CN114251331A - 一种自适应液压冷却系统及无人靶车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应液压冷却系统及无人靶车，该由风冷模块、水冷模块及超高温冷却模块组成；当油温低于T0时，所述冷却系统不工作；当油温高于T0且低于T1时，风冷模块的风扇开始工作，并能够根据油温的变化控制风扇的转速；当油温高于T1且低于T2时，风冷模块的风扇全速工作，水冷模块逐步启动以辅助风冷模块散热；当油温高于T2时，风冷模块和水冷模块进入全速工作状态，超高温冷却模块开始工作以进一步散热；其中，T2>T1>T0；无人靶车包括：靶车车体及设置在靶车车体上的液压系统和自适应液压冷却系统；所述液压系统通过自适应液压冷却系统提供自适应冷却功能；其中，液压系统用于驱动靶车车体动作。
Description
技术领域
本发明涉及无人靶车技术领域，具体涉及一种自适应液压冷却系统及无人靶车。
背景技术
无人靶车是军队现代化训练打靶的重要后勤保障装备之一，对于减少打靶训练的布靶时间、提高布靶工作的安全性都具有重要的意义。靶车通过液压系统来改变车辆的运动状态，由于靶车的工作环境昼夜温差大、布靶时间长的特点，若液压系统一直采用较高强度的冷却会极大的消耗靶车的能源储备，影响靶车的最大里程；若不进行冷却或者冷却性能较弱的话，在中午温度较高的环境中靶车会由于液压系统温度较高而导致靶车各执行机构无力和动作滞缓，严重影响靶车的使用性能。
现如今的液压系统冷却方案主要为：(1)通过设置油温阈值多级调节风冷冷却器风扇的转动速度；(2)通过独立的水冷冷却方式来进行液压系统冷却。通过风冷冷却器转速调节来控制液压系统冷却的冷却能力是当今领域常用的液压冷却手段，但由于靶车的工作温度过高，因此仅依靠风冷冷却器的调节往往会导致风扇的转速处于最大值时仍不能满足靶车液压冷却的要求；水冷冷却器的水泵能量消耗太高，若全程使用水冷模块进行靶车的液压冷却工作，会导致靶车的能量消耗过高，影响靶车的最大里程。
靶车的液压冷却系统设计的难点在于靶场环境的复杂性：温度很低时无需液压冷却系统的调节靶车仍能正常工作；温度很高时即使风冷转速最高甚至水冷冷却仍不能满足靶车的液压冷却要求；同时还要考虑靶车的能源消耗、行驶里程及续航时间，确保布靶任务的顺利完成。因此，提供一种适合靶场复杂环境的自适应液压冷却系统及无人靶车是本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自适应液压冷却系统及无人靶车，能够解决现有靶车液压冷却系统自适应调节的环境适应温度范围小、靶车能源消耗大的问题。
本发明的技术方案为：一种自适应液压冷却系统，所述冷却系统对液压系统进行冷却，由风冷模块、水冷模块及超高温冷却模块组成；当油温低于T0时，所述冷却系统不工作；当油温高于T0且低于T1时，风冷模块的风扇开始工作，并能够根据油温的变化控制风扇的转速；当油温高于T1且低于T2时，风冷模块的风扇全速工作，水冷模块逐步启动以辅助风冷模块散热；当油温高于T2时，风冷模块和水冷模块进入全速工作状态，超高温冷却模块开始工作以进一步散热；其中，T2>T1>T0。
优选地，所述风冷模块还包括：车载电源和风扇控制器；
所述车载电源用于给风扇控制器供电，液压系统中的油温传感器将测得的油温传输给风扇控制器，风扇控制器根据不同油温驱动风扇以不同转速转动；
所述风扇安装在液压系统中的风冷散热器的后方，用于带走风冷散热器产生的热量。
