CN114508511A - 一种车辆液压系统减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆液压系统减震装置,该技术方案解决了因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高,易造成车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,提高了驾驶舒适性,降低了车辆液压系统故障率。
Description
本发明涉及一种控制装置,具体涉及一种车辆液压系统减震装置,属于机械设备技术领域。
背景技术
KAMAG框架车是用于公司热、冷轧厂轧卷运送的运输设备,每天可完成5000多吨轧卷驳运。框架车运输效率高主要是因为它的液压系统,实现了框架“快运快放”。框架车车体结构由4组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸与支架支撑,故框架车悬挂系统(液压系统)为刚性悬挂无减震弹性结构。加上框架车液压系统液压元件多、可压缩性差、运动速度快等特点。框架车行驶遇到坑洼不平区域,会受平面重心偏移的重力作用下,在液压系统内部产生瞬间冲击力,导致框架车液压系统存在以下的问题:一是框架车驾驶过程中,车辆抖动厉害,作业时间长,对驾驶员身心健康生产影响大;二是瞬间冲击力加速框架平台支撑油缸、单向阀、油管等液压元件损耗;三是框架车液压系统液压元件故障频率较高,加上检修作业时间较长,影响冷、热轧厂正常生产保驾。
在有关车辆液压系统减震装置方面,专利CN 108116591 A,提出了一种具有减震的液压系统,其特征在于利用安装在主梁车架上的减震弹簧、液压减震器抵消人体感受到的震动效果,达到主梁车架有效避震。专利CN 107627804 B,提出了一种主动悬架系统的减震器装置及其减震器装置的控制方法,其特征在于通过所述泵部提供流动压力作用于所述蓄压器而产生的脉动压力,利用所述伸张室和所述压缩室的压力以及所述伸张室和所述压缩室的有效液压面积,将算出的减震器的力和速度用于后续的减震器的控制中。从可查阅的文献资料看,现有技术对框架车液压系统“静态”(是指液压系统比例阀、电磁换向阀均不工作,液压输入、输出流向均被单向阀阻断,从而使FL、FR、RL、RR四组液压管路压力维持在一个数值不变的状态)下的车身平台重心稳定反应不够敏捷,不能够很好地解决车辆行驶在坑洼不平路面时重心瞬间偏移,而导致车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等现场使用问题。因此需要开发一种车辆液压系统减震的装置。
发明内容
本发明正是针对以上现有技术存在的问题,提供一种车辆液压系统减震装置,该技术方案解决了因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高,易造成车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,提高了驾驶舒适性,降低了车辆液压系统故障率。为了实现上述目的,本方案的液控部分通过在原车液压系统公用部分分别接入蓄能缓压结构;电控部分是利用原车后,增加档位继电器、电控单向阀控制线束接入到PLC模块,PLC按照一种车辆液压系统减震装置的控制方法逻辑关系,借用原车升降数据,控制液体流动通断,从而达到对液压系统“静态”(是指液压系统比例阀、电磁换向阀均不工作,液压输入、输出流向均被单向阀阻断,从而使FL、FR、RL、RR四组液压管路压力维持在一个数值不变的状态)液压管路产生的瞬间冲击压力进行吸收或补偿调节,解决了框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构问题。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下,一种车辆液压系统减震装置,所述车辆液压系统减震装置包括液控系统和电控系统组成,所述液控系统是在原车液压系统FL、FR、RL、RR四组液压管公用部分按照FL、FR、RL、RR编号分别接入电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40及相关连接液压管8构成FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压机构(见图2);所述电控系统是利用原车蓄电池组2-1通过电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8后,增加档位继电器2-18、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)控制线束接入到新增PLC 2-9模块部分;PLC 2-9根据车辆行驶状态和坑洼不平路面,对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,按照一种车辆液压系统减震装置的控制方法逻辑关系,读取车辆升降手柄、压力传感器、电磁阀、电磁换向阀信号数据,控制液压部分的FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压结构液体流动通断;所述液控系统与液压泵、液压油箱、溢流阀、防爆阀、油缸单向阀、支腿油缸、单向阀,通过液压管串并联构成闭环液控回路,所述液压管是可供液体流通的载体;所述电控系统与蓄电池组通过线束串并联构成闭环电控回路,所述线束内具有导电介质;所述液压泵、液压油箱、溢流阀、防爆阀、油缸单向阀、支腿油缸、单向阀、蓄电池组原车已有不再重复叙述(以下类同)。
作为本发明的一种改进,液压系统包括液压泵1、液压油箱2及FL、FR、RL、RR四组液压元件,通过液压管8、焊接、组装方式串并联构成液压闭环控制回路,FL、FR、RL、RR四组液压元件分别并联在液压泵1、液压油箱2上;所述液压系统FL组由比例阀(FL)60(2-10)、单向阀2#(FL)61、电磁换向阀(FL)63(2-14)、单向阀1#(FL)62、溢流阀(FL)3、压力传感器(FL)5(2-2)、电控单向阀(FL)6(2-19)、手动球阀(FL)7、高压蓄能器(FL)9、低压蓄能器(FL)10、防爆阀1#(FL)11、油缸单向阀1#(FL)12、油缸单向阀2#(FL)13、防爆阀2#(FL)14、支腿油缸(FL)15等液压元件,依次通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FL组液压闭环控制;所述液压系统FR组由比例阀(FR)55(2-11)、单向阀2#(FR)56、电磁换向阀(FR)58(2-15)、单向阀1#(FR)57、溢流阀(FR)59、压力传感器(FR)4(2-3)、电控单向阀(FR)19(2-20)、手动球阀(FR)17、高压蓄能器(FR)16、低压蓄能器(FR)18、防爆阀1#(FR)20、油缸单向阀1#(FR)21、油缸单向阀2#(FR)24、防爆阀2#(FR)22、支腿油缸(FR)23等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FR组液压闭环控制;所述液压系统RL组由比例阀(RL)50(2-12)、单向阀2#(RL)51、电磁换向