CN212202669U

CN212202669U - 工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统

Info

Publication number: CN212202669U
Application number: CN202020544147.8U
Authority: CN
Inventors: 许大华; 李建松
Original assignee: Xuzhou College of Industrial Technology
Current assignee: Xuzhou College of Industrial Technology
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2030-04-14

Abstract

一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，电磁换向阀的P口和T口分别连接油源和油箱，其A口和B口分别连接液压马达的A口和B口，第一和第二溢流阀的P口分别连接液压马达的A口和B口，第一和第二单向阀的进油口均与油箱连接，第一和第二单向阀的出油口分别与液压马达的A口和B口连接；第一和第二溢流阀的T口均与第三单向阀的进油口连接，第三单向阀的出油口分别与第一蓄能器、第三溢流阀的P口和减压阀的P口连接，减压阀的A口通过第四单向阀分别与第二蓄能器、第四溢流阀的P口和张紧液压缸连接；第三溢流阀的T口、减压阀的L口和第四溢流阀的T口均连接油箱。该系统能自动地回收行走机构的能量，并用于履带的自动张紧。

Description

工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统

技术领域

本实用新型属于液压传动技术领域，具体涉及一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统。

背景技术

履带行走装置因其具有牵引力大、接地比压低、爬坡能力强、转弯半径小等诸多优点，在工程机械领域得到了广泛应用，如挖掘机、压路机和起重机等。在履带张紧装置使用过程中，其预张紧力对履带行走性能的影响很大，预张紧力过大，则履带刚性太大，张紧装置起不到缓冲作用，同时会造成履带行走机械的内摩擦力的增加，导致传动效率低下以及履带的过度磨损；预张紧力太小则会造成履带松弛，起不到张紧作用，同时造成履带的振动和跳动，也会导致摩擦力的增加，使磨损增大。因此，履带张紧装置的性能对提高履带行走性能具有重要影响。

目前履带张紧装置有弹簧张紧、液压蓄能器保压的液压张紧等方式，弹簧张紧方式在使用过程中需要人工频繁地进行预张紧力的调节，不仅自动化程度低，还加重的作业人员的劳动负荷；而传统的液压蓄能器保压张紧方式需要单独设置供应油源，增加了制造的成本，同时，传统的液压蓄能器保压张紧过程中并不能实现对冲击的有效吸出。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，该系统不仅能自动地回收行走机构的能量，并用于履带的自动张紧，而且能自动地实现对预张紧力的调节，以实时保证预张紧力的稳定供应，且能使履带的张紧无需单独的能源输入，降低的制造成本；再者，还能在发生冲击时充分地吸收冲击，并可在吸收冲击后继续保证预张紧力的稳定。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源、电磁换向阀、油箱、第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀、液压马达、第一蓄能器、第二蓄能器、张紧液压缸、第三单向阀、第四单向阀、第三溢流阀、第四溢流阀和减压阀；

所述电磁换向阀的P口和T口分别与油源和油箱连接，其A口和B口分别与液压马达的A口和B口连接，第一溢流阀的P口和第二溢流阀的P口分别与液压马达的A口和B口连接，第一单向阀的进油口和第二单向阀的进油口均与油箱连接，第一单向阀的出油口和第二单向阀的出油口分别与液压马达的A口和B口连接；

第一溢流阀的T口和第二溢流阀的T口均与第三单向阀的进油口连接，第三单向阀的出油口分别与第一蓄能器、第三溢流阀的P口和减压阀的P口连接，减压阀的A口通过第四单向阀分别与第二蓄能器、第四溢流阀的P口和张紧液压缸的无杆腔连接；第三溢流阀的T口、减压阀的L口和第四溢流阀的T口均与油箱连接；

