CN112942479A - 一种公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘机，涉及机械设备领域，公铁两用挖掘机行走驱动系统包括主泵、挖掘机主控阀和行走单元，挖掘机主控阀与所述主泵连通；行走单元包括马达、柱塞马达、第一换向阀、控制阀组、第一管路和第二管路，所述第一管路的一端和所述第二管路的一端分别与所述挖掘机主控阀的接口一一对应连通，所述第一管路的另一端与所述控制阀组的第一接口连通，所述第二管路的另一端与所述控制阀组的第二接口连通，所述控制阀组的第三接口与所述马达的第一接口连通，所述控制阀组的第四接口与所述马达的第二接口连通；所述第一换向阀分别与第一管路、第二管路、柱塞马达连通。

Description

一种公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘机

技术领域

本发明涉及机械设备领域，尤其涉及一种公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘机。

背景技术

在铁路系统高速发展的今天，相关的铁路维护施工设备也在高速发展中。用于替换人工的各种自动化设备都不断出现，而基于挖掘机为主体进行改装设计的一种公铁两用挖掘机就是其中的一种。

目前的公铁两用挖掘机存在以下缺点：

1)、现有的公铁两用挖掘机缺少拖行功能；

2)、挖掘机主控阀与任何不带控制阀的马达组合时缺少防溜坡能力；

3)、挖掘机主控阀与任何不带控制阀的马达组合时缺少有效的制动能力；

4)、现有的公铁两用挖掘机缺少对两套行走系统主供油油路的实施方案。

发明内容

本发明提供一种公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘机，用以解决现有的公铁两用挖掘机存在缺少拖行功能、防溜坡能力、制动能力以及对两套行走系统主供油油路的实施方案。

本发明提供一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，包括：

主泵；

挖掘机主控阀，与所述主泵连通；

行走单元，包括马达、柱塞马达、第一换向阀、控制阀组、第一管路和第二管路，所述第一管路的一端和所述第二管路的一端分别与所述挖掘机主控阀的接口一一对应连通，所述第一管路的另一端与所述控制阀组的第一接口连通，所述第二管路的另一端与所述控制阀组的第二接口连通，所述控制阀组的第三接口与所述马达的第一接口连通，所述控制阀组的第四接口与所述马达的第二接口连通；所述第一换向阀分别与第一管路、第二管路、柱塞马达连通。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述控制阀组包括：

比例换向阀，所述比例换向阀的第一接口和左位先导控制油路共同连通所述第一管路的另一端，所述比例换向阀的第二接口和右位先导控制油路共同连通所述第二管路的另一端，所述左位先导控制油路与所述右位先导控制油路均设置有阻尼器；

第二换向阀，所述第二换向阀的第一接口通过第三管路与所述比例换向阀的第三接口连通，所述第二换向阀的第二接口通过第四管路与所述比例换向阀的第四接口连通，所述第二换向阀的第三接口与所述马达的第一接口连通，所述第二换向阀的第四接口与所述马达的第二接口连通。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述控制阀组还包括：

两个溢流阀，两个所述溢流阀分别与所述第三管路、所述第四管路连通。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述控制阀组还包括：

两个单向阀，两个所述单向阀一一对应地设置于所述比例换向阀的第一接口的进油通道和所述比例换向阀的第二接口的进油通道。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述比例换向阀为O型三位四通比例换向阀。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述控制阀组还包括：

两个单向阀，一个所述单向阀的进油口与所述左位先导控制油路连通，出油口与所述第三管路连通；另一个所述单向阀的进油口与所述右位先导控制油路连通，出油口与所述第四管路连通。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述比例换向阀为O型三位四通比例换向阀、JOC型三位四通比例换向阀或单向连通型换向阀。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述第二换向阀为两位四通换向阀，所述第一换向阀为两位六通换向阀。

根据本发明提供的一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述马达为齿轮马达或液压马达。

本发明还提供一种公铁两用挖掘机，包括挖掘机主体，还包括如上所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述驱动系统设置于所述挖掘机主体。

本发明提供的公铁两用挖掘机行走驱动系统，通过设置控制阀组可对驱动系统的油路进行控制实现了以下功能：1、挖掘机主控阀与马达匹配时具有良好的刹车制动性能；2、能够实现钢轨轮系在下坡行走时，防止出现失速溜坡的问题；3、实现钢轨轮系的拖行功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的公铁两用挖掘机行走驱动系统的结构示意图；