优选地，所述风扇控制器由电源模块、控制模块及驱动模块组成；电源模块用于将车载电压转化为控制模块的工作电压；当油温高于T0且低于T1时，控制模块根据油温传感器所测得的油温向驱动模块发送不同的驱动信号，以控制风扇按设定转速工作；其中，控制模块发送的驱动信号以电信号的形式传递，驱动模块负责将控制模块传递的电信号进行放大，转化为风扇转动所需的电压值。
优选地，所述水冷模块包括：水冷水箱、水冷水泵、水冷控制器、铜制支臂、水冷头和水冷散热器；
所述水冷水泵、水冷头和水冷散热器依次通过管路串联到水冷水箱中，液压系统中的油温传感器将测得的油温传输给水冷控制器，水冷水泵和铜制支臂接受水冷控制器的控制；其中，所述铜制支臂一端固定在水冷头上，另一端接受水冷控制器的控制，当油温高于T1且低于T2时，铜制支臂接受水冷控制器控制的一端与液压系统中的风冷散热器连接；
所述水冷水箱用于储存水冷模块的冷却液；所述水冷控制器根据油温传感器所测得的油温确定当前水冷水泵的转速。
优选地，所述超高温冷却模块包括：喷雾水箱、增压泵、喷雾控制器和喷头；增压泵和两个以上喷头依次通过管路串联到喷雾水箱中，增压泵和喷头同时接受喷雾控制器的控制；其中，液压系统中的油温传感器将测得的油温发送给喷雾控制器；
所述喷雾水箱用于储存超高温冷却模块的冷却液；所述增压泵用于维持超高温冷却模块中的压力；
所述喷头安装在液压系统中的风冷散热器和水冷模块的水冷散热器的上方；当油温大于 T2时，喷雾控制器控制喷头对风冷散热器和水冷散热器进行喷雾工作；同时，喷雾控制器根据喷头喷出液体量对增压泵进行加压，使超高温冷却模块中的压力值维持在设定范围内。
一种无人靶车，包括：靶车车体及设置在靶车车体上的液压系统和自适应液压冷却系统；所述液压系统通过自适应液压冷却系统提供自适应冷却功能；其中，液压系统用于驱动靶车车体动作。
优选地，所述液压系统还包括：油箱、油泵、发动机、过滤器、左轮液压马达、左轮换向阀、右轮换向阀和右轮液压马达；
所述油泵、过滤器和风冷散热器通过管路依次串联到油箱中，发动机输出轴与油泵相连；过滤器和风冷散热器之间的管路上分别设有左轮换向阀和右轮换向阀，且左轮换向阀和右轮换向阀分别用于控制左轮液压马达和右轮液压马达的正反转和停止动作；其中，左轮液压马达和右轮液压马达分别与靶车车体的左、右履带驱动轮相连；左轮换向阀的P口与过滤器相连，左轮换向阀的A口和B口均与左轮液压马达相连，左轮换向阀的T口与右轮换向阀的P 口相连，右轮换向阀的A口和B口均与右轮液压马达相连，右轮换向阀的T口与风冷散热器相连；
所述油箱用于储存整个液压系统的液压油；发动机带动油泵转动，油泵转动带动整个管路中的液压油进行流动；过滤器用于截留液压油液中的污染物；
所述油温传感器设置在风冷散热器和油箱之间的管路上，用于监测液压油路中的油温，为自适应液压冷却系统提供温度输入值。
优选地，所述液压系统还包括：溢流阀，所述溢流阀并联在过滤器和风冷散热器之间的管路上，用于液压系统的安全保护。
优选地，所述所述风冷散热器采用铝合金材质制成，结构设计为板翅式。
有益效果：
1、本发明提供的自适应液压冷却系统，在液压系统工作的液压油温低于预设温度时，液压冷却系统停止工作，最大限度的减少液压系统带来的能量消耗；随着油温的升高，可以自适应依次启动风冷模块、水冷模块及超高温冷却模块，从而解决能够解决现有靶车液压冷却系统自适应调节的环境适应温度范围小、靶车能源消耗大的问题。
2、本发明的自适应液压冷却系统中风冷模块的具体设计，通过风扇控制器根据油温的不同来控制风扇以不同的转速转动，以便于对液压系统进行初级冷却。
3、本发明的自适应液压冷却系统中水冷模块的具体设计，通过铜制支臂将水冷模块与风冷模块中的风冷散热器相接，实现了风冷和水冷两种独立的冷却方式的结合，增强了液压冷却的效果，当液压系统的温度达到设定值以后，风冷模块和水冷模块同时工作，将风冷散热器中的热量通过铜制支臂热传导给水冷头，水冷模块通过冷却液将水冷头上的热量带到水冷散热器中进行散热，实现二级冷却。
