CN108916136B - 一种小型挖掘机液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型挖掘机液压系统，包括液压油箱、柱塞泵、齿轮泵、动力传输装置、动力装置、多路阀和执行元件，系统中柱塞泵与齿轮泵为并联，所述小型挖掘机液压系统属于双泵双回路液压系统。本发明能充分利用发动机的功率，提高了液压系统的效率，降低了液压系统的油温，同时可使用成本较低的小流量柱塞泵，整体经济效益较高。

Description

一种小型挖掘机液压系统

技术领域

本发明涉及挖掘机液压系统，尤其涉及一种小型挖掘机液压系统。

背景技术

在传统的挖掘机液压系统中，包括定量液压系统和变量液压系统。定量液压系统大多采用结构简单、价格低廉、耐冲击性好的齿轮泵，特别是在小型和作业要求不高的挖掘机上得到了普遍应用，但定量液压系统依靠节流调速，将多余的流量通过溢流阀或旁通油路流回油箱，这样不仅浪费功率，而且容易引起液压系统发热，导致系统效率偏低。变量液压系统利用容积调速，根据外负载大小来调节泵的输出流量，这样不仅能充分利用功率又能自动实现无级变速，但由于变量泵的结构和制造工艺复杂、成本高，导致其一般只在中、大型挖掘机上使用。

鉴于此，本发明人对所述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能充分利用发动机的功率，提高液压系统的效率，降低液压系统的油温，同时可使用低成本的小排量柱塞泵的小型挖掘机液压系统。

为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案：

一种小型挖掘机液压系统，包括液压油箱、工作泵、动力传输装置、动力装置、多路阀和执行元件，所述工作泵有两个，两个所述工作泵分别为柱塞泵和齿轮泵，所述动力装置的动力输出轴与所述动力传输装置的动力输入端传动连接，所述动力传输装置的动力输出端至少有两个，且其中两个所述动力输出端分别与所述柱塞泵的传动轴和所述齿轮泵的传动轴传动连接，所述柱塞泵的进油口和所述齿轮泵的进油口上分别设有导通接入所述液压油箱的吸油管，所述柱塞泵的出油口与所述多路阀的第一进油口之间连通有所述第一输油管、所述齿轮泵的出油口与所述多路阀的第二进油口之间连通有第二输油管，所述多路阀的相应阀口与所述执行元件相连接，所述执行元件与所述液压油箱之间设有连通有回流管，所述多路阀的溢流口与所述液压油箱之间连接有溢流管。

所述动力装置为发动机。

所述动力传输装置为取力器。

本发明还包括固定安装在所述液压油箱内并与所述吸油管导通连接的吸油过滤器。

所述吸油过滤器为内置式吸油过滤器。

所述第二输油管上连接有压力切断阀，所述压力切断阀与所述液压油箱之间连通有回流管道，所述多路阀内具有合流所述第一进油口和所述第二进油口的液压油的主油路，所述压力切断阀与所述主油路之间还设有油压管。

还包括ECU电控单元，所述动力装置为发动机，所述发动机上设有转速传感器，所述第二输油管上设置有压力电磁阀，所述多路阀内具有合流所述第一进油口和所述第二进油口的液压油的主油路，所述主油路上设有压力传感器，所述压力电磁阀与所述液压油箱之间连通有回流管道，所述压力电磁阀与所述ECU电控单元的输出端通讯连接，所述压力传感器与转速传感器均与所述ECU电控单元的输入端通讯连接。

采用本发明的技术方案后，柱塞泵的出油口连接到多路阀的进油口第一进油口，形成一条工作油路，可承担需要根据负载大小调节速度的液压动作，以单个柱塞泵进行变量传输。齿轮泵的出油口连接到多路阀的进油口第二进油口，形成另一条工作油路，可承担负载平稳和动作缓和的液压动作，以单个齿轮泵进行定量传输。进而形成了由单个柱塞泵的变量和单个齿轮泵的定量组成的复合系统，系统中柱塞泵与齿轮泵为并联，使得在该系统中，齿轮泵和柱塞泵的液压油进入多路阀，并在多路阀内合并，合并后的液压油流向执行元件，为执行元件提供动力，使执行元件获得更大的流量和分配到更多的功率，从而使柱塞泵的液压动作更符合实际工况操作，如复合动作、快速运动等要求。从而能更充分地利用功率，提高系统效率、降低系统能耗和油温，可使用较小排量的柱塞泵来降低成本。

