CN105297823B - 挖掘机控制系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挖掘机控制系统及挖掘机。挖掘机控制系统包括油箱、与油箱接的进油路、主回油路和副回油路；进油路包括与油泵和多路阀；多路阀有动作信号检测油口；主回油路包括与多路阀输出口相连的背压阀；插装阀输入口连在油泵输出口与多路阀入口间，换向阀包括第一油口、第二油口和第三油口，第一油口与插装阀弹簧腔控制油口相连，第二油口与插装阀第一输出口相连，第三油口与油箱相连，插装阀第二输出口与油箱相连，插装阀阀芯用于打开或关闭第二输出口；动作信号检测油口输出口与换向阀相连，使第一油口与第二油口或第三油口连通。本发明提供的挖掘机控制系统及挖掘机能不影响挖掘机的动作的稳定性，同时节省挖掘机的燃料消耗。

Description

挖掘机控制系统及挖掘机

技术领域

本发明实施例涉及液压控制技术，尤其涉及一种挖掘机控制系统及挖掘机。

背景技术

挖掘机，又称挖掘机械(excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。

通常挖掘机的控制系统中，会需要形成系统背压，以使得挖掘机系统运行平稳，不产生吸空现象。现有技术中的挖掘机控制系统的油泵与多路阀相连，而多路阀的与背压阀相连，背压阀用于给系统补油，保证系统主回油路上有一定背压，以补偿工作装置在工作过程中产生的空穴，防止液压元件在运行过程中出现吸空的现象，另一方面，可以让回油稳定，以防止过大的回油冲击对散热器造成损坏。

而上述的挖掘机控制系统，在挖掘机进行动作时其油泵一直保持一定的负载压力以保证负反馈压力或系统背压，并且当挖掘机在运行但是没有进行动作时，而这种系统背压在挖掘机未进行动作时依然存在，而此压力增大了发动机的负载，增加了挖掘机燃料消耗。

发明内容

本发明提供一种挖掘机控制系统及挖掘机，用以解决现有技术中的上述缺陷，在不影响挖掘机的动作性能上，降低了挖掘机能耗，节省了挖掘机的燃料消耗。

本发明一方面提供一种挖掘机控制系统，包括油箱、与油箱连接的进油路、主回油路和副回油路；

所述进油路包括与油箱依次串联的油泵和多路阀；所述多路阀上设有动作信号检测油口；

所述主回油路包括与多路阀的输出口相连的背压阀；

所述副回油路包括插装阀和换向阀，所述插装阀的输入口连接在油泵输出口与多路阀输入口之间，所述换向阀包括第一油口、第二油口和第三油口，所述第一油口与所述插装阀的弹簧腔控制油口相连，所述第二油口与所述插装阀的第一输出口相连，所述第三油口与所述油箱相连，所述插装阀的第二输出口与所述油箱相连，所述插装阀的阀芯用于打开或关闭所述第二输出口；所述动作信号检测油口的输出口与换向阀相连，以使所述换向阀的第一油口与所述第二油口或所述第三油口连通。

进一步的，所述插装阀的盖板上安装有截止调整组件，所述截止调整组件包括调节杆，所述调节杆用于向下抵推所述插装阀的阀芯，以使所述阀芯关闭所述第二输出口。

进一步的，所述动作信号检测油口包括第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口，且第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口分别通过油管并联后汇合形成总信号油口。

优选的，所述第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口的汇合点处设置有梭阀，所述梭阀的第一输入口与所述第一动作信号检测油口相连，所述梭阀的第二输入口与所述第二动作信号检测油口相连，所述梭阀的输出口连通到总信号油口。

可选的，所述第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口分别串联有单向阀。

进一步的，所述插装阀的第二输出口与所述油箱之间还安装有回油过滤器。

进一步的，所述主回油路的总输出口连接到所述回油过滤器。

进一步的，所述主回油路还包括散热器和旁通阀，所述背压阀和所述散热器与所述旁通阀并联。

进一步的，所述油泵包括前泵和后泵，所述副回油路包括相互并联的第一副回油路和第二副回油路，所述第一副回油路与所述前泵相连，所述第二副回油路与所述后泵相连。

本发明另一方面提供一种挖掘机，包括如上所述的挖掘机控制系统。

本发明提供的挖掘机控制系统及挖掘机，通过在主回油路上的背压阀为系统提供背压，而增加一路副回油路，副回油路中设置插装阀和换向阀，当系统多路阀的动作信号检测油口检测挖掘机是否有动作，当检测到进行动作时，油泵液压油经过副回油路直接流回液压油箱，而不经过多路阀和背压阀，最大限度降低发动机负载，从而达到节能效果，而当系统多路阀的动作信号检测油口检测挖掘机有动作时，来自油泵的液压油无法打开插装阀的阀芯，导致副回油路无法回油到油箱，旁通功能切断，液压油直接供给多路阀，实现正常动作，因此，本技术方案既能保证挖掘机正常动作，又能降低能耗。

