CN105971052A - 一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，包括分动箱、油箱、两个单泵单马达闭式液压回路及第一两位两通电磁阀及第二两位两通电磁阀；两个单泵单马达闭式液压回路均包括行驶泵、泵斜盘控制液压缸、第一电比例阀、第二电比例阀、第一安全溢流阀、第二安全溢流阀、溢流阀、补油溢流阀、梭阀、补油泵、冲洗阀、马达变量控制液压缸及行驶变量马达。该系统结构简单，能够实现无级变速、自由转向及同步控制。

Description

一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统

技术领域

本发明属于工程机械传动及控制技术领域，涉及一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统。

背景技术

平地机是一种以铲刀为主要工作装置，再配以其他可更换的辅助作业装置，用于完成土地平整和整形等作业的施工机械。

目前，平地机行驶驱动系统主要有机械传动、液力传动和静液压传动三种形式。其中，机械式平地机采用变速箱直传动，传动效率高，但结构复杂，变速箱制造难度大且制造成本高，不易实现自动变速，更无法实现无级变速；液力式平地机具有较强的负载自适应能力，但传动系统高效区窄，综合效率偏低；静液传动平地机具有操作方便、易实现自动控制及无级调速等优点。

目前，静液传动平地机行驶液压系统有以下三种具体形式：

1)单泵+双马达并联系统

用液压泵和马达作为主要的传动元件，系统中不采用变速箱与驱动桥，两侧马达对驱动轮进行独立驱动。系统结构简单，便于实现。缺点是调速范围窄，且当两侧地面附着条件差异较大或车辆严重偏载作业时，这种并联系统存在两侧驱动轮不同步甚至单侧打滑的问题，而现有的解决措施，如采用同步分流装置或电子防滑技术等，尚不能理想解决同步问题，往往会带来功率损失或增加控制系统的复杂度。

2)单泵+单马达+机械变速器+驱动桥系统

静液传动结合机械变速器，可实现较宽的变速范围，且在每一机械挡位下均能无级变速，驱动桥内的差速锁可实现强制同步。这一方式的缺点是结构复杂，且机械变速器换挡过程控制难度大。

3)双泵双马达独立驱动系统

由两个单泵单马达回路独立驱动，易通过控制实现同步，但车辆转向时不具备自然差速能力，无论采用滑移转向或借助前轮转向机构转向，均需通过对两侧行驶泵的复杂控制，来对两侧马达转向流量进行分配，实现较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，该系统的结构简单，能够实现同步控制、无级变速及自由转向。

为达到上述目的，本发明所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统包括分动箱、油箱、两个单泵单马达闭式液压回路及第一两位两通电磁阀及第二两位两通电磁阀；

两个单泵单马达闭式液压回路均包括行驶泵、泵斜盘控制液压缸、第一电比例阀、第二电比例阀、第一安全溢流阀、第二安全溢流阀、溢流阀、补油溢流阀、梭阀、补油泵、冲洗阀、马达变量控制液压缸及行驶变量马达；

分动箱的输出轴与行驶泵的驱动轴及补油泵的驱动轴相连接，行驶泵的第一工作油口与第一安全溢流阀的进油口、梭阀的第一进油口、行驶变量马达的第一工作油口及冲洗阀的第一进油口相连通，行驶泵的第二工作油口与第二安全溢流阀的进油口、梭阀的第二进油口、行驶变量马达的第二工作油口及冲洗阀的第二进油口相连通，梭阀的出油口与溢流阀的控制油口相连通，第一安全溢流阀的出油口、第二安全溢流阀的出油口及溢流阀的进油口通过管道并管后与第一电比例阀的进油口及补油溢流阀的进油口相连通，第一电比例阀的出油口与泵斜盘控制液压缸的进油口相连通，泵斜盘控制液压缸的活塞杆与行驶泵的斜盘相连接；

