CN106907372B - 一种移动液压动力站 - Google Patents

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Abstract

本发明主要属于液压驱动动力装置领域,具体涉及一种移动液压动力站。优化零部件布局,结合轻型材料和新技术使用,综合实现整机减重;液压系统方面选用高容积效率主泵,优化液压元件布局,设计了一体化液压集成控制阀,将油配流功能、手动控制阀、溢流阀和输入出接口集成一体设计,提高液压系统工作效率并通过集成控制阀实现扩大流量输出范围;液压散热系统方面,针对连续工作时长,负荷大的现状,对液压系统散热能力进行计算校核,全新设计液压油散热器、导风罩、风扇等模型并优化结构,有效增加液压系统散热能力,同时优化液压油箱容量和外形,最终实现高效轻便降低整机重量。

Description

一种移动液压动力站
技术领域
本发明主要属于液压驱动动力装置领域,具体涉及一种移动液压动力站。
背景技术
抢险救援用的液压破碎稿、液压水泵、液压锯和多种液压手持工具都需要使用液压动力站来提供驱动力。
现有的液压动力站压力14MPa,流量范围30-40L/min级别,整机重量150kg以上由于采用传统材料,零部件集成度低,整机重量较大,不便搬运,不能胜任长时间大负荷工况,给抢修救援工作带来带来诸多不便;且现有机型输出流量偏小,不能满足部分液压机具输入流量大的需要,适配液压工具种类有限。
同时,现有的液压动力站机型中不能持久地对高温液压油冷却,即不足以将高温液压油油温降至并且维持于期望的80℃以下,长时间工作时油温可超120℃,当油温在100℃以上时,与液压油路连接的执行部件如液压剪、破拆工具、路面开凿工具、液压镐、导线液压压接钳、液压修树剪等等之类的工具往往无法工作,甚至会引发安全事故,因为液压油油温越高,液压油的压力便越大,轻则导致管路爆裂,重则导致执行部件崩溃。如果在原机型基础上增加液压散热能力,需增加发动机功率,势必造成整机重量大幅度增加。
同时,现有机型输出流量偏小,不能满足部分液压机具输入流量大的需要,适配液压工具种类有限。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种移动液压动力站。该液压动力站输出功率大压力14MPa,流量达37L/min,重量轻100kg,可长时间工作在30摄氏度高温下连续工作不间断。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种移动液压动力站,所述液压动力站包括机架、动力机构、主泵、液压油箱、液压集成控制阀;动力机构包括发动机和为发动机提供燃料和动力的燃料箱和电池;动力机构带动主泵运动,主泵将液压油箱内液压油加压输送至液压集成控制阀,液压集成控制阀将液压油输出给液压机具,经液压机具释放压力的液压油返回液压集成控制阀,通过液压集成控制阀返回液压油箱;
动力机构、液压油箱、固定在机架上;
主泵通过刚性构件与发动机的输出轴连接,发动机带动主泵运动;
液压集成控制阀包括主泵端口、换向阀、液压输出接口、液压输入接口、液压油箱端口、溢流阀、阀体内流道;
换向阀包括手柄和阀芯,通过转动手柄使阀芯状态改变控制主泵端口、液压输入接口、液压输出接口、液压油箱端口、与阀体内流道的连通;溢流阀控制进入液压输出接口的液压油的压力;
液压油箱通过吸油管与主泵连接,主泵通过高压油管和液压集成控制阀的主泵端口相连;液压油箱通过低压回油管和液压集成控制阀的液压油箱端口相连;
液压输出接口与液压输入接口分别与液压机具连接;
主泵通过吸油管从液压油箱吸油,通过做功将高压油送入阀体内流道,通过换向阀配进入液压输出接口,送入液压机具,液压油的能量在液压机具端释放后通过液压输入接口返回阀体内流道,从液压油箱端口通过低压回油管返回液压油箱。
进一步地,阀体内流道包含一个X向流道、一个Y向流道和两个Z向流道,Z向流道的一端与X向流道相通;
