CN108589822A - 挖掘机电控负流量控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机电控负流量控制系统，其属于工程机械技术领域。它解决了现有技术中传统挖掘机负流量控制系统存在的结构较复杂、维修不便的缺陷。其主体结构包括主泵总成、液压油箱、阀体阀杆总成和执行元件，所述主泵总成的进油口与液压油箱连接，出油口与阀体阀杆总成连接；所述阀体阀杆总成与执行元件连接，还包括ECU电子控制单元、电磁阀组总成和比例阀组总成，所述主泵总成还与电磁阀组总成连接，所述ECU电子控制单元分别与手柄和电磁阀组总成连接；所述比例阀组总成分别与电磁阀组总成、ECU电子控制单元和执行元件连接。本发明主要用于挖掘机等工程机械上。

Description

挖掘机电控负流量控制系统

技术领域：

本发明属于工程机械技术领域，具体地说，尤其涉及一种挖掘机电控负流量控制系统。

背景技术：

近几年来，随着国家在水利、公路、铁路、城镇等基础设施方面的投入，国内挖掘机市场取得了快速发展；挖掘机作为一种工程机械，对基础建设的贡献越来越大，尤其是人们对于作业效率追求越来越高，所以挖掘机发挥的作用也越来越大，在中大挖中，负流量系统挖掘机占据了大半市场份额。

多路方向控制阀(以下简称多路阀)是挖掘机液压系统的核心部件，多路阀控制液压泵向各液压缸、液压马达等执行元件的流量分配、优先级别和复合动作，实现挖掘机各种单动作及复合动作。

负流量系统通过采集主控阀中位节流孔前的压力信号作用于泵的变量调节机构上，泵排量与压力信号成反比；正常工作时，泵排出的油液通过主控阀一部分流向执行机构，一部分经中央旁通油道、负流量反馈阀后回油。当控制执行机构减速时，去执行机构的油液减少，经旁通油道回油的油液增多，负流量反馈阀节流孔前的压力升高，此压力信号通过FL或FR作用于泵上，使相应泵排量减小；反之，当控制执行机构加速时，去执行机构的油液增多，而经中央旁通油道的油液减少，较低的压力信号作用在泵的调节机构上，使相应泵的排量大，从而满足泵的流量与执行机构对流量的需求相匹配。

传统的负流量系统有以下缺点：

1、先导手柄需要连接很多液压软管，容易造成液压油泄漏，污染环境；

2、先导手柄的液压管路受空间限制，维修不方便；

3、需要用逻辑阀块比较液压信号，结构比较复杂；

4、直线行走通过各联阀杆和阀体油道配合实现，结构复杂，对铸件要求高；

5、无法实现无人操作，在整平作业时对司机操作要求比较高。

发明内容：

为了解决现有技术中传统挖掘机负流量控制系统存在的结构较复杂、维修不便的缺点，本发明提供了一种区别于现有技术的挖掘机电控负流量控制系统，其专门针对较危险的矿区和整平等特殊工况进行作业。

为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

一种挖掘机电控负流量控制系统，包括主泵总成、液压油箱、阀体阀杆总成和执行元件，所述主泵总成的进油口与液压油箱连接，出油口与阀体阀杆总成连接；所述阀体阀杆总成与执行元件连接，还包括ECU电子控制单元、电磁阀组总成和比例阀组总成，所述主泵总成还与电磁阀组总成连接，所述ECU电子控制单元分别与手柄和电磁阀组总成连接；所述比例阀组总成分别与电磁阀组总成、ECU电子控制单元和执行元件连接。

进一步地，所述挖掘机电控负流量控制系统还包括先导油源，所述先导油源的进油口A0与主泵总成连接，出油口B0接电磁阀组总成，回油口T0接回液压油箱。

进一步地，所述执行元件包括行走马达、铲斗油缸、动臂油缸、回转马达和斗杆油缸，所述阀体阀杆总成中的各联阀分别与行走马达、铲斗油缸、动臂油缸、回转马达和斗杆油缸连接。

进一步地，所述电磁阀组总成包括五个开关电磁阀和两个比例阀，其分别为开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7，所述开关电磁阀A1分别与比例阀组总成、先导油源的出油口B0和液压油箱连接；开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7的各个控制口还与ECU电子控制单元连接，各个回油口与液压油箱连接；开关电磁阀A2的油口还与阀体阀杆总成连接，开关电磁阀A3的油口还与行走马达连接，开关电磁阀A4的油口还与回转马达连接，开关电磁阀A7的油口还与阀体阀杆总成连接。

进一步地，在所述铲斗油缸上安装有角度传感器。

进一步地，所述手柄为电控手柄。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、降低劳动强度：因为手柄全部使用电控手柄，操纵力较先导手柄大大减小，有效降低了劳动强度；