4、本发明的自适应液压冷却系统中超高温冷却模块的具体设计，当油温继续升高，风冷模块和水冷模块共同作用也不足以对液压系统进行有效的降温冷却，喷雾控制器开始控制喷头对风冷散热器和水冷散热器进行喷雾工作，利用液体蒸发对风冷散热器和水冷散热器进行进一步的散热工作，从而实现三级冷却，提高了散热的工作效率；同时，在超高油温时通过增压泵保证超高温冷却模块中的压力，保证喷头有足够的压力来喷雾。
5、本发明提供的无人靶车，采用液压系统驱动，并通过自适应液压冷却系统为液压系统提供自适应冷却功能，从而解决了现有靶车液压冷却系统自适应调节的环境适应温度范围小、靶车能源消耗大的问题。
6、本发明中风冷散热器的设计，能够有效增加换热面积，增强散热能力。
附图说明
图1为本发明中自适应液压冷却系统的工作原理图。
图2为本发明中无人靶车的液压系统原理图。
图3为本发明中自适应液压冷却系统的风冷模块的原理图。
图4为本发明中自适应液压冷却系统的水冷模块的原理图。
图5为本发明中自适应液压冷却系统的超高温冷却模块的原理图。
其中，1-油箱，2-油泵，3-发动机，4-过滤器，5-左轮液压马达，6-左轮换向阀，7-溢流阀，8-右轮换向阀，9-右轮液压马达，10-油温传感器，11-风冷散热器，12-车载电源，13-风扇控制器，14-风扇，15-水冷水箱，16-水冷水泵，17-水冷控制器，18-铜制支臂，19-水冷头， 20-水冷散热器，21-喷雾水箱，22-增压泵，23-喷雾控制器，24-喷头。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种自适应液压冷却系统，能够解决现有液压冷却系统自适应调节的环境适应温度范围小的问题。
所述自适应液压冷却系统由风冷模块、水冷模块及超高温冷却模块组成；如图1所示，当油温低于T0时，该自适应液压冷却系统不工作；当油温高于T0且低于T1时，风冷模块的风扇14开始工作，并能够根据油温的变化控制风扇14的转速，即油温越高，风扇14的转速越大；当油温高于T1且低于T2时，风冷模块的风扇14全速工作，水冷模块逐步启动以辅助风冷模块散热；当油温高于T2时，风冷模块和水冷模块进入全速工作状态，超高温冷却模块开始工作以进一步加大散热能力；其中，T2>T1>T0，此处的超高温一般指高于110℃的温度。
如图3所示，所述风冷模块包括：车载电源12、风扇控制器13和风扇14；
所述车载电源12安装在靶车车体上，用于为全车的电气设备供电，在风冷模块中，用于给风扇控制器13供电，无人靶车的液压系统中的油温传感器10将测得的油温传输给风扇控制器13，风扇控制器13根据不同油温驱动风扇14以不同转速转动；
如图3所示，所述风扇控制器13由电源模块、控制模块及驱动模块组成；电源模块负责将车载12V电压转化为控制模块的工作电压；如图1所示，当油温T∈[T0,T1]时，控制模块根据油温传感器10所测得的油温向驱动模块发送不同的驱动信号，以控制风扇14按照对应的转速工作；当油温大于T1时，风扇14全速转动；其中，控制模块发送的驱动信号以电信号的形式传递，驱动模块负责将控制模块传递的电信号进行相应的放大，转化为风扇14转动所需的电压值；
所述风扇14安装在无人靶车的液压系统中的风冷散热器11的后方，用于带走风冷散热器11产生的热量，加快风冷散热器11与空气之间的热传递。
如图4所示，所述水冷模块包括：水冷水箱15、水冷水泵16、水冷控制器17、铜制支臂18、水冷头19和水冷散热器20；