第二电比例阀的出油口与马达变量控制液压缸的进油口相连通，马达变量控制液压缸的活塞杆与行驶变量马达的斜盘相连接，油箱与补油溢流阀的出油口、冲洗阀的出油口及补油泵的入油口相连通，补油泵的出油口与第一电比例阀的进油口相连通；

两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵的第一工作油口通过第一两位两通电磁阀相连通，两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵的第二工作油口通过第二两位两通电磁阀相连通。

补油泵的出油口经过滤器与第一电比例阀的进油口相连通。

补油泵出油口还连通有蓄能器。

还包括第一单向阀，第一单向阀的两端与第一安全溢流阀的进油口及出油口相连通。

还包括第二单向阀，第二单向阀的两端与第二安全溢流阀的进油口及出油口相连通。

油箱与冲洗阀的出油口之间通过背压阀相连通。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统包括两个单泵单马达闭式液压回路及第一两位两通电磁阀及第二两位两通电磁阀，其中，两个单泵单马达闭式液压回路包括行驶泵、第一电比例阀、第二电比例阀、行驶变量马达、马达变量控制液压缸及泵斜盘控制液压缸；在工作时，通过控制第一电比例阀实现对行驶泵的斜盘方向的控制，实现平地机前进/后退；通过对行驶泵和行驶变量马达排量的合理控制，实现车辆的无级变速；通过对第一两位两通电磁阀阀口及第二两位两通电磁阀阀口的开闭控制，实现车辆的自由转向与同步行驶，结构简单，操作方便，易于实现。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为分动箱、2为行驶泵、3为泵斜盘控制液压缸；41为第一电比例阀、42为第二电比例阀、5为蓄能器、61为第一安全溢流阀、62为第二安全溢流阀、63为溢流阀、64为补油溢流阀、7为梭阀、8为行驶变量马达、9为冲洗阀、10为背压阀、111为第一两位两通电磁阀、112为第二两位两通电磁阀、12为马达变量控制液压缸、13为补油泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统包括分动箱1、油箱、两个单泵单马达闭式液压回路及第一两位两通电磁阀111及第二两位两通电磁阀112；两个单泵单马达闭式液压回路均包括行驶泵2、泵斜盘控制液压缸3、第一电比例阀41、第二电比例阀42、第一安全溢流阀61、第二安全溢流阀62、溢流阀63、补油溢流阀64、梭阀7、补油泵13、冲洗阀9、马达变量控制液压缸12及行驶变量马达8；分动箱1的输出轴与行驶泵2的驱动轴及补油泵13的驱动轴相连接，行驶泵2的第一工作油口与第一安全溢流阀61的进油口、梭阀7的第一进油口、行驶变量马达8的第一工作油口及冲洗阀9的第一进油口相连通，行驶泵2的第二工作油口与第二安全溢流阀62的进油口、梭阀7的第二进油口、行驶变量马达8的第二工作油口及冲洗阀9的第二进油口相连通，梭阀7的出油口与溢流阀63的控制油口相连通，第一安全溢流阀61的出油口、第二安全溢流阀62的出油口及溢流阀63的出油口通过管道并管后与第一电比例阀41的进油口及补油溢流阀64的进油口相连通，第一电比例阀41的出油口与泵斜盘控制液压缸3的进油口相连通，泵斜盘控制液压缸3的活塞杆与行驶泵2的斜盘相连接；第二电比例阀42的出油口与马达变量控制液压缸12的进油口相连通，马达变量控制液压缸12的活塞杆与行驶变量马达8的斜盘相连接，油箱与补油溢流阀64的出油口、冲洗阀9的出油口及补油泵13的入油口相连通，补油泵13的出油口与第一电比例阀41的进油口相连通；两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵2的第一工作油口通过第一两位两通电磁阀111相连通，两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵2的第二工作油口通过第二两位两通电磁阀112相连通。

