CN109131548A - 一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，通过操作设有的方向盘控制设有的转向油缸进行转向，还包括：转向模块，包括依次连接的变量泵、优先阀、梭阀和转向阀主阀，所述变量泵将设有的油箱内的油液加压经过优先阀和梭阀进入转向阀主阀并通过转向阀主阀控制方向输入对应转向油缸内推动车头转向；换向模块，包括通过方向盘控制的先导转向器，所述优先阀将油液输入先导转向器中控制方向进入转向阀主阀并推动转向阀主阀阀芯定向移动达到换向效果。本发明所需油缸较小，通过预先进行油液导向待命从而保证车头能够在方向盘转动时快速转动，从而提高转向效率，同时减小油缸需求。

Description

一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统

技术领域

本发明属于行走车辆转向油液系统领域，具体涉及一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统。

背景技术

近年来，随着我国煤炭开采技术的进步和井下作业机械化的普及，开采设备正朝着大型化、重型化、成套集成化方向发展。当前国内部分大型矿井综采工作面采高已发展到8m以上，而且有继续向重型化方向发展的趋势,随之而来，这些设备的运输车辆也越来越重型化，以100吨支架搬运车为例，如图1所示该车属于铰接式车辆自身重量50吨，载重100吨，整机装备达到150吨左右，转向问题凸显，铰接转向共有两个转向油缸，转向油缸缸径140mm，杆径80mm，由一个75ml/r的重型柱塞泵作为其动力源，其缺点是转向速度慢、转向圈数多、转向力不足，此特点是所有重型铰接式车辆的通病，这是由转向器元件的局限性造成的。铰接式车辆全液压转向的原理是由发动机带动液压泵输出流量，高压压力油通过转向器到达转向油缸，转向油缸伸缩动作带动了铰接式车辆左右转动，形成转向。现国际上主流转向器最大排量1250ml/r左右，许用压力是20Mpa，因此要保证足够的转向力，油缸缸径设计比较大，油缸伸缩需要的压力油比较多，转向器转向圈数比较多，综上所述，转向器排量限制了转向圈数，许用压力限制了转向力矩。

目前矿用车辆上大部分使用的转向系统有定量泵转向系统、恒压泵转向系统和负载反馈转向系统，此三种转向系统最大压力是20Mpa，最大排量1250ml/r，无法满足重型车辆转向力矩大、转向圈数少的要求上述现象影响重型铰接式运输车辆的操作性，增加了工人的劳动强度，甚至由于转向不及时会造成安全事故。

发明内容

针对上述现有技术中对于重型行进设备转向难度较大操作复杂且无法适用于大力矩转向需求的问题，本发明提供一种通过设备优先阀和先导转向器能够在未进行转向时先行预备转向油液从而提高转向效率的液压转向系统。

本发明所采用的技术方案为：一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，通过操作设有的方向盘控制设有的转向油缸进行转向，还包括：

转向模块，包括依次连接的变量泵、优先阀、梭阀和转向阀主阀，所述变量泵将设有的油箱内的油液加压经过优先阀和梭阀进入转向阀主阀并通过转向阀主阀控制方向输入对应转向油缸内推动车头转向；

换向模块，包括通过方向盘控制的先导转向器，所述优先阀将油液输入先导转向器中控制方向进入转向阀主阀并推动转向阀主阀阀芯定向移动达到换向效果。

首先本系统包括两个功能模块，其中转向模块是主要提供转向力矩的模块，通过发动机带动变量泵将油箱中的油液加压输入到转向阀主阀中，再有转向阀主阀进入对应的转向油缸内。其中，所述的转向阀主阀包括主腔室和副腔室，其中主腔室用来导通转向用油，而副腔室用来连接换向用油。也就是说，副腔室用来推动转向阀主阀的阀芯进行换向，故与先导转向器连接。

所述转动阀主阀的主腔室包括两个路径，其中一个为左路，一个为右路。而所述的转向油缸也包括左右两个，而每个转向油缸包括有杆腔和无杆腔，也就是油缸活塞的两侧的腔室，转动阀主阀的主腔室左路与右侧油缸的无杆腔和左侧油缸的有杆腔同时连通。也就是说，要使车头向左侧转动，转动阀主阀通过将转向用油同时输入右侧油缸的无杆腔和左侧油缸的有杆腔内，推动右侧油缸的推杆向外推动，左侧油缸的推杆向内收缩同时作用于车头使其朝向左侧转动。