所述第二蓄能器的预充气压力高于所述第一蓄能器的预充气压力，且第二蓄能器的有效容积小于第一蓄能器的有效容积；

所述第三溢流阀的设定压力与所述第一溢流阀的设定压力之和等于工程机械行走机构的驱动系统的设定压力。

作为一种优选，所述电磁换向阀为三位四通换向阀，在电磁铁Y1b得电时工作在上位机能，其P口与A口之间的油路连通，其T口和B口之间的油路连通，在电磁铁Y1a得电时工作在下位机能，其P口与B口之间的油路连通，其T口和A口之间的油路连通，在电磁铁Y1b和Y1a均不得电时工作在中位机能，其P口、T口、A口和B口均截止。

作为一种优选，所述换向阀为电磁换向阀。

本实用新型中，通过第一蓄能器的设置，可以在工程机械制动的过程中收集由液压马达惯性作用而排出的高压油液，进而进行能量的回收。同时，第三溢流阀的设置可以在第一蓄能器内压力过高时，通过将油液导入油箱的方式对第一蓄能器进行泄压。减压阀的设置可以对第一蓄能器释放出的高压油液进行减压，然后再通过第四单向阀供给张紧液压缸，使张紧液压缸保持对履带的张紧状态，这样，不仅可以在无需独立设置供应源的情况下实现对履带的张紧，还可以自动地实现对履带的张紧，不需要频繁地通过人工进行调整，有效的降低了操作人员的劳动负荷。另外，设置的第二蓄能器可以在行走过程中对产生的冲击进行吸收，比如在行走过程中遇到路面不平的情况时，可以通过第二蓄能器吸收由张紧液压缸无杆腔排出的油液，进而能有效降低履带行走过程中的刚性，并可降低履带行走机械的内摩擦力，有助于避免履带的过度磨损，同时能有利于提高传动效率。

本实用新型提供了一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源、电磁换向阀、油箱、第一顺序阀、第二顺序阀、第一单向阀、第二单向阀、液压马达、第一蓄能器、第二蓄能器、张紧液压缸、第三单向阀、第四单向阀、第三溢流阀、第四溢流阀和减压阀；

所述电磁换向阀的P口和T口分别与油源和油箱连接，其A口和B口分别与液压马达的A口和B口连接，第一单向阀的进油口和第二单向阀的进油口均与油箱连接，第一单向阀的出油口和第二单向阀的出油口分别与液压马达的A口和B口连接；

第一顺序阀的P口和第二顺序阀的P口分别与液压马达的A口和B口连接，第一顺序阀的L口和第二顺序阀的L口均与油箱连接；第一顺序阀的T口和第二顺序阀的T口均与第三单向阀的进油口连接，第三单向阀的出油口分别与第一蓄能器、第三溢流阀的P口和减压阀的P口连接，减压阀的A口通过第四单向阀分别与第二蓄能器、第四溢流阀的P口和张紧液压缸的无杆腔连接；第三溢流阀的T口、减压阀的L口和第四溢流阀的T口均与油箱连接；

所述第一顺序阀601或第二顺序阀602的设定压力即为工程机械行走机构的驱动系统的设定压力。

所述第三溢流阀的设定压力小于所述第二顺序阀的设定压力。

作为一种优选，所述换向阀为电磁换向阀。

本实用新型中，通过第一蓄能器的设置，可以在工程机械制动的过程中收集由液压马达惯性作用而排出的高压油液，进而进行能量的回收。而第一顺序阀和第二顺序阀的设置，可以保证在制动过程中优先对第一蓄能器进行充能作业，进而可以保证后续张紧油源的稳定供应。同时，第三溢流阀的设置可以在第一蓄能器内压力过高时，通过将油液导入油箱的方式对第一蓄能器进行泄压。减压阀的设置可以对第一蓄能器释放出的高压油液进行减压，然后再通过第四单向阀供给张紧液压缸，使张紧液压缸保持对履带的张紧状态，这样，不仅可以在无需独立设置供应源的情况下实现对履带的张紧，还可以自动地实现对履带的张紧，不需要频繁地通过人工进行调整，有效的降低了操作人员的劳动负荷。另外，设置的第二蓄能器可以在行走过程中对产生的冲击进行吸收，比如在行走过程中遇到路面不平的情况时，可以通过第二蓄能器吸收由张紧液压缸无杆腔排出的油液，进而能有效降低履带行走过程中的刚性，并可降低履带行走机械的内摩擦力，有助于避免履带的过度磨损，同时能有利于提高传动效率。