X向流道两端分别连通溢流阀和主泵端口;Y向流道两端分别连通液压油箱端口和液压输入端口;两个Z向流道为Z1向流道和Z2向流道,X向流道与Y向流道无交叉,Z1向流道比Z2向流道靠近主泵端口;其中一个Z1向流道连通手柄阀芯、液压输出端口和X向流道,Z1向流道的另一端被手柄封口;另一个Z2向流道连通液压油箱端口、液压输入端口和X向流道,Z2向流道的另一端被工艺堵头封口;
通过转动手柄使阀芯有两个状态;
阀芯状态一时,液压油从主泵端口进入X向流道;流入Z2向流道进而通过液压油箱端口返回液压油箱;
阀芯状态二时,液压油从主泵端口进入X向流道,若此时X向流道内液压油的压力超过溢流阀所设压力范围则溢流阀阀杆开启,使液压油流入Z2向流道进入液压油箱端口通过低压油管返回液压油箱,此时X向流道内液压油的压力在溢流阀所设压力范围内则液压油流入Z1向流道进入液压输出端口经油管输送给液压机具,液压机具做工后将液压油通过液压输入端口送入Y向流道通过液压油箱端口返回液压油箱。
进一步地,低压回油管与液压油箱间设置有散热机构,所述散热机构冷却低压回油管内的液压油;
所述散热机构包括液压油散热器、风扇和导风罩;所述液压油散热器置于液压油箱上,所述导风罩集成在液压油箱上与液压油箱一体化,所述风扇置于所述导风罩内。
进一步地,所述风扇为轴流式风扇,风扇与发动机同轴,发动机带动风扇转动,产生的风经导风罩送向置于液压油箱上的液压油散热器。
进一步地,液压油箱的入口处内嵌有滤清器,过滤经低压回流管流入液压油箱的液压油。
进一步地,所述燃油箱上集成有电池存放盒,电池固定于电池存盒内。
进一步地,所述电池为锂电池。
进一步地,所述机架包括框架和底架,底架为钢结构,为承托动力系统、燃油箱和液压油箱重量,框架采用铝合金制造,框架和底架采用螺栓连接,框架采用铝合金材料制造,底架采用钢铝混搭结构。
进一步地,可通过调节手柄转动幅度来调节输出液压油的流量。液压系统输出流量设计为手动控制,输出范围增加,适用液压工具重量也相应增加,体现在现场救援时表现出良好的工具适用性,提高救援效率。
进一步地,所述主泵为内啮合齿轮泵,具有高容积效率。
本发明的有益技术效果:
(1)本发明一体化液压集成控制阀,优化了液压元件布局减少沿程损失,提高液压系统效率;
(2)本发明重新设计优化液压油散热器、导风罩、风扇等,增加液压系统散热能力,实现整机综合减重同时增加了连续工作时间,确保大负荷连续作业性能;
(3)本发明使用轻型材料和新技术,综合实现整机减重,提高搬运携行便利性;
(4)本发明液压输出流量范围大19~38L/min,增加了液压机具适用种类,提高了动力站利用率,进而提高抢修救援效率。
附图说明
图1、动力站侧视图;
图2、动力站俯视图;
图3、集成阀示意图;
图4、集成阀剖视图;
图5、液压油箱与风扇壳体装配示意图;
图中:1.机架、2.散热机构、3.汽油发动机、4.主泵、5.燃油箱、6.电池、7.液压油箱、8.液压集成控制阀、9.输入输出接口、10.主泵端、11.手动控制阀及手柄、12.液压输出接口、13.工艺孔堵头、14.液压油箱端、15.溢流阀,16、液压输入接口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
如图1和图2所示,一种移动液压动力站,所述液压动力站包括机架1、汽油发动机3、主泵4、液压油箱7、液压集成控制阀8、为发动机提供燃料和动力的燃料箱和电池;机架1包括框架和底架,底架为钢结构,为承托动力系统、燃油箱和液压油箱重量,框架采用铝合金制造,框架和底架采用螺栓连接,框架采用铝合金材料制造,底架采用钢铝混搭结构。
底架上方中部设置发动机3,底架上方后侧设置液压油箱7,发动机的前方设置有燃油箱,燃油箱5上集成凹腔,凹腔为电池存放盒,电池6固定于电池存盒内,所述电池为锂电池。
