（10）的中位通道流回液压油箱，节约能量；所述转向阀块（7）还连接先导阀（13），用于装载机的动臂下降或者浮动下降或者装载机处在行驶工况时，所述先导阀（13）无信号传递给转向阀块（7），使转向柱塞泵（2）无流量输出，节约能量；所述工作泵（3）通过卸荷阀（5）连接分配阀（10），分配阀（10）连接转斗油缸（11）和动臂油缸（12），当系统进入高压小流量状态时，工作泵（3）输出的流量通过卸荷阀（5）以低压回到液压油箱，转向柱塞泵（2）提供系统所需流量，整个系统无溢流损失，节约能量。

2.根据权利要求1所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：所述转向柱塞泵(2)出口P1与转向阀块(7)的进口P2连接，转向柱塞泵(2)的LS口与转向阀块(7)的LS1口连接，转向柱塞泵(2)的吸油口S1和泄油口D与油箱(1)连接，转向阀块(7)的E口与分配阀(10)的P口连接，转向阀块(7)的F口与转向器(8)的进口P3连接，转向阀块(7)的LS2口与转向器(8)的LS3口连接，转向阀块(7)的T1口与液压油箱(1)连接，转向阀块(7)的XP口与先导阀(13)的P口连接，转向阀块(7)的X1口连接分配阀(10)的先导油口xa1以及先导阀的A口，转向阀块(7)的X2口连接分配阀(10)的先导油口xb1以及先导阀的C口，转向阀块(7)的X3口连接分配阀(10)的先导油口xb2以及先导阀的B口。

3.根据权利要求2所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：所述工作泵(3)的吸油口S2与液压油箱（1）连接，工作泵(3)的出口P4与卸荷阀(5)的进油口P5连接，卸荷阀(5)的出油口P6与分配阀的进口P连接，分配阀(10)的A1口与转斗油缸(11)的无杆腔连接，分配阀(10)的B1口和转斗油缸(11)的有杆腔连接，分配阀(10)的A2口与动臂油缸(12)的有杆腔连接，分配阀(10)的B2口与动臂油缸(12)的无杆腔连接，分配阀(10)的T口与散热器的T4口连接。

4.根据权利要求3所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：所述转向器(8)的L口与转向油缸(9)的L1口连接，转向器(8)的R口与转向油缸(9)的R1口连接，转向器(8)的T2口与散热器的T4口连接，先导阀(13)的T6口与液压油箱（1）连接，先导阀(13)的D口与分配阀(10)的先导油口xa2连接。

5.根据权利要求4所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：所述转向阀块(7)包括二通压力补偿器(101)、转向信号阻尼(102)、溢流阀(103)、液控换向阀(104)、第一梭阀(105)、三通压力补偿器(106)、第二梭阀(107)、工作信号阻尼器(108)、减压溢流阀(109)、单向阀(110)、第三梭阀(111)，所述转向阀块(7)的F口通过二通压力补偿器(101)连接转向阀块(7)的P2口、液控换向阀(104)，通过二通压力补偿器(101)和三通压力补偿器(106)连接转向阀块(7)的E口，通过二通压力补偿器(101)、减压溢流阀(109)、单向阀(110)连接转向阀块(7)的XP口，通过二通压力补偿器(101)、溢流阀(103)连接减压溢流阀(109)、液控换向阀(104)、转向阀块(7)的T1口；所述转向阀块(7)的LS2口连接液控换向阀(104)、通过转向信号阻尼器(102)连接二通压力补偿器(101)、通过第二梭阀(107)分成二路，一路连接转向阀块(7)的E口，另一路经工作信号阻尼器(108)连接LS1口；所述液控换向阀(104)经转向信号阻尼器(102)连接三通压力补偿器(106)；所述液控换向阀(104)经第一梭阀(105)连接转向阀块(7)的先导油口X3、X2，先导油口X2经第三梭阀(111)连接先导油口X1。

6.根据权利要求5所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：当装载机仅有转向时，所述转向阀块(7)的先导油口X1、X2、X3无压力信号，三通压力补偿器(106)处在关闭状态，转向柱塞泵(2)向转向油缸(9)所供的流量由二通压力补偿器(101)的弹簧力及转向器(8)的阀口开度控制。

7.根据权利要求5所述的装载机半变量液压系统，其特征在于：当转向负载压力高于工作负载压力时，所述三通压力补偿器(106)补偿转向负载压力和工作负载压力的压力差；当工作负载压力高于转向负载压力时，所述二通压力补偿器(102)补偿工作负载压力和转向负载压力的压力差。