CN211765848U - 一种地下铲运机的紧急转向液压系统及转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地下铲运机的紧急转向液压系统及转向系统，属于铲运机液压控制领域。该紧急转向液压系统包括电机泵单元、转向油缸、执行油路、换向油路、随动调节油路；电机泵单元中的液压泵通过供油管路为执行油路和换向油路供油，换向油路通过设置在执行油路中的第一换向阀控制转向油缸的工作状态；随动调节油路与供油管路连接，随动调节油路中的随动阀调节液压泵的出油口压力。采用该紧急转向液压系统，能够软启动，有效地减少了启动过程中电机所受的冲击和负载，启动电流小，发热少，从而节省了能量，延长了电池和电机的使用寿命。所述转向系统包括了紧急转向液压系统，从而使得地下铲运机能够更好地转向。

Description

一种地下铲运机的紧急转向液压系统及转向系统

技术领域

本实用新型属于铲运机液压控制领域，具体涉及一种地下铲运机的紧急转向液压系统及转向系统。

背景技术

地下铲运机是一种专为地下矿山巷道而设计的一种矿山设备，对于矿山生产来说，设备的安全更能保证人员财产的安全，通常地下巷道都是带有一定坡度，所以一般都要求地下车辆配备紧急转向功能。地下铲运机的紧急转向通常有两种方案，一种是用很大的蓄能器存储能量，采用蓄能器作为紧急转向的动力源，但是蓄能器笨重且占用空间；另一种是用紧急电机泵驱动转向，电机泵单元为定量泵加溢流阀，但采用这种方案，启动负载较大，频繁启动时不节能。然而，为了避免紧急转向系统占用过大空间，因此目前的地下铲运机多选择第二种方案。

针对于第二种方案，市场目前使用的紧急转向电机泵单元都是包括紧急转向电机、定量齿轮泵和溢流阀，并且溢流阀设定的压力都比较高。对于闭中心转向系统，当开始启动应急转向电机泵时，需要瞬间克服很大的压力和冲击，这时电机需要的启动电流很大，启动瞬间容易发热。特别是在遇到连续转弯道路时，需要紧急转向电机频繁启动停止，转向电机是由内置蓄电池供电，频繁启动不但对电机的寿命有影响，而且会消耗大量的电能，从而影响电池的使用时间，从而影响紧急转向系统的使用。并且对于吨位更大的铲运机，上述问题更加明显，大吨位铲运机需要更大的压力和流量，需要的启动压力更大，发热更多；以及转弯时，浪费的能量更多，电池寿命更受影响。

综上分析，现有的铲运机应急转向系统存在以下问题：紧急转向启动过程中，对电机的冲击和负载大、启动压力大、容易发热造成耗能，从而影响电池的使用时间。

实用新型内容

技术问题：本实用新型提供一种能够软启动的、有效减小启动过程中电机所受冲击和负载的、发热少的、节能的地下铲运机的紧急转向液压系统及转向系统。

技术方案：本实用新型的地下铲运机的紧急转向液压系统，包括电机泵单元、转向油缸、执行油路、换向油路、随动调节油路；所述电机泵单元中的液压泵通过供油管路为执行油路和换向油路供油，所述换向油路通过设置在执行油路中的第一换向阀控制转向油缸的工作状态；所述随动调节油路与供油管路连接，随动调节油路中设置有随动阀，通过该随动阀调节液压泵的出油口压力。

进一步地，所述随动阀的C1进油口与液压泵的出油口连接，从C1进油口进入的液压油流入油箱；所述随动调节油路还设置有第二换向阀，所述随动阀的LS1进油口通过第二换向阀与供油管路连接。

