CN110735821A - 电液比例控制辅助系统和工程机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电液比例控制辅助系统和工程机械设备，涉及工程机械技术领域。该电液比例控制辅助系统包括发动机、齿轮泵、电液换向阀、操控组件和旋转马达。发动机与齿轮泵连接，齿轮泵与旋转马达连接以带动旋转马达转动。齿轮泵与旋转马达之间设有电液换向阀，操控组件与电液换向阀连接；操控组件能够控制电液换向阀的开度，以调节旋转马达的流量，能按需精确控制旋转马达的流量，实现精细化操作，提高旋转马达的使用寿命。

Description

电液比例控制辅助系统和工程机械设备

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种电液比例控制辅助系统和工程机械设备。

背景技术

随着挖掘机的广泛应用，对挖掘机多功能机具如破碎锤、液压剪、拇指夹、抓斗等的安装需求越来越高，种类繁多。这时我们的液压挖掘机需要尽可能的满足多种机具的使用，液压系统和液压辅助系统要能满足不同机具压力、流量、控制方式要求，使其能够正常工作。

目前，部分挖掘机已标配锤剪双向液压辅助控制系统，虽然能够实现锤剪功能。但在液压剪模式下，液压剪回转压力为系统压力超出了机具需求压力要求值，且流量不可调，不能按需精确控制，造成液压剪回转动作粗暴，精细化作业操作很困难，大大降低了旋转马达使用寿命。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种电液比例控制辅助系统和工程机械设备，其能够调节旋转的流量，实现精细化操作有利于延长旋转马达的使用寿命。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，实施例提供一种电液比例控制辅助系统，包括发动机、齿轮泵、电液换向阀、操控组件和旋转马达；

所述发动机与所述齿轮泵连接，所述齿轮泵与所述旋转马达连接以带动所述旋转马达转动；

所述齿轮泵与所述旋转马达之间设有所述电液换向阀，所述操控组件与所述电液换向阀连接；所述操控组件能够控制所述电液换向阀的开度，以调节所述旋转马达的流量。

在可选的实施方式中，所述电液换向阀采用三位六通阀，所述操控组件控制所述电液换向阀处于第一状态，以使所述旋转马达左回转；所述操控组件控制所述电液换向阀处于第二状态，以使所述旋转马达停止转动；所述操控组件控制所述电液换向阀处于第三状态，以使所述旋转马达右回转。

在可选的实施方式中，所述操控组件与所述电液换向阀电连接，所述操控组件调整所述电液换向阀的驱动电流大小，以调整所述电液换向阀的不同开度。

在可选的实施方式中，所述操控组件包括滑移手柄，所述滑移手柄能在预设的滑移范围移动，所述滑移手柄位于不同的位置对应所述电液换向阀的不同开度。

在可选的实施方式中，还包括主溢流阀，所述主溢流阀的一端与所述齿轮泵与所述电液换向阀之间的油路连接，另一端与油箱连接。

在可选的实施方式中，还包括第一安全阀和第二安全阀，所述旋转马达包括第一油腔和第二油腔；所述第一安全阀的一端连接于所述电液换向阀与所述第一油腔之间的油路上，另一端与油箱连接；所述第二安全阀的一端连接于所述电液换向阀与所述第二油腔之间的油路上，另一端与油箱连接。

在可选的实施方式中，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一安全阀与所述第一单向阀并联，所述第二安全阀与所述第二单向阀并联；所述第一单向阀与所述第二单向阀能使液压油从油箱进入所述旋转马达。

在可选的实施方式中，所述齿轮泵与所述电液换向阀之间设有背压阀。

在可选的实施方式中，所述齿轮泵与所述电液换向阀之间设有减压阀。

第二方面，实施例提供一种工程机械设备，包括执行元件和如前述实施方式中任一项所述的电液比例控制辅助系统，所述执行元件与所述旋转马达连接。

本发明提供的电液比例控制辅助系统和工程机械设备，其具有的有益效果包括，例如：

本发明提供的电液比例控制辅助系统，通过在齿轮泵与旋转马达之间设置电液换向阀，操控组件与电液换向阀连接，利用操控组件控制电液换向阀的开度，以精确调节旋转马达的流量，实现精细化操作，有利于延长旋转马达的使用寿命。

