CN217207062U

CN217207062U - 液压传动系统、环卫车辆

Info

Publication number: CN217207062U
Application number: CN202220588971.2U
Authority: CN
Inventors: 黄磊; 张良军; 李利; 罗方娜; 艾志浩; 袁勇; 彭虎廷
Original assignee: Changsha Zoomlion Environmental Industry Co Ltd
Current assignee: Changsha Zoomlion Environmental Industry Co Ltd
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2032-03-17

Abstract

本实用新型公开了一种液压传动系统、环卫车辆，所述液压传动系统通过控制比例排量控制阀的电流大小来调节电磁力，进而通过电磁力与第一弹性件和第二弹性件的作用力平衡来控制变量缸的活塞杆位移，从而控制变量泵的斜盘位移以调节变量泵的排量，便于根据发动机转速的变化来调节变量泵的输出流量，保证液压马达转速恒定，使执行机构处于稳定的工作状态，通过单独的泵控实现了液压马达的比例调速功能。相比于现有的液压传动系统，取消了换向阀，减少了阀控节流压差损失，实现了泵控调速功能，提高了传动效率。

Description

液压传动系统、环卫车辆

技术领域

本实用新型涉及环卫车辆技术领域，特别地，涉及一种液压传动系统，另外，还特别涉及一种采用上述液压传动系统的环卫车辆。

背景技术

高压清洗车是一种广泛应用的清洗类环卫车辆，它具有独立的高、低压两套清洗系统，其中，高压清洗系统包括高压喷水架、手持喷枪等作业装置，可用于清洗广场、路面、墙面、广告牌的陈旧污渍、粘稠污物等，也可用于清洗包括产品车身在内的一般设备。高压清洗系统的核心部件为高压水泵，为了保证高压水泵作业速度稳定，一般情况下，高压清洗车采用单独的副发动机及机械传动系统驱动高压水泵；或者，从节能降耗的角度出发，也有采用主发动机+取力器+液压传动系统的方式来驱动高压水泵的应用。其中，在采用副发和机械传动时，副发动机位于驾驶室后面的罩盖里面，用于高压水泵的驱动，副发动机和高压水泵之间采用减速箱、万向节传动轴直连，传动效率高，副发动机设有相应的转速调节旋钮，用户只需在驾驶室内操控即可完成高压水泵的无级调速，另外，为防止高压水泵超速、超压、超载运行，影响其使用寿命，副发动机会进行限速设置。而在采用主发和液压传动时，负载敏感变量泵通过取力器从主发取力，液压马达通过联轴器或传动轴与高压水泵直连，作业状态下，通过挂取力器使变量泵处于工作状态，变量泵输出的压力油通过控制阀组后驱动液压马达旋转，再由液压马达驱动高压水泵旋转，由于行驶作业路况的多样性，行走速度和发动机转速会存在变化，因此，通过采用负载敏感泵和设定控制阀组的开度，来实现变量泵自动调节排量，维持控制阀组前后压差恒定和流量基本恒定，进而保持液压马达和高压水泵转速恒定，不随发动机转速变化而变化。