水冷水泵16、水冷头19和水冷散热器20依次通过管路串联到水冷水箱15中，无人靶车的液压系统中的油温传感器10将测得的油温传输给水冷控制器17，水冷水泵16和铜制支臂18接受水冷控制器17的控制；其中，所述铜制支臂18一端固定在水冷头19上，另一端接受水冷控制器17的控制，当油温T∈[T1,T2]时，风扇14全速转动，铜制支臂18接受水冷控制器17的一端开始连接无人靶车的液压系统中的风冷散热器11，风冷散热器11中的热量通过铜制支臂18热传导给水冷头19，水冷模块通过冷却液将水冷头19上的热量带到水冷散热器20中进行散热；所述水冷水箱15作为水冷模块冷却液的储存装置，用于储存水冷模块的冷却液；
所述水冷水泵16和水冷控制器17一起构成水冷模块的控制单元，水冷控制器17根据油温传感器10所测得的油温确定当前水冷水泵16的转速，进而控制水冷模块中冷却液的流速，温度越高，冷却液的流速越快。
如图5所示，所述超高温冷却模块包括：喷雾水箱21、增压泵22、喷雾控制器23和喷头24；增压泵22和两个以上(本实施例中优选四个)喷头24依次通过管路串联到喷雾水箱21中，增压泵22和喷头24同时接受喷雾控制器23的控制；其中，无人靶车的液压系统中的油温传感器10将测得的油温发送给喷雾控制器23；
所述喷雾水箱21作为超高温冷却模块的冷却液储存装置，用于储存超高温冷却模块的冷却液；
所述增压泵22用于维持超高温冷却模块中的压力，确保喷头24可以有足够的压力以喷出水雾；
所述喷头24安装在无人靶车的液压系统中的风冷散热器11和水冷模块的水冷散热器20 的上方；当油温大于T2时，喷雾控制器23开始控制喷头24对风冷散热器11和水冷散热器 20进行喷雾工作，利用液体蒸发对风冷散热器11和水冷散热器20进行进一步的散热工作；同时，喷雾控制器23根据喷头24喷出液体的多少对增压泵22进行加压，使超高温冷却模块中的压力值维持在一定的范围。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种无人靶车，能够解决现有靶车液压冷却系统自适应调节的环境适应温度范围小、靶车能源消耗大的问题。
该无人靶车包括：靶车车体及设置在靶车车体上的液压系统和自适应液压冷却系统；所述自适应液压冷却系统采用实施例1中所提供的自适应液压冷却系统，用于为液压系统提供自适应冷却功能；其中，液压系统用于驱动靶车车体动作；
如图2所示，所述液压系统还包括：油箱1、油泵2、发动机3、过滤器4、左轮液压马达5、左轮换向阀6、右轮换向阀8和右轮液压马达9；
所述油泵2、过滤器4和风冷散热器11通过管路依次串联到油箱1中，发动机3输出轴与油泵2相连；过滤器4和风冷散热器11之间的管路上分别设有左轮换向阀6和右轮换向阀 8，且左轮换向阀6用于控制左轮液压马达5，右轮换向阀8用于控制右轮液压马达9；其中，左轮液压马达5和右轮液压马达9分别与靶车车体的左、右履带驱动轮相连；过滤器4与左轮换向阀6的P口相连，左轮换向阀6的A口和B口均与左轮液压马达5相连，左轮换向阀 6的T口与右轮换向阀8的P口相连，右轮换向阀8的A口和B口均与右轮液压马达9相连，右轮换向阀8的T口与风冷散热器11相连；
所述油箱1作为液压油储存装置，用于储存整个液压系统的液压油；
所述油泵2和发动机3作为无人靶车的原始动力源，发动机3带动油泵2转动，油泵2转动带动整个管路中的液压油进行流动；
所述过滤器4用于截留液压油液中的污染物，可以使油液保持清洁；