进一步，本发明还包括固定安装在所述液压油箱内并与吸油管导通连接的吸油过滤器，吸油过滤器阻止柱塞泵和齿轮泵吸油时将较大的颗粒杂质吸入，从而避免了柱塞泵和齿轮泵的堵塞。

进一步，吸油过滤器为内置式吸油过滤器，由于内置式吸油过滤器使用中最大压差不大于0.02MPA，因此可避免压差过大造成柱塞泵和齿轮泵吸空而导致气蚀损坏。

进一步，所述第二输油管上连接有压力切断阀，使用压力切断阀后，避免了所述主油路油压过大，对多路阀造成的损害；同时齿轮泵输出的液压油经过压力切断阀回流到液压油箱中，无需经过多路阀，从而降低了能量的损耗。

进一步，使用压力电磁阀、ECU电控单元、转速传感器及压力传感器，并通过相应的方式控制压力电磁阀后，可通过发动机的转速变化和所述主油路压力的变化来控制压力电磁阀的工作，更加符合挖掘机实际的工作情况，避免了所述主油路油压过大对多路阀的损害；同时当主油路上的油压大于预先设定的主油路油压时，压力传感器发送信号给ECU电控单元，ECU电控单元控制压力电磁阀工作，使压力电磁阀切断齿轮泵与第二进油口之间的连通关系，令齿轮泵输出的液压油经压力电磁阀回流至液压油箱，降低能量的损耗。

附图说明

图1为本发明使用压力切断阀的液压系统的示意图；

图2为本发明使用压力电磁阀的液压系统的示意图；

图3为本发明的一种控制方式的简化示意图；

图4为本发明的另一种控制方式的简化示意图。

图中：

多路阀-100 溢流管-110

压力传感器-120 取力器-200

柱塞泵-300 第一输油管-310

齿轮泵-400 第二输油管-410

压力切断阀-411 压力电磁阀-412

油压管-413 液压油箱-500

回流管道-600 发动机-700

转速传感器-710 内置式吸油过滤器-800

吸油管-810 ECU电控单元-900

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种小型挖掘机液压系统，如图1和图3所示，包括液压油箱500、工作泵、动力传输装置、动力装置、多路阀100和执行元件，此处多路阀100采用公知的三位六通阀，较佳的三位六通阀可采用开中心结构，多路阀100上设置有第一进油口、第二进油口和溢流口，所述工作泵有两个，两个所述工作泵分别为柱塞泵300和齿轮泵400，所述动力装置使用发动机700，动力传输装置为取力器200；发动机700的动力输出轴与一花键的其中一端相套接，此花键的另一端伸入取力器200的动力输入端中，使得发动机700的动力输出轴与取力器200的动力输入端传动连接，从而让取力器200得以传输发动机700的动力。

取力器200的动力输出端有两个，且取力器200的两个所述动力输出端分别与柱塞泵300的传动轴及齿轮泵400的传动轴传动连接，为柱塞泵300和齿轮泵400提供工作动力。

柱塞泵300的进油口与齿轮泵400的进油口上分别设有导通接入液压油箱500的吸油管810，柱塞泵300的出油口与多路阀100的所述第一进油口之间连通有第一输油管310、齿轮泵400的出油口与多路阀100的所述第二进油口之间连通有第二输油管410，此处所述第一进油口为多路阀100上的P1进油口，所述第二进油口为多路阀100上的P2进油口，多路阀100的相应阀口与所述执行元件相连接，所述执行元件与液压油箱500之间设有连通有回流管，多路阀100的溢流口与液压油箱500之间连接有溢流管110。液压油箱500中的液压油通过柱塞泵300经第一输油管310流入多路阀100中，形成一条工作油路，可承担需要根据负载大小调节速度的液压动作，以单个柱塞泵300进行变量传输；液压油箱500中的液压油通过齿轮泵400经第二输油管410流入多路阀100中，形成另一条工作油路，可承担负载平稳和动作缓和的液压动作，以单个齿轮泵400进行定量传输。