附图说明

图1是现有技术中履带张紧装置的结构示意图；

图2是现有技术中工程机械履带驱动系统的原理图；

图3是本实用新型中实施例一的液压原理图；

图4是本实用新型中实施例二的液压原理图。

图中：1、油源，2、换向阀，3、液压马达，401、第一溢流阀，402、第二溢流阀，403、第三溢流阀，404、第四溢流阀，501、第一单向阀，502、第二单向阀，503、第三单向阀，504、第四单向阀，601、第一顺序阀，602、第二顺序阀，6、油箱，701、第一蓄能器，702、第二蓄能器，8、减压阀，9、张紧液压缸，91、缸筒，92、活塞杆，10、连接架，11、导向轮，12、履带。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步说明。以下以挖掘机为例进行说明，其原理也适用于其他履带式行走工程机械。

图1为现有技术中履带张紧装置的结构示意图。其中，张紧液压缸9是张紧装置的执行元件，包括缸筒91和活塞杆92；缸筒91与车辆的底盘部分连接，活塞杆92与连接架10连接。连接架10与作用于履带12的导向轮11连接。张紧液压缸9的伸缩运动，带动导引轮11运动，进而调整履带12的张紧程度。

图2是现有技术中工程机械履带驱动系统的原理图。驱动系统可以分为开式和闭式两种液压系统。该图给出了一种开式系统的液压原理图。油源1为系统提供高压油液。换向阀2优选为电磁换向阀，用于控制油液的流动方向。换向阀2的P口与油源1连接，T口与油箱6连接。液压马达3作为执行元件，通过减速机驱动设备的行走。液压马达3的A口和B口分别于换向阀2的A口和B口连接。同时，为了实现设备的行车制动，在液压马达3的两个油口分别设置了第一溢流阀401和第二溢流阀402。第一溢流阀401和第二溢流阀402的T口均与油箱6连接。还设置了第一单向阀501和第二单向阀502，作为补油阀，用于向制动状态下的液压马达3补充油液，防止吸空。第一单向阀501和第二单向阀502的A口均与油箱6连接，第一单向阀501和第二单向阀502的B口分别与液压马达3的A口和B口连接。

一般情况下，为了获得两个方向相同的制动性能，第一溢流阀401和第二溢流阀402的设定压力相同。

首先，假设液压马达3的A口进油B口排油时，挖掘机前进。反之，液压马达的B口进油A口排油时，挖掘机后退。

当换向阀2的电磁铁Y1a得电时，换向阀2工作在下位机能。油源1的油液经换向阀2的P口至B口，流进液压马达3的B口；液压马达3的A口排出油液，经换向阀2的A口至T口，流回油箱6。此时，挖掘机前进。

当换向阀2的电磁铁Y1b得电时，换向阀2工作在上位机能。油源1的油液经换向阀2的P口至A口，流进液压马达3的A口；液压马达3的B口排出油液，经换向阀2的B口至T口，流回油箱6。此时，挖掘机后退。

如图3所示，本实用新型提供了一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源1、电磁换向阀2、油箱6、第一溢流阀401、第二溢流阀402、第一单向阀501、第二单向阀502、液压马达3、第一蓄能器701、第二蓄能器702、张紧液压缸9、第三单向阀503、第四单向阀504、第三溢流阀403、第四溢流阀404和减压阀8；