所述左轮换向阀6和右轮换向阀8分别用于控制左轮液压马达5和右轮液压马达9的正反转和停止动作，具体为：当左轮换向阀6和右轮换向阀8均处于中间位置时，P、T、A、B口各不相通，无人靶车处于停止状态；当左轮换向阀6和右轮换向阀8均处于P口与A口连通、T口与B口连通的状态时，无人靶车处于前进状态；当左轮换向阀6和右轮换向阀8均处于P口与B口连通、T口与A口连通的状态时，无人靶车处于后退状态；当左轮换向阀6 处于P口与B口连通、T口与A口连通，右轮换向阀8处于P口与A口连通、T口与B口连通的状态时，无人靶车处于左转状态；当左轮换向阀6处于P口与A口连通、T口与B口连通，右轮换向阀8处于P口与B口连通、T口与A口连通的状态时，无人靶车处于右转状态；
所述油温传感器10设置在风冷散热器11和油箱1之间的管路上，用于监测液压油路中的油温，为自适应液压冷却系统提供温度输入值。
本实施例中，所述液压系统还包括：溢流阀7，所述溢流阀7并联在过滤器4和风冷散热器11之间的管路上(即溢流阀7的入油口与过滤器4和左轮换向阀6之间的管路连通，排油口与风冷散热器11和右轮换向阀8之间的管路连通)，用于液压系统的安全保护，保证液压系统不会因为压力过高而发生事故。
本实施例中，所述风冷散热器11采用铝合金材质制成，结构设计为板翅式，以增大换热面积。
工作时，当温度低于T0时，无人靶车的油温较低，不需要进行任何液压油的冷却工作，保证整个液压系统的节能效果；当油温T∈[T0,T1]时，风扇控制器13根据油温传感器10所测得的油温确定风扇14对应的转速，在保证节能的同时保证冷却系统的冷却效果；当油温 T∈[T1,T2]时，风扇14全速转动，铜制支臂18接受水冷控制器17控制的一端开始连接风冷散热器11，风冷散热器11中的热量通过铜制支臂18热传导的方式传递给水冷模块的水冷头 19，水冷模块通过冷却液将水冷头19上的热量带到水冷散热器20中进行散热；当油温T>T2时，喷雾控制器23开始控制喷头24对风冷散热器11和水冷散热器20进行喷雾工作，利用液体蒸发对散热器进行进一步的散热工作。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自适应液压冷却系统，其特征在于，所述冷却系统对液压系统进行冷却，由风冷模块、水冷模块及超高温冷却模块组成；当油温低于T0时，所述冷却系统不工作；当油温高于T0且低于T1时，风冷模块的风扇(14)开始工作，并能够根据油温的变化控制风扇(14)的转速；当油温高于T1且低于T2时，风冷模块的风扇(14)全速工作，水冷模块逐步启动以辅助风冷模块散热；当油温高于T2时，风冷模块和水冷模块进入全速工作状态，超高温冷却模块开始工作以进一步散热；其中，T2>T1>T0。
2.如权利要求1所述的自适应液压冷却系统，其特征在于，所述风冷模块还包括：车载电源(12)和风扇控制器(13)；
所述车载电源(12)用于给风扇控制器(13)供电，液压系统中的油温传感器(10)将测得的油温传输给风扇控制器(13)，风扇控制器(13)根据不同油温驱动风扇(14)以不同转速转动；
所述风扇(14)安装在液压系统中的风冷散热器(11)的后方，用于带走风冷散热器(11)产生的热量。
3.如权利要求2所述的自适应液压冷却系统，其特征在于，所述风扇控制器(13)由电源模块、控制模块及驱动模块组成；电源模块用于将车载电压转化为控制模块的工作电压；当油温高于T0且低于T1时，控制模块根据油温传感器(10)所测得的油温向驱动模块发送不同的驱动信号，以控制风扇(14)按设定转速工作；其中，控制模块发送的驱动信号以电信号的形式传递，驱动模块负责将控制模块传递的电信号进行放大，转化为风扇(14)转动所需的电压值。
4.如权利要求1或2或3所述的自适应液压冷却系统，其特征在于，所述水冷模块包括：水冷水箱(15)、水冷水泵(16)、水冷控制器(17)、铜制支臂(18)、水冷头(19)和水冷散热器(20)；