本发明提供的工程机械设备，包括上述的电液比例控制辅助系统，通过调节操控组件的移动位置，以调节所述电液换向阀的驱动电流大小，进而按比例调整电液换向阀的开度，以精确调节旋转马达的流量，实现精细化操作，有利于延长旋转马达的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的电液比例控制辅助系统的组成框图；

图2为本发明实施例提供的电液比例控制辅助系统的液压控制原理示意图；

图3为本发明实施例提供的电液比例控制辅助系统的电液换向阀的放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电液比例控制辅助系统的滑移手柄的滑移原理示意图；

图5为本发明实施例提供的工程机械设备的组成框图。

图标：100-电液比例控制辅助系统；110-发动机；120-齿轮泵；130-电液换向阀；140-操控组件；141-滑移手柄；150-旋转马达；161-主溢流阀；163-背压阀；165-减压阀；171-第一安全阀；173-第二安全阀；175-第一单向阀；176-第二单向阀；177-第三单向阀；200-工程机械设备；210-执行元件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种电液比例控制辅助系统100，包括发动机110、齿轮泵120、电液换向阀130、操控组件140和旋转马达150。其中，发动机110与齿轮泵120连接，齿轮泵120与旋转马达150连接以带动旋转马达150转动。齿轮泵120与旋转马达150之间设有电液换向阀130，操控组件140与电液换向阀130连接；操控组件140能够控制电液换向阀130的开度，以调节旋转马达150的流量。该电液比例控制辅助系统100能够按需调节旋转马达150的流量，实现精细化操作，操作更方便，有利于延长旋转马达150的使用寿命。当有执行元件210与旋转马达150连接，精细化操作也有利于延长执行元件210的使用寿命。

本实施例中，齿轮泵120采用定量齿轮泵，定量齿轮泵与发动机110的输出端传动连接，由发动机110带动定量齿轮泵转动。定量齿轮泵的吸入口与油箱T连接，排出口X口通过电液换向阀130与旋转马达150连接，将液压油输送至旋转马达150。本实施例中采用齿轮泵120单独为旋转马达150供油，能满足旋转马达150要求。同时，采用齿轮泵120单独供油，整个辅助系统独立，不影响其他机具的动作，解决了复合动作时整车动作慢、动作不协调的问题。

可选地，电液换向阀130采用三位六通阀，操控组件140控制电液换向阀130处于第一状态，即第一工位导通，液压油从齿轮泵120经第一工位到达旋转马达150以使旋转马达150左回转；操控组件140控制电液换向阀130处于第二状态，即第二工位导通，液压油从齿轮泵120经第二工位直接回流至油箱T，旋转马达150不工作；操控组件140控制电液换向阀130处于第三状态，即第三工位导通，液压油从齿轮泵120经第三工位到达旋转马达150以使旋转马达150右回转。进一步地，电液换向阀130包括阀芯、电磁线圈和阀体，电磁线圈通电产生磁力，带动阀芯在阀体中移动以使第一工位或第三工位导通。电液换向阀130的开度是指第一工位导通时的流通通道截面积与第一工位最大导通截面积之比；或者为第三工位导通时的流通通道截面积与第三工位最大导通截面积之比。

操控组件140与电液换向阀130电连接，为电磁线圈提供驱动电流，以使电磁线圈通电产生磁力。操控组件140能够调整电液换向阀130的驱动电流大小，以调整电磁线圈通电后产生磁力的大小，进而实现对电液换向阀130在第一状态、第三状态下的不同开度的调节，实现按需调整旋转马达150的流量，达到精细化操控的目的。

