CN105715590B - 装载机变速液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装载机变速液压系统，为解决装载机变速液压系统具有溢流损失、存在换挡冲击、换挡延迟的等问题；提供一种装载机变速液压系统，包括变速泵进油口与变速箱油体壳连接，出油口连接卸荷阀的EF油口，卸荷阀的PW油口与变速操纵阀的进油口连接，蓄能器连接在卸荷阀的PW油口与变速操纵阀的进油口之间的连接油路上，卸荷阀的T油口经变矩器、背压阀与变速箱油体壳连接。在该技术方案中，变速泵在此过程中的工作压力大概为0.2～0.5MPa，低于传统变速液压系统的溢流压力值，节能效果非常明显。蓄能器可快速向变速操纵阀提供压力油，有效解决换挡延迟的问题。蓄能器可吸收换挡时管路内部的压力波动，有效改善换挡冲击的问题。

Description

装载机变速液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，更具体地说，涉及一种卸荷阀及装载机变速液压系统。

背景技术

目前，装载机使用的智能动力换挡变速箱均配置变速液压系统，该系统的作用是通过压力油控制变速箱换挡，并向变矩器提供箱油。传统的变速液压系统的工作原理是：变速泵输出的箱油经滤油器后进入变速操纵阀，并通过控制变速操纵阀内不同的电磁阀启闭来控制箱油进入不同的档位离合器，从而实现换挡动作，同时变速泵输出的箱油供给变矩器。变速液压系统设置溢流阀，当系统压力高于溢流压力时，溢流阀开启，保证变速液压系统的工作压力处于某固定值。该类型的变速液压系统存在的缺点是当变速液压系统的系统压力高于溢流压力时，变速泵输出的箱油一直处于溢流状态，从而产生溢流损失。对于装载机变速液压系统而言，溢流压力一般为1.8～2.3MPa，且溢流时间占整机工作时间的绝大多数，这势必会造成很大的溢流损失，溢流损失不仅浪费发动机输出功率，增加能耗，且导致变速液压系统的油温升高，降低元件寿命和变速泵容积效率。并且，传统变速液压系统还存在换挡冲击、换挡延迟等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有装载机变速液压系统具有溢流损失、存在换挡冲击、换挡延迟等问题，而提供一种卸荷阀以及具有该卸荷阀的装载机变速液压系统。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种卸荷阀，其特征在于具有T油口、 PW油口、EF油口,包括单向阀、导阀、主阀，所述单向阀连接在PW油口和EF油口之间且向PW油口单向导通，所述导阀的液控端与所述单向阀的出油端连接，所述导阀的出油端和弹簧腔均与所述T油口连接，所述主阀的阀芯弹簧腔与所述导阀的进油端并联后经节流阀与所述 EF油口连接，所述主阀的主阀芯大腔与所述EF油口连接，所述主阀的出油端与T油口连接。在本发明中，从卸荷阀的EF油口流入的箱油分两路，一路箱油流至卸荷阀中主阀的主阀芯大腔；另一路箱油经过卸荷中的单向阀后由PW油口流出。PW油口处的压力高于卸荷阀中的导阀弹簧力时，导阀开启，则卸荷阀中的阀芯弹簧腔内的箱油从导阀泄压，此时主阀芯大腔的箱油克服主阀芯弹簧力把主阀打开，则箱油经主阀直接卸压。

进一步地，所述导阀的液控端与所述单向阀的出油端之间的连接管路上设置有节流孔。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机变速液压系统，包括变速操纵阀、变速泵、变速箱油体壳，其特征在于还包括蓄能器、变矩器、背压阀和前述的卸荷阀，所述变速泵的进油口与变速箱油体壳连接，出油口与所述卸荷阀的EF油口连接，所述卸荷阀的PW油口与所述变速操纵阀的进油口连接，所述变速操纵阀的出油口与变速箱油体壳连接，所述蓄能器连接在卸荷阀的PW油口与变速操纵阀的进油口之间的连接油路上，所述卸荷阀的 T油口与所述变矩器的进油端连接，所述变矩器的出油端经所述背压阀与所述变速箱油体壳连接。在该技术方案中，变速泵从变速箱油体壳吸油并输出箱油，此时箱油分两路，一路箱油由卸荷阀的EF油口流至卸荷阀中主阀的主阀芯大腔；另一路箱油经过卸荷中的单向阀由 PW油口流出，并由变速操纵阀进油端也即P口进入变速操纵阀，与此同时给并联在变速操纵阀P口处的蓄能器进行充液。若不进行换挡操作，变速操纵阀的各电磁阀处于关闭状态，当蓄能器的充液压力高于卸荷阀的导阀弹簧力时，导阀开启，则卸荷阀中主阀的阀芯弹簧腔内的箱油从导阀泄压，此时主阀芯大腔的箱油克服主阀芯弹簧力把主阀打开，则变速泵输出的箱油经主阀芯直接卸压。卸压的箱油由卸荷阀T油口流出，给变矩器提供箱油，变矩器排出的箱油经背压阀后流回变速箱油体壳。蓄能器的保压能力能够一直保持卸荷阀的导阀开启，所以只要不进行换挡操作，变速泵输出的箱油可始终经主阀芯直接卸压。变速泵在此过程中的工作压力为背压阀设置的背压值加上管路压损值，该工作压力大概为0.2～0.5MPa。而传统变速液压系统的泵工作压力由溢流阀的溢流压力决定，溢流压力值一般设定为1.8～ 2.3MPa，故由功率计算公式W＝P*Q/60η(P为泵工作压力，Q为泵输出流量，η为机械效率) 可知，本发明的变速液压系统消耗的功率仅占传统变速液压系统的8.7％～27.8％，节能效果非常明显。