但是，在现有机械传动方案中，在作业状态下，底盘处于低速行驶状态，底盘功率未充分利用，副发也处于作业状态，带动高压水泵运转，双发动机运行下，能耗高，不符合环保节能趋势要求。同时，发动机排放控制要求越来越高，双发动机的使用成本及保养难度增大，使得客户的使用维护保养成本较高。另外，副发及传动装置重量较重，且占用了驾驶室后部空间，占用了罐体空间，会导致罐体容积偏小。而在现有液压传动方案中，负载敏感系统正常工作时，通过泵上的负载敏感阀，比较泵输出压力与通过控制阀组后的负载压力，动态改变泵的输出流量，进而使这两个压力的差值恒定，再结合控制阀组的开度控制，从而使泵输出流量稳定在设定值，不随发动机转速变化而变化；从本质上讲，此控制属于泵控与阀控结合的节能控制系统，系统存在通过控制阀组固有的压差损失，导致系统传动效率有所降低，且存在发热问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种液压传动系统、环卫车辆，以解决现有环卫车辆的液压传动系统采用泵控和阀控相结合的控制方式所存在的系统传动效率较低的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种液压传动系统，用于驱动环卫车辆的执行机构，包括变量泵控制组件和液压马达，所述变量泵控制组件包括变量泵、变量缸和比例排量控制阀，所述变量泵的吸油口与油箱连通，所述变量泵的斜盘与所述变量缸的活塞杆连接，所述变量缸的有杆腔内设置有第一弹性件，无杆腔内设置有第二弹性件，且所述第二弹性件与所述比例排量控制阀的阀芯连接，所述比例排量控制阀的进油口与所述变量泵的出油口连通，第一工作油口与所述变量缸的无杆腔连通，第二工作油口与油箱连通，所述液压马达的第一工作油口与所述变量泵的出油口连通，第二工作油口与油箱连通，所述液压马达还与执行机构驱动连接。

进一步地，所述变量泵控制组件还包括压力切断阀，所述压力切断阀的进油口与所述变量泵的出油口连通，工作油口与所述比例排量控制阀的第二工作油口连通。

进一步地，所述变量泵控制组件还包括第一单向阀，所述压力切断阀的工作油口还与所述变量缸的无杆腔连通，所述第一单向阀设置在两者连通的管路上，仅允许压力油从压力切断阀流向变量缸。

进一步地，所述变量泵和/或所述液压马达上设置有转速传感器。

进一步地，还包括设置在所述液压马达的第二工作油口与油箱之间的过滤器。

进一步地，还包括设置在所述液压马达的第二工作油口与油箱之间的冷却器。

进一步地，还包括设置在所述液压马达的第一工作油口和第二工作油口之间的第二单向阀，所述第二单向阀仅允许压力油从第二工作油口流向第一工作油口。

进一步地，所述变量泵通过环卫车辆的副发动机或者主发动机驱动。

进一步地，所述执行机构为高压水泵、风机、雾炮和液压风扇中的至少一种。

另外，本实用新型还提供一种环卫车辆，采用如上所述的液压传动系统。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型的液压传动系统，通过控制比例排量控制阀的电流大小来调节电磁力，进而通过电磁力与第一弹性件和第二弹性件的作用力平衡来控制变量缸的活塞杆位移，从而控制变量泵的斜盘位移以调节变量泵的排量，便于根据发动机转速的变化来调节变量泵的输出流量，保证液压马达转速恒定，使执行机构处于稳定的工作状态，通过单独的泵控实现了液压马达的比例调速功能。相比于现有的液压传动系统，取消了换向阀，减少了阀控节流压差损失，实现了泵控调速功能，提高了传动效率。

另外，本实用新型的环卫车辆同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的液压传动系统处于初始状态时的结构原理示意图。