进一步的，所述变量泵的LS口与转向阀主阀单独连接并在变量泵LS口接受到的油液的变化形成的反馈LS信号后调节流量适应转向需求。其中所述的反馈LS信号即为油液的压力和流量变化产生的，其变化到一定预设值后随即进行相应的预设步骤以应对该变化。也就是说，当转向时，如果操作员一直朝向同一方向转动方向盘，需要变量泵调节流量使得车头能够快速的朝向该方向转动。

进一步的，所述优先阀的LS口与转向阀主阀连接并接受反馈LS信号后使得优先阀阀芯换向从而让变量泵的所有流量均通过梭阀流入转向阀主阀中作转向油液推动转向油缸转向。

进一步的，所述优先阀还连接有安全阀，同时所述安全阀与转向阀主阀连接并当传输的LS反馈油液超过安全阀开启压力时通过安全阀回流到油箱中。所述的安全阀主要是起到保护油路的效果，通过安全阀能够使过多的LS反馈油能够回流到油箱中，避免造成过载导致设备出现故障。这里所述的LS反馈油即为反馈LS信号，当车辆转向角度达到设计极限位置时，反馈的LS信号压力的持续提高，达到安全阀的开启压力后，反馈的LS信号经过安全阀后回到油箱，起到保护变量泵和转向油缸的作用。也就是说，如果方向盘朝向同一侧方向转动到最大位置时，或者整个车头已经达到最大偏转角度时，此时过多的油液会造成设备损坏，故需要设有安全阀进行回流，提高安全性。

进一步的，所述在转向阀主阀和转向油缸之间还设有过载安全主阀，当所述转向油缸压力过载并超过过载安全主阀的开启压力后通过过载安全主阀将油液回流到油箱中。

进一步的，所述过载安全主阀的回流口还连接有补油阀，通过所述补油阀与转向油缸连接并通过吸收从过载安全主阀回流到油箱内的低压油液且将吸收的低压油液再次补充到转向油缸内防止产生气蚀。

进一步的，所述优先阀与先导转向器之间还设有用来控制压力的压力控制阀，所述压力控制阀的回流口与油箱连接当进入压力控制阀的油液超过压力控制阀的回流压力时便导通与油箱的连接并将过载的油液回流到油箱中。

进一步的，所述压力控制阀还与转向阀主阀连接并在连接管路上设有单向导通从压力控制阀流向转向阀主阀方向的单向阀。

本发明的优先预导向机制为：当车辆直行方向盘没有转动，先导转向器没有排量变化，不会使转向阀主阀换向，转向油缸的进出油口没有油液的流动，转向油缸也不动作，确保车辆直线行驶。此时变量泵提供的油液基本都经过优先阀，然后提供给其他工作机构用油，仅有少量的油液经过优先阀、压力控制阀后在先导转向器、转向阀主阀的进油口等待转向信号，为车辆的转向提供待转压力油，确保车辆转向时能够使转向系统快速的响应。一旦当方向盘转动时，存储在上述位置的油液能够快速进入对应的转动阀主阀腔室进行作用，从而达到优先预导向的效果。

值得说明的是，其中所述的变量泵、优先阀、梭阀和转向阀主阀为本领域技术人员所公知的技术，其内部的结构以及设置的开口以及开口导向原理均为现有技术，故在此不对其内部的结构和原理进行阐述。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的转向阀主阀可以灵活布置在车上任意位置，驾驶室只需要布置先导转向器，由于通过先导转向器的流量比较小，转向噪音相比常规转向器，可以忽略不计。同时先导转向器需要的转向力矩较小，驾驶员转向时比常规转向器省力；

（2）本发明所需油缸较小，通过预先进行油液导向待命从而保证车头能够在方向盘转动时快速转动，从而提高转向效率，同时减小油缸需求；

（3）本发明与现有技术相比在相同转向速度下，转向流量较小，由于转向缸直径比较小，转向油缸移动相同距离，需要流量比较小，转向系统的转向泵可以使用高压小流量转向泵，达到节能环保的效果。

附图说明

图1是本发明的系统连接结构示意图。

图中：1-变量泵，2-优先阀，3-安全阀，4-梭阀，5-转向阀主阀，6-补油阀，7-过载安全阀，8-转向油缸，9-方向盘，10-先导转向器，11-单向阀，12-压力控制阀。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

