CN202378697U - 行走液压控制系统及应用该控制系统的自行式工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种行走液压控制系统，包括双向泵、第一左行走马达和第一右行走马达；还包括第一分流集流阀，其合流油口与所述双向泵的第一工作油口连通、其两个分流油口分别与所述第一左行走马达和第一右行走马达的第一工作油口连通；且所述第一左行走马达和第一右行走马达的第二工作油口均与所述双向泵的第二工作油口连通。与现有技术相比，本实用新型通过设置第一分流集流阀实现了左、右两侧行走马达的等量分流和等量集流，从而提高了行走液压马达的速度同步性，为控制车轮的不均匀摩擦提供了可靠保障。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该行走液压控制系统的自行式工程机械。

Description

行走液压控制系统及应用该控制系统的自行式工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械液压控制技术，具体涉及一种行走液压控制系统及应用该控制系统的自行式工程机械。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展，工程机械的需求量和保有量也在快速增长，与此同时，由于工程机械所面临的作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂，因此对工程机械提出的要求也越来越高。

在众多的自行式工程机械中，行走系统是其重要的组成部分之一。与作业工作系统相比，行走系统不仅需要传输更大的功率，要求具有更高的效率和更长的寿命；同时需要在变速调速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。

现有工程机械的行走系统主要有两种方式：一种是机械传动，另一种是液压传动；其中，机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。与机械传动相比，液压传动更容易实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制。由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。

请参见图1，该图为现有技术中一种典型的液压闭式系统的简化原理图。

如图所示，该系统由变量泵2和变量马达3组成闭式容积调速回路；补油泵1、第一单向阀4、第二单向阀5、溢流阀10组成补油回路，用来向闭式系统补充油液，进行热交换；变量马达3回油侧油液经液控换向阀8、低压溢流阀9回油箱，实现热油冷却；第一高压安全阀6和第二高压安全阀7进行高压保护。由于液压闭式系统能耗低、结构紧凑并容易实现无级调速，而且能够使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向，因此在工程机械行走系统中得以广泛应用。

为满足车辆驱动要求，部分工程机械多采用单泵多马达闭式系统，例如，高空作业平台采用单泵控制四个马达实现四轮驱动。然而，高空作业平台行走过程中的偏载和附着力条件的差异容易引起各行走马达的不同步驱动，加剧车轮的不均匀摩擦，进而影响其使用寿命。

有鉴于此，亟待另辟蹊径提出一种行走驱动液压控制系统，以有效控制两侧行走马达的速度同步，为提高车轮的使用寿命提供可靠保障。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种可控制两侧行走马达速度同步的行走液压控制系统。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该行走液压控制系统的自行式工程机械。

本实用新型提供的行走液压控制系统，包括双向泵、第一左行走马达和第一右行走马达；还包括第一分流集流阀，其合流油口与所述双向泵的第一工作油口连通、其两个分流油口分别与所述第一左行走马达和第一右行走马达的第一工作油口连通；且所述第一左行走马达和第一右行走马达的第二工作油口均与所述双向泵的第二工作油口连通。

优选地，还包括第二左行走马达、第二右行走马达、第二分流集流阀和第三分流集流阀；其中，所述第二分流集流阀的合流油口与所述双向泵的第一工作油口连通、其两个分流油口分别与所述第一分流集流阀和第三分流集流阀的合流油口连通，所述第三分流集流阀的两个分流油口分别与所述第二左行走马达和第二右行走马达的第一工作油口连通；且所述第二左行走马达和第二右行走马达的第二工作油口均与所述双向泵的第二工作油口连通。

优选地，四个行走马达均具有制动油缸；该控制系统还包括设置在四个行走马达的第二工作油口和第二分流集流阀的合流油口与每个制动油缸的工作油口之间的第一方向控制阀，所述第一方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制四个行走马达的第二工作油口与每个制动油缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制第二分流集流阀的合流油口与每个制动油缸的工作油口导通。

优选地，所述第一方向控制阀为具有两个控制油口的液控换向阀，所述液控换向阀配置成第一控制油口与所述第二分流集流阀的合流油口连通并产生切换至第一工作位置的趋势、第二控制油口与四个行走马达的第二工作油口连通并产生切换至第二工作位置的趋势。

优选地，还包括设置在所述第一方向控制阀和系统回油油路与每个制动油缸的工作油口之间的第二方向控制阀；所述第二方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制所述第一方向控制阀至每个制动油缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制每个制动油缸的工作油口与系统回油油路导通。