图2是本发明提供的第一种控制阀组的结构示意图；

图3是本发明提供的第二种控制阀组的结构示意图；

图4是本发明提供的第三种控制阀组的结构示意图；

图5是本发明提供的第四种控制阀组的结构示意图。

附图标记：

1、控制阀组；2、齿轮马达；3、柱塞马达；4、第一换向阀；5、挖掘机主控阀；6、主泵；7、第一管路；8、第二管路；9、比例换向阀；10、第二换向阀；11、左位先导控制油路；12、右位先导控制油路；13、阻尼器；14、溢流阀；15、单向阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。

下面结合图1至图5描述本发明的公铁两用挖掘机行走驱动系统及公铁两用挖掘。

图1示例了一种公铁两用挖掘机行走驱动系统的结构示意图，如图1所示，公铁两用挖掘机行走驱动系统包括主泵6、挖掘机主控阀5和两个行走单元，挖掘机主控阀5与主泵6连通。行走单元包括马达、柱塞马达3、第一换向阀4、控制阀组1、第一管路7和第二管路8，本实施例中马达为齿轮马达2，但是马达类型并不限定于此，也可为液压马达。第一管路7的一端和第二管路8的一端分别与挖掘机主控阀5的接口一一对应连通，第一管路7的另一端与控制阀组1的第一接口连通，第二管路8的另一端与控制阀组1的第二接口连通，控制阀组1的第三接口与齿轮马达2的第一接口连通，控制阀组1的第四接口与齿轮马达2的第二接口连通；第一换向阀4分别与第一管路7、第二管路8、柱塞马达3连通。通过设置控制阀组1可对驱动系统的油路进行控制实现了以下功能：1、挖掘机主控阀5与齿轮马达2匹配时具有良好的刹车制动性能；2、能够实现钢轨轮系在下坡行走时，防止出现失速溜坡的问题；3、实现钢轨轮系的拖行功能。

图3示例了第二种控制阀组的结构示意图，如图3所示，根据本发明的实施例，控制阀组1包括比例换向阀9和第二换向阀10，比例换向阀9的第一接口和左位先导控制油路11共同连通第一管路7的另一端，比例换向阀9的第二接口和右位先导控制油路12共同连通第二管路8的另一端，左位先导控制油路11与右位先导控制油路12均设置有阻尼器13。第二换向阀10的第一接口通过第三管路与比例换向阀9的第三接口连通，第二换向阀10的第二接口通过第四管路与比例换向阀9的第四接口连通，第二换向阀10的第三接口与齿轮马达2的第一接口连通，第二换向阀10的第四接口与齿轮马达2的第二接口连通。

根据本发明的实施例，控制阀组1还包括两个溢流阀14，两个溢流阀14分别与第三管路、第四管路连通，其中一个溢流阀14的第一接口与第三管路连通，第二接口与第四管路连通；另一个溢流阀14的第一接口与第四管路连通，第二接口与第三管路连通。

图2示例了第一种控制阀组的结构示意图，如图2所示，根据本发明的实施例，控制阀组1还包括两个单向阀15，其中一个记为左位单向阀，另一个记为右位单向阀，左位单向阀设置于比例换向阀9的第一接口的进油通道，右位单向阀设置于比例换向阀9的第二接口的进油通道，本实施例中比例换向阀9为O型三位四通比例换向阀9，当然比例换向阀9的具体类型并不限定于此，还可以为单向连通型换向阀。

需要说明的是，本发明中的控制阀组1的具体实物设计方案不拘泥于此，也包括任何以拆分后用外部管路拼接的形式来实现上述控制阀组1方案的“分包”型设计方案。比如将三位四通比例换向阀9、溢流阀14、两位四通换向阀分别作为独立的元件开发设计，然后用外部管路进行管式连接，形成具有相同效果的设计方案。控制阀组1中在三位四通比例换向阀和齿轮马达2之间设置两位四通换向阀，两位四通换向阀的左位机能是双直通，右位机能是U型。两位四通换向阀的动作控制方式不限，可以为手动或电控。在原履带行走系统的驱动回路上增设了两位六通换向阀，将原有行走驱动回路分流，形成两套驱动回路。两个两位六通换向阀也可以使用一个两位十二通换向阀进行替代，两位六通换向阀的动作控制方式不限，可以为手动或者电控。

图4示例了第三种控制阀组的结构示意图，如图4所示，根据本发明的实施例，控制阀组1还包括两个单向阀15，一个单向阀15的进油口与左位先导控制油路11连通，出油口与第三管路连通；另一个单向阀15的进油口与右位先导控制油路12连通，出油口与第四管路连通，本实施例中比例换向阀9为O型三位四通比例换向阀。

