CN106480927B - 定变量负载敏感合流液压系统及装载机 - Google Patents

定变量负载敏感合流液压系统及装载机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液压系统,为解决现有定变量液压系统中工作液压系统动作时转向变量泵无法实现对工作液压系统的负载敏感控制问题;提供一种新型定变量负载敏感合流液压系统以及装载机,包括转向液压系统和工作液压系统,转向液压系统包括变量泵、优先阀、转向器、转向油缸等;工作液压系统包括定量泵、分配阀、液压执行件、先导阀等;通过连接在工作泵至执行元件旁路上的第一和第二信号控制阀,采出工作油路上的负载信号,并通过梭阀将工作油路的负载信号传递至变量泵,实现变量泵对工作液压系统的负载敏感控制。

Description

定变量负载敏感合流液压系统及装载机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种液压系统,更具体地说,涉及一种定变量负载敏感合流液压系统 及装载机。
背景技术
[0002] 工程机械上大多采用液压系统,国内现有大部分的装载机液压系统是定量液压系 统。其液压系统由定量栗、转向器、流量放大阀(优先阀)、转向油缸、分配阀、动臂油缸、转斗 油缸等元件组成。在现有的装载机定量液压系统,忽略了定量泵的能量损失。由于泵排量为 定值,系统流量仅和发动机转速有关;单独转向时,除去转向所需的流量外,多余的流量通 过分配阀中位以一定的背压回油箱,造成能量损失;在运输工况时,转向油缸、动臂油缸和 转斗油缸等均不动作,定量栗输出的流量通过分配阀中位并以一定的背压流回油箱,产生 陡運:彳贝失;工作过程中,当负载压力尚于系统设定压力时,定量泵输出的流量以一定的卸荷 压力或溢流压力流回油箱,产生高压卸荷损失和溢流损失。
[0003]国外现有的装载机以变量液压系统为主,其液压系统由变量栗、负载敏感转向器、 流量放大阀、转向油缸、负载敏感阀、动臂油缸和转动油缸等元件组成;其存在的不足是:工 作液压系统和转向液压系统均采用变量泵,其成本较高;为克服这种成本问题,现有装载机 通常采用定变量系统,即转向液压系统中使用变量泵,工作液压系统中使用定量栗,转向液 压系统与工作液压系统合流,优先满足转向所需流量后转向液压系统中多余的流量合流到 工作液压系统中。在这种液压系统中,其变量部分主要用于转向系统,在工作液压系统动作 时,负载敏感变量泵就变为一个具有切断功能的定量泵,无法实现对工作液压系统的负载 敏感控制。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是针对现有装载机定变量液压系统中工作液压系统动 作时转向变量泵无法实现对工作液压系统的负载敏感控制问题,而提供一种负载敏感合流 液压系统以及具有该液压系统的装载机。
[0005]本发明为实现其目的的技术方案是这样的:提供一种定变量负载敏感合流液压系 统,包括转向液压系统和工作液压系统,所述转向液压系统包括变量泵、优先阀、转向器、转 向油缸,所述变量泵的P 口经优先阀与转向器连接,转向油缸与转向器连接;所述工作液压 系统包括定量栗、与定量泵连接的分配阀、与分配阀连接受分配阀控制的液压执行件、与分 配阀液控端连接的先导阀,其特征在于在定量泵至分配阀的油路上,连接有受先导阀控制 的信号控制阀;
