CN110758094B - 用于工程机械行走的液压系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
用于工程机械行走的液压系统及其工作方法，包括吸油过滤器（1）、球阀（2）、发动机（3）、液压泵（4）、管路过滤器（5）、比例换向阀（6）、平衡阀（7）、分流集流阀（8）、右后行走马达（10）、左后行走马达（11）、比例阀（12）、前行走马达（13）、液压油散热器（14）、回油过滤器（15）及液压油箱（18）。本发明可实现一个液压泵驱动三个液压马达转动，控制比例阀开合度可将左后行走马达处于浮动状态，从而实现小转弯半径；同时，在液压系统中增加补油单向阀组，可避免行走马达在转弯时吸空导致的异响，也避免了马达的气蚀现象。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种用于工程机械行走的液压系统及其工作方法。
背景技术
液压行走系统由于其输出力矩大、功率密度高等特点使其在工程机械中得到广泛应用。根据使用情况，行走设备经常要采用多马达驱动以获得相应的输出力和运动轨迹，常用的马达控制回路有串联和并联。马达串联控制回路系统简单、控制元件少、可靠性高，但是不能完全发挥马达的能力，如专利CN109306978A所述；马达并联控制回路可以实现较大输出扭矩，但其直线行走性能较差，需有辅助校正元件。同时，在多马达行走液压系统中很多都存在转弯半径过大，短距离转场困难，以及转弯过程中弯道外侧马达供油不足，导致马达吸空、气蚀等现象，严重影响液压行走系统的可靠性。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种用于工程机械行走的液压系统及其工作方法，该系统结合了马达串联控制回路和并联控制回路的优点，有效提高液压系统的工作效率和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于工程机械行走的液压系统，包括吸油过滤器1、球阀2、发动机3、液压泵4、管路过滤器5、比例换向阀6、平衡阀7、分流集流阀8、右后行走马达10、左后行走马达11、比例阀12、前行走马达13、液压油散热器14、回油过滤器15及液压油箱18；
比例换向阀6的进油口P通过进油管19与液压油箱18连接，球阀2、液压泵4、管路过滤器5沿液压油流向依次安装在进油管19上，发动机3的动力输出端与液压泵4的动力输入端传动连接，比例换向阀6的回油口T通过回油管20与液压油箱18连接，液压油散热器14和回油过滤器15沿液压油流向依次安装在回油管20上；比例换向阀6的工作油口A与平衡阀7的油口V1连通，比例换向阀6的工作油口B与平衡阀7的油口V2连通；平衡阀7的油口C1通过第一油管21与左后行走马达11的工作油口A2连接，平衡阀7的油口C1通过第二油管22与右后行走马达10的工作油口A1连接，左后行走马达11的工作油口B2通过第三油管23与前行走马达13的工作油口A3连接，第三油管23上的位置M通过第四油管24与比例阀12的油口P2.1连通，比例阀12的油口P2通过第五油管25与平衡阀7的油口C1连接；平衡阀7的油口C2通过第六油管26与分流集流阀8的油口P1连接，分流集流阀8的油口F1通过第七油管27与右后行走马达10的工作油口B1连接，分流集流阀8油口F2通过第八油管28与前行走马达13的工作油口B3连接。
第七油管27和第八油管28之间通过第九油管29连接，第九油管29上安装有补油单向阀组9。
补油单向阀组9包括两个串联并对向安装的单向阀，两个单向阀进油侧互相连通并通过第十油管30与回油管20连接，补油单向阀组9的一个单向阀的出口P3.1与分流集流阀8的油口F1连通，补油单向阀组9的另一个单向阀的出口P3.2与分流集流阀8的油口F2连通。
液压油箱18安装有液位液温计16和空气滤清器17。
用于工程机械行走的液压系统的工作方法，包括以下过程：液压泵4通过发动机3的驱动从液压油箱18吸油，并通过吸油过滤器1对液压油进行过滤，液压泵4和吸油过滤器1之间安装的球阀2，以方便截断油路进行维修；液压泵4的出口高压油经管路过滤器5进入比例换向阀6的进油口P，为右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13提供高压油；右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13的工作油液经比例换向阀6的回油口T进入液压油散热器14进行冷却并通过回油过滤器15过滤进入液压油箱18。
右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13的工作包括直线行走、左转弯和右转弯三种模式；
直线行走时，分流集流阀8可使右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13强制同步转动，并且，此时比例阀12上的电磁铁YV3不需要得电，即比例阀12工作在下位，这时前行走马达13和左后行走马达11串联连接，并一起与右后行走马10达构成并联驱动回路；