附图说明

图1为挖掘机控制系统在挖掘机未进行动作时的工作原理图；

图2为挖掘机控制系统在挖掘机进行动作时的工作原理图；

图3为挖掘机控制系统在挖掘机进行动作时机械锁止的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为挖掘机控制系统在挖掘机未进行动作时的工作原理图；图2为挖掘机控制系统在挖掘机进行动作时的工作原理图；请参照附图1～附图2，本实施例提供一种挖掘机控制系统，包括油箱1、与油箱1连接的进油路2、主回油路3和副回油路4。

其中，进油路2包括与油箱依次串联的油泵201和多路阀202；多路阀202上设有动作信号检测油口；主回油路3包括与多路阀202的输出口T相连的背压阀301。

副回油路4包括插装阀401和换向阀402，插装阀401的输入口B连接在油泵201输出口B与多路阀202输入口之间，换向阀402包括第一油口A1、第二油口A2和第三油口A3，第一油口A1与插装阀401的弹簧腔控制油口X相连，第二油口A2与插装阀401的第一输出口C1相连，第三油口A3与油箱1相连，插装阀401的第二输出口C2与油箱1相连，插装阀401的阀芯4011用于打开或关闭第二输出口C2；动作信号检测油口的输出口PS与换向阀402相连，以使换向阀402的第一油口A1与第二油口A2或第三油口A3连通。

在上述实施例中，油泵201用于将油箱1中的油液泵进油管和元器件所构成的油路中，多路阀202与多个执行元件(如液压缸)连接的，其作用是通过操纵操纵杆将油泵201所传输过来的液压油输出到不同的执行元件，从而实现挖掘机的各种动作。

换向阀402可以为二位三通液控换向阀、插装阀401可以为二通插装阀。

油泵201可以包括前泵2011和后泵2012，前泵2011和后泵2012可以由发动机5带动旋转。前泵2011和后泵2012可以分别连接到多路阀202，前泵2011与多路阀202之间的管路上可以连接一副回油路，在后泵2012与多路阀202之间的管路上同时也连接一副回油路，即，副回油路可以包括相互并联的第一副回油路和第二副回油路，第一副回油路与前泵2011相连，第二副回油路与后泵2012相连。第一副回油路与第二副回油路可以并联后串联在一起共同汇合到油箱1。当然，第一副回油路与第二副回油路的回油也可以分别流到油箱1。

动作信号检测油口可以包括第一动作信号检测油口PX和第二动作信号检测油口PY，且第一动作信号检测油口PX和第二动作信号检测油口PY分别通过油管并联后汇合形成总信号油口(即动作信号检测油口的输出口PS)，第一动作信号检测油口PX可以是上车动作检测油口，第二动作信号检测油口PY可以为行走动作检测油口，当其中任意一个动作信号检测油口有压力时，即表示挖掘机有动作的发生。相当于动作信号检测油口的输出口PS接的是整车动作信号油，若整车有任意动作，PS口便会有信号油输出。

当然，也可以仅有一个油泵201和一个副回油路4，副回油路4的数量由多路阀202与油泵201之间的管路数量决定，副回油路4的主要作用是控制液压油是否经过多路阀202。

下面，本实施例以两个油泵、两个副回油路为例对本实施例的挖掘机控制系统的工作原理进行描述，具体请参照附图1和附图2：

图1示出了挖掘机控制系统在挖掘机未进行动作时的工作原理，图中箭头所示方向表示油液的流向，当挖掘机未进行动作时，动作信号检测油口的输出口PS无压力信号，即无油液输出，则无法推动换向阀402的活塞，即无法使换向阀402换向，此时，换向阀402处于初始状态，可以预设初始状态为换向阀402的第一油口A1与第三油口A3连通，第二油口A2被换向阀402的活塞阻挡，无油液流通，从前泵2011和后泵2012输出的液压油经插装阀401的输入口B进入到插装阀401的非弹簧腔，并且在油压的作用下向上顶起插装阀401的阀芯4011，使得插装阀401的第二输出口C2打开，使得液压油流回油箱1，而同时，位于插装阀401的弹簧腔中的液压油也会向上依次经过插装阀401的弹簧腔控制油口X、换向阀402的第一油口A2、第三油口A3直接流回到油箱1。由于换向阀402的第一油口A1和第二油口A2未连通，因而插装阀401的弹簧腔和非弹簧腔未连通，弹簧腔的油压较小，从前泵2011和后泵2012所泵入到插装阀401的非弹簧腔内的液压油可以较为容易地顶开插装阀401的阀芯4011，即，此回路的液压阻力较小，因此，前泵2011和后泵2012的负载压力较小，能够有效降低发动机负载，实现节能效果。

