CN111332120A - 一种液压驱动行走系统及装载机 - Google Patents

一种液压驱动行走系统及装载机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及装载机技术领域，尤其涉及一种液压驱动行走系统及装载机，液压驱动行走系统，其第一变量泵和第二变量泵通过分动箱与发动机的输出轴连接；第一变量泵的出油口与第一管路的一端连通，第一管路上设置有第一液压变压器，第一管路的另一端与并联的第一支路和第二支路连通，第一支路和第二支路分别与第一变量马达和第二变量马达连通；第二变量泵与第二管路的一端连通，第二管路上设置有第二液压变压器，第二管路的另一端与并联的第三支路和第四支路连通，第三支路和第四支路分别与第三变量马达和第四变量马达分别连接。系统更加紧凑；省去了离合器，使操控更加方便；实现变速时牵引力不中断，放大了行车速度调整范围，实现系统的功率匹配。

Description

一种液压驱动行走系统及装载机
技术领域
本发明涉及装载机技术领域，尤其涉及一种液压驱动行走系统及装载机。
背景技术
装载机适用于公路、铁路、矿山、机场等地面的推运、回填土石方以及其它散料装卸作业，是国防工程、矿山建设、城乡道路等建筑施工和水利建设等不可缺少的机械设备。
传统的装载机行走系统主要驱动形式是装载机中的发动机经液力变矩器连接至变速箱，变速箱将动力传递给前后驱动桥，实现装载机的行走。这种机械液力式的装载机的缺点是结构不紧凑、占用空间较大，另外，变矩器变速范围小，因此必须采用动力换挡变速箱，作业时需频繁换挡，司机劳动强度大。
因此，亟需一种液压驱动行走系统及装载机以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压驱动行走系统及装载机，以解决现有行走系统结构不紧凑、占用空间大以及司机劳动强度大、作业效率低的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种液压驱动行走系统，包括第一变量泵、第二变量泵、第一液压变压器、第二液压变压器、第一变量马达、第二变量马达、第三变量马达和第四变量马达，其中：
所述第一变量泵和所述第二变量泵通过分动箱与发动机的输出轴连接；
所述第一变量泵的出油口与第一管路的一端连通，所述第一管路上设置有所述第一液压变压器，所述第一管路的另一端与并联的第一支路和第二支路连通，所述第一支路和所述第二支路分别与所述第一变量马达的进油口和所述第二变量马达的进油口连通，所述第一变量马达的低压回路、所述第二变量马达的低压回路以及所述第一液压变压器的泄油回路合流后与所述第一变量泵的低压回路连通；
所述第二变量泵的出油口与第二管路的一端连通，所述第二管路上设置有所述第二液压变压器，所述第二管路的另一端与并联的第三支路和第四支路连通，所述第三支路和所述第四支路分别与所述第三变量马达的进油口和所述第四变量马达的进油口分别连接，所述第三变量马达的低压回路、所述第四变量马达的低压回路以及所述第二液压变压器的泄油回路合流后与所述第二变量泵的低压回路连通。
作为优选，所述液压驱动行走系统还包括电磁阀，所述第一管路和所述第二管路之间连通有第三管路，所述第三管路的一端于所述第二液压变压器之前与所述第二管路连通，所述第三管路的另一端于所述第一液压变压器之前与所述第一管路连通，所述电磁阀能够导通或关闭所述第三管路。
作为优选，当所述电磁阀导通所述第三管路时，所述第一变量马达的低压回路、所述第二变量马达的低压回路以及所述第一液压变压器的泄油回路合流后经所述电磁阀与所述第二变量泵的低压回路连通；同时，所述第三变量马达的低压回路、所述第四变量马达的低压回路以及所述第二液压变压器的泄油回路合流后也与所述第二变量泵的低压回路连通。
作为优选，所述电磁阀为两位四通电磁阀。
作为优选，所述液压驱动行走系统还包括补油泵，所述补油泵与所述第一变量泵同轴连接，所述补油泵能够为所述第一变量泵、所述第二变量泵、所述第一变量马达、所述第二变量马达、所述第三变量马达和所述第四变量马达提供油液。
作为优选，所述补油泵通过分油块为所述第一变量泵、所述第二变量泵、所述第一变量马达、所述第二变量马达、所述第三变量马达和所述第四变量马达提供油液。
作为优选，补油泵的出油口处设置有过滤器。
作为优选，所述第一变量马达的输出轴上设置有第一转速传感器，所述第二变量马达的输出轴上设置有第二转速传感器，所述第三变量马达的输出轴上设置有第三转速传感器，所述第四变量马达的输出轴上设置有第四转速传感器，所述第一转速传感器、所述第二转速传感器、所述第三转速传感器以及所述第四转速传感器均与控制器电连接。
作为优选，所述第一变量泵的输出轴上设置有第一扭矩传感器，所述第二变量泵的输出轴上设置有第二扭矩传感器，所述第一扭矩传感器和所述第二扭矩传感器均与控制器电连接。
一种装载机，包括上述任一方案中的液压驱动行走系统。
本发明的有益效果：