当向右转弯时，比例阀12的电磁铁YV3得电，即比例阀12工作在上位，此时左后行走马达11处于浮动状态，此时分为两种情况：若比例换向阀6的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀6工作在左位，比例换向阀6的工作油口A输出高压油，平衡阀7油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达10和前行走马达13的流量，此时不需要补油，右后行走马达10和前行走马达13也不会出现吸空现象；若比例换向阀6的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀6工作在右位，比例换向阀6的工作油口B输出高压油，平衡阀7油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，但经过分流集流阀8的强制分流导致进入右后行走马达10和前行走马达13的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组9向转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13补油，从而避免右后行走马达10或前行走马达13产生吸空现象；
当向左转弯时，比例阀12的电磁铁YV3得电，即比例阀12工作在上位，此时左后行走马达11处于浮动状态，也分为两种情况：若比例换向阀6的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀6工作在左位，工作油口A输出高压油，平衡阀7油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达10和前行走马达13的油液流量，此时不需要补油，右后行走马达10和前行走马达13也不会出现吸空现象；若比例换向阀6的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀6工作在右位，比例换向阀6的工作油口B输出高压油，平衡阀7的油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，但经过分流集流阀8的强制分流导致进入右后行走马达10和前行走马达13的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组9向转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13补油，从而避免转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13吸空现象；更重要的是，向左转弯时，由于左后行走马达11完全处于浮动状态，几乎可以形成以左后行走马达11为圆心的原地转弯，可大大减小转弯半径，对于施工道路狭窄的工况尤其有利。
采用上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明包含三个液压马达，其中前行走马达与左后行走马达串联连接，并一起与右后行走马达形成并联回路，使本发明的液压系统同时具有马达串联回路直线度好和并联回路输出力巨大的优点；控制前行走马达和左后行走马达之间的比例阀开合度可实现左后行走马达进油量的控制，直至将左后行走马达完全浮动，也即左后行走马达处于随动状态，不再输出力矩，从而实现工程机械向左较小的转弯半径；本发明中的液压系统的分流集流阀可进一步提高液压行走的直线度；同时，补油单向阀组可以随时向转速较快的右后行走马达或前行走马达补油，避免转弯过程中液压马达供油不足导致的吸空、异响等现象。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示，本发明的用于工程机械行走的液压系统，包括吸油过滤器1、球阀2、发动机3、液压泵4、管路过滤器5、比例换向阀6、平衡阀7、分流集流阀8、右后行走马达10、左后行走马达11、比例阀12、前行走马达13、液压油散热器14、回油过滤器15及液压油箱18；
比例换向阀6的进油口P通过进油管19与液压油箱18连接，球阀2、液压泵4、管路过滤器5沿液压油流向依次安装在进油管19上，发动机3的动力输出端与液压泵4的动力输入端传动连接，比例换向阀6的回油口T通过回油管20与液压油箱18连接，液压油散热器14和回油过滤器15沿液压油流向依次安装在回油管20上；比例换向阀6的工作油口A与平衡阀7的油口V1连通，比例换向阀6的工作油口B与平衡阀7的油口V2连通；平衡阀7的油口C1通过第一油管21与左后行走马达11的工作油口A2连接，平衡阀7的油口C1通过第二油管22与右后行走马达10的工作油口A1连接，左后行走马达11的工作油口B2通过第三油管23与前行走马达13的工作油口A3连接，第三油管23上的位置M通过第四油管24与比例阀12的油口P2.1连通，比例阀12的油口P2通过第五油管25与平衡阀7的油口C1连接；平衡阀7的油口C2通过第六油管26与分流集流阀8的油口P1连接，分流集流阀8的油口F1通过第七油管27与右后行走马达10的工作油口B1连接，分流集流阀8油口F2通过第八油管28与前行走马达13的工作油口B3连接。
第七油管27和第八油管28之间通过第九油管29连接，第九油管29上安装有补油单向阀组9。
补油单向阀组9包括两个串联并对向安装的单向阀，两个单向阀进油侧互相连通并通过第十油管30与回油管20连接，补油单向阀组9的一个单向阀的出口P3.1与分流集流阀8的油口F1连通，补油单向阀组9的另一个单向阀的出口P3.2与分流集流阀8的油口F2连通。