优选地，所述第一左行走马达、第一右行走马达、第二左行走马达和第二右行走马达均为变排量马达；该控制系统还包括设置在所述第一方向控制阀和系统回油油路与每个行走马达变排量柱塞缸的工作油口之间的第三方向控制阀；所述第三方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制所述第一方向控制阀至每个变排量柱塞缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制每个变排量柱塞缸的工作油口与系统回油油路导通。

优选地，还包括与三个分流集流阀分别对应设置的三个阻尼阀，每个阻尼阀的两个油口均与相应的分流集流阀的两个分流油口连通。

优选地，还包括与四个行走马达分别对应设置的四个单向阀，每个单向阀均配置成控制系统回油油路至每个行走马达的第一工作油口单向导通。

优选地，还包括设置在所述第一方向控制阀与系统回油油路之间的溢流阀。

本实用新型提供的自行式工程机械，包括采用液压控制系统驱动行走的底盘及设置在所述底盘上的上车系统，所述液压控制系统具体为如前所述的行走液压控制系统。

与现有技术相比，本实用新型提供的行走液压控制系统针对双驱动底盘进行了优化设计，其通过设置第一分流集流阀实现了左、右两侧行走马达的等量分流和等量集流，从而提高了行走液压马达的速度同步性，可有效避免工程机械行走过程中的偏载和附着力条件的差异而引起各行走马达的不同步驱动，为控制车轮的不均匀摩擦提供了可靠保障。

本实用新型的一个优选方案针对四轮驱动的工程机械底盘同步性作了进一步改进。该方案基于四个行走马达设置有三个分流集流阀，其中，第二分流集流阀实现一级等量分流和等量集流，第一分流集流阀和第三分流集流阀实现另一级等量分流和等量集流，也就是说，第二分流集流阀用于第一左、右行走马达与第二左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，在此基础上，第一分流集流阀用于第一左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，第三分流集流阀用于第二左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，进而可靠地实现了四驱行走底盘各液压马达之间的速度同步性。

在本实用新型的另一优选方案中，针对具有自制动功能的行走马达提出了有效的配合措施，即在四个行走马达的第二工作油口和第二分流集流阀的合流油口与每个制动油缸的工作油口之间设置有第一方向控制阀，用于根据实际行走方向利用行走马达的部分回油驱动制动油缸，使得行走马达制动器同步开启，大大提高了该系统的可适应性。进一步地，在该第一方向控制阀和系统回油油路与每个制动油缸的工作油口之间设置有第二方向控制阀，以便于根据实际工况调节第二方向控制阀的工作位置；当车辆行走时，调节第二方向控制阀位于第一工作位置，此状态下，行走马达油口的部分回油作用于制动油缸，相应制动器打开以执行行走作业；当车辆不行走时，调节第二方向控制阀位于第二工作位置，此状态下，各制动油缸的工作油口与系统回油油路导通，行走马达进行可靠的制动状态，从而在行走马达制动器同步开启的基础上，能够进一步确保整机的安全稳定性。

在本实用新型的又一优选方案中，第一方向控制阀和系统回油油路与每个行走马达变排量柱塞缸的工作油口之间设置有第三方向控制阀，用于调节变排量马达的排量。常态下，调节第三方向控制阀位于第二工作装置，此状态下，各马达的变排量油缸的工作油口与系统回油油路连通，马达维持在大排量状态，实现车辆低速行走；当车辆需要高速行走时，调节第三方向控制阀位于第一工作位置，此状态下，来自第一方向换向阀的压力油经第三方向控制阀进入到四个马达的变排量柱塞缸，使得马达维持在小排量状态，从而实现车辆高速行走，进而在满足各马达的速度同步的基础上还能够有效调节行走速度，具有更好的机动灵活性。

本实用新型提供的行走液压控制系统适用于任何采用液压马达驱动行走的工程机械，特别适用于高空作业平台。

附图说明

图1是现有技术中一种典型的液压闭式系统的简化原理图；

图2是具体实施方式中所述高空作业平台车辆的整体结构示意图；

图3是第一实施例所述行走液压控制系统的工作原理简图；

图4是第二实施例所述行走液压控制系统的工作原理简图。

图2-图4中：

双向泵10、第一左行走马达21、第一右行走马达22、第二左行走马达23、第二右行走马达24、第一分流集流阀31、第二分流集流阀32、第三分流集流阀33、第一制动油缸41、第二制动油缸42、第三制动油缸43、第四制动油缸44、第一方向控制阀51、第二方向控制阀52、第三方向控制阀53、第一变排量柱塞缸61、第二变排量柱塞缸62、第三变排量柱塞缸63、第四变排量柱塞缸64、第一阻尼阀71、第二阻尼阀72、第三阻尼阀73、第一单向阀81、第二单向阀82、第三单向阀83、第四单向阀84、溢流阀9。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种行走液压控制系统，通过系统配置的改变有效控制两侧行走马达的速度同步。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本实施方式以高空作业平台作为主体进行详细说明。