液压油箱旁设置有散热机构2,散热机构2包括液压油散热器、风扇和导风罩;散热机构2冷却低压回油管内的液压油;如图5所示,液压油箱为异形,油箱的上部有凹陷处放置散热器,液压油箱一侧有凹陷一体集成导风罩,风扇置于所述导风罩内。液压油箱与风扇壳体装配如图5所示。
风扇为轴流式风扇,风扇与发动机同轴,发动机带动风扇转动,产生的风经导风罩送向置于液压油箱上的液压油散热器。
进一步地,液压油箱的入口处内嵌有滤清器,过滤经低压回流管流入液压油箱的液压油。
发动机的前方安装有主泵4,主泵4通过刚性构件与发动机3的输出轴连接,发动机带动主泵4运动;
如图3所示,液压集成控制阀8设置在框架外侧,液压集成控制阀8包括主泵端口10、换向阀11、液压输出接口12、液压输入接口16、工艺孔堵头13、液压油箱端口14、溢流阀15、阀体内流道,换向阀控制主泵端口10、液压输入输出接口12、液压油箱端口14与阀体内流道的连通;
液压油箱7通过吸油管与主泵4连接,主泵4通过高压油管和液压集成控制阀8的主泵端口10相连;液压油箱通过低压回油管和液压集成控制阀8的液压油箱端口相连;
液压输入输出接口12与液压机具连接;
主泵4通过吸油管从液压油箱7吸油,通过做功将高压油送入阀体腔,通过换向阀11配进入液压输出接口12,送入液压机具,液压油的能量在液压机具端释放后经液压输入接口16返回阀体腔,通过低压回油管返回液压油箱。
所述换向阀包括手动控制阀和手柄,通过转动手柄使阀体腔与不同的端口连通。
所述主泵为内啮合齿轮泵高容积效率,所述主泵的容积效率为。
本实施例中液压动力站工作过程:启动汽油发动机3,使主泵4正常运转,主泵4产生高压油通过高压油管输送到液压集成控制阀8,此时手动控制换向阀进行操作,使高压液压油通过阀体腔输送到液压输入输出接口12进一步送入液压机具,经液压机具运转后的回油经过输入输出接口12流回阀体腔中,回流的液压油输入液压油箱7端口,经低压回流管进入散热器入口、液压油冷却口从散热器出口进入液压油箱,液压油箱入口嵌有滤清器,在回流管和液压油箱间经散热器散热冷却、滤清器过滤,此时已冷却的液压油通过吸油管进入液压油泵7再形成高压油输出,完成了液压油循环工作过程。
如图4所示,液压集成控制阀的阀体内流道包含一个X向流道、一个Y向流道和两个Z向流道,Z向流道的一端与X向流道相通;
X向流道两端分别连通溢流阀和主泵端口;Y向流道两端分别连通液压油箱端口和液压输入端口;两个Z向流道为Z1向流道和Z2向流道,X向流道与Y向流道无交叉,Z1向流道比Z2向流道靠近主泵端口;其中一个Z1向流道连通手柄阀芯、液压输出端口和X向流道,Z1向流道的另一端被手柄封口;另一个Z2向流道连通液压油箱端口、液压输入端口和X向流道,Z2向流道的另一端被工艺堵头封口;
通过转动手柄使手动阀芯有两个状态;
手柄阀芯状态一时,液压油从主泵端口进入X向流道;流入Z2向流道进而通过液压油箱端口返回液压油箱;
手柄阀芯状态二时,液压油从主泵端口进入X向流道,若此时X向流道内液压油的压力超过溢流阀所设压力范围则溢流阀阀芯开启,使液压油流入Z2向流道进入液压油箱端口通过低压油管返回液压油箱,此时X向流道内液压油的压力在溢流阀所设压力范围内则液压油流入Z1向流道进入液压输出端口经油管输送给液压机具,液压机具做工后将液压油通过液压输入端口送入Y向流道通过液压油箱端口返回液压油箱。
可通过调节手柄转动幅度来调节输出液压油的流量。液压系统输出流量设计为手动控制,输出范围增加,适用液压工具重量也相应增加,体现在现场救援时表现出良好的工具适用性,提高救援效率。
本动力站驱动液压机具为压力10.5~14MPa,流量为19~38L/min。
同时,现有液压动力站由于散热性能导致最大油温可能超过一定温度,当超过一定温度后会发生膨胀加剧情况,故液压油箱备用容积设计偏大,当加注油超过上限时会使得热膨胀后危险增大,增加整机重量。
本发明重新设计液压散热系统,优化散热风扇,散热风道和散热器结构,提高散热性能。通过3维辅助设计和已知主轴转速,使用模拟分析软件建立风场模型、管带式散热器阻力预测模型,通过调整风扇、风道和散热器结构,预测风量、散热器传热与流动阻力等数据,同时结合试验修正设计参数。
