CN114263236A - 挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路及方法 - Google Patents
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Abstract
一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，包括液压油箱和散热泵，散热泵通过换向阀连接有散热马达，散热马达与风扇连接在一起，风扇一侧设有散热器，还包括控制器，控制器连接有散热泵排量控制模块、监控器、停机监测模块和液压油温度传感器。本发明的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路及方法，通过实现液压马达“停转”,避免了在低温环境下液压马达驱动风扇存在的液压系统油温持续低的问题，降低了功率损失，减少了马达磨损；散热器可自动除尘，自动化无须人为干预；散热马达及风扇在整机停止工作时，风扇无冲击停转功能，散热马达无冲击卸荷，同时降低风扇高速停止带来的叶片根部疲劳，延长了风扇的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体是挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路及方法。
背景技术
挖掘机在工作过程中，液压系统作为其执行机构唯一的动力输出部分，时刻处于中高负载，运行停止产生冲击和系统溢流的各种能量损失，全部转化成了热量，这些热量除了通过油箱、管路散发一部分外，剩余部分全部传递给了液压油，而液压油通过散热器强制散热，使液压油温满足工作要求。
移动式工程机械液压系统工作最适宜的液压油温一般为60-75℃，最高不能超过85℃，环境温度高时，油温不加控制的持续升高会导致液压油粘度降低，系统泄漏增加，从而使液压系统效率急剧下降，导致密封失效，机械最终停机。同样环境温度过低时，油温由于散热器的存在，长期低于60℃，液压油粘度过高，同样不能发挥出机械设备的最佳性能。
以上问题对于普遍使用液压马达驱动散热风扇的机械设备来说，实质在于液压马达的转速控制，最终使液压油温度维持在一个适宜的工作温度，设备工作最佳的状态。
工程实际应用中，当环境温度高时，液压马达驱动风扇以设定的高转速工作基本都可以满足设备的使用要求；但在环境温度过低时，马达驱动风扇转速调整至下限后仍然较高，致使液压系统油温持续低，此时液压油粘度变高，系统效率低，同时马达持续运转，会产生额外的液压系统功率损失，另外液压马达工作在非最佳的运行效率区间（最佳运行区间一般都在最大转速附近），导致马达磨损增加，效率降低，缩短了其使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路及方法。
本发明是以如下技术方案实现的：一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，包括液压油箱和散热泵，所述散热泵通过换向阀连接有散热马达，所述散热马达与风扇连接在一起，所述风扇一侧设有散热器，还包括控制器，所述控制器连接有散热泵排量控制模块、监控器、停机监测模块和液压油温度传感器。
其进一步是：所述换向阀为特殊的H型三位四通电控换向阀，该阀H型机能位于左位或右位电磁铁激励位。
所述换向阀的进油口与散热泵连接在一起，所述换向阀的回油口与液压油箱连接在一起。
所述换向阀的进油口和回油口之间设有安全溢流阀和单向阀，所述安全溢流阀和单向阀并联设置。
所述安全溢流阀的高压侧与散热泵油口连通。
所述散热泵排量控制模块与散热泵连接在一起，所述液压油温度传感器设置在液压油箱内。
一种使用挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路的方法，包括如下步骤：
S1、启动散热泵，液压油温度传感器将实时液压油温传递给控制器，控制器根据液压油温度传感器传递的信号控制散热泵排量控制模块，换向阀不换向即实现散热马达运转；
S2、控制器判断当液压油温低于设定温度且持续一段时间时，控制器发出指令控制换向阀换向处于H位，此后散热马达处于浮动状态，缓慢停止转动，散热泵高压侧卸荷，处于小排量、低负载状态；
S3、停机监测模块监测整车即将停机时，将信号实时传递给控制器，控制器发出指令控制换向阀换向处于H位，此后散热马达处于浮动状态，风扇惯性和阻力逐渐缓慢停止转动，散热马达无冲击卸荷，同时降低风扇高速停止带来的叶片根部疲劳；
S4、控制器运行程序判断整机运行固定的一个时间间隔后，通过监控器向驾驶员发出是否进行除尘作业的通知，当驾驶员同意该次散热器除尘作业时，风扇在下一次整车重新启动时进行反向运转，散热器除尘作业；当驾驶员取消该次散热器除尘作业时，则重新进入一个新的计时周期。
步骤S2中，液压油的设定温度和持续时间值根据工况确定。
步骤S4中，时间间隔根据工况通过监控器调整或取消。
步骤S4中，当驾驶员同意该次散热器除尘作业时，则下一次整车启动时，控制器发出指令控制换向阀动作，此时散热马达反向运转至最高转速一定时间后，整机自动停机，重新启动即恢复正常工作状态。