进一步地，所述换向油路包括减压阀、过滤器和先导电磁阀，供油管路中的液压油进入换向油路，依次流过所述减压阀、过滤器和先导电磁阀，驱动所述第一换向阀换向。

进一步地，所述先导电磁阀包括第一先导电磁阀和第二先导电磁阀，所述第一先导电磁阀和第二先导电磁阀分别控制第一换向阀向两个方向换向。

进一步地，所述供油管路上设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与液压泵的出油口连接。

进一步地，所述液压泵为定量泵，并采用电机泵单元中的紧急转向电机驱动。

进一步地，所述第二换向阀为两位三通液动阀。

进一步地，所述液压泵的出油口处设置有用于监测压力的第一压力传感器。

本实用新型的一种地下铲运机的转向系统，包括主泵单元和所述的紧急转向液压系统，所述主泵单元包括主泵和主电机，主泵单元的主泵和电机泵单元的液压泵择一为执行油路和换向油路供油。

进一步地，所述主泵的出油口处设置有第三单向阀和第二压力传感器，主泵的出油口与第三单向阀的进油口连接，液压油经过第三单向阀进入执行油路和换向油路，所述第二压力传感器用于监测主泵的出油口处的压力。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型的紧急转向系统，包括随动调节油路，随动调节油路上设置有随动阀，随动阀的LS1进油口与供油管路连接，C1进油口与液压泵的出油口连接，出油口与油箱连接，随动阀的设定的压力随着负载变化而改变。紧急转向开始时，转向阻力小，LS1进油口处的压力小，从液压泵出来的液压油可以快速地从C1进油口进入随动阀，然后流入油箱，因此液压泵出口的压力小，从而紧急转向电机可以在较低负载的情况下启动，启动更加容易平缓，从而避免了高负载大冲击情况下启动，实现了电机的软启动。随着转向压力逐渐增大，LS1进油口处的压力也随之增大，从而从C1进油口进入的液压油流进油箱的流量逐渐减小，使得液压泵的出油口处的负载逐渐增大，因为液压泵的出油口处的负载是一个逐渐增大的过程，从而使得紧急转向电机启动的更加平稳，可靠性更高，瞬间的压力和冲击较小，从而有效地保护了液压泵和紧急转向电机。

(2)因为紧急转向电机瞬间启动负载较低，从而紧急转向电机的线圈中的启动电流较小，发热较少，从而不易损坏电机的线束，延长了电机的使用寿命，并且降低了能量消耗，避免了能量损失。特别是当需要连续转弯时，紧急转向电机需要频繁启动，每次启动的瞬间，启动电流均较小，因此发热较少，使得能耗较少，从而节约了电能，使得电池中的电量能够使用很长时间，从而减少了电池过多次数的充放电，使得电池的寿命也得以延长。

附图说明

图1为本实用新型地下铲运机的紧急转向液压系统的液压原理图；

图2为紧急转向液压系统启动的条件流程图。

图中有：100、电机泵单元；101、液压泵；102、紧急转向电机；

110、转向油缸；

120、第一换向阀；121、第二单向阀；

130、随动阀；1301、LS1进油口；1302、C1进油口；131、第二换向阀

140、减压阀；141、过滤器；142、先导电磁阀；1421、第一先导电磁阀；1422、第二先导电磁阀；

150、第一单向阀；

160、第一压力传感器；

200、主泵单元；201、主电机；202、主泵；203、第三单向阀；204、第二压力传感器。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的说明。

结合图1所示，本实用新型的地下铲运机的紧急转向液压系统，包括电机泵单元100、转向油缸110、执行油路、换向油路、随动调节油路和油箱。电机泵单元100包括液压泵101、驱动液压泵101的紧急转向电机102和与液压泵并联的溢流阀，紧急转向电机 102驱动液压泵101工作，从而使得液压泵101为执行油路和换向油路供油。本实用新型的实施例中，液压泵101为定量泵，定量泵工作可靠，成本较低，溢流阀起到调压溢流的作用，从而保护了液压泵101。