2、实现主阀杆精准控制，整机操控性大大提高：通过ECU电子控制单元控制比例阀，得到需要的二次压力，进而控制主阀杆位移，相比先导手柄控制，比例阀容易得到理想的二次压力曲线，从而实现主阀杆的准确位移；

3、降低了主控阀阀体铸造难度：本发明去掉了直线行走的铸造油道，主控阀铸造难度降低，有效降低了铸造废品率；

4、节省燃油：在中央旁通阀控制口接入比例阀，根据系统需要关闭中央旁通阀，从而实现双泵合流，不仅提高了作业效率，还消除了单泵的待机功率，从而节省了燃油消耗；

5、降低生产成本：随着电控技术的不断发展，ECU电子控制单元成本不断降低，还省去了复杂的机械先导手柄、踏板阀和部分液压管路，电控系统的生产成本不断降低；

6、在整平作业时，通过在铲斗油缸上安装角度传感器，控制铲斗的作业角度，轻松实现整平作业；

7、实现无人驾驶，保障人身安全：比例阀的应用，容易实现挖掘机的自动控制，通过ECU电子控制单元控制比例阀动作，通过提前设定程序，实现挖掘机无人驾驶，特别适于危险矿区作业。

附图说明：

图1为本发明的原理图；

图2为图1中K处的局部放大图；

图3为图1中H处的局部放大图；

图4为图1中G处的局部放大图；

图5A为图1中M处的局部放大图；

图5B为左阀体中比例阀组总成的原理图；

图6为本发明中主控阀的轴测图一；

图7为本发明中主控阀的轴测图二；

图8为现有技术的负流量控制系统原理图；

图9为图8中N处的局部放大图；

图10为图8中Q处的局部放大图；

图11为本发明中阀体阀杆总成中去掉的油道的原理图。

图中：1、行走马达；2、阀体阀杆总成；3、负流量控制阀；4、中央旁通阀；5、铲斗油缸；6、动臂油缸；7、ECU电子控制单元；8、手柄；9、电磁阀组总成；10、先导油源；11、主泵总成；12、发动机总成；13、液压油箱；14、回转马达；15、斗杆油缸；16、左端盖；17、比例阀组总成；18、合流油道；19、右端盖；20、胶管；21、踏板先导阀；22、右先导阀；23、左先导阀；24、逻辑阀块；25、电磁阀块；26、直线行走油道；27、中央旁通油道；28、中央旁通阀Ⅰ；31、斗杆一联阀；32、多功能联阀；33、回转联阀；34、动臂一联阀；35、行走一联阀；36、直线行走联阀；37、行走二联阀；38、动臂二联阀；39、铲斗联阀；40、斗杆二联阀；51、第一比例阀；52、第二比例阀；53、第三比例阀；54、第四比例阀；55、第五比例阀；56、第六比例阀；57、第七比例阀；58、第八比例阀；59、第九比例阀；60、第十比例阀；61、第十一比例阀；62、第十二比例阀；63、第十三比例阀；64、第十四比例阀；65、第十五比例阀；66、第十六比例阀；67、第十七比例阀；68、第十八比例阀；69、第十九比例阀；70、第二十比例阀。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-4所示，一种挖掘机电控负流量控制系统，包括主泵总成11、液压油箱13、阀体阀杆总成2和执行元件，所述主泵总成11的进油口与液压油箱13连接，出油口与阀体阀杆总成2连接；所述阀体阀杆总成2与执行元件连接，还包括ECU电子控制单元7、电磁阀组总成9和比例阀组总成17，所述主泵总成11还与电磁阀组总成9连接，所述ECU电子控制单元7分别与手柄8和电磁阀组总成9连接；所述比例阀组总成17分别与电磁阀组总成9、ECU电子控制单元7和执行元件连接。

实施例2：

如图6-7所示，所述阀体阀杆总成2包括左阀体和右阀体，左阀体和右阀体的两端分别装配有两处左端盖16和两处右端盖19，所述比例阀组总成17共有二十个比例阀，每五个比例阀分别插装在左端盖16和右端盖19上。所述挖掘机电控负流量控制系统还包括先导油源10，所述先导油源10的进油口A0与主泵总成11连接，出油口B0接电磁阀组总成9，回油口T0接回液压油箱13。

