WO2013131419A1 - 液压行走机械的冷却系统及其冷却方法、液压挖掘机 - Google Patents

液压行走机械的冷却系统及其冷却方法、液压挖掘机 Download PDF

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WO2013131419A1
WO2013131419A1 PCT/CN2013/070840 CN2013070840W WO2013131419A1 WO 2013131419 A1 WO2013131419 A1 WO 2013131419A1 CN 2013070840 W CN2013070840 W CN 2013070840W WO 2013131419 A1 WO2013131419 A1 WO 2013131419A1
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hydraulic oil
hydraulic
engine
cooling system
cooling
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/070840
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English (en)
French (fr)
Inventor
东荣
徐茂林
张明珍
Original Assignee
中联重科股份有限公司
湖南中联重科专用车有限责任公司
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/044Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives

Definitions

  • the present invention relates to the field of earth moving machinery, and more particularly to a cooling system of a hydraulic traveling machine, a cooling method thereof, and a hydraulic excavator.
  • the cooling system of a hydraulic excavator mainly comprises three independent parts: 1. cooling of the engine itself; 2. cooling of the intake air of the engine; 3. cooling of the hydraulic oil.
  • high-power hydraulic excavators engine power 250kW ⁇ 600kW
  • the cooling power required for the engine water cooling part and the intake cooling part reaches 5% of the total engine power, and also increases fuel cooling, plus the hydraulic system.
  • the cooling system of the high-power hydraulic excavator has the following problems: Because the heat dissipation power required by the system is large, if small and medium-sized The excavator's cooling scheme, which uses only the engine cooling fan and a single integrated radiator, can cause the cooling fan and integrated radiator to be too large, making it difficult to design and install the machine.
  • a cooling system for a hydraulic traveling machine comprising an independently provided engine cooling system and a hydraulic oil cooling system, the engine cooling system including an integrated radiator for dissipating heat from the engine And an engine fan that cools the integrated radiator, the hydraulic oil cooling system includes a hydraulic oil cooler for cooling the hydraulic oil of the working system and a hydraulic oil cooling fan for cooling the hydraulic oil cooler.
  • the hydraulic oil cooling system includes a variable speed drive motor coupled to the hydraulic oil cooling fan and a variable hydraulic pump coupled to the drive motor. Further, a temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler is disposed on the hydraulic oil path where the hydraulic oil cooler is located, and a displacement adjusting proportional valve of the hydraulic pump of the control variable is sequentially disposed in series between the variable hydraulic pump and the temperature sensor. And a valve body controller that controls the displacement adjustment proportional valve.
  • valve body controller includes a comparison module, the comparison module is provided with a variable hydraulic pump to adjust the temperature range, and the comparison module is configured to receive the temperature detected by the temperature sensor, and compare the temperature with the adjustable temperature range of the variable hydraulic pump, the valve The volume controller controls the displacement of the valve port of the proportional proportional valve according to the result of the comparison, thereby controlling the flow rate of the variable hydraulic pump.
  • the integrated radiator includes an engine water cooler, an engine intercooler, and an engine fuel cooler.
  • a cooling method of a cooling system of a hydraulic traveling machine comprising: providing an engine cooling system for dissipating heat from the engine, engine cooling
  • engine cooling The system includes an engine fan and an integrated radiator, connecting the engine fan and integrated radiator to the engine, and the integrated radiator in the direction of the engine fan; providing a hydraulic oil cooling system separate from the engine cooling system, hydraulic oil cooling system
  • the utility model comprises a hydraulic oil cooler for cooling the hydraulic oil of the working system and a hydraulic oil cooling fan, and the hydraulic oil cooler is arranged in the air outlet direction of the hydraulic oil cooling fan; controlling the engine fan and the hydraulic oil cooling fan to operate respectively to integrate the heat dissipation
  • the unit and the hydraulic oil cooler are used to cool down.
  • the hydraulic oil cooling system includes a driving system connected to the hydraulic oil cooling fan, the driving system includes a temperature sensor that detects the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler, and controls the hydraulic oil according to the temperature sensed by the temperature sensor. The speed of the cooling fan.
  • the drive system further includes a drive motor coupled to the hydraulic oil cooling fan, a variable hydraulic pump driving the drive motor, a displacement proportional valve and a valve body controller connected to the variable hydraulic pump, and a hydraulic oil cooling fan.
  • Cooling the hydraulic oil cooler includes: the temperature sensor detects the hydraulic oil temperature Tcur in the hydraulic oil cooler, and outputs the hydraulic oil temperature Tcur to the valve body controller; the valve body controller includes a comparison module, and the comparison module The range of the regulated temperature of the variable hydraulic pump is set, and the valve body controller compares the hydraulic oil temperature Tcur with the adjusted temperature range, and controls the size of the valve port of the displacement proportional valve according to the comparison result, thereby controlling the variable hydraulic pump. Displacement.