执行油路用于驱动转向油缸110工作，液压泵101出来的液压油通过供油管路进入执行油路，为执行油路供油，执行油路中的液压油进入转向油缸110的有杆腔或无杆腔，当液压油进入无杆腔时，转向油缸110的活塞杆伸长，当液压油进入有杆腔时，转向油缸110的活塞杆收缩，通过转向油缸110的作用，使得铲运机能够转向。本实用新型的实施例中，执行油路上设置有第一换向阀120和第二单向阀121，进入执行油路的液压油依次经过第二单向阀121和第一换向阀120，然后进入转向油缸110的无杆腔或有杆腔，从而控制转向油缸110的活塞杆伸长或收缩。

换向油路用于驱动第一换向阀120换向，液压泵101出来的液压油通过供油管路进入换向油路，为执行油路供油，第一换向阀120为电液换向阀，从而能够通过液压油推动第一换向阀120的换向阀阀芯运动，实现换向，进而能够控制转向油缸110的工作状态，转向油缸110的工作状态是指活塞杆伸长和收缩。供油管路中的液压油进入换向油路，推动第一换向阀120的换向阀芯，控制第一换向阀120进行换向，从而控制执行油路中的液压油是进入转向油缸110的有杆腔还是无杆腔，使得转向油缸110的活塞杆收缩或伸长。因为第一换向阀120为闭中心，换向油路中的液压油到达第一换向阀120后即截止。本实用新型的实施例中，换向油路包括减压阀140、过滤器141和先导电磁阀 140，供油管路中的液压油进入换向油路，依次流过所述减压阀140、过滤器141和先导电磁阀140，推动第一换向阀120的换向阀阀芯，使得所述第一换向阀120换向。由于第一换向阀120要能够实现两个方向上的换向，因此先导电磁阀140包括第一先导电磁阀1421和第二先导电磁阀1422，第一先导电磁阀1421和第二先导电磁阀1422并联，分别推动第一换向阀120的换向阀芯向两个方向运动，从而控制第一换向阀120向两个方向换向。当第一先导电磁阀1421得电时，驱动第一换向阀120向一个方向换向，执行油路中的液压油进入转向油缸110的有杆腔，转向油缸110的活塞杆收缩；当第二先导电磁阀1422得电时，驱动第二换向阀131向另一个方向换向，执行油路中的液压油进入转向油缸110的无杆腔，转向油缸110的活塞杆伸长。

随动调节油路用于调节液压泵101的出油口处的压力，随动调节油路与供油管路连接，因此供油管路中的液压油也会进入随动调节油路。本实用新型的实施例中，随动调节油路上设置有随动阀130，还设置有第二换向阀131，随动阀130上有三个口，C1进油口1302、LS1进油口1301和出油口，其中C1进油口1302和随动阀130的出油口是连通的，随动阀130的C1进油口1302与液压泵101的出油口连接，随动阀130的LS1 进油口1301与第二换向阀131连接，随动阀130的出油口与油箱连接。随动调节油路中液压油来自两部分，从供油管路进入随动调节油路的液压油，经过第二换向阀131，然后从随动阀130的LS1进油口1301进入随动阀130，从液压泵101的出油口进入随动调节油路的液压油从随动阀130的C1进油口1302进入随动阀130，然后流入油箱。本实用新型的第二换向阀131为液动换向阀，具有更高的可靠性。