图2示出了挖掘机控制系统在挖掘机进行动作时的工作原理，图中箭头所示方向表示油液的流向，当挖掘机在进行动作时，动作信号检测油口的输出口PS有压力信号，即有油液输出，压力信号油推动换向阀402的活塞，换向阀402换向，此时，换向阀402处于另一状态，换向阀402的第一油口A1可以与第二油口A2连通，第三油口A3可以被换向阀402的活塞阻挡，而无油液流通，从前泵2011和后泵2012输出的液压油经插装阀401的输入口B进入到插装阀401的非弹簧腔，但是此时由于第一油口A1可以与第二油口A2连通，液压油依次通过插装阀401的第一输出口C1、换向阀402的第二油口A2、插装阀401的弹簧腔控制油口X，插装阀401的弹簧腔和非弹簧腔连通，由于弹簧的弹力和插装阀401的阀芯面积差所产生的液压力使得阀芯4011紧压住插装阀401的第二输出口C2，油液无法从第二输出口C2流回到油箱1，而换向阀402的第三油口A3也无油液流出到油箱1，因此，来自前泵2011和后泵2012的液压油无法打开插装阀401的阀芯4011，从而副回油路4的旁通功能被切断，液压油直接供给多路阀202后经过主回油路3流回油箱1，实现挖掘机的正常动作。

本实施例所提供的挖掘机控制系统，由于通过在主回油路3上的背压阀301为系统提供背压，以保证挖掘机在动作时的稳定性和防止吸空现象的发生，而另外增加一路副回油路4，副回油路4中设置插装阀401和换向阀402，当系统多路阀202的动作信号检测油口检测挖掘机是否有动作，当检测到进行动作时，油泵液压油经过副回油路4直接流回液压油箱，而不经过多路阀202和背压阀301，最大限度降低发动机负载，从而达到节能效果，当系统多路阀的动作信号检测油口检测挖掘机有动作时，来自油泵201的液压油无法打开插装阀401的阀芯，导致副回油路4无法回油到油箱1，旁通功能切断，液压油直接供给多路阀202，实现正常动作，因此，本实施例既能保证挖掘机正常动作，又能降低能耗。

图3为挖掘机控制系统在挖掘机进行动作时机械锁止的工作原理图。如图3所示，插装阀401的盖板上可以安装有截止调整组件6，截止调整组件6包括调节杆601，调节杆601用于向下抵推插装阀401的阀芯4011，以使阀芯4011关闭第二输出口C2。截止调整组件6可以为截止阀，其中，调节杆601可以为螺杆，螺杆上可以具有螺栓，旋转螺栓，螺杆推动插装阀401的阀芯上部。当副回油路4出现故障时，可以通过旋紧截止调整组件6进行机械锁止，将插装阀401的阀芯4011强行抵压到第二输出口C2，使得插装阀401强行锁止，保证挖掘机能够正常动作，提高系统的安全性，待故障排除后，旋松截止调整组件6，即可恢复节能功能，简单方便，灵活性较好。

在上述实施例中，第一动作信号检测油口PX和第二动作信号检测油口PY的汇合点处可以设置有梭阀7，梭阀7的第一输入口701与第一动作信号检测油口PX相连，梭阀7的第二输入口702与第二动作信号检测油口PY相连，梭阀7的输出口703连通到总信号油口(即动作信号检测油口的输出口PS)，通过设置梭阀7可以防止第一动作信号检测油口PX输出的油液流动到第二动作信号检测油口PY，以及，第二动作信号检测油口PY输出的油液流动到第一动作信号检测油口PX，即，起到了防倒流的效果，提高了系统安全性。

当然，作为可选的，第一动作信号检测油口PX和第二动作信号检测油口PY也可以分别串联有单向阀(图中未示出)。单向阀也可以有效地起到防倒流的功能。本领域技术人员在具体设计时，可以具体选用，在此，本实施例不作限定。

