CN105459993B - 一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于全液压驱动车辆液压系统技术领域，为解决全液压驱动车辆采用现有的液压系统时制动器磨损严重，使用寿命短的技术问题，提供了一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，包括闭式泵，闭式泵与辅助泵相连，辅助泵与充液阀相连，充液阀与蓄能器相连，蓄能器的一路与机械和液压联合制动装置相连，另一路与先导手柄相连，先导手柄一路与闭式泵相连，另一路与油箱相连，机械和液压联合制动装置一路与制动器相连，另一路与闭式泵相连，制动器与行走马达同轴连接，闭式泵与冲洗阀和行走马达相连。本发明实现机械制动和液压制动的联合制动，从而减少制动器的磨损量，延长制动器的寿命，可以有效解决车辆制动的安全性。

Description

一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统
技术领域
本发明属于全液压驱动车辆液压系统技术领域，具体涉及一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统。
背景技术
目前，全液压驱动车辆在工程机械领域已经有了长足的发展，路面上的工程机械其运行短，但其需要频繁进行制动操作，传统的制动踏板仅仅实现了对车辆的机械制动，这样对制动器的消耗很大，严重损害了制动器的寿命。对于井下的全液压驱动车辆，今年来随着煤炭的进一步开采，工作面距离越来越远，运输巷道也相应变长，同时，许多矿井的巷道坡度越来越大的，平均坡度为10°左右，局部坡度可达14°以上，由于井下的工作环境较为复杂，车辆在重载下坡过程中，不可避免驾驶人员在驾驶过程中需要对车辆进行频繁制动，如果采用传统的制动方式对其进行制动器制动，无疑会加剧制动的磨损，长期使用会严重影响车辆运行的稳定性和安全性，甚至会威胁井下工作人员的生命。
发明内容
本发明为解决全液压驱动车辆采用现有的液压系统时制动器磨损严重，使用寿命短的技术问题，提供了一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，包括闭式泵、辅助泵、冲洗阀、行走马达、制动器、机械和液压联合制动装置、充液阀、蓄能器和先导手柄，所述闭式泵与辅助泵相连，辅助泵与充液阀相连，充液阀一路与蓄能器相连，另一路与油箱相连，蓄能器的一路与机械和液压联合制动装置相连，另一路与先导手柄相连，先导手柄一路与闭式泵相连，另一路与油箱相连，机械和液压联合制动装置一路与制动器相连，另一路与闭式泵相连，还有一路与油箱相连，制动器与行走马达同轴连接，闭式泵的一路与冲洗阀和行走马达相连，另一路与油箱相连。
所述机械和液压联合制动装置包括推杆、复位弹簧、压缩弹簧、机械制动阀芯、微动阀芯、阀体、微动压力限制弹簧、微动压力控制弹簧、连杆、制动压力控制弹簧、机械制动阀芯制动力作用端面、机械制动阀芯导向柱、微动阀芯制动力作用端面、微动阀芯导向柱、微动阀芯固定阀体、机械制动阀芯固定阀体、机械制动阀芯盖板和微动阀芯盖板，机械制动阀芯固定阀体和微动阀芯固定阀体共同固定在阀体上，机械制动阀芯盖板将制动压力控制弹簧、机械制动阀芯、压缩弹簧、复位弹簧、机械制动阀芯导向柱、机械制动阀芯制动力作用端面固定于机械制动阀芯固定阀体上，微动阀芯盖板将微动压力限制弹簧、微动阀芯、微动压力控制弹簧、微动阀芯导向柱、微动阀芯制动力作用端面固定于微动阀芯固定阀体上，微动阀芯与机械制动阀芯通过连杆连接在一起，连杆上设置有推杆。
压缩弹簧的刚度与制动器的制动力相匹配。
微动压力控制弹簧的刚度与泵的伺服控制压力相匹配。
本发明的有益效果：本发明对车辆的安全使用提供了强有力的保证，可以有效解决车辆制动的安全性，实现机械(制动器)制动和液压制动(闭式系统自身的制动作用)的联合制动，从而减少制动器的磨损量，延长制动器的寿命，同时随着井下车辆的广泛普及应用，对提高车辆运行的可靠性和安全性有积极的意义，对煤矿井下安全生产具有极大的促进作用。
附图说明
图1为本发明的液压原理图；
图2为机械和液压联合制动装置的结构示意图；
图3为机械和液压联合制动装置的原理图；
图4为S1口与S2口的压力变化与推杆10位移之间的变化关系图；