所述电磁换向阀2的P口和T口分别与油源1和油箱6连接，其A口和B口分别与液压马达3的A口和B口连接，第一溢流阀401的P口和第二溢流阀402的P口分别与液压马达3的A口和B口连接，第一单向阀501的进油口和第二单向阀502的进油口均与油箱6连接，第一单向阀501的出油口和第二单向阀502的出油口分别与液压马达3的A口和B口连接；

第一溢流阀401的T口和第二溢流阀402的T口均与第三单向阀503的进油口连接，第三单向阀503的出油口分别与第一蓄能器701、第三溢流阀403的P口和减压阀8的P口连接，减压阀8的A口通过第四单向阀504分别与第二蓄能器702、第四溢流阀404的P口和张紧液压缸9的无杆腔连接；第三溢流阀403的T口、减压阀8的L口和第四溢流阀404的T口均与油箱6连接；第四单向阀504的作用是在发生冲击时防止油液反向流动。

所述第二蓄能器702的预充气压力高于所述第一蓄能器701的预充气压力，且第二蓄能器702的有效容积小于第一蓄能器701的有效容积；

所述第三溢流阀403的设定压力与所述第一溢流阀401的设定压力之和等于工程机械行走机构的驱动系统的设定压力。

所述电磁换向阀2为三位四通换向阀，在电磁铁Y1b得电时工作在上位机能，其P口与A口之间的油路连通，其T口和B口之间的油路连通，在电磁铁Y1a得电时工作在下位机能，其P口与B口之间的油路连通，其T口和A口之间的油路连通，在电磁铁Y1b和Y1a均不得电时工作在中位机能，其P口、T口、A口和B口均截止。

工作原理：

行走驱动的原理与图2所示的现有技术中的原理一致。

制动工况以液压马达3正向旋转为例进行说明。当挖掘机制动时，换向阀2的电磁铁断电，换向阀2回中位。液压马达3在挖掘机的惯性作用下，会继续旋转。此时，液压马达3工作在泵工况。液压马达3的B口排出高压油液，经第二溢流阀402的P口至T口，再经第三单向阀503的A口至B口，进入第一蓄能器701。第一蓄能器701内的压力逐渐升高。当第一蓄能器701内的压力达到第三溢流阀403的设定时，油液经第三溢流阀403的P口至T口流回油箱6。前已述及，第三溢流阀403的设定压力与第一溢流阀401(或第二溢流阀402的设定压力之和与原行走驱动系统中的设定压力(图2中的第一溢流阀401或第二溢流阀402相等。因此，本系统不会改变系统的制动效果。

当因某些原因，如泄漏，张紧液压缸9对外输出的张紧力过小，即张紧液压缸9腔体内的压力变低时，第一蓄能器701的油液会自动补充。具体是，第一蓄能器701内的油液经减压阀8的P口至A口、第四单向阀504的A口至B口，进入张紧液压缸9的无杆腔体内。当压力恢复到减压阀8的预设值后，减压阀8的阀口关闭，停止油液的补充。

当行走过程中，因地面不平原因对履带12造成冲击时，冲击通过导向轮11及连接架10传递至液压缸9的活塞杆92。这将造成液压缸9的无杆腔体内压力升高，这个压力冲击由第二蓄能器702吸收。当冲击的压力峰值特别高，超过第四溢流阀404的设定压力时，第四溢流阀404打开。部分油液从第四溢流阀404流回油箱6。当冲击结束后，第一蓄能器701会对张紧液压缸9损失的油液进行补充，使其压力再次恢复至减压阀8设定的压力。

如图4所示，本实用新型还提供了一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源1、电磁换向阀2、油箱6、第一顺序阀601、第二顺序阀602、第一单向阀501、第二单向阀502、液压马达3、第一蓄能器701、第二蓄能器702、张紧液压缸9、第三单向阀503、第四单向阀504、第三溢流阀403、第四溢流阀404和减压阀8；