上述装载机变速液压系统中，所述背压阀与变速箱油体壳之间连接有散热器。

上述装载机变速液压系统中，还包括第一安全阀，所述第一安全阀的进油端连接在所述卸荷阀的T油口与变矩器的进油端之间的连接管路上，所述第一安全阀的出油端与变速箱油体壳连接。第一安全阀的作用是防止变矩器管路出现堵塞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第一安全阀的溢流压力应设定为高于背压阀的背压值0.3～0.6MPa。只要变矩器管路无堵塞、变矩器无故障、背压阀无卡滞等故障，第一安全阀就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

上述装载机变速液压系统中，在变速泵的出油端与卸荷阀的EF油口之间连接有滤油器。

上述装载机变速液压系统中，还包括第二安全阀，所述第二安全阀的进油端连接在所述滤油器与卸荷阀的EF油口之间的连接管路上，所述第二安全阀的出油端与所述变速箱油体壳连接。第二安全阀的作用是防止卸荷阀出现导阀或主阀芯卡滞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第二安全阀的开启压力应设定为高于卸荷阀的卸荷压力1～2MPa，可保证卸荷阀有效提供卸荷功能，且防止卸荷阀开启卸荷前产生的压力峰值触发第二安全阀泄压。因为第二安全阀开启压力高于卸荷阀的卸荷压力，只要卸荷阀不出现故障，第二安全阀就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

与现有技术相比，本发明的优点：

1、变速泵出油口与变速操纵阀P口之间的管路串联设置卸荷阀，当变速液压系统的系统压力达到或超过卸荷压力时，卸荷阀开启卸荷功能，使变速泵输出的箱油直接卸压，此时整个系统不存在溢流损失，变速泵的工作压力仅为背压阀设置的背压值加上管路压损值，该工作压力大概为0.2～0.5MPa。而传统变速液压系统的泵工作压力即溢流压力值一般设定为 1.8～2.3MPa，故本发明的变速液压系统消耗的功率仅占传统变速液压系统的8.7％～27.8％，节能效果非常明显；

2、卸荷阀PW油口与变速操纵阀P口之间的管路并联设置蓄能器，蓄能器可保证变速操纵阀P口一直存在稳定的系统压力，当整机进行换挡操作时，蓄能器可快速向变速操纵阀提供压力油，有效解决换挡延迟的问题。蓄能器可吸收换挡时管路内部的压力波动，有效改善换挡冲击的问题；

3、消除溢流损失可明显降低油温，提高变速液压系统各元件的使用寿命、系统可靠性以及泵的容积效率；

附图说明

图1是本发明卸荷阀的原理图。

图2是本发明装载机变速液压系统的原理图

图中零部件名称及序号：

变速箱油体壳1、变速泵2、滤油器3、卸荷阀4、单向阀41、导阀42、主阀43、蓄能器5、变速操纵阀6、第二安全阀7、第一安全阀8、变矩器9、背压阀10、散热器11、档位离合器12。

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，本发明中的卸荷阀4具有T油口、PW油口、EF油口,该卸荷阀4包括单向阀41、导阀42、主阀43，单向阀41连接在PW油口和EF油口之间且向PW油口单向导通，导阀42的液控端与单向阀41的出油端连接，导阀42的出油端和弹簧腔均与T油口连接，主阀43的阀芯弹簧腔与导阀42的进油端并联后经节流阀与EF油口连接，主阀43的主阀芯大腔与EF油口连接，主阀43的出油端与T油口连接。导阀42的液控端与单向阀41的出油端之间的连接管路上设置有节流孔。