需要说明的是，补油泵13的出油口经过滤器与第一电比例阀41的进油口相连通；补油泵13出油口还连通有蓄能器5；本发明还包括第一单向阀及第二单向阀，第一单向阀的两端与第一安全溢流阀61的进油口及出油口相连通；第二单向阀的两端与第二安全溢流阀62的进油口及出油口相连通；油箱与冲洗阀9的出油口之间通过背压阀10相连通。

本发明的具体工作过程为：

第一电比例阀41在电信号的控制下驱动阀芯产生位移，阀口开度随控制信号比例发生变化，从而改变流入泵斜盘控制液压缸3的油液流量，进而通过泵斜盘控制液压缸3的活塞杆改变行驶泵2斜盘的倾角，实现较为精确的行驶泵排量控制。

行驶变量马达8排量的调节过程为：控制信号控制第二电比例阀42的阀芯产生位移，调节第二电比例阀42的阀口开度，从而调节输入到马达变量控制液压缸12的油液流量，改变马达变量控制液压缸12的活塞杆行程，实现对行驶变量马达8排量的调节。

当梭阀7反馈的最高压力超过溢流阀63的设定值时，溢流阀63打开，控制油路卸荷，促使行驶泵2的斜盘回归中位，排量回零，起到对系统的保护作用；蓄能器5能够通过补油泵13提供的压力为其充压，以保证给驻车制动及行车制动提供压力油。系统最大工作压力由第一安全溢流阀61及第二安全溢流阀62限定，防止油路压力过高，保证系统安全；当液压回路中出现油液泄露时，系统会出现气蚀等现象，即可由补油泵13及第一单向阀及第二单向阀向系统的低压区补充油液，从而保证系统正常工作，多余油液经补油溢流阀64流回至油箱。冲洗阀9可以将部分热油排入油箱中，起到系统散热作用，同时冲洗行驶变量马达8内因磨损产生的微小金属颗粒，保证油液质量。

通过对行驶泵2的斜盘方向的控制，实现平地机前进/后退；通过对行驶泵2和行驶变量马达8排量的合理控制，实现车辆的无级变速；通过对第一两位两通电磁阀111阀口及第二两位两通电磁阀112阀口的开闭控制，实现车辆的自由转向与同步行驶，具体操作为：

当平地机需要前进行驶时，控制系统发出电信号，第一电比例阀41的左侧线圈通电，阀芯向左移动，高压控制油进入泵斜盘控制液压缸3的左腔，使其活塞杆向右侧移动，使行驶泵2的斜盘顺时针产生一定倾角，将高压油从行驶泵2的一侧压出，带动行驶变量马达8正转，再通过驱动轮使平地机前进，改变第一电比例阀41及第二电比例阀42的电信号大小，行驶泵2和行驶变量马达8的排量发生变化，则获得不同的前进行驶速度；

当平地机需要后退行驶时，控制系统发出控制信号，第一电比例阀41的右侧线圈通电，阀芯向右移动，高压控制油进入泵斜盘控制液压缸3的右腔，控制其活塞杆向左侧移动，将高压油从行驶泵2的另一侧压出，带动行驶变量马达8反转，再通过驱动轮使平地机后退，改变第一电比例阀41及第二电比例阀42的控制信号大小，使行驶泵2和行驶变量马达8排量的发生变化，从而获得不同的后退行驶速度；行驶泵2的斜盘处于中位时，平地机处于停车状态。

当平地机需自由转向时，前轮转向机构根据方向盘的操作使平地机前轮发生偏转，此时第一两位两通电磁阀111及第二两位两通电磁阀112不通电，阀芯向左侧偏移，阀口打开，两侧高、低压油路完全连通，处于并联状态，系统根据不同的转向阻力，即可自行分配流量到两侧的行驶变量马达8中，实现行驶变量马达8的自然差速，从而使后驱动轮随前轮完成自由转向。