实施例1：

本实施例提供一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，包括方向盘9和两个转向油缸8，同时还包括：转向模块和换向模块，其中所述的转向模块包括依次连接的变量泵1、优先阀2、梭阀4和转向阀主阀5，所述变量泵1将设有的油箱内的油液加压经过优先阀2和梭阀4进入转向阀主阀5并通过转向阀主阀5控制方向输入对应转向油缸8内推动车头转向；而换向模块包括通过方向盘9控制的先导转向器10，所述优先阀2将油液输入先导转向器10中控制方向进入转向阀主阀5并推动转向阀主阀5阀芯定向移动达到换向效果。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，所述变量泵1的LS口与转向阀主阀5单独连接并在变量泵1LS口接受到的油液的变化形成的反馈LS信号后调节流量适应转向需求。其中所述的反馈LS信号即为油液的压力和流量变化产生的，其变化到一定预设值后随即进行相应的预设步骤以应对该变化。也就是说，当转向时，如果操作员一直朝向同一方向转动方向盘9，需要变量泵1调节流量使得车头能够快速的朝向该方向转动。

优先阀2的LS口与转向阀主阀5连接并接受反馈LS信号后使得优先阀2阀芯换向从而让变量泵1的所有流量均通过梭阀4流入转向阀主阀5中作转向油液推动转向油缸8转向。优先阀2还连接有安全阀3，同时所述安全阀3与转向阀主阀5连接并当传输的LS反馈油液超过安全阀3开启压力时通过安全阀3回流到油箱中。

安全阀3主要是起到保护油路的效果，通过安全阀3能够使过多的LS反馈油能够回流到油箱中，避免造成过载导致设备出现故障。所述在转向阀主阀5和转向油缸8之间还设有过载安全主阀7，当所述转向油缸8压力过载并超过过载安全主阀7的开启压力后通过过载安全主阀7将油液回流到油箱中。过载安全主阀7的回流口还连接有补油阀6，通过所述补油阀6与转向油缸8连接并通过吸收从过载安全主阀7回流到油箱内的低压油液且将吸收的低压油液再次补充到转向油缸8内防止产生气蚀。所述优先阀2与先导转向器10之间还设有用来控制压力的压力控制阀12，所述压力控制阀12的回流口与油箱连接当进入压力控制阀12的油液超过压力控制阀12的回流压力时便导通与油箱的连接并将过载的油液回流到油箱中。所述压力控制阀12还与转向阀主阀5连接并在连接管路上设有单向导通从压力控制阀12流向转向阀主阀5方向的单向阀11。

实施例3：

本实施例提供一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，如图1所示，先导控制高压大流量液压转向系统，包括变量泵1、优先阀2、安全阀3、梭阀4、转向阀主阀5、补油阀6、过载安全阀7、转向油缸8、方向盘9、先导转向器10、单向阀11、压力控制阀12。

其中，先导转向器10包括IN、OUT、L1和R1口，而优先阀包括输入口P1和输出口A1，安全阀3包括输入口A5和输出口A6，压力控制阀12包括输入口A3和输出口A4，转动阀主阀5包括输入口、输出口R3、输出口L3、换向输入口K2、KR2、KL2、K3。

车辆上由发动机驱动变量泵1，变量泵1的P口与优先阀2的P1口相连接，优先阀2的EF口与其他工作机构连接，优先阀2的A1口与梭阀4连接，同时又与压力控制阀12的A3口连接，压力控制阀12的A4口与先导转向器10的IN口连接，先导转向器10的L1、R1分别与转向阀主阀5的K3、K2、KR2、KL2口对应连接，先导转向器10的OUT口与油箱的R3口连接，变量泵1的反馈口LS与安全阀3的A5口连接，安全阀3的A6口与油箱的T3口连接，转向阀主阀5的L3、R3分别经过载安全阀7与转向油缸的L4、R4口连接转向油缸的有杆腔、无杆腔已经经过三通交叉相连接。

本实施例工作过程如下：

车辆直行方向盘9没有转动，先导转向器10没有排量变化，不会使转向阀主阀5换向，转向油缸8的进出油口没有油液的流动，转向油缸也不动作，确保车辆直线行驶。此时变量泵1提供的油液基本都经过优先阀2，通过EF口提供给其他工作机构用油，仅有少量的油液经过优先阀2的A1口、压力控制阀12后在先导转向器10的IN口、转向阀主阀5的进油口等待转向信号，为车辆的转向提供待转压力油，确保车辆转向时能够使转向系统快速的响应。