液压油箱容积计算调整:该动力站为降低重量油箱采用聚乙烯多层结构,散热主要通过液压油散热器(热交换器)完成。由于液压工具需油量一定,当采用闭式回油路设计同时油箱内部设计有隔板时,只要保证油箱有效容积与工具需油量比的数值为一定即可,通过试验验证后设计油箱有效容积同比减少10%,总容积减少12%。整体体积缩小,含油重量减少9%。
液压散热系统散热性能得到有效提升,经过测试最终在散热系统(含液压油)重量不增加情况下提升散热性能,长时间连续运行温度满足设计要求。
本发明提高了散热性能长时间连续工作后油温不会超过一定温度,故设计上优化油箱有效容积,缩小油箱备用容积,有效避免因温度过高产生的膨胀问题,同时降低散热系统(含液压油)重量,进而降低整机重量。

Claims (6)

1.一种移动液压动力站,其特征在于,所述液压动力站包括机架(1)、动力机构、主泵(4)、液压油箱(7)、液压集成控制阀(8);动力机构、液压油箱(7)固定在机架(1)上;
主泵(4)通过刚性构件与发动机(3)的输出轴连接,发动机带动主泵(4)运动;
液压集成控制阀(8)包括主泵端口(10)、换向阀(11)、液压输出接口(12)、液压输入接口(16)、液压油箱端口(14)、溢流阀(15)、阀体内流道;
换向阀包括手柄和阀芯,通过转动手柄使阀芯状态改变控制主泵端口(10)、液压输出接口(12)、液压油箱端口(14)与阀体内流道的连通;溢流阀(15)控制进入液压输出接口(12)的液压油的压力;
液压油箱(7)通过吸油管与主泵(4)连接,主泵(4)通过高压油管和液压集成控制阀(8)的主泵端口(10)相连;液压油箱通过低压回油管和液压集成控制阀(8)的液压油箱端口相连;
液压输出接口(12)与液压输入接口(16)分别与液压机具连接;
阀体内流道包含一个X向流道、一个Y向流道和两个Z向流道,Z向流道的一端与X向流道相通;
X向流道两端分别连通溢流阀(15)和主泵端口(10);Y向流道两端分别连通液压油箱端口(14)和液压输入端口(16);两个Z向流道为Z1向流道和Z2向流道,X向流道与Y向流道无交叉,Z1向流道比Z2向流道靠近主泵端口(10);其中一个Z1向流道连通手柄阀芯、液压输出端口(16)和X向流道,Z1向流道的另一端被手柄封口;另一个Z2向流道连通液压油箱端口(14)、液压输入端口(16)和X向流道,Z2向流道的另一端被工艺堵头封口;
通过转动手柄使阀芯有两个状态;
液压油箱(7)为聚乙烯多层结构,液压油箱(7)内部设有隔板;
低压回油管与液压油箱间设置有散热机构(2),所述散热机构(2)冷却低压回油管内的液压油;
所述散热机构(2)包括液压油散热器、风扇和导风罩;所述液压油散热器置于液压油箱上,所述导风罩集成在液压油箱(7)上与液压油箱(7)一体化,所述风扇置于所述导风罩内;
所述风扇为轴流式风扇,风扇与发动机同轴,发动机带动风扇转动,产生的风经导风罩送向置于液压油箱上的液压油散热器;
液压油箱的入口处内嵌有滤清器,过滤经低压回流管流入液压油箱的液压油;
所述发动机(3)的前方设置有燃油箱(5)。
2.如权利要求1所述一种移动液压动力站,其特征在于,所述燃油箱(5)上集成有电池存放盒,电池(6)固定于电池存盒内。
3.如权利要求2所述一种移动液压动力站,其特征在于,所述电池为锂电池。
4.如权利要求1所述一种移动液压动力站,其特征在于,所述机架(1)包括框架和底架,底架为钢结构,为承托动力系统、燃油箱和液压油箱重量,框架采用铝合金制造,框架和底架采用螺栓连接。
5.如权利要求1所述一种移动液压动力站,其特征在于,所述主泵为内啮合齿轮泵。
6.如权利要求1所述一种移动液压动力站,其特征在于,可通过调节手柄转动幅度来调节输出液压油的流量。
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