CN106184358B - 一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，涉及工作液压系统、转向液压系统和制动液压系统，工作转向泵集成了液压泵压力流量输出功能，既能满足工作与转向系统分别工作时油源需求，又能满足工作与转向系统同时工作时油源需求；制动泵集成了液压泵压力流量输出功能，既能满足制动系统油源需要，又能向先导阀提供合适的油源，取消了先导泵的设计。系统集成化程度高，减少了液压泵的数量，降低了液压元件的采购和维修成本，减少整机故障率。

Description

一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统

技术领域

本发明涉及一种集成液压系统，特别涉及一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统。

背景技术

井下矿用卡车的液压系统主要由工作液压系统、转向液压系统和制动液压系统三部分组成，先导阀的油源由工作转向泵提供，由优先阀的CF口连通一个减压阀，经减压阀直接与先导阀的P口连通，这种油路连通方式在实际工作中存在以下问题：（1）、发动机怠速时，若转向器不动作，优先阀EF口的高压油经T口直接卸荷回油箱，先导阀油源建立不起足够的压力，导致工作液压系统无法工作；（2）、发动机高速运转时，若转向器不动作，优先阀EF口的高压油经T口直接卸荷回油箱，因工作转向泵的排量增大，优先阀EF口的高压油不能瞬间完全卸荷，先导阀油源能够建立起压力，工作液压系统可以正常工作；（3）、若转向器不动作，只能通过猛踩油门提高发动机转速的方式使工作液压系统正常工作，但这种方式给发动机带来严重损耗，同时工作转向泵也会很快损坏，设备消耗巨大，使用成本剧增。

作为现有技术的解决方案是增加独立或并联的先导泵，使之单独为先导阀提供先导油源，而这样的设计会使泵源结构复杂、成本增加，缺乏市场竞争力并增加液压系统的能量损耗。同时，由于先导泵提供的油液绝大部分通过溢流阀进行溢流卸荷，造成能源的浪费，并使整机油温发热严重，影响整机的正常运行。

另一方面，由于矿山井下环境恶劣，空气潮湿，液压油中易混入水份而破坏油的乳化平衡，导致制动、转向液压系统温度升高、液压油内泄，从而使液压油消耗增大并使其耐磨能力下降，甚至严重影响液压系统的正常稳定工作并降低系统使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,提供一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，第一、通过较高的系统集成化程度，减少了液压泵的数量，降低系统成本，减少整机故障率；第二、所采用的专用液压油具有更优异的热稳定性、抗摩擦性和防水性。

本发明的技术方案是：

一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，包括集成在后车体上的左举升油缸和右举升油缸，集成在前车体上的左转向油缸和右转向油缸，集成在前桥上的前桥制动器以及集成在后桥上的后桥制动器，还包括工作转向泵，所述工作转向泵与优先阀连通，所述优先阀与转向器连通，所述优先阀还与液控阀连通；还包括制动泵，所述制动泵与充液阀的连通，所述充液阀分别与脚制动阀以及蓄能器连通，所述脚制动阀的分别与前桥制动器和后桥制动器连通；充液阀分别与溢流阀以及先导阀连通；先导阀与液控阀连通，先导阀与液控阀连通，其特征在于所述集成液压系统使用按照以下步骤制备而成的专用液压油：

1）、制备产品A：将二甲基硅油、单烯基丁二酰亚胺和乙烯基双硬脂酰胺按照质量比4:1的组合物和溶剂汽油按照质量比1 .5:1 .5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；

2）、制备产品B：在高速剪切的状态下将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中得到产品B，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80；所述粉料为滑石粉和Ca-Zn复合热稳定剂按照质量比4:1的组合物；

3）、制备产品C：将棕榈油和米糠色拉油按照质量比3:2的组合物、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十四碳醇酯按照质量比2:1的组合物和85#微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡按照质量比5:1的组合物按照一定质量比加入到产品B中，搅拌至蜡完全溶解得到产品C，棕榈油和米糠色拉油的组合物、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十四碳醇酯的组合物、85#微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡组合物和产品B的质量比为77:3:2:18；