因为对于随动阀130，其设定的溢流压力会随着负载变化而改变，即当LS1进油口1301的压力增大时，设定的溢流压力随之增大，使得从C1进油口1302进入的液压油流进油箱的流量逐渐减小。当开始紧急转向时，转向负载很小，LS1进油口1301处的压力很低，随动阀130的设定压力此时也很低，从液压泵101出来的液压油可以快速地从C1进油口1302进入随动阀130，然后流入油箱，因此此时液压泵101的出油口处的压力很小，使得紧急转向电机102可以在低负载情况下启动，从而电机能够软启动。当转向阻力逐渐增大时，LS1进油口1301处的压力会随着转向阻力的增大而增大，此时随动阀130的设定压力也随之增大，从而从C1进油口1302进入的液压油流进油箱的流量逐渐减小，使得液压泵101的出油口处的负载逐渐增大，因为负载是一个逐渐增大的过程，从而使得紧急转向电机102可以平稳启动，不需要克服瞬间很大的压力和冲击。此外由于紧急转向电机102以低负载启动，因此启动时，使得电机线圈中的电流较低，发热较少，避免了高负载瞬间启动时，造成电机线圈中的电流过大，发热严重的问题，从而降低了能量损耗，并且不易损坏电机的线束，使得电机的寿命得以延长。

此外，在出现连续多次转弯情况下，紧急转向电机102需要频繁启动，由于随动阀130的作用，紧急转向电机102的负载较小，每次启动的瞬间，启动电流均较小，因此发热较少，使得能耗较少，从而节约了电能，使得电池中的电量能够使用很长时间，从而减少了电池过多次数的充放电，使得电池的寿命也得以延长。

本实用新型的实施例中，供油管路上设置有第一单向阀150，第一单向阀150的进油口与液压泵101的出油口连接，从液压泵101的出油口出来的液压油分成两部分，一部分进入随动阀130，另一部分进入供油管路，然后通过第一单向阀150后，这一部分液压油又分为三个部分，分别进入执行油路、换向油路和随动调节油路。

本实用新型的实施例中，液压泵101的出油口处设置有第一压力传感器160，用于监测液压泵101的出油口出的压力。

但需要紧急转向时，电机泵单元100的紧急转向电机102启动，驱动液压泵101开始工作，从液压泵101出来的液压油分为两路：第一路进入供油管路，第二路进入从随动阀130的C1进油口1302进入随动阀130，然后进入油箱。

第一路液压油通过第一单向阀150后，分为三部分，第一部分进入执行油路，进入执行油路的液压油依次经过第二单向阀121、第一换向阀120、然后进入转向油缸110，进入转向油缸110的有杆腔或是无杆腔，由换向油路控制。第二部分进入换向油路，依次经过减压阀140、过滤器141和先导电磁阀，然后进入第一换向阀120，推动第一换向阀120的换向阀芯运动，实现换向。第三部分进入随动调节油路，经过第二换向阀131，然后从随动阀130的LS1进油口1301进入随动阀130。当开始转向时，LS1进油口1301 的压力会随着转向阻力的增大而增大，然后随动阀130设定的溢流压力也增大，从而调节了液压泵101出油口处的压力，第一压力传感器160会实时监测液压泵101出油口处的压力。

本实用新型的紧急转向液压系统的执行油路和换向油路与铲运机的转向系统是共用的，因此本实用新型还提供一种地下铲运机的转向系统，该转向系统包括本实用新型的紧急转向液压系统和主泵单元200，主泵单元200包括主泵202和主电机201，主电机201用于驱动主泵202工作，从而为执行油路和换向油路供油。在铲运机转向液压系统工作时，主泵202和液压泵101择一为执行油路和换向油路供油的，只有在主电机201 出现故障以后，无法驱动主泵202工作，此时才会启动紧急转向电机102，驱动液压泵 101工作，从而通过紧急转向液压系统，实现铲运机的换向。

主泵202的出油口处设置有第三单向阀203和第二压力传感器204，主泵202的出油口与第三单向阀203的进油口连接，从主泵202出来的液压油流过第三单向阀203后，进入执行油路和换向油路。第二压力传感器204用于监测主泵202的出油口处的压力，也即主泵202的压力，设置第三单向阀203的是为了防止外部的油路影响第二压力传感器204的压力值。