[0006]所述信号控制阀为三位五通换向阀,所述信号控制阀的左、右控制端口分别与所 述先导阀与分配阀之间的对应先导油路连接,所述信号控制阀上的4油口、B油口、C油口、D 油口、E油口分别与液压执行件的第一油口、液压执行件的第二油口、定量栗的出油口、油箱 及梭阀的右进油口对应连通;所述信号控制阀的A油口和B油口均设置有阻尼孔,所述信号 控制阀的左位和右位均设置有阻尼孔;所述信号控制阀处于左位时其人油口与E油口、C油口 导通,中位时D油口与E油口导通,右位时B油口与E油口、C油口导通;所述梭阀的左进油口与 所述转向器3的负载压力信号输出连接;所述梭阀的出油口与所述变量栗的负载反馈口连 接。
[0007] 在本发明中,当液压执行件有动作时,定量栗输出的流量一部分经过信号控制阀 进入液压执行件,并通过信号控制阀采出负载信号,经过传递给变量栗,实现液压执行件动 作时变量泵对工作系统的负载敏感控制;当液压执行元件不动作时,负载信号5-B经过第一 或第二信号控制阀的中位流回油箱使其泄压。
[0008] 上述定变量负载敏感合流液压系统,其特征在于所述液压执行件包括第一液压执 行件、第二液压执行件;所述分配阀包括与所述第一液压执行件连接的第一联换向阀和与 第二液压执行件连接的第二联换向阀,所述先导阀包括与第一联换向阀液控端连接的第一 联先导阀和与第二联换向阀连接的第二联先导阀;所述信号控制阀包括第一信号控制阀和 第二信号控制阀;所述第一信号控制阀的左、右控制端口分别与所述第一联先导阀与第一 联换向阀之间的对应先导油路连接,所述第一信号控制阀上的A油口、B油口、C油口、D油口、 E油口分别与第一液压执行件的第一油口、液压执行件的第二油口、梭阀的右端进油口、定 量泵的出油口、油箱对应连通;所述第二信号控制阀的左、右控制端口分别与所述第二联先 导阀与第二联换向阀之间的对应先导油路连接,所述第二信号控制阀上的A油口、B油口、C 油口、D油口、E油口分别与第二液压执行件的第一油口、液压执行件的第二油口、梭阀的右 端进油口、定量栗的出油口、油箱对应连通。
[0009]上述定变量负载敏感合流液压系统,还包括先导油源阀,所述先导油源阀的进油 口经滤油器与变量栗的出油口连通,所述先导油源阀的出油口经先导截止阀与所述先导阀 的压力进油口连通。
[0010]上述定变量负载敏感合流液压系统,还包括卸荷阀,所述卸荷阀的工作出油口和 工作进油口对应与分配阀的P 口和定量泵的出油口连通,所述信号控制阀上的D油口与所述 卸荷阀的工作出油口连通,卸荷口接油箱回路,卸荷阀的LS0 口与梭阀组的出油口连通,梭 阀组的进油口对应与各先导油路连通。
[0011]本发明为实现其发明目的另一技术方案是这样的:提供一种装载机,其特征在于 包括上述的定变量负载敏感合流液压系统。其中所述第一液压执行件、第二液压执行件分 别为转斗油缸和动臂油缸。
[0012]本发明与现有技术相比,具有以下优点:
[0013] (1)在工作系统开中位的条件下,一个负载敏感变量栗即实现了转向和工作的负 载敏感控制,最大化的利用负载敏感泵的容积调速特性。
[0014] (2)变量泵在工作时仍为负载敏感泵,继续发挥其容积调速的特性,较定量系统没 有溢流损失,更为节能。
附图说明
[0015] 图1是本发明定变量负载敏感合流液压系统的原理图。
[0016] 图2是本发明中第一信号控制阀的原理图。
[0017]图3是本发明中第二信号控制阀的原理图。 L〇〇18」图4是本发明中卸荷阀的原理图。
[0019]图中零部件名称及序号:
[0020]变量泵1、优先阀2、转向器3、转向油缸4、梭阀5、动臂油缸6、转斗油缸7、第一信号 控制阀8、第二信号控制阀9、定量栗10、卸荷阀1丨、两位两通阀111、液控阀112、开关阀113、 分配阀12、梭阀组13、先导阀14、先导油滤15和先导供油阀16。
具体实施方式
[0021]下面结合附图说明具体实施方案。
[0022]如图1所示,本实施例中一种装载机定变量负载敏感合流液压系统,包括转向液压 系统和工作液压系统,转向液压系统包括变量栗1、优先阀2、转向器3、转向油缸4;变量泵1 的P 口经管路与优先阀2的进油口连接,优先阀2的出油口与转向器3连接,转向器的A油口和 B油口与转向油缸4的大腔和小腔连接,优先阀2的LS2 口经管路与转向器3的LSI 口连通。 [0023] 工作液压系统包括定量栗10、卸荷阀11、分配阀12、动臂油缸6、转斗油缸7。分配阀 12包括与动臂油缸相连接的第一联换向阀和与转斗油缸连接的第二联换向阀,其中动臂油 缸6为第一液压执行件、转斗油缸7为第二液压执行元件;卸荷阀11连接在定量栗10与分配 阀12之间,卸荷阀11的工作出油口和工作进油口对应与分配阀12的P 口和定量泵10的出油 口连通,卸荷口接油箱回路。优先阀2上的合流出油口与卸荷阀的工作出油口连接,形成合 流油路。
[0024]先导阀14对应分配阀12,也具有两联,经四路先导油路与第一联换向阀和第二联 换向阀的两端液控端连接。动臂油缸6和转斗油缸7的大腔和小腔作为液压执行件的第一油 口和第二油口经四路工作油路与对应的第一联换向阀和第二联换向阀的工作油口相连接; 从而实现动臂油缸和转斗油缸的控制。
[0025] 如图2所示,第一信号控制阀为三位五通换向阀,第一信号控制阀的左、右控制端 口分别与第一联先导阀与分配阀中第一联换向阀之间对应的先导油路连接,第一信号控制 阀的A油口、B油口、C油口、D油口、E油口分别与铲斗油缸大腔、f产斗油缸小腔、卸荷阀的工作 出油口、油箱及梭阀5的右端口对应连接;第一信号控制阀的A油口和B油口设置有阻尼孔R1 和阻尼孔R2,所述第一信号控制阀的左位和右位,设置有阻尼孔R3和阻尼孔R4;第一信号控 制阀处于左位时其A油口与E油口、C油口导通,A油口至C油口经过左位的阻尼孔R3,处于中 位时D油口与E油口导通,处于右位时B油口与E油口、C油口导通,B油口至C油口经过右位的 阻尼孔R4。
[0026] 如图3所示,第二信号控制阀为三位五通换向阀,第二信号控制阀的左、右控制端 口分别与第二联先导阀与分配阀中第二联换向阀之间对应的先导油路连接,第二信号控制 阀的A油口、B油口、C油口、D油口、E油口分别与动臂油缸大腔、动臂油缸小腔、卸荷阀的工作 出油口、油箱及梭阀5的右端口对应连接;所述第二信号控制阀的A和B口设置有阻尼孔Rf5和 阻尼孔R6,所述第二信号控制阀的左位和右位,设置有阻尼孔1^7和阻尼孔狀。第二信号控制 阀处于左位时其A油口与E油口、C油口导通,A油口至C油口经过左位的阻尼孔R7,处于中位 时D油口与E油口导通,处于右位时B油口与E油口、C油口导通,B油口至C油口经过右位的阻 尼孔R8〇
[0027] 梭阀5的左进油口与转向器3的负载压力信号输出LS1 口连接,右进油口与第一信 号控制阀E油口和第二信号控制阀的E油口连通,梭阀5的出油口与变量栗i的负载反馈口 LS 口连接。
[0028]先导油源阀16的进油口经滤油器与变量栗1的出油口连接,先导油源阀i 6的出油 口经截止阀与先导阀14连接,实现向先导阀供油。
[0029] 上述液压系统的工作原理如下:
[0030] 1、整机怠速无动作工况,由于转向液压系统和工作液压系统均无压力信号,也即 第一和第二信号控制阀处于中位,转向器3的LSI 口也无负载压力信号输出,所以变量栗丄的 负载反馈口 LS口的压力为零,此时,变量泵1的泵口 p维持一个低压,排量几乎为零,没有开 中位损失;卸荷阀11的LS0口的压力为零,卸荷阀11中的两位三通阀1U作用在上位,卸荷阀 11的开关阀113打开,定量栗的出油口经过卸荷阀11中的开关阀113直接回油箱,减少了开 中位损失。
[0031] 2、单独转向工况,也即工作液压系统无动作,先导油路上不具有有效的压力信号, 卸荷阀11的LS0 口的压力为零,卸荷阀中的两位三通阀in作用在上位,卸荷阀^的开关阀 113打开,定量泵10的出油口经过卸荷阀11中的开关阀113直接回油箱,减少了开中位损失; 转向器3有动作时,通过转向器3采出的转向压力信号LSI与优先阀2的LS2信号相连通,同时 经过梭阀5传递到变量栗1的LS 口,使得变量泵1增大排量,直至满足转向系统所需要的流 量;
[0032] 3、执行元件单独动作工况,以铲斗动作为例,当先导阀14的al (bl)有动作时,梭阀 组13采出的先导油路上的先导压力信号作用到卸荷阀11的LS0口,使得卸荷阀11中的两位 三通阀111作用在下位,卸荷阀11的开关阀113关闭,从而使定量泵10的油液进入分配阀12; 同时,先导压力al(bl)还作用到连接在工作栗至执行元件旁路上的第一信号控制阀,推动 第一信号控制阀换向到左位(右位),工作泵10的一部分油液经过第一信号控制阀上的阻尼 孔R3和R1 (R4和R2)进入铲斗油缸的大腔(小腔);通过第一信号控制阀的左位(右位)机能, 采出通过R3阻尼孔后的负载信号,并经过梭阀5的右端口 5-B和下端口 5-C,最终传递给变量 栗1的LS 口,使得变量栗增大排量,变量栗泵出的液压油经优先阀的合流出油口流向分配 阀,直至满足工作系统所需要的流量,实现变量泵对工作系统的负载敏感控制;
[0033] 当负载压力大于卸荷阀11的液控阀112的弹簧力时,卸荷11的两位三通阀111经过 液控阀与油箱回路相连通,卸荷阀11的开关阀113开启,使定量栗10的出油口经过卸荷阀11 中的开关阀113直接回油箱,没有高压溢流损失。
[0034] 4、当转向系统和工作系统同时动作时,通过转向器3采出的转向压力信号LSI与优 先阀的LS2信号相连通,并作用到梭阀5的左端口5-A;同时,通过第一或第二信号控制阀采 出的负载信号作用到梭阀5的右端口 5-B;经过梭阀5的比较,采出较大的压力信号,经过梭5 的出油口 5-C最终传递到变量泵的LS 口,变量泵1输出的流量优先满足转向系统的需求外, 富余的流量经合流出油口供给液压工作系统。

Claims (11)

1. 一种定变量负载敏感合流液压系统,包括转向液压系统和工作液压系统,所述转向 液压系统包括变量泵、优先阀、转向器、转向油缸,所述变量泵的P 口经优先阀与转向器连 接,转向油缸与转向器连接;所述工作液压系统包括定量泵、与定量栗连接的分配阀、与分 配阀连接受分配阀控制的液压执行件、与分配阀液控端连接的先导阀,其特征在于在定量 泵至分配阀的油路上,连接有受先导阀控制的信号控制阀; 所述信号控制阀为三位五通换向阀,所述信号控制阀的左、右控制端口分别与所述先 导阀与分配阀之间的对应先导油路连接,所述信号控制阀上的A油口、B油口、C油口、D油口、 E油口分别与液压执行件的第一油口、液压执行件的第二油口、定量栗的出油口、油箱及梭 阀的右进油口对应连通;所述信号控制阀的A油口和B油口均设置有阻尼孔,所述信号控制 阀的左位和右位均设置有阻尼孔;所述信号控制阀处于左位时其A油口与E油口、C油口导 通,中位时D油口与E油口导通,右位时B油口与E油口、C油口导通;所述梭阀的左进油口与所 述转向器3的负载压力信号输出连接;所述梭阀的出油口与所述变量栗的负载反馈口连接。