  • valve body controller controls the size of the valve port of the displacement adjusting proportional valve according to the hydraulic oil temperature Tcur, and further controls the displacement of the variable hydraulic pump to include: when the hydraulic oil temperature Tcur is smaller than the adjusted minimum temperature Tmin of the variable hydraulic pump When the valve body controller controls the displacement adjustment proportional valve, the current is maximum, and the drive motor is operated at the minimum rotation speed; when the hydraulic oil temperature Tcur is greater than the adjustment maximum temperature Tmax of the variable hydraulic pump, the valve body controller controls the displacement adjustment ratio.
  • the minimum current of the valve causes the drive motor to run at the highest speed; when the hydraulic oil temperature Tcur is greater than When the minimum temperature Tmin is adjusted and less than the adjusted maximum temperature Tmax, the current of the valve body controller control row is: cur - Tmm
  • a hydraulic excavator including an engine, a working system, and a cooling system, which is a cooling system of any of the above-described hydraulic traveling machines, wherein an integrated radiator of the engine cooling system Connected to the engine, the hydraulic oil cooler of the hydraulic oil cooling system is placed in series with the working system. Further, the hydraulic excavator further includes a transfer case whose input end is drivingly connected to the engine, and the working system is disposed in series between one of the output shafts of the transfer case and the hydraulic oil cooler.
  • the working system includes a working pump connected to the transfer case drive, a main control valve serially connected in series on the hydraulic oil line of the working pump, an actuator, and a fuel tank respectively connected to the inlet of the working pump and the outlet of the hydraulic oil cooler .
  • the cooling system of the hydraulic traveling machine comprises an independently arranged engine cooling system and a hydraulic oil cooling system
  • the engine cooling system includes an engine, an integrated radiator connected to the engine, and an engine fan for cooling the integrated radiator
  • the cooling system includes a hydraulic oil cooler and a hydraulic oil cooling fan that cools the hydraulic oil cooler.
  • a separate hydraulic oil cooler and hydraulic oil cooling fan are provided to cool the hydraulic oil, reducing the area of the engine cooling fan and the integrated radiator, facilitating the design of the whole machine. And installation.
  • the hydraulic oil cooling fan drive is connected to the adjustable speed drive motor, the drive motor drive is connected to the hydraulic pump, the hydraulic pump is connected to the engine drive through the transfer case, the hydraulic pump is a variable hydraulic pump, and the hydraulic oil cooler is disposed on the hydraulic oil line
  • There is a temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler, and a variable displacement proportional valve of the control variable hydraulic pump and a valve body controller for controlling the displacement proportional valve are sequentially arranged in series between the variable hydraulic pump and the temperature sensor.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a connection structure of a cooling system of a hydraulic traveling machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a cooling temperature and a control current of a cooling system of a hydraulic traveling machine according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the control current and the pump displacement of the cooling system of the hydraulic traveling machine according to the present invention
  • FIG. 4 shows the cooling of the hydraulic traveling machine according to the present invention. Schematic diagram of the relationship between pump displacement and fan speed of the system.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments in the present application and the features in the embodiments may be combined with each other without conflict.
  • a cooling system for a hydraulic traveling machine includes an engine cooling system 10 and a hydraulic oil cooling system 20.
  • the hydraulic traveling machine is an excavator.
  • the engine cooling system 10 separately cools the engine 11, and the hydraulic oil cooling system 20 separately cools the hydraulic oil of the working system 40.
  • the engine cooling system 10 includes an integrated radiator 30 for dissipating heat from the engine 11 and an engine fan 12 that cools the integrated radiator 30.
  • the first output of the engine 11 is drivingly coupled to the engine fan 12 to provide rotational energy to the engine fan 12 to enable the engine fan 12 to form a cooling air.
  • the integrated heat sink 30 is disposed in the air direction of the engine fan 12, and the engine 11 provides cooling air volume for each heat dissipation module of the integrated heat sink 30 through the engine fan 12, and heats the integrated heat sink 30, thereby integrating the heat sink 30.
  • the cooling medium is cooled and cooled.
  • the engine fan 12 may be a blower fan or a suction fan.
  • the integrated radiator 30 includes an engine water cooler 31, an engine intercooler 32, and an engine fuel cooler 33. After the cooling medium (ie, the antifreeze) in the engine water cooler 31 is cooled by the engine water cooler 31, The circulation is recirculated, and the cooling unit such as the inner cylinder liner of the engine 11 is cooled.
  • the inlet and outlet of the engine intercooler 32 are connected to the outlet of the engine turbocharger and the intake of the engine, respectively.