本发明具有以下优点：本发明的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路及方法，通过实现液压马达“停转”,避免了在低温环境下液压马达驱动风扇存在的液压系统油温持续低的问题，降低了功率损失，减少了马达磨损；散热器可自动除尘，自动化无须人为干预；散热马达及风扇在整机停止工作时，风扇无冲击停转功能，散热马达无冲击卸荷，同时降低风扇高速停止带来的叶片根部疲劳，延长了风扇的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的液压回路原理图；
图中：1、液压油箱；2、散热泵；2-1、散热泵排量控制模块；3、单向阀；4、安全溢流阀；5、三位四通换向阀；6、散热马达；7、风扇；8、散热器；9.监控器；10、控制器；11、停机监测模块 12、液压油温度传感器。
具体实施方式
如图1所示的一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，包括液压油箱1和散热泵2，所述散热泵2通过换向阀5连接有散热马达6，所述散热马达6与风扇7连接在一起，所述风扇7一侧设有散热器8，还包括控制器10，所述控制器10连接有散热泵排量控制模块2-1、监控器9、停机监测模块11和液压油温度传感器12。本发明的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，包括散热泵、换向阀、散热马达、散热风扇、安全阀、单向阀和液压油箱，还包括控制器、散热泵排量控制模块、监控器、停机监测模块和液压油温度传感器，通过实现液压马达自动“停转”,解决液压马达驱动风扇存在的液压系统持续油温低的问题，提高设备的环境适应性，同时带来了功率损失降低，马达磨损减小的益处；具有散热器自动除尘的功能，自动化无须人为干预；另外可实现散热马达及风扇在整机停止工作时，风扇无冲击停转功能，散热马达无冲击卸荷，同时降低风扇高速停止带来的叶片根部疲劳，延长了风扇的使用寿命。
如图1所示的一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，所述换向阀5为H型三位四通电控换向阀。所述换向阀5的进油口与散热泵2连接在一起，所述换向阀5的回油口与液压油箱1连接在一起。本发明的散热泵与换向阀的进油口P连通，其回油T口与液压油箱相连通，换向阀的油口A、油口B与散热马达的主油口相连通，换向阀为H型三位四通电控换向阀，中位是散热马达正转时的工作位，即使在电控失效不能换向的前提下，散热马达仍能正常运转，保证散热风扇工作；左位为反转时的工作位，用于散热器的除尘作业，右位为H型连接方式，处于右位时，可实现液压马达低温“停转”和风扇无冲击停转功能，其由内部电磁铁控制换向；内部电磁铁控制口Xa、Xb与控制器电连接，控制器相应条件下发出指令使电磁铁得电推动三位四通换向阀换向，实现相应的功能。
如图1所示的一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，所述换向阀5的进油口和回油口之间设有安全溢流阀4和单向阀3，所述安全溢流阀4和单向阀3并联设置。所述安全溢流阀4的高压侧与散热泵2油口连通。本发明的安全溢流阀高压侧与主泵油口连通，低压侧与液压油箱连通；单向阀与安全溢流阀并联布置，允许油箱油液通过其与高压侧连通。
如图1所示的一种挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，所述散热泵排量控制模块2-1与散热泵2连接在一起，所述液压油温度传感器12设置在液压油箱1内。本发明的液压油温度传感器安装于液压油箱上，液压油温度传感器与控制器电连接，用于将检测液压油温度的信息实时传递给控制器；控制器与散热泵排量控制模块电连接，控制器发出指令使控制模块得电，使散热泵排量根据温度变化实时发生对应的变化，以满足散热系统的需要。
散热风扇控制回路常规散热工作时，散热泵通过三位四通换向阀中位向散热马达供油，散热马达回油也经过三位四通换向阀中位返回液压油箱，从而实现散热马达正常运转，带动散热风扇进行散热；此时液压油温度传感器，将检测液压油温度的信息实时传递给控制器，控制器根据液压油温度变化实时发出指令至散热泵排量控制模块，调整散热泵的排量，使散热风扇转速满足系统的需要，值得注意的是：此时三位四通换向阀处于中位，无须任何额外指令和操作。
液压油温度传感器进行检测，控制器判断当液压油温低于某一温度且持续相应时间时，控制器发出指令Xb得电使三位四通换向阀处于右位，此时散热泵出口与液压油箱直接连通，同时与散热马达进回油连通，散热马达处于浮动状态，缓慢停止转动；散热泵高压侧卸荷，处于小排量、低负载状态，降低系统功率损失。
一种使用挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路的方法，包括如下步骤：
S1、启动散热泵2，液压油温度传感器12将实时液压油温传递给控制器10，控制器10根据液压油温度传感器12传递的信号控制散热泵排量控制模块2-1；散热泵启动工作后，其中散热泵排量控制模块信号由控制器根据实时液压油温给定；散热马达可以在三位四通换向阀在无任何信号的情况下正常工作，带动风扇完成正常的散热功能；