图5示例了第四种控制阀组的结构示意图，如图5所示，在本发明的一个实施例，两个单向阀15的安装方式与上一实施例中单向阀15的安装方式相同，与上一实施例的不同之处在于，本实施例中比例换向阀9为JOC型三位四通比例换向阀。

根据本发明的实施例，第二换向阀10为两位四通换向阀，第一换向阀4为两位六通换向阀。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例，公铁两用挖掘机行走驱动系统包括主泵6、挖掘机主控阀5和两个行走单元，挖掘机主控阀5与主泵6连通。行走单元包括齿轮马达2、柱塞马达3、第一换向阀4、控制阀组1、第一管路7和第二管路8，第一管路7的一端和第二管路8的一端分别与挖掘机主控阀5的接口一一对应连通。第一换向阀4为两位六通换向阀，第一换向阀4用于控制柱塞马达3的转动与停止，第一换向阀4分别与第一管路7、第二管路8、柱塞马达3连通。

控制阀组1包括比例换向阀9、第二换向阀10、两个溢流阀14和两个单向阀15，比例换向阀9的第一接口和左位先导控制油路11共同连通第一管路7的另一端，比例换向阀9的第二接口和右位先导控制油路12共同连通第二管路8的另一端，左位先导控制油路11与右位先导控制油路12均设置有阻尼器13。第二换向阀10为两位四通换向阀，第二换向阀10的第一接口通过第三管路与比例换向阀9的第三接口连通，第二换向阀10的第二接口通过第四管路与比例换向阀9的第四接口连通，第二换向阀10的第三接口与齿轮马达2的第一接口连通，第二换向阀10的第四接口与齿轮马达2的第二接口连通。两个溢流阀14分别与第三管路、第四管路连通，其中一个溢流阀14的第一接口与第三管路连通，第二接口与第四管路连通；另一个溢流阀14的第一接口与第四管路连通，第二接口与第三管路连通。两个单向阀15中一个记为左位单向阀，另一个记为右位单向阀，左位单向阀设置于比例换向阀9的第一接口的进油通道，右位单向阀设置于比例换向阀9的第二接口的进油通道，本实施例中比例换向阀9为O型三位四通比例换向阀。

两个柱塞马达3为履带驱动链轮的驱动马达，两个齿轮马达2为钢轨轮系的驱动马达。在常规状态下，主泵6通过挖掘机主控阀5给履带驱动链轮的柱塞马达3进行供给。在挖掘机主控阀5和两个柱塞马达3之间的第一管路7和第二管路8上增加两位六通换向阀，实现将供油回路分流成两条供油回路。两条回路互相切换，轮流工作，分别作为钢轨轮系和履带轮系的驱动回路。第一换向阀4根据实际需要可以采用手动或者电控形式。为了方便操作，这里采用了电控形式，电磁铁DT01、电磁铁DT02分别作为左右两套行走系统的切换开关，两个切换开关同步动作。如默认状态为履带行走状态时，当整机设备需要在铁轨上运行时，电磁铁DT01与电磁铁DT02同时动作，主泵6通过挖掘机主控阀5和控制阀组1给钢轨齿轮马达2供给。控制阀组1能够实现钢轨轮系的拖行功能，驻车制动功能，行车制动功能以及防失速功能。

第二换向阀10默认处于左位，即直通状态。比例换向阀9是一种液控比例滑阀，两侧的油路是其先导控制油路，比例换向阀9的阀芯使用O型中位机能。比例换向阀9的第一接口记为A口，比例换向阀9的第二接口记为B，第二换向阀10的第三接口为C口，第二换向阀10的第四接口为D。先导控制油路无压力时，比例换向阀9的阀芯靠两侧的弹簧自动复位。根据系统的实际需要，给两个弹簧设置合适的预紧力和弹性系数，即设定比例换向阀9的阀芯的开启压力和开启特性。当挖机在平地上向其中一侧行驶，如A侧进油时，此时比例换向阀9的第一接口建立起压力，同时左位先导控制油路11也建立起压力。压力通过阻尼器13作用在比例换向阀9的阀芯的左侧作用面上。使得阀芯右移，阀芯左位进入工作位，且位移量达到最大，此时阀芯内部油道处于全开状态。比例换向阀9的第一接口的压力油可以通过左位单向阀、第二换向阀10以及第二换向阀10的第三接口畅通供给齿轮马达2。