4）、制备液压油：在压力-0.1MPa～-1.5MPa，温度为40℃～80℃条件下，对产品C搅拌蒸馏15min～60min，冷却回收蒸馏出的溶剂汽油，蒸馏后的产物即为专用液压油。

所述液压油制备过程中高速剪切的转速为1500转/min～5000转/min。

所述液压油制备过程的步骤4）中压力为-1.2MPa，温度为80℃，蒸馏时间为40min。

本发明的有效技术效果是：

第一、工作转向泵集成了液压泵压力流量输出功能，既能满足工作与转向系统分别工作时油源需要，又能满足工作与转向系统同时工作时油源需求。制动泵集成了液压泵压力流量输出功能，既能满足制动系统油源需要，又能向先导阀提供合适的油源，取消了先导泵的设计。本发明系统集成化程度高，减少了液压泵的数量，使油路简化，减少了管路连接，节省了空间，降低了元件的采购和维修成本，降低了整机故障率和功率消耗，同时降低了使用成本，有利于节能减排。

第二、本发明所采用的专用液压油以溶剂汽油做分散溶剂，溶剂汽油具有较低的粘性，物料在溶剂汽油中更容易分散，分散效果好，直接以植物油为分散溶剂，植物油粘性要比200#溶剂汽油大的多，分散效果不好，影响产品效果。本发明通过物理和化学结合的方法将石墨烯和粉料稳定分散悬浮于液压油中，不会絮凝和沉积，液压油具有更优异的热稳定性、抗摩擦性和防水性。

第三、石墨烯和抗氧剂的加入可以增加液压油的抗热性能和液压油的抗氧化性能，进一步提高了系统使用寿命。

第四、采用微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡为成膜材料，具有韧性好、附着力强的优点，不会因使用密封材料脆产生裂纹导致水的进入，破坏液压油的乳化稳定性。

第五、粉料中加入Ca-Zn复合热稳定剂使液压油在受热升温时更加稳定，不会产生内吸。

第六、本发明专用液压油使用时，可以形成超强油膜粘附在金属表面，形成类似抛光的“油镀”，石墨烯优异的弹性性能，可以对部件之间的摩擦产生缓冲，更好地对部件进行保护。

第七、本发明将低分子量的溶剂汽油蒸馏出来，可以防止液压油发热时，溶剂汽油蒸发落于设备某些部位，长期积累溶剂汽油降解对设备造成腐蚀。。

附图说明

图1为本发明系统的结构和工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图1 所示，本发明系统的实施例包括集成在后车体上的左举升油缸11 和右举升油缸12，集成在前车体上的左转向油缸13 和右转向油缸14，集成在前桥上的前桥制动器15以及集成在后桥上的后桥制动器16。本发明系统的实施例还包括工作转向泵1，所述工作转向泵1 的吸油口与油箱连通，所述工作转向泵1 的压油口与优先阀4的P口连通，所述优先阀4的CF口与转向器3的P口连通，所述优先阀4的LS口与转向器3的LS口连通，所述优先阀4的EF口与液控阀6 的P口连通。本发明系统的实施例还包括制动泵2，所述制动泵2的吸油口与油箱连通，所述制动泵2的压油口与充液阀5的P口连通，所述充液阀5的A口分别与脚制动阀8的P口以及蓄能器10 的P口连通，所述脚制动阀8的A口分别与前桥制动器15 后桥制动器16连通。

其中充液阀5的O口与溢流阀9的P口连通，充液阀5的O口还与先导阀7的P口连通。先导阀7 的A口与液控阀6的A口连通，先导阀7的B口与液控阀6的B口连通。溢流阀9的压力设定值为280Psi。工作转向泵1与制动泵2可单独安装，也可组合为一体安装。工作转向泵1与制动泵2均为单向定量齿轮泵。