液压油箱18安装有液位液温计16和空气滤清器17。
用于工程机械行走的液压系统的工作方法，包括以下过程：液压泵4通过发动机3的驱动从液压油箱18吸油，并通过吸油过滤器1对液压油进行过滤，液压泵4和吸油过滤器1之间安装的球阀2，以方便截断油路进行维修；液压泵4的出口高压油经管路过滤器5进入比例换向阀6的进油口P，为右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13提供高压油；右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13的工作油液经比例换向阀6的回油口T进入液压油散热器14进行冷却并通过回油过滤器15过滤进入液压油箱18。
右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13的工作包括直线行走、左转弯和右转弯三种模式；
直线行走时，分流集流阀8可使右后行走马达10、左后行走马达11和前行走马达13强制同步转动，并且，此时比例阀12上的电磁铁YV3不需要得电，即比例阀12工作在下位，这时前行走马达13和左后行走马达11串联连接，并一起与右后行走马10达构成并联驱动回路；
当向右转弯时，比例阀12的电磁铁YV3得电，即比例阀12工作在上位，此时左后行走马达11处于浮动状态，此时分为两种情况：若比例换向阀6的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀6工作在左位，比例换向阀6的工作油口A输出高压油，平衡阀7油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达10和前行走马达13的流量，此时不需要补油，右后行走马达10和前行走马达13也不会出现吸空现象；若比例换向阀6的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀6工作在右位，比例换向阀6的工作油口B输出高压油，平衡阀7油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，但经过分流集流阀8的强制分流导致进入右后行走马达10和前行走马达13的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组9向转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13补油，从而避免右后行走马达10或前行走马达13产生吸空现象；
当向左转弯时，比例阀12的电磁铁YV3得电，即比例阀12工作在上位，此时左后行走马达11处于浮动状态，也分为两种情况：若比例换向阀6的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀6工作在左位，工作油口A输出高压油，平衡阀7油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达10和前行走马达13的油液流量，此时不需要补油，右后行走马达10和前行走马达13也不会出现吸空现象；若比例换向阀6的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀6工作在右位，比例换向阀6的工作油口B输出高压油，平衡阀7的油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达10和前行走马达13输出力矩，但经过分流集流阀8的强制分流导致进入右后行走马达10和前行走马达13的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组9向转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13补油，从而避免转动速度快的右后行走马达10或前行走马达13吸空现象；更重要的是，向左转弯时，由于左后行走马达11完全处于浮动状态，几乎可以形成以左后行走马达11为圆心的原地转弯，可大大减小转弯半径，对于施工道路狭窄的工况尤其有利。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.用于工程机械行走的液压系统，其特征在于：包括吸油过滤器（1）、球阀（2）、发动机（3）、液压泵（4）、管路过滤器（5）、比例换向阀（6）、平衡阀（7）、分流集流阀（8）、右后行走马达（10）、左后行走马达（11）、比例阀（12）、前行走马达（13）、液压油散热器（14）、回油过滤器（15）及液压油箱（18）；
比例换向阀（6）的进油口P通过进油管（19）与液压油箱（18）连接，球阀（2）、液压泵（4）、管路过滤器（5）沿液压油流向依次安装在进油管（19）上，发动机（3）的动力输出端与液压泵（4）的动力输入端传动连接，比例换向阀（6）的回油口T通过回油管（20）与液压油箱（18）连接，液压油散热器（14）和回油过滤器（15）沿液压油流向依次安装在回油管（20）上；比例换向阀（6）的工作油口A与平衡阀（7）的油口V1连通，比例换向阀（6）的工作油口B与平衡阀（7）的油口V2连通；平衡阀（7）的油口C1通过第一油管（21）与左后行走马达（11）的工作油口A2连接，平衡阀（7）的油口C1通过第二油管（22）与右后行走马达（10）的工作油口A1连接，左后行走马达（11）的工作油口B2通过第三油管（23）与前行走马达（13）的工作油口A3连接，第三油管（23）上的位置M通过第四油管（24）与比例阀（12）的油口P2.1连通，比例阀（12）的油口P2通过第五油管（25）与平衡阀（7）的油口C1连接；平衡阀（7）的油口C2通过第六油管（26）与分流集流阀（8）的油口P1连接，分流集流阀（8）的油口F1通过第七油管（27）与右后行走马达（10）的工作油口B1连接，分流集流阀（8）油口F2通过第八油管（28）与前行走马达（13）的工作油口B3连接；
