CN113833050A - 一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，包括电控变排量泵、电控负载敏感多路阀、电控手柄或电控脚踏以及控制器；当操作电控手柄或电控脚踏时，产生信号转换成电流信号并传递至控制器；控制器将信号同时传递到电控变排量泵和电控负载敏感多路阀；根据操作电控手柄或电控脚踏的行程，控制器计算工作联组件所需流量总和；根据控制器输出的信号反馈到电控变排量泵控制斜盘摆角的变量控制比例阀，计算出电控变排量泵的流量输出总和，实现工作联组件向对应的执行机构提供对应的流量。主油路的油液不用经过电控负载敏感多路阀内主阀芯反馈负载压力，进而再调节电控变量泵的斜盘摆角，减小系统响应的时间。

Description

一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统

技术领域

本发明涉及工程机械液压技术领域，尤其涉及一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统。

背景技术

小型挖掘机以其动作灵活，紧凑的尺寸，狭窄作业等优点，在建筑、工程等行业广泛应用，目前市场上小型挖掘机的液压系统多是负载敏感泵+液控负载敏感多路阀组成的负载敏感系统。主要是通过负载敏感变量泵提供泵源，先导油源块提供先导油，由液控手柄和脚踏阀控制，负载敏感多路阀通过其压力补偿阀，将执行机构最高的负载压力作为LS压力信号反馈给变量泵，控制变量泵的斜盘摆角，各工作联的主阀芯节流口前后压差一致，流量按需分配，实现协调动作的同时降低能量消耗。

随着电子技术的日益发展，电气控制元件已能满足高速运算，快速响应控制，工程机械对智能化的要求越来越高，电控系统成为未来主机系统的必然趋势，为此提出小型挖掘机电控负载敏感液压系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，通过控制器直接控制主阀开口和主泵的斜盘摆角，泵与阀同时启动，实现主泵按需提供流量，主油路的油液不用经过主阀芯反馈负载压力，进而再调节电控变量泵的斜盘摆角，减小系统响应的时间。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提供了一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，包括电控变排量泵、电控负载敏感多路阀、电控手柄或电控脚踏以及控制器；

所述电控负载敏感多路阀包括工作联组件；

当操作电控手柄或电控脚踏时，产生解析信号并转换成电流信号传递至所述控制器；

所述控制器将信号同时传递到所述电控变排量泵和电控负载敏感多路阀；

根据操作电控手柄或电控脚踏的行程，所述控制器计算需要推动所述电控负载敏感多路阀的主阀芯的行程，计算所述工作联组件所需流量总和；

根据所述控制器输出的信号反馈到所述电控变排量泵控制斜盘摆角的变量控制比例阀，计算出所述电控变排量泵的流量输出总和，实现所述工作联组件向对应的执行机构提供对应的流量。

进一步地，所述电控变排量泵的供油口连接所述电控负载敏感多路阀的进油口，所述电控变排量泵的吸油口和泄油口连接液压油箱，所述电控变排量泵通过变量控制线束连接所述控制器。

进一步地，所述电控负载敏感多路阀采用片式多路阀，所述电控负载敏感多路阀还包括进油联组件和尾联组件。

进一步地，所述进油联组件包括电子卸荷电磁阀、中位卸荷阀、压力补偿节流阀、LS溢流阀、进油口、LS油口、泄油口和回油口；

所述LS油口连接压力传感器，所述泄油口和回油口连接液压油箱，所述进油口与所述工作联组件贯通；

所述电子卸荷电磁阀的一个口连接进油口，另一个口连接回油口；

所述中位卸荷阀的一侧连接进油口；

所述LS溢流阀设置在LS油道上；

所述压力补偿节流阀设置在LS油道上。

进一步地，所述电控变排量泵供油口连接先导油源块，为其提供油源；

其中，所述先导油源块包括减压阀、行走变速电磁阀、安全使能电磁阀和蓄能器，所述行走变速电磁阀、安全使能电磁阀和蓄能器并联在所述减压阀之后；

所述先导油源块具有先导出油口。

进一步地，所述执行机构包括油缸、回转马达、左行走马达和右行走马达，所述工作联组件用于控制所述油缸、回转马达、左行走马达和右行走马达的动作。

进一步地，所述左行走马达和右行走马达分别具有两种速度模式，通过所述控制器控制所述先导油源块中的行走变速电磁阀实现调节。

进一步地，所述工作联组件包括左行走工作联和右行走工作联，所述左行走工作联与所述左行走马达相连，所述右行走工作联与所述右行走马达相连，所述左行走工作联和右行走工作联上设置相通的阻尼孔，实现所述左行走工作联和右行走工作联负载压力一致。