本发明提供的液压驱动行走系统，1)省去了液力变矩器、变速箱以及前后桥，使整个行走系统更加紧凑、简单，容易实现智能化控制；2)由于泵控马达闭式容积回路具有无级不中断调速的特点，故系统中省去了离合器，使操控更加方便，减少了驾驶员的工作量，提高了工作效率；3)可以通过改变液压变压器配流盘控制角来改变其排量，以适应负载对压力和流量的变化，满足了装载机对行驶速度及牵引力的要求，实现变速时牵引力不中断，放大了行车速度调整范围，有效避免液压系统中的压力耦联和流量耦联，进而实现系统的功率匹配，降低了燃油消耗，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明提供的液压驱动行走系统的原理示意图。
图中：
11-第一变量泵；12-第二变量泵；13-补油泵；
21-第一液压变压器；22-第二液压变压器；
31-第一变量马达；32-第二变量马达；33-第三变量马达；34-第四变量马达；
41-第一管路；411-第一支路；412-第二支路；42-第二管路；421-第三支路；422-第四支路；431-第三管路Ⅰ；432-第三管路Ⅱ；441-合流管路Ⅰ；442-合流管路Ⅱ；
50-电磁阀；60-过滤器；70-分油块；
81-第一转速传感器；82-第二转速传感器；83-第三转速传感器；84-第四转速传感器；
91-第一扭矩传感器；92-第二扭矩传感器；
100-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本发明提供一种液压驱动行走系统，包括第一变量泵11、第二变量泵12、第一液压变压器21、第二液压变压器22、第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33和第四变量马达34。第一变量泵11和第二变量泵12通过分动箱与发动机的输出轴连接。第一变量泵11的出油口与第一管路41的一端连通，第一管路41上设置有第一液压变压器21，第一管路41的另一端与并联的第一支路411和第二支路412连通，第一支路411和第二支路412分别与第一变量马达31的进油口和第二变量马达32的进油口连通，第一变量马达31和第二变量马达32分别与装载机的两个前轮连接。第二变量泵12的出油口与第二管路42的一端连通，第二管路42上设置有第二液压变压器22，第二管路42的另一端与并联的第三支路421和第四支路422连通，第三支路421和第四支路422分别与第三变量马达33的进油口和第四变量马达34的进油口分别连接，第三变量马达33和第四变量马达34分别与装载机的两个后轮连接。
第一变量泵11的高压油经过第一液压变压器21后分别进入并联的第一变量马达31和第二变量马达32，第一变量马达31和第二变量马达32带动两个前轮转动，第一变量马达31的低压回路、第二变量马达32的低压回路以及第一液压变压器21的泄油回路合流后与第一变量泵11的低压回路连通。第二变量泵12的高压油经过第二液压变压器22后分别进入并联的第三变量马达33和第四变量马达34，第三变量马达33和第四变量马达34带动两个后轮转动，第三变量马达33的低压回路、第四变量马达34的低压回路以及第二液压变压器22的泄油回路合流后与第二变量泵12的低压回路连通。
本发明提供的液压驱动行走系统，1)省去了液力变矩器、变速箱以及前后桥，使整个行走系统更加紧凑、简单，容易实现智能化控制；2)由于泵控马达闭式容积回路具有无级不中断调速的特点，故系统中省去了离合器，使操控更加方便，减少了驾驶员的工作量，提高了工作效率；3)可以通过改变液压变压器配流盘控制角来改变其排量，以适应负载对压力和流量的变化，满足了装载机对行驶速度及牵引力的要求，实现变速时牵引力不中断，放大了行车速度调整范围，有效避免液压系统中的压力耦联和流量耦联，进而实现系统的功率匹配，降低了燃油消耗，提高了工作效率。
进一步地，本发明提供的液压驱动行走系统还包括电磁阀50，第一管路41和所述第二管路42之间连通有第三管路，第三管路的一端于第二液压变压器22之前与第二管路42连通，第三管路的另一端于第一液压变压器21之前与第一管路41连通，电磁阀50能够导通或关闭第三管路。
当电磁阀50导通第三管路时，第二变量泵12的高压油分成两路，一路经过第二液压变压器22后分别进入并联的第三变量马达33和第四变量马达34，带动后轮转动；另一路经过电磁阀50与第一变量泵11的高压油合流后进入第一液压变压器21，再经第一液压变压器21后分别进入并联的第一变量马达31和第二变量马达32，带动前轮转动。通过控制电磁阀50是否导通第三管路可以控制第二变量泵12是否与第一变量泵11合流来驱动前轮，因此行走系统具有两个档位，电磁阀50关闭第三管路时为高速挡，适用于空载行车，此时要求高转速小扭矩，电磁阀50导通第三管路时为低速挡，适用于工作行车，此时要求低转速大扭矩。