阀(RL)53(2-16)、单向阀1#(RL)52、溢流阀(RL)54、压力传感器(RL)44(2-4)、电控单向阀(RL)28(2-21)、手动球阀(RL)26、高压蓄能器(RL)25、低压蓄能器(RL)27、防爆阀1#(RL)29、油缸单向阀1#(RL)30、油缸单向阀2#(RL)33、防爆阀2#(RL)31、支腿油缸(RL)32等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RL组液压闭环控制;所述液压系统RR组由比例阀(RR)48(2-13)、单向阀2#(RR)47、电磁换向阀(RR)49(2-17)、单向阀1#(RR)46、溢流阀(RR)45、压力传感器(RR)43(2-5)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(RR)40、防爆阀1#(RR)38、油缸单向阀1#(RR)36、油缸单向阀2#(RR)37、防爆阀2#(RR)35、支腿油缸(RR)34等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RR组液压闭环控制。电控系统包括蓄电池组2-1、电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、档位继电器2-18等电气元件,通过线束2-23串并联构成电路闭环控制回路(见图2)。所述电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC 2-9、档位继电器2-18均安装在车辆电器控制箱内的电气固定板上;所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,依次按照图1所示分FL、FR、RL、RR四组通过液压管8、焊接、组装的方式安装在液压系统的液压管路上。所述车辆液压系统减震装置,在电控系统中设有保险丝、稳压器、开关等保护设置;在液控系统中设有手动球阀控制,便于操作、维护、保养;PLC根据车辆行驶状态和坑洼不平路面对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,控制本装置中的电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),即可实现对框架车在行驶状态下液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的瞬间冲击压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”;最大程度上减少液压系统“静态”液压管路的压力波动幅度和振动频次。解决了因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高,易造成车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,提高了驾驶舒适性,降低了车辆液压系统故障率。
作为进一步改进,所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5),均为供电电压DC24V、精度0.1%FS、量程0.1-40MPa的压力变送器,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组溢流阀3(59、54、45)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束分别与稳压器2-8、蓄电池组2-1、PLC2-9依次通过线束2-23串并联构成电路闭环控制回路。其作用是监测液压系统“静态”、动态的压力变化,并将压力变化值反馈到PLC 2-9中。
作为进一步改进,所述电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),均为DC24V两位两通高压电磁阀,分别安装在靠近手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41的液压管8上,并分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通(如图1所示),其控制线束分别与档位继电器2-18、蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号,对在液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿做精准控制,进一步减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次。
作为进一步改进,所述手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,均为304不锈钢DN25内螺纹球阀,按FL、FR、RL、RR四组区分,分别安装在高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40与电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)之间的液压管8上,其作用是控制高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40端液压流向的通断,方便安全检修。
作为进一步改进,所述液压管8,均为Φ20-40mm的304不锈钢管,通过焊接、加工螺纹、组装等方式,按FL、FR、RL、RR四组区分,其一末端并联接高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,中间依次串联手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)并分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通(如图1所示);其作用是作为液压油流动的输送载体,硬管长度根据实际需要来确定。
作为进一步改进,所述高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力20~33MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上(如图1所示);其作用是对在重载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39工作压力值根据实际需要来确定。
作为进一步改进,所述低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力6~20MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上(如图1所示);其作用是对在空载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40工作压力值根据实际需要来确定。