如图2所示，本发明中的装载机变速液压系统，包括变速操纵阀6、变速泵2、变速箱油体壳1，另外还包括蓄能器5、变矩器9、背压阀10和前述的卸荷阀4，变速泵2的进油口与变速箱油体壳1连接，出油口与卸荷阀4的EF油口连接，卸荷阀4的PW油口与变速操纵阀 6的进油口(也即P口)连接，变速操纵阀6的出油口与变速箱油体壳1连接，蓄能器5连接在卸荷阀4的PW油口与变速操纵阀6的进油口之间的连接油路上，卸荷阀4的T油口与变矩器9的进油端连接，变矩器9的出油端依次经背压阀10、散热器11与变速箱油体壳1连接。在变速泵2的出油端与卸荷阀4的EF油口之间连接有滤油器3。变速箱油体壳1位于变速箱的底部，用于储装变速箱油，变速箱油简称箱油。

第一安全阀8的进油端连接在卸荷阀4的T油口与变矩器9的进油端之间的连接管路上，第一安全阀8的出油端与变速箱油体壳1连接。第一安全阀8的作用是防止变矩器9的管路出现堵塞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第一安全阀8的溢流压力应设定为高于背压阀10的背压值0.3～0.6MPa。只要变矩器管路无堵塞、变矩器无故障、背压阀无卡滞等故障，第一安全阀8就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

第二安全阀7的进油端连接在滤油器3与卸荷阀4的EF油口之间的连接管路上，第二安全阀7的出油端与变速箱油体壳1连接。第二安全阀7的作用是防止卸荷阀4出现导阀或主阀卡滞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第二安全阀7的开启压力应设定为高于卸荷阀4的卸荷压力1～2MPa，可保证卸荷阀4有效提供卸荷功能，且防止卸荷阀4开启卸荷前产生的压力峰值触发第二安全阀泄压。因为第二安全阀7开启压力高于卸荷阀4的卸荷压力，只要卸荷阀不出现故障，第二安全阀就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

在该技术方案中，变速泵2从变速箱油体壳1吸油并输出压力油，此时箱油分两路，一路箱油由卸荷阀4的EF油口流至卸荷阀4中主阀43的主阀芯大腔；另一路箱油经过卸荷4中的单向阀41由PW油口流出，并由变速操纵阀6的进油端也即P口进入变速操纵阀6，与此同时给并联在变速操纵阀6的P口处的蓄能器5进行充液。若不进行换挡操作，变速操纵阀6的各电磁阀处于关闭状态，当蓄能器5的充液压力高于卸荷阀4的导阀42弹簧力时，导阀42开启，则卸荷阀4中主阀43的阀芯弹簧腔内的箱油从导阀42泄压，此时主阀芯大腔的箱油克服主阀芯弹簧力把主阀43打开，则变速泵2输出的箱油经主阀直接卸压。卸压的箱油由卸荷阀4的T油口流出，给变矩器9提供箱油，变矩器9排出的箱油经背压阀10和散热器 11后流回变速箱油体壳。蓄能器5的保压能力能够一直保持卸荷阀4的导阀42开启，所以只要不进行换挡操作，变速泵2输出的箱油可始终经主阀43直接卸压。变速泵2在此过程中的工作压力为背压阀设置的背压值加上管路压损值，该工作压力大概为0.2～0.5MPa。而传统变速液压系统的泵工作压力由溢流阀的溢流压力决定，溢流压力值一般设定为1.8～ 2.3MPa，故由功率计算公式W＝P*Q/60η(P为泵工作压力，Q为泵输出流量，η为机械效率) 可知，本发明的变速液压系统消耗的功率仅占传统变速液压系统的8.7％～27.8％，节能效果非常明显。

进行换挡操作时，变速操纵阀6的某个电磁阀开启，蓄能器5开始输出箱油，箱油流经变速操纵阀6后进入变速箱相应的档位离合器12，实现换挡动作，此时蓄能器5压力下降，当蓄能器5压力低于卸荷阀4的导阀弹簧力时，导阀42关闭，则主阀的阀芯弹簧腔内箱油停止泄压，由于此时主阀芯大腔和阀芯弹簧腔的压差小于主阀芯弹簧力，从而在弹簧力的作用下使主阀43关闭，变速泵2输出的箱油无法从主阀43卸压，只能流经卸荷阀4、变速操纵阀6后进入变速箱档位离合器，与此同时给蓄能器5充液。当蓄能器5压力再次高于卸荷阀 4的导阀42的弹簧力时，主阀43又重新打开，变速泵2输出的箱油再次经主阀43卸压。