当需要进行同步控制时，控制系统通过判断三位同步功能开关的位置，对系统进行“强制同步”、“自动同步”或“解除同步”，当开关处于上位即“强制同步”时，或开关处于中位即“自动同步”且满足同步功能启动的边界条件时，控制系统执行同步控制，第一两位两通电磁阀111及第二两位两通电磁阀112通电，阀芯向右移动，使阀口关闭，将行驶系统两侧高、低压油路同时切断，两侧回路处于独立驱动状态，则两侧的行驶泵2和行驶变量马达8各自独立控制，实现同步行驶；当开关处于下位即“解除同步”时，或开关处于中位即“自动同步”但并不满足同步功能启动的边界条件时，控制系统执行解除同步控制，第一两位两通电磁阀111及第二两位两通电磁阀112断电，阀芯向左移动，阀口打开，将行驶系统两侧高、低压油路接通，两侧回路处于并联状态，用于一般行驶、作业工况和任何需要转向的作业工况。同步功能启动的边界条件一般为平地机两侧行驶速度的比值的阈值，该比值的阈值可安全区分出平地机处于正常转向不需进行同步控制的状态或处于单侧打滑需进行同步控制的状态。

Claims (6)

1.一种双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，包括分动箱(1)、油箱、两个单泵单马达闭式液压回路及第一两位两通电磁阀(111)及第二两位两通电磁阀(112)；

两个单泵单马达闭式液压回路均包括行驶泵(2)、泵斜盘控制液压缸(3)、第一电比例阀(41)、第二电比例阀(42)、第一安全溢流阀(61)、第二安全溢流阀(62)、溢流阀(63)、补油溢流阀(64)、梭阀(7)、补油泵(13)、冲洗阀(9)、马达变量控制液压缸(12)及行驶变量马达(8)；

分动箱(1)的输出轴与行驶泵(2)的驱动轴及补油泵(13)的驱动轴相连接，行驶泵(2)的第一工作油口与第一安全溢流阀(61)的进油口、梭阀(7)的第一进油口、行驶变量马达(8)的第一工作油口及冲洗阀(9)的第一进油口相连通，行驶泵(2)的第二工作油口与第二安全溢流阀(62)的进油口、梭阀(7)的第二进油口、行驶变量马达(8)的第二工作油口及冲洗阀(9)的第二进油口相连通，梭阀(7)的出油口与溢流阀(63)的控制油口相连通，第一安全溢流阀(61)的出油口、第二安全溢流阀(62)的出油口及溢流阀(63)的进油口通过管道并管后与第一电比例阀(41)的进油口及补油溢流阀(64)的进油口相连通，第一电比例阀(41)的出油口与泵斜盘控制液压缸(3)的进油口相连通，泵斜盘控制液压缸(3)的活塞杆与行驶泵(2)的斜盘相连接；

第二电比例阀(42)的出油口与马达变量控制液压缸(12)的进油口相连通，马达变量控制液压缸(12)的活塞杆与行驶变量马达(8)的斜盘相连接，油箱与补油溢流阀(64)的出油口、冲洗阀(9)的出油口及补油泵(13)的入油口相连通，补油泵(13)的出油口与第一电比例阀(41)的进油口相连通；

两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵(2)的第一工作油口通过第一两位两通电磁阀(111)相连通，两个单泵单马达闭式液压回路中行驶泵(2)的第二工作油口通过第二两位两通电磁阀(112)相连通。

2.根据权利要求1所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，补油泵(13)的出油口经过滤器与第一电比例阀(41)的进油口相连通。

3.根据权利要求1所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，补油泵(13)出油口还连通有蓄能器(5)。

4.根据权利要求1所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，还包括第一单向阀，第一单向阀的两端与第一安全溢流阀(61)的进油口及出油口相连通。

5.根据权利要求4所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，还包括第二单向阀，第二单向阀的两端与第二安全溢流阀(62)的进油口及出油口相连通。

6.根据权利要求1所述的双泵双马达并联的平地机行驶液压驱动系统，其特征在于，油箱与冲洗阀(9)的出油口之间通过背压阀(10)相连通。