作为进一步改进,所述比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13),均为PSM型带终端块E1的DC24三位四通比例多路阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束分别与蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流量进行控制。
作为进一步改进,所述电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17),均为DSG-02-3C4-D24-N三位四通电磁换向阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束分别与蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流向进行控制。
作为进一步改进,所述电源开关2-6,为DC24V 15A常开型带显示灯的平头复位按钮,安装在驾驶室的仪表台上,其作用控制本设计装置的电控系统电源通断。
作为进一步改进,所述保险丝2-7,为DC24V 10A自动复位保险器,分别安装在电器控制箱内的电气固定板上,保险器2-7额定电流应根据开关、指示灯的工作功率而定,确保短路保护效果。
作为进一步改进,所述稳压器2-8,为DC24V 3A的稳压转换器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是为PLC 2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)提供安全、稳定的工作电压。
作为进一步改进,所述PLC 2-9,DC24V 3A的S7-200可编程控制器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是根据比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)及档位继电器2-18工作状态,控制电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)工作。
作为进一步改进,所述档位继电器2-18,为DC24V小型中间继电器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是控制电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)电控回路通断,将车辆行驶状态信号反馈给PLC 2-9。
作为进一步改进,所述线束2-23,是指控制装置各电气件之间的连接线束,选用2.0mm2~3.0mm2的优质阻燃铜芯多股线,按设定的线束布局安装在电器元件、配电箱及连接线管槽内,使用专用接插件接到电器元件及线排上,用护套管防护,方便检修。
本发明的一种车辆液压系统减震装置的控制方法,其步骤为:
S1当启动车辆准备作业时,打开电源开关,PLC正常工作后自动检测比例阀、电磁换向阀、压力传感器及档位继电器电路信号,并与PLC编制程序中设计的逻辑关系做比较;
S2当操作框架车平台升降时,PLC接受到框架车平台升降指令的输入,需PLC对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,使比例阀、电磁换向阀阀芯位置发生改变。受液压泵输出液压油或车辆自重的压力作用下,液压系统带压的液压油经过比例阀、电磁换向阀推开单向阀,不断流向液压油箱或支腿油缸,此过程压力传感器检测到FL(FR、RL、RR)组液压管路压力变化并产生相应的反馈信号传递PLC,称此过程为液压系统的“动态”。根据PLC液压系统的“动态”设计的逻辑关系判断:PLC无车辆行驶指令的输入,PLC不需对档位继电器、电控单向阀输出控制信号。因此,不会控制高、低压蓄能器对液压系统“动态”下FL(FR、RL、RR)组液压管路波动的压力进行吸收或补偿。
S3当框架车空载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,因此单向阀未被打开,液压系统输入(液压泵)、输出(液压油箱)流向均被单向阀阻断,FL(FR、RL、RR)组液压管路压力维持在一个数值不变,称此时为液压系统的“静态”。根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,受空载车辆自重对液压系统产生液压管路压力范围的限制,触发低压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。
S4当框架车重载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,此时液压系统处于“静态”。根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,受重载车辆自重对液压系统产生液压管路压力范围的限制,触发高压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1)该技术方案安全可靠,在电控系统中设有保险丝、稳压器、开关等保护设置;在液控系统中设有手动球阀控制,便于操作、维护、保养。
2)液压减震,因框架车液压系统存在液压元件多、可压缩性差、运动速度快等特点,当框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高。本装置通过在原车液压系统FL、FR、RL、RR四组液压管公用部分分别接入FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压结构,电控系统自动读取识别车辆行驶、升降状态信号数据,控制液压部分的FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压结构液体流动通断,从而实现对框架车在行驶状态下液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的瞬间冲击压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”;解决了框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构问题,提高了驾驶舒适性。
3)降本增效,因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,本装置实施后最大程度上减少液压系统“静态”液压管路的压力波动幅度和振动频次,减少了车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,降低了车辆液压系统故障率。
4)本发明的一种车辆液压系统减震装置设计及控制方法,可在不同的液压系统减震问题上广泛应用,也会取得相同的效果。
附图说明
图1为一种车辆液压系统减震装置液压控制原理示意图;
图2为一种车辆液压系统减震装置电控原理示意图。