由于紧急转向液压系统的液压泵101并不是主电机201出现故障后就立即启动的，需要满足一定的条件的，具体需要满足两个条件，如图2所示：(1)主电机201出现故障，主泵202停止工作，第二压力传感器204的压力值消失或逐渐减小，当整车的控制器接收到第二压力传感器204的压力信号消失或者小于某一设定值，在本实用新型的实施例中，会设定为7bar；(2)操作人员操作转向手柄，整车控制器收到转向手柄的电流信号，即转向信号。

当满足以上两个条件时，整车控制器发送信号给紧急转向电机102，然后驱动液压泵101工作，进而实现铲运机紧急转向，第一压力传感器160时刻监测液压泵101出口出口处的压力，当操作人员停止转向后，紧急转向电机102停止转动，紧急转向完毕。

当主电机201出现故障，导致主泵202停止工作，此刻主泵202的出油口处的压力几乎为零，第二压力传感器204的压力信号消失或小于某一设定值，当整车控制器接收到第二压力传感器204的压力信号消失或小于某一特定值后，并且操作者操作车中的转向手柄，整车控制器收到转向手柄中的电流信号后，同时满足这两个条件后，整车控制器才发送信号给电机泵单元100，电机泵单元100中紧急转向电机102启动，从而紧急转向液压系统开始工作。

采用本实用新型的紧急转向液压系统，可以实现软启动，避免了电机在启动时承受过大的冲击和负载，并且启动时需要的启动电流小，因此发热少，能量损耗少，有效地延长了电机和电池的寿命。

上述实施例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等同替换，这些对本实用新型权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，包括电机泵单元(100)、转向油缸(110)、执行油路、换向油路、随动调节油路；

所述电机泵单元(100)中的液压泵(101)通过供油管路为执行油路和换向油路供油，所述换向油路通过设置在执行油路中的第一换向阀(120)控制转向油缸(110)的工作状态；所述随动调节油路与供油管路连接，随动调节油路中设置有随动阀(130)，通过该随动阀(130)调节液压泵(101)的出油口压力。

2.根据权利要求1所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述随动阀(130)的C1进油口(1302)与液压泵(101)的出油口连接，从C1进油口(1302)进入的液压油流入油箱；所述随动调节油路还设置有第二换向阀(131)，所述随动阀(130)的LS1进油口(1301)通过第二换向阀(131)与供油管路连接。

3.根据权利要求1所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述换向油路包括减压阀(140)、过滤器(141)和先导电磁阀(142)，供油管路中的液压油进入换向油路，依次流过所述减压阀(140)、过滤器(141)和先导电磁阀(142)，驱动所述第一换向阀(120)换向。

4.根据权利要求3所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述先导电磁阀(142)包括第一先导电磁阀(1421)和第二先导电磁阀(1422)，所述第一先导电磁阀(1421)和第二先导电磁阀(1422)分别控制第一换向阀(120)向两个方向换向。

5.根据权利要求1所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述供油管路上设置有第一单向阀(150)，所述第一单向阀(150)的进油口与液压泵(101)的出油口连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述液压泵(101)为定量泵，并采用电机泵单元(100)中的紧急转向电机(102)驱动。

7.根据权利要求2所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述第二换向阀(131)为两位三通液动阀。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一种地下铲运机的紧急转向液压系统，其特征在于，所述液压泵(101)的出油口处设置有用于监测压力的第一压力传感器(160)。

9.一种地下铲运机的转向系统，其特征在于，包括主泵单元(200)和权利要求1～8任一项所述的紧急转向液压系统，所述主泵单元(200)包括主泵(202)和主电机(201)，主泵单元(200)的主泵(202)和电机泵单元(100)的液压泵(101)择一为执行油路和换向油路供油。

10.根据权利要求9所述的一种地下铲运机的转向系统，其特征在于，所述主泵(202)的出油口处设置有第三单向阀(203)和第二压力传感器(204)，主泵(202)的出油口与第三单向阀(203)的进油口连接，液压油经过第三单向阀(203)进入执行油路和换向油路，所述第二压力传感器(204)用于监测主泵(202)的出油口处的压力。

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