CN204057761U - 一种起重机液压底盘自动档行驶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实公开了一种起重机液压底盘自动档行驶系统，包括先导控制系统和主液压系统；主液压系统包括变量液压泵、比例多路阀和双向液压马达；变量液压泵的出口连接比例多路阀的入口，比例多路阀的出口A、B与双向液压马达的A、B口连接，比例多路阀的T口连接油箱；先导控制系统包括先导齿轮泵、三通比例减压阀、三位四通电磁换向阀和油门踏板；本实用新型所提供的起重机液压底盘自动档行驶系统能够虑兼容原有机械传动系统和液力机械传动系统的驱动功能，同时兼顾了驾驶员的操作习惯并充分发挥液压传动方式的优势，具有良好的应用前景。

Description

一种起重机液压底盘自动档行驶系统

技术领域

本实用新型属于起重机液压系统，具体涉及一种起重机液压底盘自动档行驶系统。

背景技术

起重机一般包括三大部分：上车系统、臂架系统和底盘系统。起重机上车系统是一个基本平台，一般布置有动力系统、液压油源系统、驾驶操作系统、散热系统等；臂架系统是完成预定功能的主要装置；底盘系统包括行走驱动系统、转向系统、制动系统和支腿系统等。对于液压起重机，发动机的动力经过液压系统的转换和传递，由液压油缸和液压马达驱动工作装置工作。如果行走装置也由液压驱动，则称为全液压起重机，液压驱动的行走装置也称为液压底盘。 

传统的起重机底盘类似于汽车底盘，一般采用机械式传动方式或液力机械式传动方式， 液压底盘相比传统底盘具有多方面的优势，现有液压底盘行驶系统不能很好的配合传统起重机驾驶员的驾驶习惯，也没有考虑兼容原有机械传动系统和液力机械传动系统的驱动功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种起重机液压底盘自动档行驶系统，克服原有缺陷，本实用新型的方案如下：

一种起重机液压底盘自动档行驶系统，包括先导控制系统和主液压系统；所述主液压系统包括变量液压泵、比例多路阀和双向液压马达；所述变量液压泵的出口连接比例多路阀的入口，比例多路阀的出口A、B与双向液压马达的A、B口连接，比例多路阀的T口连接油箱；

所述先导控制系统包括先导齿轮泵、三通比例减压阀、三位四通电磁换向阀和油门踏板；所述先导齿轮泵与三通比例减压阀连接，三通比例减压阀与三位四通电磁换向阀连接，三位四通电磁换向阀与所述主液压系统中的比例多路阀的控制端口连接；行车档位开关与三位四通电磁换向阀的电磁铁连接。

进一步的，在所述主液压系统中的双向液压马达上还设有两个双向补油溢流阀和两个单向阀，用以限制主油路中的压力；在所述主液压系统中的比例多路阀的泵侧设有主溢流阀，用于限制变量液压泵出口的最高压力。

本实用新型所提供的起重机液压底盘自动档行驶系统能够虑兼容原有机械传动系统和液力机械传动系统的驱动功能，同时兼顾了驾驶员的操作习惯并充分发挥液压传动方式的优势，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型液压结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

全液压起重机是典型的多执行机构的工程机械，其执行机构包括主卷扬机构、副卷扬机构、臂架伸缩机构、臂架变幅机构、上车回转机构、支腿机构、液压行走驱动机构、液压转向机构、液压制动机构和冷却系统等，各个执行机构都采用液压油缸或液压马达驱动，这样，液压执行元件的数量就会远远大于液压泵的数量，为了减少液压泵的数量，提高油源的复用程度，本实用新型采用开式液压系统作为行走驱动系统的基本方案，液压系统采用开式变量泵、比例方向阀和双向变量马达构成行走驱动系统的基本回路。为了完善系统的驱动性能，在基本回路上增加了补油溢流阀、行走制动阀等。

自动档系统包括先导控制系统和主液压系统，其中，主液压系统由变量柱塞泵1、比例多路阀2和双向液压马达3组成，液压泵1的出口连接比例多路阀2的入口，比例阀3的出口A、B与双向液压马达3的A、B口连接，比例多路阀2的T口连接油箱。工作时，变量柱塞泵1排出的液压油经过比例多路阀进入双向液压马达3，马达转动驱动车辆行驶；马达的转动方向由比例多路阀的工作位置确定，比例多路阀工作在左位、中位、右位时，车辆状态分别为前进、停车、后退。