图中:1、液压泵;2、液压油箱;3、溢流阀(FL);4、压力传感器(FR);5、压力传感器(FL);6、电控单向阀(FL);7、手动球阀1#(FL);8、液压管;9、高压蓄能器(FL);10、低压蓄能器(FL);11、防爆阀1#(FL);12、油缸单向阀1#(FL);13、油缸单向阀2#(FL);14、防爆阀2#(FL);15、支腿油缸(FL);16、高压蓄能器(FR);17、手动球阀1#(FR);18、低压蓄能器(FR);19、电控单向阀(FR);20、防爆阀1#(FR);21、油缸单向阀1#(FR);22、防爆阀2#(FR);23、支腿油缸(FR);24、油缸单向阀2#(FR);25、高压蓄能器(RL);26、手动球阀1#(RL);27低压蓄能器(RL);28、电控单向阀(RL);29、防爆阀1#(RL);30、油缸单向阀1#(RL);31、防爆阀2#(RL);32、支腿油缸(RL);33、油缸单向阀2#(RL);34、支腿油缸(RR);35、防爆阀2#(RR);36、油缸单向阀1#(RR);37、油缸单向阀2#(RR);38、防爆阀1#(RR);39、高压蓄能器(RR);40、低压蓄能器(RR);41、手动球阀1#(RR);42、电控单向阀(RR);43、压力传感器(RR);44、压力传感器(RL);45、溢流阀(RR);46、单向阀1#(RR);47、单向阀2#(RR);48、比例阀(RR);49、电磁换向阀(RR);50、比例阀(RL);51、单向阀2#(RL);52、单向阀1#(RL);53、电磁换向阀(RL);54、溢流阀(RL);55、比例阀(FR);56、单向阀2#(FR);57、单向阀1#(FR);58、电磁换向阀(FR);59、溢流阀(FR);60、比例阀(FL);61、单向阀2#(FL);62、单向阀1#(FL);63、电磁换向阀(FL)。2-1、蓄电池组;2-2、压力传感器(FL);2-3、压力传感器(FR);2-4、压力传感器(RL);2-5、压力传感器(RR);2-6、电源开关;2-7、保险丝;2-8、稳压器;2-9、PLC;2-10、比例阀(FL);2-11、比例阀(FR);2-12、比例阀(RL);2-13、比例阀(RR);2-14、电磁换向阀(FL);2-15、电磁换向阀(FR);2-16、电磁换向阀(RL);2-17、电磁换向阀(RR);2-18、档位继电器;2-19、电控单向阀(FL);2-20、电控单向阀(FR);2-21、电控单向阀(RL);2-22、电控单向阀(RR);2-23、线束。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1:请参阅图1、2所示,本发明的一种车辆液压系统减震装置,所述车辆液压系统减震装置包括液控系统和电控系统组成,所述液控系统是在原车液压系统FL、FR、RL、RR四组液压管公用部分按照FL、FR、RL、RR编号分别接入电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40及相关连接液压管8构成FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压机构(见图2);所述电控系统是利用原车蓄电池组2-1通过电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8后,增加档位继电器2-18、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)控制线束接入到新增PLC 2-9模块部分,PLC 2-9根据车辆行驶状态和坑洼不平路面,对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,按照一种车辆液压系统减震装置的控制方法逻辑关系,读取车辆升降手柄、压力传感器、电磁阀、电磁换向阀信号数据,控制液压部分的FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压结构液体流动通断;所述液控系统与液压泵、液压油箱、溢流阀、防爆阀、油缸单向阀、支腿油缸、单向阀,通过液压管串并联构成闭环液控回路,所述液压管是可供液体流通的载体;所述电控系统与蓄电池组通过线束串并联构成闭环电控回路,所述线束内具有导电介质;液压系统包括液压泵1、液压油箱2及FL、FR、RL、RR四组液压元件,通过液压管8、焊接、组装方式串并联构成液压闭环控制回路(见图2),FL、FR、RL、RR四组液压元件分别并联在液压泵1、液压油箱2上;所述液压系统FL组由比例阀(FL)60(2-10)、单向阀2#(FL)61、电磁换向阀(FL)63(2-14)、单向阀1#(FL)62、溢流阀(FL)3、压力传感器(FL)5(2-2)、电控单向阀(FL)6(2-19)、手动球阀(FL)7、高压蓄能器(FL)9、低压蓄能器(FL)10、防爆阀1#(FL)11、油缸单向阀1#(FL)12、油缸单向阀2#(FL)13、防爆阀2#(FL)14、支腿油缸(FL)15等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FL组液压闭环控制;所述液压系统FR组由比例阀(FR)55(2-11)、单向阀2#(FR)56、电磁换向阀(FR)58(2-15)、单向阀1#(FR)57、溢流阀(FR)59、压力传感器(FR)4(2-3)、电控单向阀(FR)19(2-20)、手动球阀(FR)17、高压蓄能器(FR)16、低压蓄能器(FR)18、防爆阀1#(FR)20、油缸单向阀1#(FR)21、油缸单向阀2#(FR)24、防爆阀2#(FR)22、支腿油缸(FR)23等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FR组液压闭环控制;所述液压系统RL组由比例阀(RL)50(2-12)、单向阀2#(RL)51、电磁换向阀(RL)53(2-16)、单向阀1#(RL)52、溢流阀(RL)54、压力传感器(RL)44(2-4)、电控单向阀(RL)28(2-21)、手动球阀(RL)26、高压蓄能器(RL)25、低压蓄能器(RL)27、防爆阀1#(RL)29、油缸单向阀1#(RL)30、油缸单向阀2#(RL)33、防爆阀2#(RL)31、支腿油缸(RL)32等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RL组液压闭环控制;所述液压系统RR组由比例阀(RR)48(2-13)、单向阀2#(RR)47、电磁换向阀(RR)49(2-17)、单向阀1#(RR)46、溢流阀(RR)45、压力传感器(RR)43(2-5)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(RR)40、防爆阀1#(RR)38、油缸单向阀1#(RR)36、油缸单向阀2#(RR)37、防爆阀2#(RR)35、支腿油缸(RR)34等液压元件,依次按照图1所示顺序通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RR组液压闭环控制。电控系统包括蓄电池组2-1、电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、档位继电器2-18等电气元件,通过线束2-23串并联构成电路闭环控制回路(见图2)。