图中：1-闭式泵，2-辅助泵，3-冲洗阀，4-行走马达，5-制动器，6-机械和液压联合制动装置，7-充液阀，8-蓄能器，9-先导手柄，10-推杆，11-复位弹簧，12-压缩弹簧，13-机械制动阀芯，14-微动阀芯，15-阀体，16-微动压力限制弹簧，17-微动压力控制弹簧，18-连杆，19-制动压力控制弹簧，20-机械制动阀芯制动力作用端面，21-机械制动阀芯导向柱，22-微动阀芯制动力作用端面，23-微动阀芯导向柱，24-微动阀芯固定阀体，25-机械制动阀芯固定阀体，26-机械制动阀芯盖板，27-微动阀芯盖板，S1-机械制动压力口，S2-静液压制动压力口，P-机械制动动力源口，T-回油口。
具体实施方式
如图1所示，一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，包括闭式泵1、辅助泵2、冲洗阀3、行走马达4、制动器5、机械和液压联合制动装置6、充液阀7、蓄能器8和先导手柄9，所述闭式泵1与辅助泵2相连，辅助泵2与充液阀7相连，充液阀7一路与蓄能器8相连，另一路与油箱相连，蓄能器8的一路与机械和液压联合制动装置6相连，另一路与先导手柄9相连，先导手柄9一路与闭式泵1相连，另一路与油箱相连，机械和液压联合制动装置6一路与制动器5相连，另一路与闭式泵1相连，还有一路与油箱相连，制动器5与行走马达4同轴连接，闭式泵1的一路与冲洗阀3和行走马达4相连，另一路与油箱相连。
如图2所示，所述机械和液压联合制动装置包括推杆10、复位弹簧11、压缩弹簧12、机械制动阀芯13、微动阀芯14、阀体15、微动压力限制弹簧16、微动压力控制弹簧17、连杆18、制动压力控制弹簧19、机械制动阀芯制动力作用端面20、机械制动阀芯导向柱21、微动阀芯制动力作用端面22、微动阀芯导向柱23、微动阀芯固定阀体24、机械制动阀芯固定阀体25、机械制动阀芯盖板26和微动阀芯盖板27，机械制动阀芯固定阀体25和微动阀芯固定阀体24共同固定在阀体15上，机械制动阀芯盖板26将制动压力控制弹簧19、机械制动阀芯13、压缩弹簧12、复位弹簧11、机械制动阀芯导向柱21、机械制动阀芯制动力作用端面20固定于机械制动阀芯固定阀体25上；微动阀芯盖板27将微动压力限制弹簧16、微动阀芯14、微动压力控制弹簧17、微动阀芯导向柱23、微动阀芯制动力作用端面22固定于微动阀芯固定阀体24上，微动阀芯14与机械制动阀芯13通过连杆18连接在一起，这样在踩踏板制动过程中，保证二者的联动；连杆18上设置有推杆10。压缩弹簧12的初始位置与机械制动阀芯导向柱21的初始位置之间有一定的距离，这样保证机械制动在踏板运动到一定的行程范围内才起作用。所述压缩弹簧12的刚度与制动器5的制动力相匹配。所述微动压力控制弹簧17的刚度与泵的伺服控制压力相匹配。
本发明的液压系统的工作原理:
(1)通过先导手柄9控制闭式泵1的斜盘摆角方向，从而控制车辆的前进、后退、停止；
(2)辅助泵2通过充液阀7为蓄能器8提供压力油，蓄能器8的压力达到充液阀7的设定值时，辅助泵停止工作，仅输出补充系统泄漏的流量以减少发动机的功率消耗，降低能耗；
(3)蓄能器8中的压力油为先导手柄9以及制动踏板6提供动力源；
(4)闭式系统中的高温液压油通过冲洗阀3冲洗到散热器中散热，以保证液压系统的传动效率，同时提高液压元部件的寿命；
(5)制动踏板6的压力油作用于与马达同轴的制动器5，从而实现整车的机械制动；
(6)闭式泵1的斜盘方向由先导手柄9控制，其排量大小通过与闭式泵的内置定量补油泵流量相关的压力Ps控制，发动机的转速越高，补油泵的流量越大，同时控制压力Ps越大，从而控制闭式泵的排量增加。行车制动过程中，通过对Ps压力进行越权控制，将Ps压力成比例的降低，减小泵的排量，从而形成回油高压，产生与车辆行进方向相反的制动力矩，迫使车辆减速。
本发明机械和液压联合制动装置的工作原理，如图3所示：
(1)机械和液压联合制动装置是由一个三通减压阀和一个两通减压阀组成，两个阀芯通过连杆18连接在一起；
(2)该阀通过移动推杆10的脚踏板进行操作，同时会压缩复位弹簧11；
(3)踏板下压过程中，连杆18通过作用于微动压力控制弹簧17作用于微动阀芯14以及微动压力限制弹簧16，从而将S2油路与回油口T连通，通过节流阀的作用减小S2油路的压力大小，直到S2油路的压力与微动压力控制弹簧17的压力之和与微动压力限制弹簧16的压力达到新的平衡，S2油路的压力大小与踏板的作用力大小成反比，泵的伺服控制压力Ps逐渐减小，泵的排量减小，行成回油阻力，产生液压制动效果。
(4)踏板继续下压，直到某一特定的位移，触发压缩弹簧12，作用于机械制动阀芯13，同时压缩机械制动压力控制弹簧19，实现回油口T的截止，压力油口P与机械制动压力口S1相连通，S1口的压力上升，产生机械制动(制动器制动)，直到S1口的压力与制动压力控制弹簧19的压力之和与压缩弹簧12的压力相等，将机械制动阀芯13关闭，保持此时的平衡状态，确保输出相应的制动力。S1口制动力的大小与踏板的行程成正比。