所述电磁换向阀2的P口和T口分别与油源1和油箱6连接，其A口和B口分别与液压马达3的A口和B口连接，第一单向阀501的进油口和第二单向阀502的进油口均与油箱6连接，第一单向阀501的出油口和第二单向阀502的进油口分别与液压马达3的A口和B口连接；

第一顺序阀601的P口和第二顺序阀602的P口分别与液压马达3的A口和B口连接，第一顺序阀601的L口和第二顺序阀602的L口均与油箱6连接；第一顺序阀601的T口和第二顺序阀602的T口均与第三单向阀503的进油口连接，第三单向阀503的出油口分别与第一蓄能器701、第三溢流阀403的P口和减压阀8的P口连接，减压阀8的A口通过第四单向阀504分别与第二蓄能器702、第四溢流阀404的P口和张紧液压缸9的无杆腔连接；第三溢流阀403的T口、减压阀8的L口和第四溢流阀404的T口均与油箱6连接；第四单向阀504的作用是在发生冲击时防止油液反向流动。

所述第一顺序阀601或第二顺序阀602的设定压力为工程机械行走的驱动系统的设定压力；

所述第三溢流阀403的设定压力小于所述第二顺序阀602的设定压力。作为一种优选，第二顺序阀602的设定压力与原行走驱动系统中溢流阀(图2中的第一溢流阀401或第二溢流阀402的设定压力相等；

工作原理：

行走驱动的原理与图2所示的现有技术中的原理一致。

制动工况以液压马达3正向旋转为例进行说明。当挖掘机制动时，换向阀2的电磁铁断电，换向阀2回中位。液压马达3在挖掘机的惯性作用下，会继续旋转。此时，液压马达3工作在泵工况。液压马达3的B口排出高压油液，经第二顺序阀602的P口至T口，再经第三单向阀503的A口至B口，进入第一蓄能器701。第一蓄能器701内的压力逐渐升高。当第一蓄能器701内的压力达到第三溢流阀403的设定时，油液经第三溢流阀403的P口至T口流回油箱6。前已述及，第二顺序阀602的设定压力与原行走驱动系统中的第一溢流阀401的设定压力相等，而第三溢流阀403的压力小于第二顺序阀602的设定压力。因此，本系统不会改变系统的制动效果。

当因某些原因，如泄漏，张紧液压缸9对外输出的张紧力过小，即张紧液压缸9无杆腔体内的压力变低时，第一蓄能器701的油液会自动补充。具体是，第一蓄能器701内的油液经减压阀8的P口至A口、第四单向阀504的A口至B口，进入张紧液压缸9的无杆腔体内。当压力恢复到减压阀8的预设值后，减压阀8的阀口关闭，停止油液的补充。

当行走过程中，因地面不平原因对履带12造成冲击时，冲击通过导向轮11及连接架10传递至液压缸9的活塞杆92。这将造成张紧液压缸9的无杆腔体内压力升高，这个压力冲击由第二蓄能器702吸收。当冲击的压力峰值特别高，超过第四溢流阀404的设定压力时，第四溢流阀404打开。部分油液从第四溢流阀404流回油箱6。当冲击结束后，第一蓄能器701会对张紧液压缸9损失的油液进行补充，使其压力再次恢复至减压阀8设定的压力。

综上所述，本实用新型可以将挖掘机等设备的制动能量进行回收，并用于张紧装置。整个过程自动完成，无需单独的能源输入，且无需人工操作，降低了人工维护的负担。

Claims

1.一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源(1)、换向阀(2)、油箱(6)、第一溢流阀(401)、第二溢流阀(402)、第一单向阀(501)、第二单向阀(502)和液压马达(3)；

所述换向阀(2)的P口和T口分别与油源(1)和油箱(6)连接，其A口和B口分别与液压马达(3)的A口和B口连接，第一溢流阀(401)的P口和第二溢流阀(402)的P口分别与液压马达(3)的A口和B口连接，第一单向阀(501)的进油口和第二单向阀(502)的进油口均与油箱(6)连接，第一单向阀(501)的出油口和第二单向阀(502)的出油口分别与液压马达(3)的A口和B口连接；