图2是本实用新型优选实施例的液压传动系统处于启动待机状态时的结构原理示意图。

图3是本实用新型优选实施例的液压传动系统处于比例调速状态时的结构原理示意图。

图4是本实用新型优选实施例的液压传动系统处于作业平衡状态时的结构原理示意图。

图5是本实用新型优选实施例的液压传动系统处于超压保护状态时的结构原理示意图。

附图标记说明

1、变量泵控制组件；2、液压马达；3、转速传感器；4、过滤器；5、冷却器；6、第二单向阀；7、截止阀；11、变量泵；12、变量缸；13、比例排量控制阀；14、压力切断阀；15、第一单向阀；100、油箱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实用新型的优选实施例提供一种液压传动系统，用于驱动环卫车辆的执行机构，包括变量泵控制组件1和液压马达2，所述变量泵控制组件1包括变量泵11、变量缸12和比例排量控制阀13，所述变量泵11的吸油口与油箱100连通，所述变量泵11的斜盘与所述变量缸12 的活塞杆连接，所述变量缸12的有杆腔内设置有第一弹性件，无杆腔内设置有第二弹性件，且所述第二弹性件与所述比例排量控制阀13的阀芯连接，所述比例排量控制阀13的进油口与所述变量泵11的出油口连通，第一工作油口与所述变量缸12的无杆腔连通，第二工作油口与油箱100 连通，所述液压马达2的第一工作油口与所述变量泵11的出油口连通，第二工作油口与油箱100连通，所述液压马达2还与执行机构驱动连接。其中，所述第一弹性件和第二弹性件可以选择弹簧、弹片、橡胶等可复位元件，可选地，所述第一弹性件为复位弹簧，第二弹性件为调压弹簧，所述复位弹簧的一端与有杆腔的左侧壁连接，另一端与活塞连接，所述调压弹簧的一端与活塞连接，另一端与比例排量控制阀13的阀芯连接。另外，所述变量泵11的吸油口与油箱100连通的管路上还设置有截止阀7，便于控制吸油管路的通断。可以理解，所述变量泵11可以通过环卫车辆的副发动机和机械传动系统驱动，也可以采用环卫车辆的主发动机和取力器/ 分动器驱动。为了减少环卫车辆的排放量，降低燃油消耗和成本，以起到更好的节能效果，优选采用主发动机配合取力器/分动器驱动变量泵11。另外，所述液压马达2与执行机构通过联轴器连接，或者通过传动轴连接，或者直插式连接，所述执行机构为高压水泵、风机、雾炮和液压风扇中的至少一种。

可以理解，本实施例的液压传动系统，通过控制比例排量控制阀13 的电流大小来调节电磁力，进而通过电磁力与第一弹性件和第二弹性件的作用力平衡来控制变量缸12的活塞杆位移，从而控制变量泵11的斜盘位移以调节变量泵11的排量，便于根据发动机转速的变化来调节变量泵11 的输出流量，保证液压马达2转速恒定，使执行机构处于稳定的工作状态，通过单独的泵控实现了液压马达2的比例调速功能。相比于现有的液压传动系统，取消了换向阀，减少了阀控节流压差损失，实现了泵控调速功能，提高了传动效率。

可选地，所述变量泵控制组件1还包括压力切断阀14，所述压力切断阀14的进油口与所述变量泵11的出油口连通，工作油口与所述比例排量控制阀13的第二工作油口连通。通过设置压力切断阀14，可以在液压传动系统超压时实现超压保护功能。具体地，当系统压力超过压力切断阀14 的设定值时，压力切断阀14会切换至左位，压力油会经由压力切断阀14 的工作油口流入比例排量控制阀13的第二工作油口，而此时比例排量控制阀13得电处于右位，压力油再经过比例排量控制阀13的第二工作油口、第一工作油口流入变量缸12的无杆腔内，从而推动变量缸12的活塞左移，进而带动变量泵11的斜盘左移，变量泵11的排量变小，变量泵11处于高压、最小排量状态，限制液压马达2的转速和压力，从而避免出现溢流和功率级损失，实现超压保护。另外，此时不管比例排量控制阀13处于左位或者右位，压力油都可以进入到变量缸12的无杆腔，使得变量缸12 的活塞左移，最终使变量泵11处于高压、最小排量状态，增加了系统的安全裕量。

可选地，所述变量泵控制组件1还包括第一单向阀15，所述压力切断阀14的工作油口还与所述变量缸12的无杆腔连通，所述第一单向阀15 设置在两者连通的管路上，仅允许压力油从压力切断阀14流向变量缸12。当系统超压时，压力油还可以通过压力切断阀14的工作油口经由第一单向阀15直接流入变量缸12的无杆腔内，使得变量泵11处于高压、最小排量状态。