第七油管（27）和第八油管（28）之间通过第九油管（29）连接，第九油管（29）上安装有补油单向阀组（9）；
补油单向阀组（9）包括两个串联并对向安装的单向阀，两个单向阀进油侧互相连通并通过第十油管（30）与回油管（20）连接，补油单向阀组（9）的一个单向阀的出口P3.1与分流集流阀（8）的油口F1连通，补油单向阀组（9）的另一个单向阀的出口P3.2与分流集流阀（8）的油口F2连通。
2.根据权利要求1所述的用于工程机械行走的液压系统，其特征在于：液压油箱（18）安装有液位液温计（16）和空气滤清器（17）。
3.一种如权利要求2所述的用于工程机械行走的液压系统的工作方法，其特征在于：包括以下过程：液压泵（4）通过发动机（3）的驱动从液压油箱（18）吸油，并通过吸油过滤器（1）对液压油进行过滤，液压泵（4）和吸油过滤器（1）之间安装的球阀（2），以方便截断油路进行维修；液压泵（4）的出口高压油经管路过滤器（5）进入比例换向阀（6）的进油口P，为右后行走马达（10）、左后行走马达（11）和前行走马达（13）提供高压油；右后行走马达（10）、左后行走马达（11）和前行走马达（13）的工作油液经比例换向阀（6）的回油口T进入液压油散热器（14）进行冷却并通过回油过滤器（15）过滤进入液压油箱（18）。
4.如权利要求3所述的液压系统的工作方法，其特征在于：右后行走马达（10）、左后行走马达（11）和前行走马达（13）的工作包括直线行走、左转弯和右转弯三种模式；
直线行走时，分流集流阀（8）使右后行走马达（10）、左后行走马达（11）和前行走马达（13）强制同步转动，并且，此时比例阀（12）上的电磁铁YV3不需要得电，即比例阀（12）工作在下位，这时前行走马达（13）和左后行走马达（11）串联连接，并一起与右后行走马（10）达构成并联驱动回路；
当向右转弯时，比例阀（12）的电磁铁YV3得电，即比例阀（12）工作在上位，此时左后行走马达（11）处于浮动状态，此时分为两种情况：若比例换向阀（6）的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀（6）工作在左位，比例换向阀（6）的工作油口A输出高压油，平衡阀（7）油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达（10）和前行走马达（13）输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达（10）和前行走马达（13）的流量，此时不需要补油，右后行走马达（10）和前行走马达（13）也不会出现吸空现象；若比例换向阀（6）的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀（6）工作在右位，比例换向阀（6）的工作油口B输出高压油，平衡阀（7）油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达（10）和前行走马达（13）输出力矩，但经过分流集流阀（8）的强制分流导致进入右后行走马达（10）和前行走马达（13）的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组9向转动速度快的右后行走马达（10）或前行走马达（13）补油，从而避免右后行走马达（10）或前行走马达（13）产生吸空现象；
当向左转弯时，比例阀（12）的电磁铁YV3得电，即比例阀（12）工作在上位，此时左后行走马达（11）处于浮动状态，也分为两种情况：若比例换向阀（6）的电磁铁YV1得电，此时比例换向阀（6）工作在左位，工作油口A输出高压油，平衡阀（7）油口C1也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达（10）和前行走马达（13）输出力矩，液压系统会自动平衡右后行走马达（10）和前行走马达（13）的油液流量，此时不需要补油，右后行走马达（10）和前行走马达（13）也不会出现吸空现象；若比例换向阀（6）的电磁铁YV2得电，此时比例换向阀（6）工作在右位，比例换向阀（6）的工作油口B输出高压油，平衡阀（7）的油口C2也输出高压油，这种情况下只有右后行走马达（10）和前行走马达（13）输出力矩，但经过分流集流阀（8）的强制分流导致进入右后行走马达（10）和前行走马达（13）的液压油流量相同，此时液压系统会通过补油单向阀组（9）向转动速度快的右后行走马达（10）或前行走马达（13）补油，从而避免转动速度快的右后行走马达（10）或前行走马达（13）吸空现象。
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