优选的，所述小型挖掘机液压系统还包括吸油过滤器，此处所述吸油过滤器为内置式吸油过滤器800。内置式吸油过滤器800采用公知的方式安装在液压油箱500内，内置式吸油过滤器800的吸油筒体侵入液压油箱500内液面以下，内置式吸油过滤器800的吸油过滤器滤头露在液压油箱500外并与各条吸油管810导通连接；当柱塞泵310和齿轮泵320从液压油箱500吸油时，液压油经过内置式吸油过滤器800，内置式吸油过滤器800阻止柱塞泵310和齿轮泵320吸油时将较大的颗粒杂质吸入。内置式吸油过滤器800使用中最大压差不大于0.02MPA，避免压差过大造成液压泵吸空而导致气蚀损坏。

优选的，与齿轮泵400连通的第二输油管410上设置有压力切断阀411，压力切断阀411内具有两道出油阀路、一道进油阀路和一道压力检测阀路，压力切断阀411的其中一道出油阀路通过第二输油管410与多路阀100的P2进油口连通，压力切断阀411内的另一道出油阀路通过回流管道600与液压油箱500连通，压力切断阀411的进油阀路通过第二输油管410与齿轮泵400的出油口连通，多路阀100内具有合流P1进油口和P2进油口的液压油的主油路，主油路上设置有压力检测口以及多个与所述执行元件相连接的供油口，压力切断阀411的压力检测阀路通过油压管413与所述主油路的压力检测口连通，压力切断阀411可通过油压管413监测所述主油路的油压，并对比所述主油路的油压与压力切断阀411内的设定压力，从而使压力切断阀411做出相应的反馈动作。

当发动机700工作时，柱塞泵300和齿轮泵400通过取力器200的动力输出端获得动力；柱塞泵300和齿轮泵400从液压油箱500中吸油，液压油经过内置式吸油过滤器800，阻止吸油时将较大的颗粒杂质吸入柱塞泵310和齿轮泵400内，避免了柱塞泵300和齿轮泵400堵塞；而后柱塞泵300通过第一输油管310向多路阀100的P1口供油，齿轮泵400通过第二输油管410和压力切断阀411向多路阀100的P2口供油。所述主油路通过油压管413将所述主油路的压力反馈到压力切断阀411中，在压力切断阀中设定所述主油路所需的压力，当所述主油路上的液压油压力大于压力切断阀411的设定压力时，压力切断阀411工作，压力切断阀411切断齿轮泵400与P2进油口之间的连通关系，同时由于回流管道600通过压力切断阀411能够与齿轮泵400连通，此时压力切断阀411控制齿轮泵400供出的液压油经回流管道600回流至液压油箱500；当所述主油路上的压力小于压力切断阀411的设定压力时，压力切断阀411切断齿轮泵400与回流管道600之间的连通关系，齿轮泵400供出的液压油又通过第二输油管410提供到多路阀100中。多路阀100向所述执行元件供油，为所述执行元件提供动力，使执行元件开始工作，执行元件完成预定动作后，液压油从所述回流管回流至多路阀100，此处所述执行元件可以是挖掘机的控制挖斗的油缸。当多路阀内的液压油压力过大时，液压油从多路阀100的溢流口经所述溢流管110回流至液压油箱500。

本发明采用单个柱塞泵300的变量和单个齿轮泵400的定量并联组成复合系统，构成了双泵双回路液压系统，使得该系统能更充分地利用功率，提高系统效率、降低系统能耗和油温。同时齿轮泵400和柱塞泵300的液压油进入多路阀100后，在多路阀100内合并，合并后的液压油流向执行元件，为执行元件提供动力，使执行元件获得更大的流量和分配到更多的功率，从而使柱塞泵300的液压动作更符合实际工况操作如复合动作、快速运动等要求，进而也可使用较小排量的柱塞泵300，降低成本。

使用压力切断阀411后，避免了所述主油路油压过大，对多路阀100造成的损害；同时齿轮泵400输出的液压油经过压力切断阀411回流到液压油箱500中，无需经过多路阀100，从而降低了能量的损耗。