在本实施例中，制动泵2输出的压力油经充液阀5的O口与先导阀7的P口连通，充液阀5的A口与脚制动阀8的P口连通，此时制动泵2提供的油源在先导阀7的P口和脚制动阀8的P口等待，先导阀7的P口油源压力始终为溢流阀9设定的压力值280Psi，操纵先导阀7控制液控阀6换向动作，控制左举升油缸11 和右举升油缸12 完成工作装置的复合动作。

在本实施例中，工作转向泵1输出的压力油供给优先阀4，通过优先阀4优先保证转向器3 的压力油源需要，转向器3控制左转向油缸13和右转向油缸14实现转向动作。

以下是本发明集成液压系统使用的专用液压油的制备实施例。

实施例一

将消泡剂、分散剂和200#溶剂汽油按照质量比1.5:1.5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；在3000转/min高速剪切的状态下，将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80，得到产品B；将植物油、抗氧剂和蜡按照一定质量比加入到产品B中，植物油、抗氧剂、蜡和产品B的质量比为77:3:2:18，搅拌至蜡完全溶解，在压力为-1.2MPa，温度为80℃，搅拌蒸馏40min，冷却回收蒸馏出的200#溶剂汽油，蒸馏后的产物即为液压油。

实施例二

将消泡剂、分散剂和200#溶剂汽油按照质量比1.5:1.5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；在3000转/min高速剪切的状态下，将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80，得到产品B；将植物油、抗氧剂和蜡按照一定质量比加入到产品B中，植物油、抗氧剂、蜡和产品B的质量比为78:3:1:18，搅拌至蜡完全溶解，在压力为-1.2MPa，温度为80℃，搅拌蒸馏40min，冷却回收蒸馏出的200#溶剂汽油，蒸馏后的产物即为液压油。

实施例三

将消泡剂、分散剂和200#溶剂汽油按照质量比1.5:1.5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；在3000转/min高速剪切的状态下，将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80，得到产品B；将植物油、抗氧剂和蜡按照一定质量比加入到产品B中，植物油、抗氧剂、蜡和产品B的质量比为76:3:3:18，搅拌至蜡完全溶解，在压力为-1.2MPa，温度为80℃，搅拌蒸馏40min，冷却回收蒸馏出的200#溶剂汽油，蒸馏后的产物即为液压油。

实施例四

将消泡剂、分散剂和200#溶剂汽油按照质量比1.5:1.5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；在3000转/min高速剪切的状态下，将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80，得到产品B；将植物油、抗氧剂和蜡按照一定质量比加入到产品B中，植物油、抗氧剂、蜡和产品B的质量比为75:3:4:18，搅拌至蜡完全溶解，在压力为-1.2MPa，温度为80℃，搅拌蒸馏40min，冷却回收蒸馏出的200#溶剂汽油，蒸馏后的产物即为液压油。

实施例1至4中消泡剂是二甲基硅油；分散剂为单烯基丁二酰亚胺和乙烯基双硬脂酰胺按照质量比4:1的组合物；粉料为滑石粉和Ca-Zn复合热稳定剂按照质量比4:1的组合物；蜡为85#微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡按照质量比5:1的组合物；抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十四碳醇酯按照质量比2:1的组合物；植物油为棕榈油和米糠色拉油按照质量比3:2的组合物。

下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：

1、材料与方法：

1.1、供试材料：本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和普通液压油（除未加石墨烯外且选择蜡为石蜡外，其它制作方法均与实施例1相同）做效果比较。

1.2、试验设计：试验设5个处理，做平行。取同样质量的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和普通液压油（除未加石墨烯且选择蜡为石蜡外，其它制作方法均与实施例1相同）分别均匀涂抹于矿车的叶片泵、柱塞泵和齿轮泵液压系统上，工作3个月后做第一次维护，观察叶片泵、柱塞泵和齿轮泵液压系统上润滑油情况及磨损情况。