其特征在于，还包括第一蓄能器(701)、第二蓄能器(702)、张紧液压缸(9)、第三单向阀(503)、第四单向阀(504)、第三溢流阀(403)、第四溢流阀(404)和减压阀(8)；

第一溢流阀(401)的T口和第二溢流阀(402)的T口均与第三单向阀(503)的进油口连接，第三单向阀(503)的出油口分别与第一蓄能器(701)、第三溢流阀(403)的P口和减压阀(8)的P口连接，减压阀(8)的A口通过第四单向阀(504)分别与第二蓄能器(702)、第四溢流阀(404)的P口和张紧液压缸(9)的无杆腔连接；第三溢流阀(403)的T口、减压阀(8)的L口和第四溢流阀(404)的T口均与油箱(6)连接；

所述第二蓄能器(702)的预充气压力高于所述第一蓄能器(701)的预充气压力，且第二蓄能器(702)的有效容积小于第一蓄能器(701)的有效容积；

所述第三溢流阀(403)的设定压力与所述第一溢流阀(401)的设定压力之和等于工程机械行走机构的驱动系统的设定压力。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，其特征在于，所述换向阀(2)为三位四通换向阀，在电磁铁Y1b得电时工作在上位机能，其P口与A口之间的油路连通，其T口和B口之间的油路连通，在电磁铁Y1a得电时工作在下位机能，其P口与B口之间的油路连通，其T口和A口之间的油路连通，在电磁铁Y1b和Y1a均不得电时工作在中位机能，其P口、T口、A口和B口均截止。

3.根据权利要求1或2所述的一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，其特征在于，所述换向阀(2)为电磁换向阀。

4.一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，包括油源(1)、换向阀(2)、油箱(6)、第一顺序阀(601)、第二顺序阀(602)、第一单向阀(501)、第二单向阀(502)和液压马达(3)；

所述换向阀(2)的P口和T口分别与油源(1)和油箱(6)连接，其A口和B口分别与液压马达(3)的A口和B口连接，第一单向阀(501)的进油口和第二单向阀(502)的进油口均与油箱(6)连接，第一单向阀(501)的出油口和第二单向阀(502)的出油口分别与液压马达(3)的A口和B口连接；

第一顺序阀(601)的P口和第二顺序阀(602)的P口分别与液压马达(3)的A口和B口连接，第一顺序阀(601)的L口和第二顺序阀(602)的L口均与油箱(6)连接；第一顺序阀(601)的T口和第二顺序阀(602)的T口均与第三单向阀(503)的进油口连接，第三单向阀(503)的出油口分别与第一蓄能器(701)、第三溢流阀(403)的P口和减压阀(8)的P口连接，减压阀(8)的A口通过第四单向阀(504)分别与第二蓄能器(702)、第四溢流阀(404)的P口和张紧液压缸(9)的无杆腔连接；第三溢流阀(403)的T口、减压阀(8)的L口和第四溢流阀(404)的T口均与油箱(6)连接；

所述第一顺序阀(601)或第二顺序阀(602)的设定压力为工程机械行走机构的驱动系统的设定压力；

所述第三溢流阀(403)的设定压力小于所述第二顺序阀(602)的设定压力。

5.根据权利要求4所述的一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，其特征在于，所述换向阀(2)为三位四通换向阀，在电磁铁Y1b得电时工作在上位机能，其P口与A口之间的油路连通，其T口和B口之间的油路连通，在电磁铁Y1a得电时工作在下位机能，其P口与B口之间的油路连通，其T口和A口之间的油路连通，在电磁铁Y1b和Y1a均不得电时工作在中位机能，其P口、T口、A口和B口均截止。

6.根据权利要求4或5所述的一种工程机械行走机构及履带张紧装置一体化液压控制系统，其特征在于，所述换向阀(2)为电磁换向阀。