进一步地，所述尾联组件包括回转解锁电磁阀、回转马达制动控制口、先导油口；

所述电控变排量泵提供的主油路经过所述先导油源块进行减压后通过所述安全使能电磁阀后从所述先导出油口输出，经由所述先导油口输入，为所述工作联组件内的为所述工作联组件内的电磁阀和所述回转解锁电磁阀提供先导油源；

所述回转马达上的制动控制阀的供油来自所述先导油源块的先导出油口，解除制动的控制油来自所述回转马达制动控制口。

进一步地，所述工作联组件还包括电子负载保持阀，用于执行油缸不动时，能够保持油缸一定时间内不发生沉降；

当操作所述电控手柄或电控脚踏，信号同时传递到所述电子负载保持阀和所述工作联组件内的电磁铁，所述工作联组件内的主阀芯打开的同时所述电子负载保持阀打开，实现正常工作。

本发明的有益效果：

操作者的指令信号通过控制器直接控制电控负载敏感多路阀开口和电控变排量泵的斜盘摆角，泵与阀同时启动，实现主泵按需提供流量，主油路的油液不用经过电控负载敏感多路阀内的主阀芯反馈负载压力，进而再调节电控变量泵的斜盘摆角，减小系统响应的时间。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统的原理图；

图2为根据本发明实施例提供的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统中组合阀一的原理图；

图3为根据本发明实施例提供的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统中组合阀二的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明设计一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，包括电控变排量泵1、电控负载敏感多路阀2、油缸3.1～3.4、回转马达4、右行走马达5、左行走马达6、先导油源块7、电控手柄8、电控脚踏9、控制器10、液压油箱11。

电控变排量泵1的供油口101接电控负载敏感多路阀2的进油口201.1，吸油口102和泄油口103连液压油箱11，变量控制线束12.1接入控制器10。

电控变排量泵1的供油口101连接先导油源块7，为其提供油源。先导油源块7包括减压阀703、行走变速电磁阀704、安全使能电磁阀705和蓄能器。行走变速电磁阀704、安全使能电磁阀705和蓄能器同时并联在减压阀703之后。先导油源块7具有先导出油口701及行走高低速控制油口702。

电控负载敏感多路阀2采用片式多路阀，包括进油联组件201、工作联组件202～209和尾联组件210。

进油联组件201包括电子卸荷电磁阀201.8、中位卸荷阀201.7、压力补偿节流阀201.6、LS溢流阀201.5、进油口201.1、LS油口201.2、泄油口201.3和回油口201.4。LS油口201.2接压力传感器，泄油口201.3和回油口201.4接液压油箱11，进油口201.1与工作联组件202～209贯通为工作联组件202～209提供油源，电子卸荷电磁阀201.8的一个口连接进油口201.1，另一个口连接回油口201.4。

小挖发动机启动后，安全使能电磁阀开启前，整车不能动作，电控变排量泵1处于最小排量输出最小流量，此时电子卸荷电磁阀201.8通电，使电控变排量泵1的最小流量全部流入液压油箱11，此时电控变排量泵1口建立不了压力，实现电子卸荷，节省油耗；当安全使能电磁阀开启后，需要电控变排量泵1保留最小排量，用以随时响应工作联组件202～209的动作指令，因此关闭电子卸荷电磁阀201.8，改用中位卸荷阀201.7卸荷，中位卸荷阀201.7的一侧连接进油口201.1，当工作联组件202～209无动作时，进油克服弹簧力推开中位卸荷阀201.7，电控变排量泵1的进油口201.1与回油口201.4相连，卸荷掉大部分油液，此时进油压力等于弹簧产生的压力，该压力用来待命，等待有动作指令时可以及时推动电控变排量泵1的斜盘摆角，增大排量。LS溢流阀201.5设置在LS油道上，工作时起安全保护作用，压力补偿节流阀201.6也设置在LS油道上，用来过滤LS冲击压力，防止执行机构受冲击影响。电子卸荷电磁阀201.8工作逻辑见图4。