如图1～图3所示，插装阀401的第二输出口C2与油箱1之间还可以安装有回油过滤器8。通过回油过滤器8对液压油进行过滤后再流回油箱1，提高了液压油的清洁度，并且，在上述的实施例中，当挖掘机未进行动作时，液压油流经副回油路4，而未经过多路阀202和背压阀301等，直接进回到回油过滤器8，实现了液压油箱1内液压油的自过滤功能，进一步提高了液压油清洁度，减少了因液压油清洁度不良而造成的元件磨损、卡滞等现象，有利于延长液压元件的使用寿命。

当然，进一步的，主回油路3的总输出口也可以连接到回油过滤器8。以尽可能地将回油都进行清洁。

主回油路3还可以包括散热器302和旁通阀303，背压阀301和散热器303与旁通阀303并联。散热器302可以对液压油进行冷却，带走液压油的热量，防止液压系统元件变形，旁通阀303可以辅助提供背压，旁通阀303的开启压力可以与背压阀301的开启压力不同，例如，旁通阀303的开启压力可以大于背压阀301的开启压力，当液压油油压高于背压阀301的开启压力时，液压油通过背压阀301、散热器303，然后经过回油过滤器8或者直接流回油箱1；当液压油油压高于旁通阀303的开启压力时，旁通阀303和背压阀301均开启，液压油经过旁通阀303和背压阀301流回到油箱1。通过设置旁通阀303可以使得当背压阀301所在主路出现故障的时候，辅助产生背压，保证整个挖掘机的动作不受影响。

本实施例还提供一种挖掘机，包括如上述实施例所述的挖掘机控制系统。本实施例提供的挖掘机中的挖掘机控制系统的原理和上述实施例相同，在此不赘述。

本实施例提供的挖掘机，在挖掘机没有进行动作时降低油泵压力，进而减少发动机负载，实现节能功能。只要挖掘机不动作，节能系统便会自动实现油泵压力旁通节能，不需要操作人员进行任何附加操作，整个过程可自动完成，可以利用一切可以利用的机会进行节能。而当挖掘机开始动作时，节能系统便会自动切断，不影响挖掘机的正常动作。在挖掘机没有进行动作时，油泵输出的液压油经副回油路直接流回进入到回油过滤器，无需过多路阀、散热器等液压元件，实现液压油的自过滤功能，有效提高油液清洁度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种挖掘机控制系统，其特征在于，包括油箱、与油箱连接的进油路、主回油路和副回油路；

所述进油路包括与油箱依次串联的油泵和多路阀；所述多路阀上设有动作信号检测油口；

所述主回油路包括与多路阀的输出口相连的背压阀；

所述副回油路包括插装阀和换向阀，所述插装阀的输入口连接在油泵输出口与多路阀输入口之间，所述换向阀包括第一油口、第二油口和第三油口，所述第一油口与所述插装阀的弹簧腔控制油口相连，所述第二油口与所述插装阀的第一输出口相连，所述第三油口与所述油箱相连，所述插装阀的第二输出口与所述油箱相连，所述插装阀的阀芯用于打开或关闭所述第二输出口；所述动作信号检测油口的输出口与换向阀相连，以使所述换向阀的第一油口与所述第二油口或所述第三油口连通。

2.根据权利要求1所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述插装阀的盖板上安装有截止调整组件，所述截止调整组件包括调节杆，所述调节杆用于向下抵推所述插装阀的阀芯，以使所述阀芯关闭所述第二输出口。

3.根据权利要求1所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述动作信号检测油口包括第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口，且第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口分别通过油管并联后汇合形成总信号油口。

4.根据权利要求3所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口的汇合点处设置有梭阀，所述梭阀的第一输入口与所述第一动作信号检测油口相连，所述梭阀的第二输入口与所述第二动作信号检测油口相连，所述梭阀的输出口连通到总信号油口。

5.根据权利要求3所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述第一动作信号检测油口和第二动作信号检测油口分别串联有单向阀。

6.根据权利要求1所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述插装阀的第二输出口与所述油箱之间还安装有回油过滤器。

7.根据权利要求5所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述主回油路的总输出口连接到所述回油过滤器。

8.根据权利要求1所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述主回油路还包括散热器和旁通阀，所述背压阀和所述散热器与所述旁通阀并联。

9.根据权利要求1所述的挖掘机控制系统，其特征在于，所述油泵包括前泵和后泵，所述副回油路包括相互并联的第一副回油路和第二副回油路，所述第一副回油路与所述前泵相连，所述第二副回油路与所述后泵相连。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的挖掘机控制系统。