为了限制主油路中的压力过高和过低，在液压马达上集成了双向补油溢流阀，包括两个溢流阀5、两个单向阀7，其连接关系如图1所示。工作时，如果马达管路中的压力过高，高于溢流阀的设定压力，则溢流阀打开溢流，限制压力的继续升高，溢出的流量通过管路回到油箱；如果马达管路中的压力过低，低于单向阀的开启压力，则单向阀打开补油，限制压力的继续降低，单向阀从油箱中吸油向马达管路中补油。

比例多路阀采用液控换向方式，采用三位四通电磁换向阀的A、B口的压力进行控制；在比例多路阀的泵侧集成了主溢流阀，用于限制液压泵出口的最高压力，当变量柱塞泵的出口压力过高，高于主溢流阀的设定压力时，主溢流阀打开溢流，限制变量柱塞泵出口压力继续升高。比例多路阀采用O形中位机能，当比例多路阀工作在中位时，O型中位切断了马达A、B口，可以保持车辆停止，防止车辆自由滑行。在比例多路阀与油箱之间设置了背压阀，以利于液压制动时向主油路补油，其连接关系如图1所示。

先导控制系统包括先导齿轮泵11、三通比例减压阀12、三位四通电磁换向阀13和油门踏板等。齿轮泵11与比例减压阀12连接，比例减压阀12与三位四通电磁换向阀13连接，三位四通电磁换向阀13与比例多路阀2的控制端口连接；行车档位开关与三位四通电磁换向阀的电磁铁连接。

齿轮泵是先导液压系统的油源，连接三通比例减压阀；三通比例减压阀从先导油源处产生一个比例的压力，该压力经过电磁换向阀进入比例多路阀的控制端口，用于控制比例多路阀的工作位置。电磁换向阀的三个工作位置分别控制车辆前进、停车和后退。电磁换向阀由行车档位开关控制，该档位开关有三个档位：前进档、停车档和倒车档。

这样，可以建立全液压起重机行走系统的基本控制方式：油门踏板的角度信号同时控制柴油机的喷油量和柴油机转速、液压泵的排量、液压马达的排量和比例减压阀的输出压力，比例减压阀的输出压力经过档位开关控制比例多路阀的方向和开度，进而控制车辆的行走方向和行走速度。

在进一步的具体实施中，通过设置油门踏板角度传感器，测量油门踏板的角度，油门踏板角度可以同时控制四个部件的状态：发动机的喷油量、液压泵的排量、液压阀的开口、液压马达的排量。

对于上述的起重机自动档行驶系统的控制方案，驾驶员在开车时，首先要选择行车档位：前进、停车或后退，当行车档位开关处于停车位置时，所有的行车操作都被屏蔽，这样可以防止误操作，提高了起重机的安全性。当行车档位开关置于前进或后退位置时，驾驶员只需踩油门即可实现开车并通过油门控制起重机的行驶速度，与车速相匹配的柴油机的转速控制、柴油机的功率控制、主液压泵的排量控制、比例阀的流量控制和液压马达的排量控制都是自动匹配和自动控制的。其控制方案如下：

自动档行驶系统的控制主要包括行走速度控制和功率匹配控制。功率匹配控制包括负载自适应控制和柴油机与液压泵的功率匹配控制，不在本文的讨论范围之内。起重机行走速度自动档控制方式如下：

在初始状态，发动机开机处于怠速状态，液压泵处于最小排量状态，保持液压系统润滑和冲洗的最小输出流量。保持液压泵的最小流量的另一个作用是，当驾驶员踩下油门踏板开始开车时，液压泵不是从零排量开始动作，而是从某一个预先设定的排量开始动作，这样就提高了液压系统的流量响应速度，也就是提高了行驶系统的操控性。