进一步地，本实施例中的操控组件140包括滑移手柄141，滑移手柄141调节电磁线圈驱动电流大小的方式为：滑移手柄141能在预设的滑移范围移动，滑移手柄141移动的距离对应输出不同大小的驱动电流，即滑移手柄141位于不同的位置对应电液换向阀130的不同开度。并且，滑移手柄141移动的距离按比例对应电液换向阀130的开度。可选地，滑移手柄141左移，电液换向阀130的第一工位导通，旋转马达150左回转。滑移手柄141左移的可移动距离为L0，电液换向阀130的第一工位全部导通的开度为K0，若滑移手柄141从初始零点向左滑移距离为L1(L1小于L0)，第一工位导通的开度为K1，则L1/L0＝K1/K0。类似地，滑移手柄141从初始零点向右滑移，滑移距离按比例控制第三工位的阀芯开度。比如滑移手柄141向右移动最大距离对应电液换向阀130的第三工位全开，滑移手柄141向右移动至最大距离的二分之一处，对应电液换向阀130的第三工位开度为全开的二分之一。

请参照图3和图4，本实施例中，电液换向阀130具有三个工位，即第一工位、第二工位和第三工位，每个工位设有六个端口。第一工位即图示的上位包括A口、B口、C口、D口、E口和F口，第二工位即图示的中位包括G口、H口、I口、J口、K口和L口，第三工位即图示的下位包括M口、N口、O口、P口、Q口和R口。滑移手柄141采用左右横向滑移方式，整个滑移范围内具有左极限点a，右极限点b和中间点位c，中间点位c即初始零点。

当滑移手柄141位于中间点位c，旋转马达150不工作，即处于停止状态。此时，电液换向阀130的中位导通，齿轮泵120的排出口X口与中位的I口导通，液压油从电液换向阀130的I口进入，从J口排出，直至回到油箱T。该状态下，中位的G口、H口、K口和L口处于截止状态。

当滑移手柄141从中间点位c向左侧滑移，即滑移手柄141位于中间点位c和左极限点a之间，电液换向阀130下端的电磁线圈得电产生磁力，推动其阀芯下移，电液换向阀130的上位导通。液压油从齿轮泵120的排出口X口到达电液换向阀130的第一工位即上位，从电液换向阀130的A口进入，从B口排出，再到达旋转马达150的Y口，同时旋转马达150的低压腔的液压油从Z口到达电液换向阀130的下位F口，从E口排出，再回液压油箱T，实现旋转马达150的左回转功能。

当滑移手柄141从中间点位c向右侧滑移，即滑移手柄141位于中间点位c和右极限点b之间，电液换向阀130上端的电磁线圈得电产生磁力，推动其阀芯上移，电液换向阀130的下位导通。液压油从齿轮泵120的排出口X口到达电液换向阀130的第三工位即下位，从电液换向阀130的M口进入，从R口排出，再到达旋转马达150的Z口，同时旋转马达150的低压腔的液压油从Y口到达电液换向阀130的下位N口，从Q口排出，再回液压油箱T，实现旋转马达150的右回转功能。

结合图2，进一步地，该电液比例控制辅助系统100还包括主溢流阀161、第一安全阀171、第二安全阀173、第一单向阀175、第二单向阀176、第三单向阀177、背压阀163和减压阀165。主溢流阀161的一端与齿轮泵120和电液换向阀130之间的油路连接，另一端与油箱T连接。即主溢流阀161的一端与齿轮泵120的排出口X口连接，另一端与油箱T连接。主溢流阀161起稳压作用，确保为旋转马达150提供的液压油的压力处于预设压力范围内，确保系统处于稳定压力状态。若系统压力高于预设压力，液压油会从主溢流阀161排出至油箱T，防止过高压力的液压油作用于旋转马达150而使旋转马达150收到高压冲击。可选地，本实施例中，主溢流阀161的压力设定为14±1MPa，当然，根据实际情况，也可以灵活调整主溢流阀161的压力，设置为其他压力范围，这里不作具体限定。