所述电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC2-9、档位继电器2-18均安装在车辆电器控制箱内的电气固定板上;所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,依次按照图1所示分FL、FR、RL、RR四组通过液压管8、焊接、组装的方式安装在液压系统的液压管路上。所述车辆液压系统减震装置,在电控系统中设有保险丝、稳压器、开关等保护设置;在液控系统中设有手动球阀控制,便于操作、维护、保养;PLC根据车辆行驶状态和坑洼不平路面对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,控制本装置中的电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),即可实现对框架车在行驶状态下液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的瞬间冲击压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”;最大程度上减少液压系统“静态”液压管路的压力波动幅度和振动频次。解决了因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高,易造成车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,提高了驾驶舒适性,降低了车辆液压系统故障率。
打开电源开关,PLC正常工作后自动检测比例阀、电磁换向阀、压力传感器及档位继电器电路信号,并与PLC编制程序中设计的逻辑关系做比较。当操作框架车平台升降时,PLC根据设计的液压系统“动态”逻辑关系判断:PLC无车辆行驶指令的输入,PLC不需对档位继电器、电控单向阀输出控制信号。因此,不会控制高、低压蓄能器对液压系统“动态”下FL(FR、RL、RR)组液压管路波动的压力进行吸收或补偿。当框架车行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,因此单向阀未被打开,液压系统输入(液压泵)、输出(液压油箱)流向均被单向阀阻断,FL(FR、RL、RR)组液压管路压力维持在一个数值不变,称此时为液压系统的“静态”。PLC根据设计的液压系统“静态”逻辑关系判断如下:当框架车空载从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,触发低压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。当框架车重载从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,触发高压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。如果使用过程中出现以下两种情况:1.所述高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)及手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41等液压元件渗漏;2.所述保险丝2-7、稳压器2-8、PLC 2-9等电气元件工作异常;应待排除故障后方可继续使用。
该方案中,所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5),均为供电电压DC24V、精度0.1%FS、量程0.1-40MPa的压力变送器,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组溢流阀3(59、54、45)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束与PLC 2-9端连接。其作用是监测液压系统“静态”、动态的压力变化,并将压力变化值反馈到PLC 2-9中。
所述电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),均为DC24V两位两通高压电磁阀,分别安装在靠近手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41的液压管8上,分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通(如图1所示),其控制线束与PLC 2-9端连接;其作用是根据PLC 2-9控制信号,对在液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿做精准控制,进一步减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次。
所述手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,均为304不锈钢DN25内螺纹球阀,按FL、FR、RL、RR四组区分,分别安装在高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40与电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)之间的液压管8上,其作用是控制高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40端液压流向的通断,方便安全检修。
所述液压管8,均为Φ20-40mm的304不锈钢管,通过焊接、加工螺纹、组装等方式,按FL、FR、RL、RR四组区分,其一末端并联接高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,中间依次串联手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)并分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通(如图1所示);其作用是作为液压油流动的输送载体,硬管长度根据实际需要来确定。
所述高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力20~33MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上(如图1所示);其作用是对在重载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39工作压力值根据实际需要来确定。
所述低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力6~20MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上(如图1所示);其作用是对在空载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40工作压力值根据实际需要来确定。