请参见图2，该图示出了高空作业平台车辆的整体结构示意图。

如图所示，该高空作业平台车辆的上车各功能部件及下车行走底盘等主要功能部分可以采用与现有技术相同的实现方式；例如，下车行走底盘采用液压控制系统驱动液压马达实现整车的前行、后行或者转弯等行走操作。需要说明的是，本领域技术人员基于现有技术可以实现上述功能构件，故本文不再赘述。针对本实用新型所提出的关于行走液压控制系统的核心设计，下文将以两个实施例进行详细阐述。

请参见图3，该图是第一实施例所述行走液压控制系统的工作原理简图。

如图3所示，该行走液压控制系统的动力源为双向泵10，执行元件为第一左行走马达21、第一右行走马达22、第二左行走马达23和第二右行走马达24，以通过双向泵10的双向转动带动各行走马达实现正反两个方向的转动，完成行走作业。图中所示，该系统设置有第一分流集流阀31、第二分流集流阀32和第三分流集流阀33。具体地，该第二分流集流阀32的合流油口与双向泵10的第一工作油口A连通、其两个分流油口分别与第一分流集流阀31和第三分流集流阀33的合流油口连通；第一分流集流阀31的两个分流油口分别与第一左行走马达21和第一右行走马达22的第一工作油口A连通；第三分流集流阀33的两个分流油口分别与第二左行走马达23和第二右行走马达24的第一工作油口连通；同时，四个行走马达(第一左行走马达21和第一右行走马达22)的第二工作油口B均与双向泵10的第二工作油口B连通。

需要说明的是，前述及后续方案描述中第一、第二、第三等限定用语仅用于区别同类构件或结构，也就是说，相应以示区分的限定用语并不限制本申请请求保护的范围。例如，双向泵10的第一工作油口A和第二工作油口B，可以根据实际需要确定两个工作油口在系统控制中的具体功能：第一工作油口A输出压力油液时用于整车前行、第二工作油口B输出压力油液时用于整车后行，或者，第一工作油口A输出压力油液时用于整车后行、第二工作油口B输出压力油液时用于整前后。

实际工作过程中，第二分流集流阀32实现一级等量分流和等量集流，第一分流集流阀31和第三分流集流阀33实现另一级等量分流和等量集流。也就是说，第二分流集流阀32用于第一左、右行走马达与第二左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，在此基础上，第一分流集流阀31用于第一左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，第三分流集流阀33用于第二左、右行走马达之间的等量分流和等量集流，进而可靠地实现了四驱行走底盘各液压马达之间的速度同步性。

通常情况下，行走马达采用制动油缸实现常闭式制动器的打开操作。如图所示，可以在四个行走马达(第一左行走马达21、第一右行走马达22、第二左行走马达23、第二右行走马达24)的第二工作油口B和第二分流集流阀32的合流油口与每个制动油缸(第一制动油缸41、第二制动油缸42、第三制动油缸43、第四制动油缸44)的工作油口之间设置第一方向控制阀51。该第一方向控制阀51具有两个工作位置，且配置成：位于第一工作位置(右位)时控制四个行走马达的第二工作油口B通过第一方向控制阀51与每个制动油缸的工作油口导通，位于第二工作位置(左位)时控制第二分流集流阀32的合流油口与每个制动油缸的工作油口导通。如此设置，用于根据实际行走方向利用行走马达的部分回油驱动各制动油缸，使得行走马达制动器同步开启，大大提高了该系统的可适应性。

显然，第一方向控制阀51的控制形式可以选择电磁换向阀、手动换向阀，也可以有效利用系统不同回路的工作压力选择液控换向阀。具体如图所示，本方案中的第一方向控制阀51为具有两个控制油口的液控换向阀，该液控换向阀配置成：第一控制油口K1与第二分流集流阀32的合流油口连通并产生切换至第一工作位置(右位)的趋势，第二控制油口K2与四个行走马达的第二工作油口连通并产生切换至第二工作位置的趋势。