所述水冷水泵(16)、水冷头(19)和水冷散热器(20)依次通过管路串联到水冷水箱(15)中，液压系统中的油温传感器(10)将测得的油温传输给水冷控制器(17)，水冷水泵(16)和铜制支臂(18)接受水冷控制器(17)的控制；其中，所述铜制支臂(18)一端固定在水冷头(19)上，另一端接受水冷控制器(17)的控制，当油温高于T1且低于T2时，铜制支臂(18)接受水冷控制器(17)控制的一端与液压系统中的风冷散热器(11)连接；
所述水冷水箱(15)用于储存水冷模块的冷却液；所述水冷控制器(17)根据油温传感器(10)所测得的油温确定当前水冷水泵(16)的转速。
5.如权利要求4所述的自适应液压冷却系统，其特征在于，所述超高温冷却模块包括：喷雾水箱(21)、增压泵(22)、喷雾控制器(23)和喷头(24)；增压泵(22)和两个以上喷头(24)依次通过管路串联到喷雾水箱(21)中，增压泵(22)和喷头(24)同时接受喷雾控制器(23)的控制；其中，液压系统中的油温传感器(10)将测得的油温发送给喷雾控制器(23)；
所述喷雾水箱(21)用于储存超高温冷却模块的冷却液；所述增压泵(22)用于维持超高温冷却模块中的压力；
所述喷头(24)安装在液压系统中的风冷散热器(11)和水冷模块的水冷散热器(20)的上方；当油温大于T2时，喷雾控制器(23)控制喷头(24)对风冷散热器(11)和水冷散热器(20)进行喷雾工作；同时，喷雾控制器(23)根据喷头(24)喷出液体量对增压泵(22)进行加压，使超高温冷却模块中的压力值维持在设定范围内。
6.一种无人靶车，其特征在于，包括：靶车车体及设置在靶车车体上的液压系统和自适应液压冷却系统；所述液压系统通过如权利要求5所述的自适应液压冷却系统提供自适应冷却功能；其中，液压系统用于驱动靶车车体动作。
7.如权利要求6所述的无人靶车，其特征在于，所述液压系统还包括：油箱(1)、油泵(2)、发动机(3)、过滤器(4)、左轮液压马达(5)、左轮换向阀(6)、右轮换向阀(8)和右轮液压马达(9)；
所述油泵(2)、过滤器(4)和风冷散热器(11)通过管路依次串联到油箱(1)中，发动机(3)输出轴与油泵(2)相连；过滤器(4)和风冷散热器(11)之间的管路上分别设有左轮换向阀(6)和右轮换向阀(8)，且左轮换向阀(6)和右轮换向阀(8)分别用于控制左轮液压马达(5)和右轮液压马达(9)的正反转和停止动作；其中，左轮液压马达(5)和右轮液压马达(9)分别与靶车车体的左、右履带驱动轮相连；左轮换向阀(6)的P口与过滤器(4)相连，左轮换向阀(6)的A口和B口均与左轮液压马达(5)相连，左轮换向阀(6)的T口与右轮换向阀(8)的P口相连，右轮换向阀(8)的A口和B口均与右轮液压马达(9)相连，右轮换向阀(8)的T口与风冷散热器(11)相连；
所述油箱(1)用于储存整个液压系统的液压油；发动机(3)带动油泵(2)转动，油泵(2)转动带动整个管路中的液压油进行流动；过滤器(4)用于截留液压油液中的污染物；
所述油温传感器(10)设置在风冷散热器(11)和油箱(1)之间的管路上，用于监测液压油路中的油温，为自适应液压冷却系统提供温度输入值。
8.如权利要求7所述的无人靶车，其特征在于，所述液压系统还包括：溢流阀(7)，所述溢流阀(7)并联在过滤器(4)和风冷散热器(11)之间的管路上，用于液压系统的安全保护。
9.如权利要求7所述的无人靶车，其特征在于，所述所述风冷散热器(11)采用铝合金材质制成，结构设计为板翅式。
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