所述比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13),均为PSM型带终端块E1的DC24三位四通比例多路阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束与PLC 2-9端连接;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流量进行控制。
所述电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17),均为DSG-02-3C4-D24-N三位四通电磁换向阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中(如图1所示),其控制线束与PLC 2-9端连接;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流向进行控制。
所述电源开关2-6,为DC24V 15A常开型带显示灯的平头复位按钮,安装在驾驶室的仪表台上,其作用控制本设计装置的电控系统电源通断。
所述保险丝2-7,为DC24V 10A自动复位保险器,分别安装在电器控制箱内的电气固定板上,保险器2-7额定电流应根据开关、指示灯的工作功率而定,确保短路保护效果。
所述稳压器2-8,为DC24V 3A的稳压转换器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是为PLC 2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)提供安全、稳定的工作电压。
所述PLC 2-9,DC24V 3A的S7-200可编程控制器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是根据比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)及档位继电器2-18工作状态,控制电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)工作。
所述档位继电器2-18,为DC24V小型中间继电器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是控制电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)电控回路通断,将车辆行驶状态信号反馈给PLC 2-9。
所述线束2-23,是指控制装置各电气件之间的连接线束,选用2.0mm2~3.0mm2的优质阻燃铜芯多股线,按设定的线束布局安装在电器元件、配电箱及连接线管槽内,使用专用接插件接到电器元件及线排上,用护套管防护,方便检修。
控制方法如下:本发明的一种车辆液压系统减震装置的控制方法,其步骤为:
S1打开电源开关,PLC正常工作后自动检测比例阀、电磁换向阀、压力传感器及档位继电器电路信号,并与PLC编制程序中设计的逻辑关系做比较;
S2当操作框架车平台升降时,PLC接受到框架车平台升降指令的输入,需PLC对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,使比例阀、电磁换向阀阀芯位置发生改变。受液压泵输出液压油或车辆自重的压力作用下,液压系统带压的液压油经过比例阀、电磁换向阀推开单向阀,不断流向液压油箱或支腿油缸,此过程压力传感器检测到FL(FR、RL、RR)组液压管路压力变化并产生相应的反馈信号传递PLC,称此过程为液压系统的“动态”。根据PLC液压系统的“动态”设计的逻辑关系判断:PLC无车辆行驶指令的输入,PLC不需对档位继电器、电控单向阀输出控制信号。因此,不会控制高、低压蓄能器对液压系统“动态”下FL(FR、RL、RR)组液压管路波动的压力进行吸收或补偿。
S3当框架车空载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,因此单向阀未被打开,液压系统输入(液压泵)、输出(液压油箱)流向均被单向阀阻断,FL(FR、RL、RR)组液压管路压力维持在一个数值不变,称此时为液压系统的“静态”。根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,受空载车辆自重对液压系统产生液压管路压力范围的限制,触发低压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。
S4当框架车重载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,此时液压系统处于“静态”。根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,受重载车辆自重对液压系统产生液压管路压力范围的限制,触发高压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。
需要说明的是上述实施例,并非用来限定本发明的保护范围,在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (9)
1.一种车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述车辆液压系统减震装置包括液控系统和电控系统,所述液控系统是在原车液压系统FL、FR、RL、RR四组液压管公用部分按照FL、FR、RL、RR编号分别接入电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40及相关连接液压管8构成FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压机构;所述电控系统是利用原车蓄电池组2-1通过电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8后,增加档位继电器2-18、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)控制线束接入到新增PLC 2-9模块部分;PLC 2-9根据车辆行驶状态和坑洼不平路面,对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,按照一种车辆液压系统减震装置的控制方法逻辑关系,读取车辆升降手柄、压力传感器、电磁阀、电磁换向阀信号数据,控制液压部分的FL、FR、RL、RR四个蓄能缓压结构液体流动通断;所述液控系统与液压泵、液压油箱、溢流阀、防爆阀、油缸单向阀、支腿油缸、单向阀,通过液压管串并联构成闭环液控回路,液压管是可供液体流通的载体;电控系统与蓄电池组通过线束串并联构成闭环电控回路,线束内具有导电介质。