工作过程中，当车辆沿某一方向行走时，双向泵10的第一工作油口A出油、第二工作油口B回油，第一工作油口A的一小部分压力油推动液控换向阀使其右位工作，使得四个行走马达的部分回油经该液控换向阀的右位提供至各制动油缸。而当车辆反向行走时，双向泵10的第一工作油口A回油、第二工作油口B出油，第二工作油口B的一小部分压力油推动液控换向阀使其左位工作，使得四个行走马达的部分回油经液控换向阀左位提供至各制动油缸。如此，可实现不同工况下的各行走马达制动器能够同步开启。

为了在行走马达制动器能够同步开启的基础上，能够进一步确保整机的安全稳定性。如图3所示，还可以在该第一方向控制阀51和系统回油油路T与每个制动油缸的工作油口之间设置有第二方向控制阀52，该第二方向控制阀52具有两个工作位置，且配置成：位于第一工作位置时控制第一方向控制阀51至每个制动油缸的工作油口导通，位于第二工作位置时控制每个制动油缸的工作油口与系统回油油路T导通。如此设置，当车辆行走时，调节第二方向控制阀52位于第一工作位置(左位)，此状态下，各行走马达油口的部分回油作用于制动油缸，相应制动器打开以执行行走作业；当车辆不行走时，调节第二方向控制阀52位于第二工作位置(右位)，此状态下，各制动油缸的工作油口与系统回油油路T导通，行走马达进行可靠的制动状态。同样地，第二方向控制阀52的控制形式可以根据需要进行选择，优选采用常态下位于第二工作位置的电磁换向阀。

前述各行走马达可选用变排量马达，以通过调节马达排量控制行走速度。基于此，可在第一方向控制阀51和系统回油油路T与每个行走马达变排量柱塞缸(第一变排量柱塞缸61、第二变排量柱塞缸62、第三变排量柱塞缸63、第四变排量柱塞缸64)的工作油口之间设置第三方向控制阀53。如图3所示，第三方向控制阀53具有两个工作位置，且配置成：位于第一工作位置(左位)时控制第一方向控制阀51至每个变排量柱塞缸的工作油口导通、位于第二工作位置(右位)时控制每个变排量柱塞缸的工作油口与系统回油油路T导通。显然，第三方向控制阀53的控制形式可以根据需要进行选择，同样可优选采用常态下位于第二工作位置的电磁换向阀。如此设置，常态下，各马达的变排量油缸的工作油口与系统回油油路连通，马达维持在大排量状态，实现车辆低速行走；而当车辆需要高速行走时，调节第三方向控制阀53位于第一工作位置，此状态下，来自第一方向换向阀51的压力油经第三方向控制阀53进入到四个马达的变排量柱塞缸，使得马达维持在小排量状态，从而实现车辆高速行走。

作为一种可以预见的情形，当车辆转向时，外侧车轮滚过的路程长，内侧车轮滚过的路程短，这就要求外侧液压马达的转速快于内侧液压马达。为此，与三个分流集流阀(第一分流集流阀31、第二分流集流阀32、第三分流集流阀33)分别对应设置的三个阻尼阀(第一阻尼阀71、第二阻尼阀72、第三阻尼阀73)，每个阻尼阀的两个油口均与相应的分流集流阀的两个分流油口连通。如此设置，当车辆转向时，假定第一右行走马达22驱动的车轮处于内侧，其转弯半径较小，所需的油量较小；而由第一左行走马达21驱动的车轮处于外侧，其转弯半径较大，所需的油量较大。这时，在第一阻尼阀71两端形成压差，第一阻尼阀71起作用后将油液从高压侧向低压侧补充，从而车辆转向时的“差速”驱动。

另外，若车辆在行驶过程中突然停车时，由于车辆的惯性作用，液压马达将继续运转产生一定负压，影响马达的正常使用。为此，可与四个行走马达分别对应设置的四个单向阀(第一单向阀81、第二单向阀82、第三单向阀83、第四单向阀84)，每个单向阀均配置成控制系统回油油路T至每个行走马达的第一工作油口单向导通；这样，当突然停车时，油箱的油液就经各单向阀分别进入产生负压的行走马达中，以满足其惯性转动的需要，确保车辆平稳停车。