更进一步地，当电磁阀50导通第三管路时，第一变量马达31的低压回路、第二变量马达32的低压回路以及第一液压变压器21的泄油回路合流后经电磁阀50与第二变量泵12的低压回路连通；同时，第三变量马达33的低压回路、第四变量马达34的低压回路以及第二液压变压器22的泄油回路合流后也与第二变量泵12的低压回路连通。以满足第二变量泵12所需要的较大的吸油量。
可选地，电磁阀50为两位四通电磁阀，其具有两个工作位(左位和右位)、四个通口(P、A、B、O)，P口为压力口，A口和B口为工作口，O口为回油口，当两位四通电磁阀位于左位时，P口和A口连通，B口和O口连通，当两位四通电磁阀处于右位时，P口、A口、B口和O口均封闭。第三管路被电磁阀50分为两部分，第三管路Ⅰ431和第三管路Ⅱ432，第三管路Ⅰ431的一端与第二管路42连通，第三管路Ⅰ431的另一端与电磁阀50的P口连通，第三管路Ⅱ432的一端与电磁阀50的A口连通，第三管路Ⅱ432的另一端与第一管路41连通。第一变量马达31的低压回路、第二变量马达32的低压回路以及第一液压变压器21的泄油回路合流后的合流管路被电磁阀50分为两部分，合流管路Ⅰ441和合流管路Ⅱ442，合流管路Ⅰ441的一端与第一变量马达31的低压回路、第二变量马达32的低压回路以及第一液压变压器21的泄油回路的合流点连通，合流管路Ⅰ441的另一端与电磁阀50的B口连通，合流管路Ⅱ442的一端与电磁阀50的O口连通，合流管路Ⅱ442的另一端与第二变量泵12的低压回路连通。
进一步地，本发明提供的液压驱动行走系统还包括补油泵13，补油泵13与第一变量泵11同轴连接，补油泵13能够为第一变量泵11、第二变量泵12、第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33和第四变量马达34提供油液，实现对变量泵及变量马达的斜盘控制、以及闭式系统的换热油。
具体地，油液经补油泵13的出油口后分成两路，一路进入第一变量泵11，另一路进入分油块70并由分油块70分成三路，第一路进入第二变量泵12，第二路进入第一变量马达31和第二变量马达32，第三路进入第三变量马达33和第四变量马达34。或者，油液经补油泵13的出油口后直接进入分油块70并由分油块70分成四路，第一路进入第一变量泵11，第二路进入第二变量泵12，第三路进入第一变量马达31和第二变量马达32，第四路进入第三变量马达33和第四变量马达34。
进一步地，由于闭式系统对液压油的清洁度要求很高，故在补油泵13的出油口处设置有过滤器60，实现对液压油的过滤。
此外，在本实施例中，第一变量泵11和第二变量泵12均为变量柱塞泵，变量柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、以及流量调节方便的优点。第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33和第四变量马达34均为变量柱塞马达，变量柱塞马达具有结构紧凑、运行速度快、运行平稳、以及噪音低的优点。
进一步地，第一变量马达31的输出轴上设置有第一转速传感器81，第二变量马达32的输出轴上设置有第二转速传感器82，第三变量马达33的输出轴上设置有第三转速传感器83，第四变量马达34的输出轴上设置有第四转速传感器84，第一转速传感器81、第二转速传感器82、第三转速传感器83以及第四转速传感器84均与控制器100电连接。第一转速传感器81、第二转速传感器82、第三转速传感器83以及第四转速传感器84实时检测第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33以及第四变量马达34的转速，并反馈给控制器100，控制器100根据第一转速传感器81、第二转速传感器82、第三转速传感器83以及第四转速传感器84的检测结果控制第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33以及第四变量马达34的斜盘倾角，使第一变量马达31、第二变量马达32、第三变量马达33以及第四变量马达34的转速保持一致，有效预防装载机行驶跑偏。
第一变量泵11的输出轴上设置有第一扭矩传感器91，第二变量泵12的输出轴上设置有第二扭矩传感器92，第一扭矩传感器91和第二扭矩传感器92均与控制器100电连接。第一扭矩传感器91和第二扭矩传感器92实时检测第一变量泵11和第二变量泵12的扭矩，并反馈给控制器100，当第一扭矩传感器91和第二扭矩传感器92检测到扭矩超出预设扭矩时，控制器100控制电磁阀50导通第三管路，使第一变量泵11和第二变量泵12合流，实现低转速大扭矩控制；当第一扭矩传感器91和第二扭矩传感器92检测到的扭矩未超出预设扭矩时，控制器100控制电磁阀50关闭第三管路，实现高转速小扭矩控制。通过扭矩传感器和电磁阀控制配合使用，可以实现装载机行驶的自主检测控制，在保证正常行驶的前提下节能降耗，可以根据路况实现自主驾驶，减少操作者的劳动强度。