旋转马达150包括第一油腔和第二油腔；第一安全阀171的一端连接于电液换向阀130与第一油腔之间的油路上，即与第一油腔连通，另一端与油箱T连接。第二安全阀173的一端连接于电液换向阀130与第二油腔之间的油路上，即与第二油腔连通，另一端与油箱T连接。第一安全阀171和第二安全阀173为工作端安全阀，用于在外力压力过高时打开，保护旋转马达150不被损坏，以延长旋转马达150使用寿命。可选地，本实施例中第一安全阀171和第二安全阀173的设定压力为16±0.5MPa，当然，根据实际情况，也可以灵活调整第一安全阀171和第二安全阀173的压力，设置为其他压力范围，这里不作具体限定。

进一步地，第一安全阀171与第一单向阀175并联，第二安全阀173与第二单向阀176并联。第一单向阀175与第一油腔连通、第二单向阀176与第二油腔连通，第一单向阀175与第二单向阀176能使液压油从油箱T进入旋转马达150。当旋转马达150由于外力逆向转动时，会造成旋转马达150吸空，损坏旋转马达150。这时第一单向阀175或第二单向阀176打开，从液压油箱T吸油，防止旋转马达150吸空。

可选地，齿轮泵120与电液换向阀130之间设有背压阀163。背压阀163的一端与齿轮泵120的排出口X口连通，另一端与电液换向阀130连通。当电液换向阀130处于中位时，齿轮泵120中的液压油经过背压阀163进入电液换向阀130的中位并与I口导通，再由J口回流至油箱T中。当电液换向阀130处于第一状态时，背压阀163与第一工位即上位中的C口连接，该状态下，C口处于截止状态。当电液换向阀130处于第三状态时，背压阀163与第三工位即下位中的O口连接，该状态下，O口处于截止状态。本实施例中，背压阀163的设定压力大约为1MPa，用于防止电液换向阀130处于中位时，油路中的液压油逆向回流。

类似地，背压阀163与电液换向阀130之间还设有第三单向阀177，第三单向阀177的一端与背压阀163连通，在电液换向阀130处于第一状态即第一工位时，另一端与A口连通；在电液换向阀130处于第三状态即第三工位时，另一端与M口连通。第三单向阀177用于单向地将液压油从齿轮泵120的排出口X口输送至旋转马达150中。

可选地，减压阀165的一端与齿轮泵120的排出口X口连接，另一端与电液换向阀130连接，起先导伺服作用。例如，当滑移手柄141向左滑移，电液换向阀130的第一工位即上位导通，此时一部分液压油经过减压阀165进入电液换向阀130的上位一端，推动阀芯移动，使得电液换向阀130动作更加灵敏。即电液换向阀130中带动阀芯移动的力包括电控施加的磁力以及液控施加的液压力，两者共同作用，加速电液换向阀130的动作，操作更加灵敏、快捷。同理，当滑移手柄141向右滑移，电液换向阀130的第三工位即下位导通，此时一部分液压油经过减压阀165进入电液换向阀130的下位一端，推动阀芯移动，使得电液换向阀130动作更加灵敏。本实施例中，减压阀165的设定压力大约为2.2MPa至2.6MPa，当然，根据实际情况，也可以灵活调整减压阀165的压力，设置为其他压力范围，这里不作具体限定。

本实施例中提供的电液比例控制辅助系统100，设置单独的齿轮泵120为旋转马达150供油，满足旋转马达150的供油需求；通过设置滑移手柄141与电液换向阀130电连接，通过操作滑移手柄141的移动距离按比例调控电液换向阀130的开度，精确控制旋转马达150的流量，实现精细化操控；通过设置主溢流阀161确保整个辅助系统处于稳定压力状态，以确保旋转马达150的稳定运行。通过设置第一安全阀171和第二安全阀173，作为工作端安全阀，用于在外力压力过高时打开，保护旋转马达150不被损坏。通过设置第一单向阀175和第二单向阀176，当旋转马达150由于外力逆向转动时，防止旋转马达150吸空。该电液比例控制辅助系统100能根据旋转马达150的需求提供适量的液压油，实现精细化操作，同时有利于提高旋转马达150运行的安全性和稳定性，延长旋转马达150的使用寿命。此外，该电液比例控制辅助系统100独立运行，不影响其他动作，解决了复合动作时整车动作慢、动作不协调的问题。