当铁轨有不同程度的下行趋势，即下坡时，由于机重的关系，挖机有下冲的风险。此时比例换向阀9的第一接口有吸空的趋势，即相比于在平地上行驶时，比例换向阀9的第一接口的压力会下降，同时左位先导控制油路11的压力也会下降，阀芯右移的位移量减小，阀芯左位的油道处于半开状态，且开度大小与左位先导控制油路11的瞬时压力值大小成线性比例关系。也就是与比例换向阀9的第一接口瞬时压力以及铁轨下行坡度大小成线性比例关系。下坡坡度越大，比例换向阀9的第一接口的吸空程度越大，左位先导控制油路11的压力越小，阀芯的位移开口量就越小，阀芯通道开口量就越小，齿轮马达2的回油背压就越大，反馈到比例换向阀9的第一接口的压力就越大，最终阀芯会处于一个较小位移量的平衡状态。此时比例换向阀9的第一接口的压力也处于一个稳定的工作数值。这就解决了挖机在轨道上遇到下坡时的失速问题。当挖机没有行走动作时，第二换向阀10的阀芯处于中位状态，O型的中位机能使得齿轮马达2处于锁止状态，起到驻车制动作用。齿轮马达2的两个工作油路之间互相设置了溢流阀14，形成闭式回路。同时先导控制油路上设置有阻尼器13，比例换向阀9的内部通道设置了单向阀15。通过对三者的结构参数进行合理化匹配设计，可形成对制动压力的合理化控制，从而形成完善的行车制动缓冲系统，解决了钢轨轮系的制动问题。通过将溢流阀14的出油口与对面油路的相连形成闭式回路，可以将制动溢流油液补偿回进油侧，防止齿轮马达2产生吸空。第二换向阀10是一种U型机能换向阀，默认处于左位的直通状态。当挖机需要被牵引车拖行时，控制系统控制第二换向阀10的电磁铁进行动作，进入右位状态，齿轮马达2的进回油形成闭式回路，实现拖行功能。

本发明还提供一种公铁两用挖掘机，包括挖掘机主体，还包括上述任一实施例所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述驱动系统设置于挖掘机主体。

最后应说明的是：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 (10)

1.一种公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，包括：

主泵；

挖掘机主控阀，与所述主泵连通；

行走单元，包括马达、柱塞马达、第一换向阀、控制阀组、第一管路和第二管路，所述第一管路的一端和所述第二管路的一端分别与所述挖掘机主控阀的接口一一对应连通，所述第一管路的另一端与所述控制阀组的第一接口连通，所述第二管路的另一端与所述控制阀组的第二接口连通，所述控制阀组的第三接口与所述马达的第一接口连通，所述控制阀组的第四接口与所述马达的第二接口连通；所述第一换向阀分别与第一管路、第二管路、柱塞马达连通。

2.根据权利要求1所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述控制阀组包括：

比例换向阀，所述比例换向阀的第一接口和左位先导控制油路共同连通所述第一管路的另一端，所述比例换向阀的第二接口和右位先导控制油路共同连通所述第二管路的另一端，所述左位先导控制油路与所述右位先导控制油路均设置有阻尼器；

第二换向阀，所述第二换向阀的第一接口通过第三管路与所述比例换向阀的第三接口连通，所述第二换向阀的第二接口通过第四管路与所述比例换向阀的第四接口连通，所述第二换向阀的第三接口与所述马达的第一接口连通，所述第二换向阀的第四接口与所述马达的第二接口连通。

3.根据权利要求2所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述控制阀组还包括：

两个溢流阀，两个所述溢流阀分别与所述第三管路、所述第四管路连通。

4.根据权利要求3所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述控制阀组还包括：

两个单向阀，两个所述单向阀一一对应地设置于所述比例换向阀的第一接口的进油通道和所述比例换向阀的第二接口的进油通道。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述比例换向阀为O型三位四通比例换向阀。

6.根据权利要求3所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述控制阀组还包括：

两个单向阀，一个所述单向阀的进油口与所述左位先导控制油路连通，出油口与所述第三管路连通；另一个所述单向阀的进油口与所述右位先导控制油路连通，出油口与所述第四管路连通。

7.根据权利要求6所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述比例换向阀为O型三位四通比例换向阀、JOC型三位四通比例换向阀或单向连通型换向阀。

8.根据权利要求2、3、4、6或7中任一项所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述第二换向阀为两位四通换向阀，所述第一换向阀为两位六通换向阀。

9.根据权利要求1、2、3、4、6或7中任一项所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，其特征在于，所述马达为齿轮马达或液压马达。

10.一种公铁两用挖掘机，包括挖掘机主体，其特征在于，还包括权利要求1至9中任一项所述的公铁两用挖掘机行走驱动系统，所述驱动系统设置于所述挖掘机主体。

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