可选地，所述变量泵11上设置有转速传感器3，可以通过检测变量泵 11的转速来实时调节比例排量控制阀13的电流大小，从而调节变量泵11 的排量，使得变量泵11的输出流量保持稳定，进而使得液压马达2和执行机构的转速保持恒定，实现开环控制，以提高控制精度。另外，也可以通过检测发动机的转速来换算测量得到变量泵11的转速。所述液压马达2 上也可以设置有转速传感器3，根据检测到的液压马达2的转速来调节比例排量控制阀13的电流大小，从而调节变量泵11的排量，实现闭环控制，进一步提高控制精度。

可选地，所述液压传动系统还包括设置在所述液压马达2的第二工作油口与油箱100之间的过滤器4，以对液压马达2的回油进行过滤，实现油循环利用。

可选地，所述液压传动系统还包括设置在所述液压马达2的第二工作油口与油箱100之间的冷却器5，可以对液压马达2的回油进行降温，有效降低系统的发热情况。其中，所述冷却器5优选设置在过滤器4之前。

可选地，所述液压传动系统还包括设置在所述液压马达2的第一工作油口和第二工作油口之间的第二单向阀6，所述第二单向阀6仅允许压力油从第二工作油口流向第一工作油口，当液压马达2吸空时可以起到补油作用。

可以理解，本实用新型的液压传动系统的工作过程为：如图1所示，在初始状态下，系统处于停机时，变量泵11的斜盘在变量缸12内复位弹簧的作用下处于右位，此时变量泵11处于最大排量状态。然后，如图2 所示，控制截止阀7打开，启动环卫车辆的发动机，变量泵11空载启动，在待机状态下，比例排量控制阀13不得电、处于左位，变量泵11输出的压力油经比例排量控制阀13的进油口P1、第一工作油口A1到达变量缸 12的无杆腔内，随着压力油的不断注入，系统压力逐渐上升至控制压力 P1(一般为10bar左右)，无杆腔内的压力油将克服复位弹簧力，使得活塞往左移动，从而使得变量泵11的斜盘移动至左位，变量泵11处于最小排量状态。此时，变量泵11仅输出维持自身润滑和系统泄漏所需的油液，而执行机构(例如高压水泵)一般需要一定的启动力矩才能转动，另外还可以将高压水泵的出口阀门关闭以形成一定的闭锁力矩，而此时系统的控制压力P1不足以驱动高压水泵，整个系统处于低压(压力为P1)、小排量状态。然后，如图3所示，当需要启动高压水泵时，控制比例排量控制阀13的电磁铁得电，使其换向至右位，使得变量缸12的无杆腔内的油液经比例排量控制阀13的第一工作油口A1、第二工作油口B1排回油箱100，此时，复位弹簧将推动活塞右移，变量泵11的斜盘逐渐右移，变量泵11 的排量逐渐增大，输出流量增大，压力上升，液压马达2的输出扭矩增大，当液压马达2的输出扭矩超过高压水泵的启动扭矩时，液压马达2和高压水泵将同步旋转，此时或提前将高压水泵的出口阀门打开，以消除闭锁扭矩。如图4所示，当变量缸12的活塞向右移动到一定位置时，活塞会压缩无杆腔内的调压弹簧以产生向右的换向力，换向力与比例排量控制阀13 的电磁力相平衡时，比例排量控制阀13处于动态平衡中位。因此，比例排量控制阀13给定一定的电流值，将对应变量泵11的一个排量值，从而实现变量泵11的电流比例排量控制。例如，设变量泵11对应于控制电流 i时的排量为V_pi(ml/r)，变量泵11的转速为n_p(r/min)，转速可以通过转速传感器3测量得到或者通过发动机转速换算得到，变量泵11的容积效率为η_p，则变量泵11的输出流量为Q_p＝V_pi*n_p*η_p/1000(L/min)。设液压马达2的排量和容积效率分别为V_m(ml/r)和η_m，则液压马达2的转速为n_m＝1000*Q_p/V_m*η_m＝V_pi/V_m*n_p*η_p*η_m，从而可以通过调节控制电流i的大小来实现液压马达2转速的比例调速功能。由于底盘行驶时路况的多样性，发动机转速会经常发生变化，此时可以通过调节控制电流i来改变泵排量，最终保证液压马达2的转速恒定，使高压水泵处于稳定的工作状态。而通过转速传感器3检测变量泵11和/液压马达2的转速，可以实现液压马达2转速的开环/闭环控制，控制精度更高。如图5所示，当系统压力超过压力切断阀14的设定压力时，压力切断阀14切换至左位，压力油会通过压力切断阀14的进油口P2、工作油口A2再经过第一单向阀 15进入变量缸12的无杆腔，在压力油的作用下，活塞左移，变量泵11 处于高压、最小排量状态，从而有效限制液压马达2的转速和压力，避免出现溢流和功率级损失，实现超压保护功能。并且，无论比例排量控制阀 13处于左位或者右位，压力油都可以通过进油口P1、第一工作油口A1 或者第二工作油口B1、第一工作油口A1进入无杆腔，增加了系统的安全裕量。