(5)该装置在使用过程中由微动阀芯14先起作用，将控制闭式泵1排量的Ps压力减小，实现静液压制动，然后机械制动阀芯13才起作用，最大限度的减小了制动器5的磨损，充分利用了静液压制动，保证了车辆运行的安全、可靠。
(6)S1口与S2口的压力变化与推杆10位移之间的变化关系如图4所示：从上图可以看出S2口的压力大小与踏板的行程成反比，踏板行程越大，S2的压力越小，Ps压力越小，从而产生的静液压制动力越大；S1口的压力大小与踏板的行程成正比，即踏板行程越大，S1口的压力越大，从而产生的机械制动力越大。同时可以看出，在制动过程中机械制动较液压制动有所延迟，其延迟的效果可以通过调节压缩弹簧12的空行程进行调整。同时通过调整微动压力控制弹簧17和微动压力限制弹簧16的刚度调节S2口压力曲线的斜率，从而改变液压制动力的作用大小。
本发明实现了车辆的机械和液压联合制动，充分利用了闭式系统自身的液压制动功能，减少了制动器的磨损，延长了制动器的寿命；并根据制动踏板的制动强度成比例的调整二者的制动力矩；对车辆的安全使用提供了强有力的保证，可以有效解决车辆制动的安全性。
目前煤矿井下无轨辅助运输前景广阔，对井下防爆车辆的安全性要求越来越高，目前国内需求量大约每年在200～300台左右，本发明的机械和液压联合制动装置每套售价4万元，总产值可达800～1200万元，每台利润1万元计算，可产生利润200～300万元，本装置的开发应用可以为提高设备使用寿命打下坚实基础，可保障车辆安全运行，将会为企业带来良好的经济效益，为煤矿企业安全生产带来积极作用。

Claims (4)

1.一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，其特征在于：包括闭式泵（1）、辅助泵（2）、冲洗阀（3）、行走马达（4）、制动器（5）、机械和液压联合制动装置（6）、充液阀（7）、蓄能器（8）和先导手柄（9），所述闭式泵（1）与辅助泵（2）相连，辅助泵（2）与充液阀（7）相连，充液阀（7）一路与蓄能器（8）相连，另一路与油箱相连，蓄能器（8）的一路与机械和液压联合制动装置（6）相连，另一路与先导手柄（9）相连，先导手柄（9）一路与闭式泵（1）相连，另一路与油箱相连，机械和液压联合制动装置（6）一路与制动器（5）相连，另一路与闭式泵（1）相连，还有一路与油箱相连，制动器（5）与行走马达（4）同轴连接，闭式泵（1）的一路与冲洗阀（3）和行走马达（4）相连，另一路与油箱相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，其特征在于：所述机械和液压联合制动装置包括推杆（10）、复位弹簧（11）、压缩弹簧（12）、机械制动阀芯（13）、微动阀芯（14）、阀体（15）、微动压力限制弹簧（16）、微动压力控制弹簧（17）、连杆（18）、制动压力控制弹簧（19）、机械制动阀芯制动力作用端面（20）、机械制动阀芯导向柱（21）、微动阀芯制动力作用端面（22）、微动阀芯导向柱（23）、微动阀芯固定阀体（24）、机械制动阀芯固定阀体（25）、机械制动阀芯盖板（26）和微动阀芯盖板（27），机械制动阀芯固定阀体（25）和微动阀芯固定阀体（24）共同固定在阀体（15）上，机械制动阀芯盖板（26）将制动压力控制弹簧（19）、机械制动阀芯（13）、压缩弹簧（12）、复位弹簧（11）、机械制动阀芯导向柱（21）、机械制动阀芯制动力作用端面（20）固定于机械制动阀芯固定阀体（25）上；微动阀芯盖板（27）将微动压力限制弹簧（16）、微动阀芯（14）、微动压力控制弹簧（17）、微动阀芯导向柱（23）、微动阀芯制动力作用端面（22）固定于微动阀芯固定阀体（24）上，微动阀芯（14）与机械制动阀芯（13）通过连杆（18）连接在一起，连杆（18）上设置有推杆（10）。
3.根据权利要求2所述的一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，其特征在于：压缩弹簧（12）的刚度与制动器（5）的制动力相匹配。
4.根据权利要求2或3所述的一种具有机械和液压联合制动装置的液压系统，其特征在于：微动压力控制弹簧（17）的刚度与泵的伺服控制压力相匹配。
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