当车辆向右转向时，方向盘9向右转动，此时变量泵1P口提供的少量油液经过优先阀2的P1口，在优先阀2不换向时，P1口与A1口通过优先阀2内的节流孔相互沟通，由A1口提供的高压油液经过压力控制阀12后到达先导转向器10的IN口，在方向盘9向右转动时，先导转向器10的IN口与自身的R1口连通，转向的驱动油液经过先导转向器10R1口，及转向系统的R2口后，达到转向阀主阀5的K2、KR2，K2出得到高压油液驱动转向阀主阀5的阀芯向右运动，转向阀主阀5向右换向。于此同时，优先阀2的A1口还有一股油液经过梭阀4，在转向阀主阀5的中位处等待转向阀主阀5换向信号。当转向阀主阀5向右换向时，优先阀2的A1口油液经过梭阀4、转向阀主阀5阀芯到达转向阀主阀5的R3口，此时R3口的油液又与变量泵1的LS口连接，变量泵1得到反馈的LS信号后，自动根据转向需要使变量泵1的变量机构变化输出系统所需的流量。反馈的LS信号还会推动优先阀2的阀芯换向，让变量泵1的所有流量全部经过优先阀2、梭阀4及转向阀主阀5后流到转向油缸8，此时车辆会根据方向盘9转动的快慢，调节转向阀主阀5的开口度，达到控制转向速度的目的。

当车辆转向角度达到设计极限位置时，反馈的LS信号压力的持续提高，达到安全阀3的开启压力后，反馈的LS信号经过安全阀3的A5与A6口，经T3口回到油箱，起到保护变量泵和转向油缸的作用。

在车辆的转向系统遇到特殊情况或是安全阀3故障时，转向油缸8的压力持续升高，当压力达到过载安全阀7的开启压力时，过载安全阀7阀芯开启，油液直接回到油箱中，保护变量泵和转向油缸。过载安全阀7开启时，为防止油液产生气蚀，补油阀6打开从低压侧吸油，及时将压力油补充到转向油缸8的有杆腔和无杆腔。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，通过操作设有的方向盘（9）控制设有的转向油缸（8）进行转向，其特征在于：还包括：

转向模块，包括依次连接的变量泵（1）、优先阀（2）、梭阀（4）和转向阀主阀（5），所述变量泵（1）将设有的油箱内的油液加压经过优先阀（2）和梭阀（4）进入转向阀主阀（5）并通过转向阀主阀（5）控制方向输入对应转向油缸（8）内推动车头转向；

换向模块，包括通过方向盘（9）控制的先导转向器（10），所述优先阀（2）将油液输入先导转向器（10）中控制方向进入转向阀主阀（5）并推动转向阀主阀（5）阀芯定向移动达到换向效果。

2.根据权利要求1所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述变量泵（1）的LS口与转向阀主阀（5）单独连接并在变量泵（1）LS口接受到的油液的变化形成的反馈LS信号后调节流量适应转向需求。

3.根据权利要求2所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述优先阀（2）的LS口与转向阀主阀（5）连接并接受反馈LS信号后使得优先阀（2）阀芯换向从而让变量泵（1）的所有流量均通过梭阀（4）流入转向阀主阀（5）中作转向油液推动转向油缸（8）转向。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述优先阀（2）还连接有安全阀（3），同时所述安全阀（3）与转向阀主阀（5）连接并当传输的LS反馈油液超过安全阀（3）开启压力时通过安全阀（3）回流到油箱中。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述在转向阀主阀（5）和转向油缸（8）之间还设有过载安全主阀（7），当所述转向油缸（8）压力过载并超过过载安全主阀（7）的开启压力后通过过载安全主阀（7）将油液回流到油箱中。

6.根据权利要求5所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述过载安全主阀（7）的回流口还连接有补油阀（6），通过所述补油阀（6）与转向油缸（8）连接并通过吸收从过载安全主阀（7）回流到油箱内的低压油液且将吸收的低压油液再次补充到转向油缸（8）内防止产生气蚀。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述优先阀（2）与先导转向器（10）之间还设有用来控制压力的压力控制阀（12），所述压力控制阀（12）的回流口与油箱连接当进入压力控制阀（12）的油液超过压力控制阀（12）的回流压力时便导通与油箱的连接并将过载的油液回流到油箱中。

8.根据权利要求7所述的一种重型铰接式车辆先导控制高压大流量液压转向系统，其特征在于：所述压力控制阀（12）还与转向阀主阀（5）连接并在连接管路上设有单向导通从压力控制阀（12）流向转向阀主阀（5）方向的单向阀（11）。