此外，为给行走马达的制动油缸及变量柱塞缸提供必需的开启压力，可在第一方向控制阀51与系统回油油路T之间的溢流阀9。

除前述第一实施例所述用于四轮驱动底盘的行走液压控制系统之外，本实用新型的核心设计同样适用于两轮驱动底盘的同步控制，理论上来说，也适用于其他多轴驱动底盘。

请参见图4，该图示出了第二实施例所述行走液压控制系统的工作原理简图。

如图所示，该控制系统用于两轮驱动底盘，本实施例与第一实施例所述行走液压控制系统的区别在于通过双向泵10的双向转动带动两个行走马达：第一左行走马达21和第一右行走马达22，并采用一个分流集流阀实现两个行走马达的速度同步，即图4中所示的第一分流集流阀31，本方案中，第一分流集流阀31的合流油口与双向泵10的第一工作油口A连通、其两个分流油口分别与第一左行走马达21和第一右行走马达22的第一工作油口A连通，且第一左行走马达21和第一右行走马达22的第二工作油口B均与双向泵10的第二工作油口B连通。与第一实施相同的是，本方案采用第一方向控制阀51实现行走马达制动器的同步开启，采用第二方向控制阀52确保制动油缸在不行走时实现可靠制动，采用第三方向控制阀53根据需要调整行驶速度，采用第一阻尼阀71适应车辆转弯作业，采用第一单向阀81、第二单向阀82适应突然停车时时行走马达惯性转动的需要。其他构成与连接关系与第一实施例完全相同。

特别地，为清楚表达本实施例与第一实施例所述行走液压控制系统之间关联性，相同功能元件采用相同标记进行标示。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.行走液压控制系统，包括双向泵、第一左行走马达和第一右行走马达；其特征在于，还包括：

第一分流集流阀，其合流油口与所述双向泵的第一工作油口连通、其两个分流油口分别与所述第一左行走马达和第一右行走马达的第一工作油口连通；且

所述第一左行走马达和第一右行走马达的第二工作油口均与所述双向泵的第二工作油口连通。

2.根据权利要求1所述的行走液压控制系统，其特征在于，还包括第二左行走马达、第二右行走马达、第二分流集流阀和第三分流集流阀；其中，所述第二分流集流阀的合流油口与所述双向泵的第一工作油口连通、其两个分流油口分别与所述第一分流集流阀和第三分流集流阀的合流油口连通，所述第三分流集流阀的两个分流油口分别与所述第二左行走马达和第二右行走马达的第一工作油口连通；且所述第二左行走马达和第二右行走马达的第二工作油口均与所述双向泵的第二工作油口连通。

3.根据权利要求2所述的行走液压控制系统，其特征在于，四个行走马达均具有制动油缸；该控制系统还包括设置在四个行走马达的第二工作油口和第二分流集流阀的合流油口与每个制动油缸的工作油口之间的第一方向控制阀，所述第一方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制四个行走马达的第二工作油口与每个制动油缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制第二分流集流阀的合流油口与每个制动油缸的工作油口导通。

4.根据权利要求3所述的行走液压控制系统，其特征在于，所述第一方向控制阀为具有两个控制油口的液控换向阀，所述液控换向阀配置成第一控制油口与所述第二分流集流阀的合流油口连通并产生切换至第一工作位置的趋势、第二控制油口与四个行走马达的第二工作油口连通并产生切换至第二工作位置的趋势。

5.根据权利要求3或4所述的行走液压控制系统，其特征在于，还包括设置在所述第一方向控制阀和系统回油油路与每个制动油缸的工作油口之间的第二方向控制阀；所述第二方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制所述第一方向控制阀至每个制动油缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制每个制动油缸的工作油口与系统回油油路导通。

6.根据权利要求5所述的行走液压控制系统，其特征在于，所述第一左行走马达、第一右行走马达、第二左行走马达和第二右行走马达均为变排量马达；该控制系统还包括设置在所述第一方向控制阀和系统回油油路与每个行走马达变排量柱塞缸的工作油口之间的第三方向控制阀；所述第三方向控制阀具有两个工作位置，且配置成位于第一工作位置时控制所述第一方向控制阀至每个变排量柱塞缸的工作油口导通、位于第二工作位置时控制每个变排量柱塞缸的工作油口与系统回油油路导通。

7.根据权利要求6所述的行走液压控制系统，其特征在于，还包括与三个分流集流阀分别对应设置的三个阻尼阀，每个阻尼阀的两个油口均与相应的分流集流阀的两个分流油口连通。

8.根据权利要求7所述的行走液压控制系统，其特征在于，还包括与四个行走马达分别对应设置的四个单向阀，每个单向阀均配置成控制系统回油油路至每个行走马达的第一工作油口单向导通。

9.根据权利要求8所述的行走液压控制系统，其特征在于，还包括设置在所述第一方向控制阀与系统回油油路之间的溢流阀。

10.自行式工程机械，包括采用液压控制系统驱动行走的底盘及设置在所述底盘上的上车系统，其特征在于，所述液压控制系统具体为如权利要求1至9中任一项所述的行走液压控制系统。

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