本发明还提供一种装载机，包括上述液压驱动行走系统。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压驱动行走系统，其特征在于，包括第一变量泵(11)、第二变量泵(12)、第一液压变压器(21)、第二液压变压器(22)、第一变量马达(31)、第二变量马达(32)、第三变量马达(33)和第四变量马达(34)，其中：
所述第一变量泵(11)和所述第二变量泵(12)通过分动箱与发动机的输出轴连接；
所述第一变量泵(11)的出油口与第一管路(41)的一端连通，所述第一管路(41)上设置有所述第一液压变压器(21)，所述第一管路(41)的另一端与并联的第一支路(411)和第二支路(412)连通，所述第一支路(411)和所述第二支路(412)分别与所述第一变量马达(31)的进油口和所述第二变量马达(32)的进油口连通，所述第一变量马达(31)的低压回路、所述第二变量马达(32)的低压回路以及所述第一液压变压器(21)的泄油回路合流后与所述第一变量泵(11)的低压回路连通；
所述第二变量泵(12)的出油口与第二管路(42)的一端连通，所述第二管路(42)上设置有所述第二液压变压器(22)，所述第二管路(42)的另一端与并联的第三支路(421)和第四支路(422)连通，所述第三支路(421)和所述第四支路(422)分别与所述第三变量马达(33)的进油口和所述第四变量马达(34)的进油口分别连接，所述第三变量马达(33)的低压回路、所述第四变量马达(34)的低压回路以及所述第二液压变压器(22)的泄油回路合流后与所述第二变量泵(12)的低压回路连通。
2.根据权利要求1所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述液压驱动行走系统还包括电磁阀(50)，所述电磁阀(50)与控制器(100)电连接，所述第一管路(41)和所述第二管路(42)之间连通有第三管路，所述第三管路的一端于所述第二液压变压器(22)之前与所述第二管路(42)连通，所述第三管路的另一端于所述第一液压变压器(21)之前与所述第一管路(41)连通，所述电磁阀(50)能够导通或关闭所述第三管路。
3.根据权利要求2所述的液压驱动行走系统，其特征在于，当所述电磁阀(50)导通所述第三管路时，所述第一变量马达(31)的低压回路、所述第二变量马达(32)的低压回路以及所述第一液压变压器(21)的泄油回路合流后经所述电磁阀(50)与所述第二变量泵(12)的低压回路连通。
4.根据权利要求3所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述电磁阀(50)为两位四通电磁阀。
5.根据权利要求1所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述液压驱动行走系统还包括补油泵(13)，所述补油泵(13)与所述第一变量泵(11)同轴连接，所述补油泵(13)能够为所述第一变量泵(11)、所述第二变量泵(12)、所述第一变量马达(31)、所述第二变量马达(32)、所述第三变量马达(33)和所述第四变量马达(34)提供油液。
6.根据权利要求5所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述补油泵(13)通过分油块(70)为所述第一变量泵(11)、所述第二变量泵(12)、所述第一变量马达(31)、所述第二变量马达(32)、所述第三变量马达(33)和所述第四变量马达(34)提供油液。
7.根据权利要求5所述的液压驱动行走系统，其特征在于，补油泵(13)的出油口处设置有过滤器(60)。
8.根据权利要求1所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述第一变量马达(31)的输出轴上设置有第一转速传感器(81)，所述第二变量马达(32)的输出轴上设置有第二转速传感器(82)，所述第三变量马达(33)的输出轴上设置有第三转速传感器(83)，所述第四变量马达(34)的输出轴上设置有第四转速传感器(84)，所述第一转速传感器(81)、所述第二转速传感器(82)、所述第三转速传感器(83)以及所述第四转速传感器(84)均与控制器(100)电连接。
9.根据权利要求2所述的液压驱动行走系统，其特征在于，所述第一变量泵(11)的输出轴上设置有第一扭矩传感器(91)，所述第二变量泵(12)的输出轴上设置有第二扭矩传感器(92)，所述第一扭矩传感器(91)和所述第二扭矩传感器(92)均与控制器(100)电连接。
10.一种装载机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的液压驱动行走系统。
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