开机并启动柴油机时，控制系统首先进行初始化，行走系统的初始状态为：液压马达的初始排量在最大排量，比例阀的初始位置在中位位置，电磁换向阀的初始位置也在中位，行车档位开关无论实际是否在停车位置，在初始状态都输出停车信号，以免如果由于驾驶员的疏忽，行车档位开关没有回到停车位置，下次一起动发动机，车就开始行走了，这是很危险的，也是不规范的。

控制系统完成初始化后，驾驶员即可驾驶起重机行驶。开车时，首先将行车档位开关置于非停车位置，然后通过踩油门来驾驶车辆行驶。当驾驶员控制油门踏板角度不断增加时，柴油机的喷油量不断增加，发动机转速不断升高；油门信号同时实时控制液压泵的排量也随之逐渐增大；油门信号同时实时控制比例减压阀的输出压力，经过电磁换向阀推动比例阀动作，控制主油路的流量，进而控制车辆的行驶速度。

在油门角度变化的开始阶段，液压马达的排量是不变的，车速的控制主要由液压泵和比例阀共同确定，其中，液压泵对液压系统的流量进行初步调节，比例阀对液压系统的流量进行二次精细调节，液压泵和比例阀共同作用，实现速度的精细控制。

这种粗调加精调的流量控制方式具有比较明显的操控性能优势和节能性，既有泵控系统经济性好的优点，又有阀控系统响应快的优点，是一种实用价值很高的流量控制方式。

随着油门踏板角度的增大，液压泵的排量和比例阀的开度先后达到了最大位置，此时，如果继续踩下油门踏板，则油门角度开始控制马达排量减小，从此位置直到油门最大角度，起重机的行走速度主要由发动机转速和液压马达的排量来调节，液压泵和比例阀分别处于最大位置，从而失去调速作用。

当油门踏板处于最大角度时，液压马达的排量最小，车辆处于最高车速状态。

当起重机处于最大行驶速度状态时，液压马达的最小排量并不是零排量，液压马达的最小排量受最高转速、系统传动效率等条件限制。

根据测试，当油门角度由最大变回最小时，液压泵、液压马达和液压阀的排量控制过程相反。

本实用新型所述的35T全液压起重机实车试验时，自动档的速度控制特性与仿真实验基本相符，但在高速爬坡时，行驶系统的驱动功率随坡度升高，导致发动机掉速和冒黑烟。这说明自动档系统除了进行自动调速外，还需要对系统的功率进行控制和匹配。

起重机行驶液压系统功率控制可以采用液压马达排量的负载自适应控制，也可以采用发动机功率与液压泵排量的电子控制。可以采用压力自动变量的液压马达，引入系统的压力参与马达的排量控制，当系统压力升高时，说明此时行驶阻力很大，改压力自动升高马达排量，降低起重机的行驶速度，提高起重机的牵引力，使起重机行驶驱动系统与行驶阻力自适应。

也可以采用柴油机与液压泵的功率电子控制方式来解决功率控制问题，通过柴油机转速计算柴油机的功率能力，再通过压力传感器测量液压系统的压力，并通过系统压力和发动机的功率能力确定液压泵的最大排量，并控制液压泵的实际排量不超过最大允许排量，这样，柴油机就不会因为功率供应不足而掉速和冒黑烟。

以上对本实用新型所进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，均可依据实际需要做相应变化，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种起重机液压底盘自动档行驶系统，其特征在于，包括先导控制系统和主液压系统；所述主液压系统包括变量液压泵、比例多路阀和双向液压马达；所述变量液压泵的出口连接比例多路阀的入口，比例多路阀的出口A、B与双向液压马达的A、B口连接，比例多路阀的T口连接油箱；

所述先导控制系统包括先导齿轮泵、三通比例减压阀、三位四通电磁换向阀和油门踏板；所述先导齿轮泵与三通比例减压阀连接，三通比例减压阀与三位四通电磁换向阀连接，三位四通电磁换向阀与所述主液压系统中的比例多路阀的控制端口连接；行车档位开关与三位四通电磁换向阀的电磁铁连接。

2.根据权利要求1所述的一种起重机液压底盘自动档行驶系统，其特征在于，在所述主液压系统中的双向液压马达上还设有两个双向补油溢流阀和两个单向阀，用以限制主油路中的压力；在所述主液压系统中的比例多路阀的泵侧设有主溢流阀，用于限制变量液压泵出口的最高压力。