本实验除采用的处理不同外其他条件均一致。

2、结果与分析

其中普通液压油（除未加石墨烯外且选择蜡为石蜡外，其它制作方法均与实施例1相同），在使用两个月时，液压油因进水，液压油损耗严重，工作人员对液压油做了清洗并更换，而使用本发明制备的实施例1至4液压油完好，使用三个月时，实施例2、实施例3和4损耗较多，作人员对液压油做了清洗并更换，而实施例1未做更换。

实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和普通液压油（除未加石墨烯且选择蜡为石蜡外，其它制作方法均与实施例1相同）处理相比，结果如表1。

表1 各处理对叶片泵、活塞泵和齿轮泵磨损情况的影响

	叶片泵（%）	活塞泵（%）	齿轮泵（%）
				实施例1	未发现磨损	未发现磨损	未发现磨损
实施例2	有磨损不明显	有磨损不明显	有磨损不明显
				实施例3	未发现磨损	未发现磨损	未发现磨损
实施例4	未发现磨损	未发现磨损	未发现磨损
				普通液压油	有磨损，肉眼可以看到	有磨损，肉眼可以看到	有磨损，肉眼可以看到

由表1可以使用本发明制备的实施例1至4无论是在抗磨损还是在使用寿命方面效果优于普通液压油。实施例2可能因蜡加入量不够，熔点较低，导致损耗严重，实施例3和实施例4可能因为蜡加入量过多，导致液压油熔点高，在刚启动时温度低造成损耗，综上所述实施例1效果最好。

Claims (3)

1.一种井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，包括集成在后车体上的左举升油缸（11）和右举升油缸（12），集成在前车体上的左转向油缸（13）和右转向油缸（14），集成在前桥上的前桥制动器（15）以及集成在后桥上的后桥制动器（16），还包括工作转向泵（1），所述工作转向泵（1）与优先阀（4）连通，所述优先阀（4）与转向器（3）连通，所述优先阀（4）还与液控阀（6）连通；还包括制动泵（2），所述制动泵（2）与充液阀（5）的连通，所述充液阀（5）分别与脚制动阀（8）以及蓄能器（10）连通，所述脚制动阀（8）的分别与前桥制动器（15）和后桥制动器（16）连通；充液阀（5）分别与溢流阀（9）以及先导阀（7）连通；先导阀（7）与液控阀（6）连通，先导阀（7）与液控阀（6）连通，其特征在于所述集成液压系统使用按照以下步骤制备而成的专用液压油：

1）、制备产品A：将二甲基硅油、单烯基丁二酰亚胺和乙烯基双硬脂酰胺按照质量比4:1的组合物和溶剂汽油按照质量比1 .5:1 .5:1000加入到高剪切设备中，搅拌均匀，得到产品A；

2）、制备产品B：在高速剪切的状态下将石墨烯和粉料按照一定质量比加入到产品A中得到产品B，石墨烯、粉料和产品A的质量比为5:15:80；所述粉料为滑石粉和Ca-Zn复合热稳定剂按照质量比4:1的组合物；

3）、制备产品C：将棕榈油和米糠色拉油按照质量比3:2的组合物、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十四碳醇酯按照质量比2:1的组合物和85#微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡按照质量比5:1的组合物按照一定质量比加入到产品B中，搅拌至蜡完全溶解得到产品C，棕榈油和米糠色拉油的组合物、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十四碳醇酯的组合物、85#微晶蜡和醋酸乙烯共聚蜡组合物和产品B的质量比为77:3:2:18；

4）、制备液压油：在压力-0 .1MPa～-1 .5MPa，温度为40℃～80℃条件下，对产品C搅拌蒸馏15min～60min，冷却回收蒸馏出的溶剂汽油，蒸馏后的产物即为专用液压油。

2.如权利要求1所述的井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，其特征在于：所述液压油制备过程中高速剪切的转速为1500转/min～5000转/min。

3.如权利要求1所述的井下矿用卡车工作转向及制动的集成液压系统，其特征在于：所述液压油制备过程的步骤4）中压力为-1 .2MPa，温度为80℃，蒸馏时间为40min。