所述阀体阀杆总成2包括负流量控制阀3、中央旁通阀4和各联阀，各联阀依次包括斗杆一联阀31、多功能联阀32、回转联阀33、动臂一联阀34、行走一联阀35、斗杆二联阀40、铲斗联阀39、动臂二联阀38、行走二联阀37和直线行走联阀36；左阀体一侧和右阀体一侧均设有负流量控制阀3和中央旁通阀4，以右阀体为例，所述中央旁通阀4的进油口与阀体阀杆总成2中的斗杆二联阀40连接，出油口与负流量控制阀3连接，中央旁通阀4的控制口通过胶管20与电磁阀组总成9中的比例阀A6连接。

所述执行元件包括行走马达1、铲斗油缸5、动臂油缸6、回转马达14和斗杆油缸15，所述阀体阀杆总成2的各联阀分别与行走马达1、铲斗油缸5、动臂油缸6、回转马达14和斗杆油缸15连接。斗杆油缸15分别与斗杆一联阀31和斗杆二联阀40连接，回转马达14与回转联阀33连接，动臂油缸6分别与动臂一联阀34和动臂二联阀38连接，行走马达1分别与行走一联阀35和行走二联阀37连接，铲斗油缸5与铲斗联阀39连接，直线行走联阀36与主泵总成11的P2变量泵的出油口连接。

如图3所示，电磁阀组总成9是一个独立的阀块，所述电磁阀组总成9包括五个开关电磁阀和两个比例阀，其分别为开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7，所述开关电磁阀A1分别与比例阀组总成17、先导油源10的出油口B0和液压油箱13连接；开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7的各个控制口还与ECU电子控制单元7连接，各个回油口与液压油箱13连接；开关电磁阀A2的油口还与阀体阀杆总成2连接，开关电磁阀A3的油口还与行走马达1连接，开关电磁阀A4的油口还与回转马达14连接，开关电磁阀A7的油口还与阀体阀杆总成2连接。

主泵总成11包括P1变量泵、P2变量泵和一个先导齿轮泵；在所述铲斗油缸5上安装有角度传感器；所述手柄8为电控手柄；所述主泵总成11与发动机总成12连接。

如图5A与5B所示，比例阀组总成17包括二十个比例阀(51-70)，所述第一比例阀51的出口A与中央旁通阀Ⅰ28连接；第二比例阀52的出口A与斗杆二联阀40的阀杆的一端连接，第三比例阀53的出口A与斗杆二联阀40的阀杆的另一端连接；第四比例阀54的出口A与铲斗联阀39的阀杆的一端连接，第五比例阀55的出口A与铲斗联阀39的阀杆的另一端连接；第六比例阀56的出口A与动臂二联阀38的阀杆的一端连接，第七比例阀57的出口A与动臂二联阀38的阀杆的另一端连接；第八比例阀58的出口A与行走二联阀37的阀杆的一端连接，第九比例阀59的出口A与行走二联阀37的阀杆的另一端连接；第十比例阀60的出口A与直线行走联阀36的阀杆的一端连接；第十一比例阀61的出口A与行走一联阀35的阀杆的一端连接，第十二比例阀62的出口A与行走一联阀35的阀杆的另一端连接；第十三比例阀63的出口A与动臂一联阀34的阀杆的一端连接，第十四比例阀64的出口A与动臂一联阀34的阀杆的另一端连接；第十五比例阀65的出口A与回转联阀33的阀杆的一端连接，第十六比例阀66的出口A与回转联阀33的阀杆的另一端连接；第十七比例阀67的出口A与多功能联阀32的阀杆的一端连接，第十八比例阀68的出口A与多功能联阀32的阀杆的另一端连接；第十九比例阀69的出口A与斗杆一联阀31的阀杆的一端连接，第二十比例阀70的出口A与斗杆一联阀31的阀杆的另一端连接。所述一至二十比例阀(51-70)的回油口T并联连接后接液压油箱13；所述一至二十比例阀(51-70)的进油口P并联连接后与电磁阀组总成9中的开关电磁阀A1连接；通过一至二十比例阀(51-70)向各个联阀发送压力信号。其他部分与实施例1相同。

本发明的控制过程如下：

如图1所示，假设此时整机启动并处于待机状态，各个比例阀(51-70)不动作，启动瞬间主泵总成11输出的流量全部经过阀体阀杆总成2中的胶管20、中央旁通阀4，到达负流量控制阀3，负流量压力信号FR和FL压力从零迅速升高，并反馈到主泵总成11的控制口，此时主泵斜盘摆角从最大到最小，并一直维持最小摆角。

当执行元件(行走马达1、铲斗油缸5、动臂油缸6、回转马达14或斗杆油缸15)需要快速动作时，扳动手柄8(或踏脚)至最大角度，此电信号传递到ECU电子控制单元7中，通过CPU(中央处理器)判断，ECU电子控制单元7输出一个较大的电流(或电压)信号，此电信号传递给需要动作的比例阀，从而输出较高的二次压力，此压力传递给主阀杆，推动主阀杆动作(完全到位)，此时从主泵总成11过来的油液，全部到达执行元件，中央旁通油道27没有油液，负流量控制阀3处压力信号为零，此时P1变量泵和P2变量泵的排量最大(假设泵功率不超载的情况下)。