另外，本实用新型的另一实施例还提供一种环卫车辆，优选采用如上所述的液压传动系统。其中，所述环卫车辆可以是高压清洗车、多功能抑尘车、深度洗扫车等环卫车。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种液压传动系统，用于驱动环卫车辆的执行机构，其特征在于，包括变量泵控制组件(1)和液压马达(2)，所述变量泵控制组件(1)包括变量泵(11)、变量缸(12)和比例排量控制阀(13)，所述变量泵(11)的吸油口与油箱(100)连通，所述变量泵(11)的斜盘与所述变量缸(12)的活塞杆连接，所述变量缸(12)的有杆腔内设置有第一弹性件，无杆腔内设置有第二弹性件，且所述第二弹性件与所述比例排量控制阀(13)的阀芯连接，所述比例排量控制阀(13)的进油口与所述变量泵(11)的出油口连通，第一工作油口与所述变量缸(12)的无杆腔连通，第二工作油口与油箱(100)连通，所述液压马达(2)的第一工作油口与所述变量泵(11)的出油口连通，第二工作油口与油箱(100)连通，所述液压马达(2)还与执行机构驱动连接。

2.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，所述变量泵控制组件(1)还包括压力切断阀(14)，所述压力切断阀(14)的进油口与所述变量泵(11)的出油口连通，工作油口与所述比例排量控制阀(13)的第二工作油口连通。

3.如权利要求2所述的液压传动系统，其特征在于，所述变量泵控制组件(1)还包括第一单向阀(15)，所述压力切断阀(14)的工作油口还与所述变量缸(12)的无杆腔连通，所述第一单向阀(15)设置在两者连通的管路上，仅允许压力油从压力切断阀(14)流向变量缸(12)。

4.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，所述变量泵(11)和/或所述液压马达(2)上设置有转速传感器(3)。

5.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，还包括设置在所述液压马达(2)的第二工作油口与油箱(100)之间的过滤器(4)。

6.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，还包括设置在所述液压马达(2)的第二工作油口与油箱(100)之间的冷却器(5)。

7.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，还包括设置在所述液压马达(2)的第一工作油口和第二工作油口之间的第二单向阀(6)，所述第二单向阀(6)仅允许压力油从第二工作油口流向第一工作油口。

8.如权利要求1所述的液压传动系统，其特征在于，所述变量泵(11)通过环卫车辆的副发动机或者主发动机驱动。

9.如权利要求1～8任一项所述的液压传动系统，其特征在于，所述执行机构为高压水泵、风机、雾炮和液压风扇中的至少一种。

10.一种环卫车辆，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的液压传动系统。