请参照图5，本实施例提供一种工程机械设备200，包括执行元件210和如前述实施方式中任一项的电液比例控制辅助系统100，执行元件210与旋转马达150连接。容易理解，执行元件210包括但不限于破碎锤、液压剪、拇指夹、抓斗等，这里不作具体限定。由于该电液比例控制辅助系统100能够按需调节选择马达的流量，因而可以满足上述各种执行元件210的工作压力、流量需要。此外，在一个工程机械设备200如挖掘机上，这些执行工具可以选择性地使用一种或多种，如配置多种执行元件210，每个执行元件210配置一个电液比例控制辅助系统100，相互之间独立运行，互不干扰、影响，也能解决多个执行元件210共同工作复合动作时整车动作慢、动作不协调的问题。工程机械设备200还可以是工程车等其他设备，这里不作具体限定。

综上所述，本发明实施例提供了一种电液比例控制辅助系统100和工程机械设备200，具有以下几个方面的有益效果：

本发明实施例提供的一种电液比例控制辅助系统100和工程机械设备200，通过设置电液换向阀130和滑移手柄141，能精确调节电液换向阀130的开度，以按需调整旋转马达150的流量，实现精细化操作。滑移手柄141采用横向滑移操作方式，符合人体操作工程学，操控灵活方便。其次，设有主溢流阀161、第一安全阀171、第二安全阀173、第一单向阀175和第二单向阀176等，有利于提高旋转马达150运行的安全性和稳定性，延长旋转马达150以及执行元件210的使用寿命。通过设置减压阀165，使得电液换向阀130的动作更快捷，响应更迅速，控制精确性更高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电液比例控制辅助系统，其特征在于，包括发动机、齿轮泵、电液换向阀、操控组件和旋转马达；

所述发动机与所述齿轮泵连接，所述齿轮泵与所述旋转马达连接以带动所述旋转马达转动；

所述齿轮泵与所述旋转马达之间设有所述电液换向阀，所述操控组件与所述电液换向阀连接；所述操控组件能够控制所述电液换向阀的开度，以调节所述旋转马达的流量。

2.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，所述电液换向阀采用三位六通阀，所述操控组件控制所述电液换向阀处于第一状态，以使所述旋转马达左回转；所述操控组件控制所述电液换向阀处于第二状态，以使所述旋转马达停止转动；所述操控组件控制所述电液换向阀处于第三状态，以使所述旋转马达右回转。

3.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，所述操控组件与所述电液换向阀电连接，所述操控组件调整所述电液换向阀的驱动电流大小，以调整所述电液换向阀的不同开度。

4.根据权利要求3所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，所述操控组件包括滑移手柄，所述滑移手柄能在预设的滑移范围移动，所述滑移手柄位于不同的位置对应所述电液换向阀的不同开度。

5.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，还包括主溢流阀，所述主溢流阀的一端与所述齿轮泵与所述电液换向阀之间的油路连接，另一端与油箱连接。

6.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，还包括第一安全阀和第二安全阀，所述旋转马达包括第一油腔和第二油腔；所述第一安全阀的一端连接于所述电液换向阀与所述第一油腔之间的油路上，另一端与油箱连接；所述第二安全阀的一端连接于所述电液换向阀与所述第二油腔之间的油路上，另一端与油箱连接。

7.根据权利要求6所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一安全阀与所述第一单向阀并联，所述第二安全阀与所述第二单向阀并联；所述第一单向阀与所述第二单向阀能使液压油从油箱进入所述旋转马达。

8.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，所述齿轮泵与所述电液换向阀之间设有背压阀。

9.根据权利要求1所述的电液比例控制辅助系统，其特征在于，所述齿轮泵与所述电液换向阀之间设有减压阀。

10.一种工程机械设备，其特征在于，包括执行元件和如权利要求1-9中任一项所述的电液比例控制辅助系统，所述执行元件与所述旋转马达连接。

Images