当执行元件需要慢动作时，扳动手柄8(或踏脚)至一个小角度，此电信号传递到ECU电子控制单元7中，通过CPU(中央处理器)判断，ECU电子控制单元7输出一个较低的电流(或电压)信号，此电信号传递给需要动作的比例阀，从而输出较低的二次压力，此压力传递给主阀杆，推动主阀杆动作(半开半闭)，此时从主泵总成11过来的油液，一部分到达执行元件，一部分经过中央旁通油道27，到达负流量控制阀3，负流量控制阀3处压力增大，其压力值取决于主阀杆的开度大小；此时，P1变量泵和P2变量泵的排量减小。

如图8-10所示，当进行单动作作业时(如单铲斗动作)，现有技术中的原P2泵正常工作，原P1泵就会处于低压待机状态，原P1泵会消耗部分功率。而在图1所示的电控负流量系统中，通过ECU电子控制单元7发出信号，控制左阀体中的中央旁通阀4，将旁通油路关掉，此时P1变量泵有较大流量输出，通过合流油道18，进入到铲斗联阀39，这样P1变量泵和P2变量泵合流进入到铲斗油缸5，不仅提高了作业效率，还降低了燃油消耗。

如图8-10为现有技术的负流量控制系统原理图，相对比本发明没有使用踏板先导阀21、右先导阀22、左先导阀23和逻辑阀块24，且将电磁阀块25改变成电磁阀组总成9，如图11所示，去掉了直线行走油道26(黑色加深线条部分)，有效降低了铸造废品率和降低了主控阀阀体铸造难度。

文中主控阀包括阀体阀杆总成2、左端盖16、右端盖19、比例阀(51-70)以及比例阀组总成17。

文中所指的比例阀指一至二十比例阀(51-70)或其中之一。

Claims (6)

1.一种挖掘机电控负流量控制系统，包括主泵总成(11)、液压油箱(13)、阀体阀杆总成(2)和执行元件，所述主泵总成(11)的进油口与液压油箱(13)连接，出油口与阀体阀杆总成(2)连接；所述阀体阀杆总成(2)与执行元件连接，其特征在于：还包括ECU电子控制单元(7)、电磁阀组总成(9)和比例阀组总成(17)，所述主泵总成(11)还与电磁阀组总成(9)连接，所述ECU电子控制单元(7)分别与手柄(8)和电磁阀组总成(9)连接；所述比例阀组总成(17)分别与电磁阀组总成(9)、ECU电子控制单元(7)和执行元件连接。

2.根据权利要求1所述的挖掘机电控负流量控制系统，其特征在于：所述挖掘机电控负流量控制系统还包括先导油源(10)，所述先导油源(10)的进油口A0与主泵总成(11)连接，出油口B0接电磁阀组总成(9)，回油口T0接回液压油箱(13)。

3.根据权利要求2所述的挖掘机电控负流量控制系统，其特征在于：所述执行元件包括行走马达(1)、铲斗油缸(5)、动臂油缸(6)、回转马达(14)和斗杆油缸(15)，所述阀体阀杆总成(2)中的各联阀分别与行走马达(1)、铲斗油缸(5)、动臂油缸(6)、回转马达(14)和斗杆油缸(15)连接。

4.根据权利要求3所述的挖掘机电控负流量控制系统，其特征在于：所述电磁阀组总成(9)包括五个开关电磁阀和两个比例阀，其分别为开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7，所述开关电磁阀A1分别与比例阀组总成(17)、先导油源(10)的出油口B0和液压油箱(13)连接；开关电磁阀A1、开关电磁阀A2、开关电磁阀A3、开关电磁阀A4、比例阀A5、比例阀A6和开关电磁阀A7的各个控制口还与ECU电子控制单元(7)连接，各个回油口与液压油箱(13)连接；开关电磁阀A2的油口还与阀体阀杆总成(2)连接，开关电磁阀A3的油口还与行走马达(1)连接，开关电磁阀A4的油口还与回转马达(14)连接，开关电磁阀A7的油口还与阀体阀杆总成(2)连接。

5.根据权利要求4所述的挖掘机电控负流量控制系统，其特征在于：在所述铲斗油缸(5)上安装有角度传感器。

6.根据权利要求5所述的挖掘机电控负流量控制系统，其特征在于：所述手柄(8)为电控手柄。