停止换挡后，变速操纵阀6的电磁阀关闭，变速箱档位离合器12的箱油由变速操纵阀6 的出油端T口流回变速箱油体壳，离合器12在弹簧作用下复位，实现档位复位。

变速操纵阀6的进油端(P口)与蓄能器5相连，蓄能器5能够保证变速操纵阀6的P口始终存在稳定的系统压力，即使蓄能器5和变速操纵阀6产生泄漏导致该待命压力下降，卸荷阀4也能够及时关闭卸荷功能重新给蓄能器5充液，使变速操纵阀6的P口的待命压力始终维持在设定的系统压力值。当操作换挡动作时，蓄能器5能够快速向变速操纵阀供油，有效解决换挡延迟的问题。

变速操纵阀6内部的各个电磁阀通断决定着档位的变化，若频繁换挡时，则要求各电磁阀频繁且快速的启闭，势必会导致变速液压系统的管路内部产生压力波动和冲击，使整机换挡过程中有冲击和震动的现象。而变速操纵阀P口设置蓄能器，可有效吸收电磁阀频繁启闭引起的管路内部压力波动和冲击，极大改善整机换挡平顺性和舒适性。

第二安全阀的作用是防止卸荷阀出现导阀或主阀芯卡滞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第二安全阀的开启压力应设定为高于卸荷阀的卸荷压力1～2MPa，可保证卸荷阀有效提供卸荷功能，且防止卸荷阀开启卸荷前产生的压力峰值触发第二安全阀泄压。因为第二安全阀开启压力高于卸荷阀的卸荷压力，只要卸荷阀不出现故障，第二安全阀就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

第一安全阀的作用是防止变矩器管路出现堵塞等故障导致系统压力憋得过高而损坏元件。第一安全阀的溢流压力应设定为高于背压阀的背压值0.3～0.6MPa。只要变矩器管路无堵塞、变矩器无故障、背压阀无卡滞等故障，第一安全阀就不会出现溢流，整个系统就始终不会产生溢流损失。

Claims (8)

1.一种装载机变速液压系统，包括变速操纵阀、变速泵、变速箱油体壳，其特征在于还包括蓄能器、变矩器、背压阀和卸荷阀，所述卸荷阀具有T油口、PW油口、EF油口且包括单向阀、导阀、主阀，所述单向阀连接在PW油口和EF油口之间且向PW油口单向导通，所述导阀的液控端与所述单向阀的出油端连接，所述导阀的出油端和弹簧腔均与所述T油口连接，所述主阀的阀芯弹簧腔与所述导阀的进油端并联后经节流阀与所述EF油口连接，所述主阀的主阀芯大腔与所述EF油口连接，所述主阀的出油端与T油口连接；所述变速泵的进油口与变速箱油体壳连接，出油口与所述卸荷阀的EF油口连接，所述卸荷阀的PW油口与所述变速操纵阀的进油口连接，所述变速操纵阀的出油口与变速箱油体壳连接，所述蓄能器连接在卸荷阀的PW油口与变速操纵阀的进油口之间的连接油路上，所述卸荷阀的T油口与所述变矩器的进油端连接，所述变矩器的出油端经所述背压阀与所述变速箱油体壳连接。

2.根据权利要求1所述的装载机变速液压系统，其特征在于所述背压阀与变速箱油体壳之间连接有散热器。

3.根据权利要求1所述的装载机变速液压系统，其特征在于还包括第一安全阀，所述第一安全阀的进油端连接在所述卸荷阀的T油口与变矩器的进油端之间的连接管路上，所述第一安全阀的出油端与变速箱油体壳连接。

4.根据权利要求3所述的装载机变速液压系统，其特征在于所述第一安全阀的开启压力高于背压阀的背压值0.3～0.6MPa。

5.根据权利要求1所述的装载机变速液压系统，其特征在于在变速泵的出油端与卸荷阀的EF油口之间连接有滤油器。

6.根据权利要求5所述的装载机变速液压系统，其特征在于还包括第二安全阀，所述第二安全阀的进油端连接在所述滤油器与卸荷阀的EF油口之间的连接管路上，所述第二安全阀的出油端与所述变速箱油体壳连接。

7.根据权利要求6所述的装载机变速液压系统，其特征在于所述第二安全阀的开启压力高于卸荷阀的卸荷压力1～2MPa。

8.根据权利要求1所述的装载机变速液压系统，其特征在于所述导阀的液控端与所述单向阀的出油端之间的连接管路上设置有节流孔。