工作联组件202～209用于控制油缸3.1～3.4、回转马达4和左右行走马达6、7的动作，其中左右行走工作联203、204具有直线行走功能，分别在左右工作联上设置相通的阻尼孔203.1，实现两个工作联负载压力相通，当两个电控脚踏9同时踩下时，两个工作联负载压力可以保持一致，实现压差一致，保证两个工作联的流量一致，实现直线行走功能，该方法代替直线行走阀，节省空间和成本。左、右行走马达5、6具备两种速度模式，通过控制器10控制先导油源块7中的行走变速电磁阀实现。

工作联组件206设置电子负载保持阀206.1，用于执行油缸不动时，可以保持油缸长时间不发生沉降，当操作电控手柄8或电控脚踏9，信号同时传递到工作联组件202～209内的电磁铁和电子负载保持阀206.1，工作联组件内的主阀芯打开的同时电子负载保持阀206.1打开，实现正常工作。

尾联组件210设置回转解锁电磁阀210.1、回油二口210.2、回转马达制动控制口210.3、先导油口210.4、先导泄油口210.5。泵提供的主油路经过先导油源块7进行减压后通过安全使能电磁阀后从先导出油口701输出，为电控负载敏感多路阀2提供先导油源，由先导油口210.4输入，为工作联组件202～209内的电磁铁和回转解锁电磁铁210.1提供先导油源。

回转马达4上的制动控制阀401的供油来自先导油源块的先导出油口701，解除制动的控制油信号来自尾联组件210上的210.3油口。当工作联组件中的回转联209有操作信号时，回转解锁电磁阀210.1同时也得到电信号打开，用于解锁回转制动。

当操作电控手柄8或电控脚踏9时，解析信号转换成电流信号，传递电信号到控制器10，控制器10将信号同时传递到电控变排量泵1和电控负载敏感多路阀2上，根据推动手柄的行程，控制器10计算需要推动电控负载敏感多路阀2内的主阀芯的行程，计算工作联组件202～209所需流量总和，同时，根据控制器10输出的信号反馈到电控变排量泵1的控制斜盘摆角的比例阀，计算出电控变排量泵1的流量输出总和，实现工作联组件202～209向对应的执行机构提供对应的流量，不需要再通过主阀芯开启后将负载压力反馈到电控变排量泵1的LS油路这个环节，电控变排量泵1和电控负载敏感多路阀2同时响应，使系统响应加快。当两个或多个工作联同时动作时，负载压力有高有低，电控负载敏感多路阀2内部的LS压力信号可以关负载小的工作联组件内的压力补偿阀，实现各工作联流量合理分配，电控变排量泵1的排量控制信号与负载反馈信号无关，与电控手柄操作有关，提供的流量更加线性，各个执行机构运动更加平稳。

在泵流量达到饱和状态时，内收平地时，控制器10程序设置平地模式，该模式下将动臂提升缓回电流值设置为部分调控区间，大大的降低死区，提升操控性能。

控制器10接收电控手柄8和电控脚踏9信号，通过计算分析，向相对应的工作联组件发出控制指令，同时反馈到电控变排量泵1的变量控制比例阀，控制电控变排量泵1摆角，使电控变排量泵1按指令提供油源，根据小型挖掘机作业工况，操控模式设置平地模式和挖掘模式，每个模式设置不同的档位，每个档位设置不同的转速，实现该模式下的最优操作性能。同时通过控制器10增设自动平地、自动挖掘、自动刮坡、无人驾驶等智能模式，用户可以自主选择。智能模式下，通过编写程序，可以实现远程控制，支撑小挖实现智能化远程操作，大大提升智能化作业程度。

本发明技术方案带来的技术效果：

1.操作者的指令信号通过控制器直接控制电控负载敏感多路阀开口和电控变排量泵的斜盘摆角，电控变排量泵与电控负载敏感多路阀同时启动，实现电控变排量泵按需提供流量，主油路的油液不用经过电控负载敏感多路阀内的主阀芯反馈负载压力，进而再调节电控变排量泵的斜盘摆角，减小系统响应的时间。