2.根据权利要求1所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,其中液压系统包括液压泵1、液压油箱2及FL、FR、RL、RR四组液压元件,通过液压管8焊接、组装方式串并联构成液压闭环控制回路,FL、FR、RL、RR四组液压元件分别并联在液压泵1、液压油箱2上;液压系统FL组由比例阀(FL)60(2-10)、单向阀2#(FL)61、电磁换向阀(FL)63(2-14)、单向阀1#(FL)62、溢流阀(FL)3、压力传感器(FL)5(2-2)、电控单向阀(FL)6(2-19)、手动球阀(FL)7、高压蓄能器(FL)9、低压蓄能器(FL)10、防爆阀1#(FL)11、油缸单向阀1#(FL)12、油缸单向阀2#(FL)13、防爆阀2#(FL)14、支腿油缸(FL)15等液压元件,依次通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FL组液压闭环控制;液压系统FR组由比例阀(FR)55(2-11)、单向阀2#(FR)56、电磁换向阀(FR)58(2-15)、单向阀1#(FR)57、溢流阀(FR)59、压力传感器(FR)4(2-3)、电控单向阀(FR)19(2-20)、手动球阀(FR)17、高压蓄能器(FR)16、低压蓄能器(FR)18、防爆阀1#(FR)20、油缸单向阀1#(FR)21、油缸单向阀2#(FR)24、防爆阀2#(FR)22、支腿油缸(FR)23等液压元件,依次通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成FR组液压闭环控制;所述液压系统RL组由比例阀(RL)50(2-12)、单向阀2#(RL)51、电磁换向阀(RL)53(2-16)、单向阀1#(RL)52、溢流阀(RL)54、压力传感器(RL)44(2-4)、电控单向阀(RL)28(2-21)、手动球阀(RL)26、高压蓄能器(RL)25、低压蓄能器(RL)27、防爆阀1#(RL)29、油缸单向阀1#(RL)30、油缸单向阀2#(RL)33、防爆阀2#(RL)31、支腿油缸(RL)32等液压元件,依次通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RL组液压闭环控制;所述液压系统RR组由比例阀(RR)48(2-13)、单向阀2#(RR)47、电磁换向阀(RR)49(2-17)、单向阀1#(RR)46、溢流阀(RR)45、压力传感器(RR)43(2-5)、电控单向阀(RR)42(2-22)、手动球阀(RR)41、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(RR)40、防爆阀1#(RR)38、油缸单向阀1#(RR)36、油缸单向阀2#(RR)37、防爆阀2#(RR)35、支腿油缸(RR)34等液压元件,依次通过液压管8、焊接、组装的方式串、并联在液压泵1及液压油箱2上,构成RR组液压闭环控制;电控系统包括蓄电池组2-1、电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、档位继电器2-18等电气元件,通过线束2-23串并联构成电路闭环控制回路,所述电源开关2-6、保险丝2-7、稳压器2-8、PLC 2-9、档位继电器2-18均安装在车辆电器控制箱内的电气固定板上;所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)、比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)、高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40、手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,分FL、FR、RL、RR四组通过液压管8、焊接、组装的方式安装在液压系统的液压管路上。所述车辆液压系统减震装置,在电控系统中设有保险丝、稳压器、开关等保护设置;在液控系统中设有手动球阀控制,便于操作、维护、保养;PLC根据车辆行驶状态和坑洼不平路面对液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的压力波动,控制本装置中的电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),即可实现对框架车在行驶状态下液压系统“静态”FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的瞬间冲击压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”;最大程度上减少液压系统“静态”液压管路的压力波动幅度和振动频次。解决了因框架车液压系统(悬挂系统)无减震弹性结构,框架车行驶在坑洼不平路面时车辆重心瞬间偏移,导致其液压系统液压管路内部产生的压力波动幅度大和振动频次高,易造成车身抖动、驾驶颠簸及液压元件异常损耗等问题,提高了驾驶舒适性,降低了车辆液压系统故障率。
3.根据权利要求2所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5),均为供电电压DC24V、精度0.1%FS、量程0.1-40MPa的压力变送器,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组溢流阀3(59、54、45)端的控制回路液压管8中,其控制线束分别与稳压器2-8、蓄电池组2-1、PLC2-9依次通过线束2-23串并联构成电路闭环控制回路。
4.根据权利要求3所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22),均为DC24V两位两通高压电磁阀,分别安装在靠近手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41的液压管8上,并分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通,其控制线束分别与档位继电器2-18、蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号,对在液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿做精准控制,进一步减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次。
5.根据权利要求3或4所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41,均为304不锈钢DN25内螺纹球阀,按FL、FR、RL、RR四组区分,分别安装在高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40与电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)之间的液压管8上,其作用是控制高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40端液压流向的通断,方便安全检修。