实施例2

本发明中压力切断阀与油压管413还可用以下方式代替。如图2和4所示，优选的，本发明还包括ECU电控单元900，发动机700上设有转速传感器710，第二输油管410上设置有压力电磁阀412，压力电磁阀412内具有两道出油阀路和一道进油阀路，压力电磁阀412的其中一道出油阀路通过第二输油管410与多路阀100的P2进油口连通，压力电磁阀412内的另一道出油阀路通过回流管道600与液压油箱500连通，压力电磁阀412的进油阀路通过第二输油管410与齿轮泵400的出油口连通，所述主油路上设有压力传感器120。压力传感器120与转速传感器710均与ECU电控单元900的输入端通讯连接。ECU电控单元900将接收到的发动机700的转速信号和第二输油管410的压力信号与预设定的数值相比较，ECU电控单元900根据得到的比较结果控制压力电磁阀412通断。ECU电控单元900采集多种信号，并根据这些信号来控制压力电磁阀412的通断，从而控制齿轮泵400对多路阀100的供油，本发明还可以针对各所述执行元件设置相应的传感器；如所述执行元件包括脚踏油门，在脚踏上设置脚踏传递油门信号的位移传感器，根据脚踏油门的不同的工作状态，即油门的大小，所述位移传感器发送不同的信号给ECU电控单元900；ECU电控单元900综合所述位移传感器的信号、压力传感器120的信号和转速传感器710的信号，对不同的信号做出判断，并控制压力电磁阀做出相应的动作。

当发动机700工作时，柱塞泵300和齿轮泵400通过取力器200的取力口获得动力；柱塞泵300和齿轮泵400从液压油箱500中吸油，液压油经过内置式吸油过滤器800，内置式吸油过滤器800阻止柱塞泵310和齿轮泵400吸油时吸入较大的颗粒杂质，避免了柱塞泵300和齿轮泵400堵塞；而后柱塞泵300通过第一输油管310向多路阀100的P1口供油，齿轮泵400通过第二输油管410和压力电磁阀412向多路阀100的P2口供油。ECU电控单元900实时获取转速传感器710和压力传感器120上的信号；当发动机700转速下降或上升时，转速传感器710发送不同的信号给ECU电控单元900；当所述主油路上的油压大于或小于或等于预先设定的所述主油路油压时，所述压力传感器发送不同信号给ECU电控单元900，当且仅当ECU电控单元900同时接收到转速传感器710发送的发动机700转速下降信号和压力传感器120发送的所述主油路油压大于设定压力的信号时，ECU电控单元900控制压力电磁阀412工作，使压力电磁阀412切断齿轮泵400与P2进油口之间的连通关系，同时切换为齿轮泵400与液压油箱500相连通，即压力电磁阀412控制回流管道600通过压力电磁阀412与齿轮泵400导通，从而齿轮泵400停止向P2进油口进油，齿轮泵400供出的液压油经回流管道600回流至液压油箱500；此时多路阀仅由柱塞泵300供油，液压油通过P1进油口进入所述主油路中，并通过多路阀100的相应阀口向各所述执行元件供油，为各所述执行元件提供动力，使各所述执行元件开始工作，各所述执行元件完成预定动作后，液压油从所述执行元件与液压油箱500之间的所述回流管回流至液压油箱500，当多路阀100内的液压油压力过大时，液压油从多路阀100的溢流口经所述溢流管110回流至液压油箱500。ECU电控单元900控制压力电磁阀412使齿轮泵400通过压力电磁阀412与P2进油口相连通时，回流管道600与第二输油管410之间为不导通状态，即压力电磁阀412与回流管道600相对应的阀路为关闭状态，齿轮泵400供出的液压油无法经回流管道600回流至液压油箱500内。

当ECU电控单元900并未同时接收到转速传感器710和压力传感器120如上所述的两种信号时，即此时发动机700转速并未下降和/或压力传感器120的压力小于等于设定压力，ECU电控单元900控制压力电磁阀412使齿轮泵400通过压力电磁阀412与P2进油口相连通，同时ECU电控单元900控制压力电磁阀412切断回流管道600与齿轮泵400之间的连通关系。此时齿轮泵400供出的液压油经过压力电磁阀412进入P2进油口，又提供到多路阀100中；多路阀同时接受齿轮泵400和柱塞泵300的供油，两个泵的液压油合流到所述主油路中，采用公知的技术手段，通过多路阀100的相应阀口向各所述执行元件供油，为各所述执行元件提供动力，使各所述执行元件开始工作，各所述执行元件完成预定动作后，液压油从所述回流管回流至液压油箱500，当多路阀100内的液压油压力过大时，液压油从多路阀100的溢流口经所述溢流管110回流至液压油箱500。