S2、控制器10判断当液压油温低于设定温度且持续一段时间时，控制器10发出指令控制换向阀5处于H位，此后散热马达6处于浮动状态，缓慢停止转动，散热泵2高压侧卸荷，处于小排量、低负载状态；
S3、停机监测模块11监测整车即将停机时，将信号实时传递给控制器10，控制器10发出指令控制换向阀5处于H位，此后散热马达6处于浮动状态，风扇7由于惯性和阻力逐渐缓慢停止转动，散热马达6无冲击卸荷，同时降低风扇7高速停止带来的叶片根部疲劳；
S4、控制器运行程序判断整机运行固定的一个时间间隔后，该时间间隔根据工况通过监控器调整或取消，通过监控器9向驾驶员发出是否进行除尘作业的通知，当驾驶员同意该次散热器除尘作业时，风扇7在下一次整车重新启动时进行反向运转，使散热器8除尘，控制器10发出指令控制换向阀5动作，此时散热马达6反向运转至最高转速一定时间后，整机自动停机，重新启动即恢复正常工作状态；当驾驶员取消该次散热器除尘作业时，则重新进入一个新的计时周期。
步骤S2中，液压油的设定温度和持续时间值根据工况确定。
Claims (10)
1.挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：包括液压油箱（1）和散热泵（2），所述散热泵（2）通过换向阀（5）连接有散热马达（6），所述散热马达（6）与风扇（7）连接在一起，所述风扇（7）一侧设有散热器（8），还包括控制器（10），所述控制器（10）连接有散热泵排量控制模块（2-1）、监控器（9）、停机监测模块（11）和液压油温度传感器（12）。
2.如权利要求1所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：所述换向阀（5）为H型三位四通换向阀。
3.如权利要求1所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：所述换向阀（5）的进油口与散热泵（2）连接在一起，所述换向阀（5）的回油口与液压油箱（1）连接在一起。
4.如权利要求3所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：所述换向阀（5）的进油口和回油口之间设有安全溢流阀（4）和单向阀（3），所述安全溢流阀（4）和单向阀（3）并联设置。
5.如权利要求4所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：所述安全溢流阀（4）的高压侧与散热泵（2）油口连通。
6.如权利要求1所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路，其特征在于：所述散热泵排量控制模块（2-1）与散热泵（2）连接在一起，所述液压油温度传感器（12）设置在液压油箱（1）内。
7.使用权利要求1所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制回路的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、启动散热泵（2），液压油温度传感器（12）将实时液压油温传递给控制器（10），控制器（10）根据液压油温度传感器（12）传递的信号控制散热泵排量控制模块（2-1）；
S2、控制器（10）判断当液压油温低于设定温度且持续一段时间时，控制器（10）发出指令控制换向阀（5）换向处于H位，此后散热马达（6）处于浮动状态，缓慢停止转动，散热泵（2）高压侧卸荷，处于小排量、低负载状态；
S3、停机监测模块（11）监测整车即将停机时，将信号实时传递给控制器（10），控制器（10）发出指令控制换向阀（5）换向处于H位，此后散热马达（6）处于浮动状态，风扇（7）惯性和阻力逐渐缓慢停止转动，散热马达（6）无冲击卸荷，同时降低风扇（7）高速停止带来的叶片根部疲劳；
S4、控制器运行程序判断整机运行固定的一个时间间隔后，通过监控器（9）向驾驶员发出是否进行除尘作业的通知，当驾驶员同意该次散热器除尘作业时，风扇（7）在下一次整车重新启动时进行反向运转，散热器（8）除尘作业；当驾驶员取消该次散热器除尘作业时，则重新进入一个新的计时周期。
8.如权利要求7所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制方法，其特征在于：步骤S2中，液压油的设定温度和持续时间值根据工况确定。
9.如权利要求7所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制方法，其特征在于：步骤S4中，时间间隔根据工况通过监控器调整或取消。
10.如权利要求7所述的挖掘机液压马达驱动散热风扇控制方法，其特征在于：步骤S4中，当驾驶员同意该次散热器除尘作业时，则下一次整车启动时，控制器（10）发出指令控制换向阀（5）换向动作，此时散热马达（6）反向运转至最高转速一定时间后，整机自动停机，重新启动即恢复正常工作状态。
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