6.根据权利要求5所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述液压管8均为Φ20-40mm的304不锈钢管,通过焊接、加工螺纹、组装等方式,按FL、FR、RL、RR四组区分,其一末端并联接高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39、低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,中间依次串联手动球阀(FL)7、手动球阀(FR)17、手动球阀(RL)26、手动球阀(RR)41、电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)并分别与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通;其作用是作为液压油流动的输送载体,硬管长度根据实际需要来确定;
所述高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力20~33MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上;其作用是对在重载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,高压蓄能器(FL)9、高压蓄能器(FR)16、高压蓄能器(RL)25、高压蓄能器(RR)39工作压力值根据实际需要来确定;
所述低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40,均为A型结构、AF型油端接口的隔膜式蓄能器,其工作压力6~20MPa、工作介质液压油;分别安装在与液压系统FL(FR、RL、RR)组控制回路相通的液压管8末端上;其作用是对在空载行驶状态下车身重心发生瞬间偏移而引起液压系统“静态”下某组(FL、FR、RL、RR)液压管路突然产生的波动压力进行吸收或补偿,减少液压系统“静态”下的压力波动幅度和振动频次,低压蓄能器(FL)10、低压蓄能器(FR)18、低压蓄能器(RL)27、低压蓄能器(RR)40工作压力值根据实际需要来确定;
所述比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13),均为PSM型带终端块E1的DC24三位四通比例多路阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中,其控制线束分别与蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流量进行控制。
7.根据权利要求6所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17),均为DSG-02-3C4-D24-N三位四通电磁换向阀,分别安装在靠近液压系统FL(FR、RL、RR)组单向阀1#62(57、52、46)、单向阀2#61(56、51、47)端的控制回路液压管8中,其控制线束分别与蓄电池组2-1、PLC2-9通过线束2-23串联构成电路闭环控制回路;其作用是根据PLC 2-9控制信号对液压系统FL(FR、RL、RR)组的液压油流向进行控制;所述电源开关2-6,为DC24V15A常开型带显示灯的平头复位按钮,安装在驾驶室的仪表台上,其作用控制本设计装置的电控系统电源通断。
8.根据权利要求6所述的车辆液压系统减震装置,其特征在于,所述保险丝2-7,为DC24V10A自动复位保险器,分别安装在电器控制箱内的电气固定板上,保险器2-7额定电流应根据开关、指示灯的工作功率而定,确保短路保护效果,所述稳压器2-8,为DC24V 3A的稳压转换器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是为PLC 2-9、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)提供安全、稳定的工作电压,所述PLC 2-9,DC24V 3A的S7-200可编程控制器,安装在电器控制箱内的电气固定板上,其作用是根据比例阀(FL)60(2-10)、比例阀(FR)55(2-11)、比例阀(RL)50(2-12)、比例阀(RR)48(2-13)、电磁换向阀(FL)63(2-14)、电磁换向阀(FR)58(2-15)、电磁换向阀(RL)53(2-16)、电磁换向阀(RR)49(2-17)、压力传感器(FL)5(2-2)、压力传感器(FR)4(2-3)、压力传感器(RL)44(2-4)、压力传感器(RR)43(2-5)及档位继电器2-18工作状态,控制电控单向阀(FL)6(2-19)、电控单向阀(FR)19(2-20)、电控单向阀(RL)28(2-21)、电控单向阀(RR)42(2-22)工作。
9.一种车辆液压系统减震装置的控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1当启动车辆准备作业时,打开电源开关,PLC正常工作后自动检测比例阀、电磁换向阀、压力传感器及档位继电器电路信号,并与PLC编制程序中设计的逻辑关系做比较;
S2当操作框架车平台升降时,PLC接受到框架车平台升降指令的输入,需PLC对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,使比例阀、电磁换向阀阀芯位置发生改变。受液压泵输出液压油或车辆自重的压力作用下,液压系统带压的液压油经过比例阀、电磁换向阀推开单向阀,不断流向液压油箱或支腿油缸,此过程压力传感器检测到FL(FR、RL、RR)组液压管路压力变化并产生相应的反馈信号传递PLC,称此过程为液压系统的“动态”。根据PLC液压系统的“动态”设计的逻辑关系判断:PLC无车辆行驶指令的输入,PLC不需对档位继电器、电控单向阀输出控制信号;
S3当框架车空载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,因此单向阀未被打开,液压系统输入(液压泵)、输出(液压油箱)流向均被单向阀阻断,FL(FR、RL、RR)组液压管路压力维持在一个数值不变,称此时为液压系统的“静态”,根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律;
S4当框架车重载行驶状态时,PLC无框架车平台升降指令的输入,PLC不需对比例阀、电磁换向阀输出控制信号,此时液压系统处于“静态”。根据PLC液压系统的“静态”设计的逻辑关系判断:PLC接受到车辆行驶指令的输入,同时对档位继电器输出控制信号,使电控单向阀控制回路闭环。在框架车重力的作用下,当框架车从平坦路面驶入坑洼不平路面时,会导致框架车四组(FL、FR、RL、RR)14根支撑油缸支撑受力平衡被打破,并呈现出“路面凸位支撑油缸受力变大、路面凹位支撑油缸受力变小,车辆重心晃动”的规律。此时压力传感器检测到液压系统FL(FR、RL、RR)组液压管路压力值波动并反馈传递到PLC中,同时PLC对比原先液压系统的“静态”的四组(FL、FR、RL、RR)压力数据,当FL(FR、RL、RR)组压力传感器检测的压力值压差≥0.1bar时,输出对应的FL(FR、RL、RR)电控单向阀控制信号,受重载车辆自重对液压系统产生液压管路压力范围的限制,触发高压蓄能器开始对FL(FR、RL、RR)组液压管路产生的波动压力进行吸收或补偿调节,直至FL(FR、RL、RR)组液压管路压力重新维持一个新的液压系统“静态”。
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