本发明中，使用压力电磁阀412、ECU电控单元900、转速传感器710及压力传感器120，并通过相应的方式控制压力电磁阀412后，可通过发动机700的转速变化和所述主油路压力的变化来控制压力电磁阀412的工作，更加符合挖掘机实际的工作情况，避免了所述主油路油压过大对多路阀100的损害；同时当所述执行元件所需的油压较小，而所述主油路上的油压较大时，通过减低发动机700的转速，下调主油路设定的油压，可令齿轮泵400输出的液压油经压力电磁阀412回流至液压油箱，降低能量的损耗。

本发明中，ECU控制单元900、压力传感器120、转速传感器710、齿轮泵400、柱塞泵300、多路阀100、压力切断阀411、压力电磁阀412、内置式吸油过滤器800、发动机700和取力器200均为公知部件。

所述实施例和图式并非限定本发明专利的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明专利的专利范畴。

Claims (4)

1.一种小型挖掘机液压系统，包括液压油箱、工作泵、动力传输装置、动力装置、多路阀和执行元件，其特征在于：所述工作泵有两个，两个所述工作泵分别为柱塞泵和齿轮泵，所述动力装置的动力输出轴所述动力传输装置的动力输入端传动连接，所述动力传输装置的动力输出端至少有两个，且两个所述动力输出端分别与所述柱塞泵的传动轴及所述齿轮泵的传动轴传动连接，所述柱塞泵的进油口与所述齿轮泵的进油口上分别设有导通接入所述液压油箱的吸油管，所述柱塞泵的出油口与所述多路阀的第一进油口之间连通有第一输油管、所述齿轮泵的出油口与所述多路阀的第二进油口之间连通有第二输油管，所述多路阀的相应阀口与所述执行元件相连接，所述执行元件与所述液压油箱之间设有连通有回流管，所述多路阀的溢流口与所述液压油箱之间连接有溢流管；

所述第二输油管上设置有压力切断阀，所述压力切断阀与所述液压油箱之间连通有回流管道，所述多路阀内具有合流所述第一进油口和所述第二进油口的液压油的主油路，所述压力切断阀与所述主油路之间还设有油压管；

当所述动力装置工作时，所述柱塞泵和所述齿轮泵通过所述动力传输装置的动力输出端获得动力；所述柱塞泵和所述齿轮泵从所述液压油箱中吸油；而后所述柱塞泵通过所述第一输油管向所述多路阀的P1口供油，所述齿轮泵通过所述第二输油管和所述压力切断阀向所述多路阀的P2口供油；所述主油路通过所述油压管将所述主油路的压力反馈到所述压力切断阀中，在所述压力切断阀中设定所述主油路所需的压力，当所述主油路上的液压油压力大于所述压力切断阀的设定压力时，所述压力切断阀工作，所述压力切断阀切断所述齿轮泵与所述多路阀的P2口之间的连通关系，同时所述压力切断阀控制所述齿轮泵供出的液压油经所述回流管道回流至所述液压油箱；当所述主油路上的压力小于所述压力切断阀的设定压力时，所述压力切断阀切断所述齿轮泵与所述回流管道之间的连通关系，所述齿轮泵供出的液压油通过所述第二输油管提供到所述多路阀中，所述多路阀向所述执行元件供油，为所述执行元件提供动力，使所述执行元件开始工作，所述执行元件完成预定动作后，液压油从所述回流管回流至所述多路阀；

所述动力装置为发动机；

还包括固定安装在液压油箱内并与所述吸油管导通连接的吸油过滤器。

2.如权利要求1所述的一种小型挖掘机液压系统，其特征在于：所述动力传输装置为取力器。

3.如权利要求1所述的一种小型挖掘机液压系统，其特征在于：所述吸油过滤器为内置式吸油过滤器。

4.如权利要求1所述的一种小型挖掘机液压系统，其特征在于：还包括ECU电控单元，所述发动机上设有转速传感器，所述第二输油管上设置有压力电磁阀，所述多路阀内具有合流所述第一进油口和所述第二进油口的液压油的主油路，所述主油路上设有压力传感器，所述压力电磁阀与所述液压油箱之间连通有回流管道，所述压力电磁阀与所述ECU电控单元的输出端通讯连接，所述压力传感器和转速传感器均与所述ECU电控单元的输入端通讯连接。