2. 根据权利要求1所述的定变量负载敏感合流液压系统,其特征在于所述液压执行件 包括第一液压执行件、第二液压执行件;所述分配阀包括与所述第一液压执行件连接的第 一联换向阀和与第二液压执行件连接的第二联换向阀,所述先导阀包括与第一联换向阀液 控端连接的第一联先导阀和与第二联换向阀连接的第二联先导阀;所述信号控制阀包括第 一信号控制阀和第二信号控制阀;所述第一信号控制阀的左、右控制端口分别与所述第一 联先导阀与第一联换向阀之间的对应先导油路连接,所述第一信号控制阀上的A油口、B油 口、C油口、D油口、E油口分别与第一液压执行件的第一油口、液压执行件的第二油口、梭阀 的右端进油口、定量栗的出油口、油箱对应连通;所述第二信号控制阀的左、右控制端口分 别与所述第二联先导阀与第二联换向阀之间的对应先导油路连接,所述第二信号控制阀上 的A油口、B油口、C油口、D油口、E油口分别与第二液压执行件的第一油口、液压执行件的第 二油口、梭阀的右端进油口、定量栗的出油口、油箱对应连通。
3. 根据权利要求1或2所述的定变量负载敏感合流液压系统,其特征在于还包括先导油 源阀,所述先导油源阀的进油口经滤油器与变量栗的出油口连通,所述先导油源阀的出油 口经先导截止阀与所述先导阀的压力进油口连通。
4. 根据权利要求1或2所述的定变量负载敏感合流液压系统,其特征在于还包括卸荷 阀,所述卸荷阀的工作出油口和工作进油口对应与分配阀的P 口和定量栗的出油口连通,所 述信号控制阀上的D油口与所述卸荷阀的工作出油口连通,卸荷口接油箱回路,卸荷阀的 LSO 口与梭阀组的出油口连通,梭阀组的进油口对应与各先导油路连通。
5. —种装载机,其特征在于包括权利要求1所述的定变量负载敏感合流液压系统。
6. 根据权利要求5所述的装载机,其特征在于还包括先导油源阀,所述先导油源阀的进 油口经滤油器与变量泵的出油口连通,所述先导油源阀的出油口经先导截止阀与所述先导 阀的压力进油口连通。
7. 根据权利要求5所述的装载机,其特征在于还包括卸荷阀,所述卸荷阀的工作出油口 和工作进油口对应与分配阀的P 口和定量栗的出油口连通,所述信号控制阀上的D油口与所 述卸荷阀的工作出油口连通,卸荷口接油箱回路,卸荷阀的LSO 口与梭阀组的出油口连通, 梭阀组的进油口对应与各先导油路连通。
8. —种装载机,其特征在于包括权利要求2所述的定变量负载敏感合流液压系统。
9.根据权利要求8所述的装载机,其特征在于所述第一液压执行件、第二液压执行件分 别为转斗油缸和动臂油缸。
10.根据权利要求8所述的装载机,其特征在于还包括先导油源阀,所述先导油源阀的 进油口经滤油器与变量栗的出油口连通,所述先导油源阀的出油口经先导截止阀与所述先 导阀的压力进油口连通。
11.根据权利要求8所述的装载机,其特征在于还包括卸荷阀,所述卸荷阀的工作出油 口和工作进油口对应与分配阀的P 口和定量泵的出油口连通,所述信号控制阀上的D油口与 所述卸荷阀的工作出油口连通,卸荷口接油箱回路,卸荷阀的LS0口与梭阀组的出油口连 通,梭阀组的进油口对应与各先导油路连通。
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