2.操作手柄为电控手柄，操作力小，响应快，舒适性优于液压先导手柄，操纵灵活，更高效稳定；

3.所述系统设置电子卸荷功能，将电控变排量泵的最小排量直接卸荷回液压油箱，减少能量损失。

4.回转马达制动控制信号采用回转解锁电磁阀，回转解锁电磁阀设置在安全使能电磁阀之后，集成在多路阀尾联，节省空间，简化管路，增加安全性。

5.该系统设置智能辅助模式，增设自动平地、自动挖掘、自动刮坡及无人驾驶等模式，大大降低操作者劳动强度，提高小挖智能化控制性能。

以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，包括电控变排量泵、电控负载敏感多路阀、电控手柄或电控脚踏以及控制器；

所述电控负载敏感多路阀包括工作联组件；

当操作电控手柄或电控脚踏时，产生解析信号并转换成电流信号传递至所述控制器；

所述控制器将信号同时传递到所述电控变排量泵和电控负载敏感多路阀；

根据操作电控手柄或电控脚踏的行程，所述控制器计算需要推动所述电控负载敏感多路阀的主阀芯的行程，计算所述工作联组件所需流量总和；

根据所述控制器输出的信号反馈到所述电控变排量泵控制斜盘摆角的变量控制比例阀，计算出所述电控变排量泵的流量输出总和，实现所述工作联组件向对应的执行机构提供对应的流量。

2.根据权利要求1所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述电控变排量泵的供油口连接所述电控负载敏感多路阀的进油口，所述电控变排量泵的吸油口和泄油口连接液压油箱，所述电控变排量泵通过变量控制线束连接所述控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述电控负载敏感多路阀采用片式多路阀。

4.根据权利要求1所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述电控负载敏感多路阀还包括进油联组件，所述进油联组件包括电子卸荷电磁阀、中位卸荷阀、压力补偿节流阀、LS溢流阀、进油口、LS油口、泄油口和回油口；

所述LS油口连接压力传感器，所述泄油口和回油口连接液压油箱，所述进油口与所述工作联组件贯通；

所述电子卸荷电磁阀的一个口连接进油口，另一个口连接回油口；

所述中位卸荷阀的一侧连接进油口；

所述LS溢流阀设置在LS油道上；

所述压力补偿节流阀设置在LS油道上。

5.根据权利要求1所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述电控变排量泵供油口连接先导油源块，为其提供油源；

其中，所述先导油源块包括减压阀、行走变速电磁阀、安全使能电磁阀和蓄能器，所述行走变速电磁阀、安全使能电磁阀和蓄能器并联在所述减压阀之后；

所述先导油源块具有先导出油口。

6.根据权利要求5所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述执行机构包括油缸、回转马达、左行走马达和右行走马达，所述工作联组件用于控制所述油缸、回转马达、左行走马达和右行走马达的动作。

7.根据权利要求6所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述左行走马达和右行走马达分别具有两种速度模式，通过所述控制器控制所述先导油源块中的行走变速电磁阀实现调节。

8.根据权利要求6所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述工作联组件包括左行走工作联和右行走工作联，所述左行走工作联与所述左行走马达相连，所述右行走工作联与所述右行走马达相连，所述左行走工作联和右行走工作联上设置相通的阻尼孔，实现所述左行走工作联和右行走工作联负载压力一致。

9.根据权利要求6至8任一项所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述电控负载敏感多路阀还包括尾联组件，所述尾联组件包括回转解锁电磁阀、回转马达制动控制口、先导油口；

所述电控变排量泵提供的主油路经过所述先导油源块进行减压后通过所述安全使能电磁阀后从所述先导出油口输出，经由所述先导油口输入，为所述工作联组件内的电磁阀和所述回转解锁电磁阀提供先导油源；

所述回转马达上的制动控制阀的供油来自所述先导油源块的先导出油口，解除制动的控制油来自所述回转马达制动控制口。

10.根据权利要求1所述的一种小型挖掘机电控负载敏感液压系统，其特征在于，所述工作联组件还包括电子负载保持阀，用于执行油缸不动时，能够保持油缸一定时间内不发生沉降；

当操作所述电控手柄或电控脚踏，信号同时传递到所述电子负载保持阀和所述工作联组件内的电磁铁，所述工作联组件内的主阀芯打开的同时所述电子负载保持阀打开，实现正常工作。

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