  • the engine turbocharger of the engine 11 compresses the outside air and discharges the compressed air into the engine intercooler 32. After the engine fan 12 cools down the compressed air in the engine intercooler 32, the engine intercooler 32 discharges the cooled compressed air into the intake port of the engine.
  • the cooling medium (i.e., fuel) in the engine fuel cooler 33 is cooled and cooled by the engine fan 12, and then partially returned to the tank to continue the circulation.
  • the second output of the engine 11 is drivingly coupled to the input of the transfer case 13 to form a multi-axis power source through the transfer case 13.
  • the output end of the transfer case 13 is connected to the working system 40 and the hydraulic oil cooling system 20, and the two power pumps of the working system 40 and the hydraulic oil cooling system 20 are connected to the transfer case 13, and the power output from the engine 11 is sent to the work.
  • System 40 and hydraulic oil cooling system 20 ensure proper operation of the system.
  • the two power pumps of the working system 40 and the hydraulic oil cooling system 20 may be connected in series on the same output shaft of the transfer case 13, or may be arranged in parallel through different output shafts of the transfer case 13. When two power pumps are connected in series on the same output shaft of the transfer case 13, the transfer case 13 simultaneously outputs power to the two power pumps through the same output shaft, and the respective working systems of the two power pumps are still independent.
  • the separate power pump still drives the system in which it operates, and the two power pumps do not affect each other, but the same output shaft of the transfer case 13 is subjected to a greater torsional force.
  • the transfer case 13 can control two power pumps through the two output shafts, and each power pump still drives the system in which it operates. .
  • the two power pumps in this embodiment are arranged in parallel.
  • the hydraulic oil cooling system 20 includes a drive system of a hydraulic oil cooler 41, a hydraulic oil cooling fan 21, and a hydraulic oil cooling fan 21, and the hydraulic oil cooler 41 is disposed in series with the working system 40 of the excavator for use in the working system 40.
  • the hydraulic oil is cooled and cooled.
  • the air blowing direction of the hydraulic oil cooling fan 21 faces the hydraulic oil cooler 41 for supplying cooling air to the hydraulic oil cooler 41, and cools the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler 41, and the cooled hydraulic oil continues to participate in the hydraulic oil.
  • the drive system of the hydraulic oil cooling fan 21 includes a variable hydraulic pump 23 that is driven to be coupled to an output shaft of the transfer case 13 and a drive motor 22 that is connected to the variable hydraulic pump 23 via a hydraulic line, and the variable hydraulic pump 23 drives the engine 11
  • the output kinetic energy is converted into hydraulic energy and drives the drive motor 22 to rotate, thereby causing the drive motor 22 to drive the hydraulic oil cooling fan 21 to rotate.
  • the working system 40 includes a working pump 42 (i.e., one of the power pumps connected to the transfer case 13), a main control valve 43, an actuator 44, and a fuel tank 45, which are sequentially connected in series.
  • the working pump 42 is coupled to one of the output shafts of the transfer case 13, and the drive operating system 40 is actuated by the drive of the engine 11.
  • the hydraulic oil cooler 41 is disposed on the hydraulic oil passage between the actuator 44 and the oil tank 45. After the hydraulic oil is pressurized by the working pump 42, it participates in the main control valve 43.
  • the operation of the actuator 44 after which the high-temperature hydraulic oil enters the hydraulic oil cooler 41 to perform the cooling and heat-dissipating treatment, and then the cooled hydraulic oil re-enters the working system 40 to participate in the circulation.
  • a temperature sensor 24 is provided on the hydraulic oil line connected to the hydraulic oil cooler 41 for detecting the temperature of the hydraulic oil entering the hydraulic oil cooler 41.
  • the displacement adjustment proportional valve 25 of the control variable hydraulic pump 23 and the valve body controller 26 that controls the displacement adjustment proportional valve 25 are sequentially disposed in series between the variable hydraulic pump 23 and the temperature sensor 24.
  • the valve body controller 26 includes a comparison module. The comparison module is provided with an adjustment temperature range of the variable hydraulic pump 23.
  • the input end of the comparison module receives the current temperature of the hydraulic oil detected by the temperature sensor 23, and uses the current temperature and the variable hydraulic pressure.
  • the adjusted temperature range of the pump 23 is compared.
  • the valve body controller 26 determines the opening size of the displacement adjusting proportional valve 25 based on the comparison result, thereby adjusting the displacement of the variable hydraulic pump 23, thereby controlling the rotational speed of the drive motor 22.
  • the temperature of the hydraulic oil is inversely proportional to the output current of the valve body controller 26.
  • the output current of the valve body controller 26 is inversely proportional to the displacement of the variable hydraulic pump 23.
  • a hydraulic excavator includes the above-described cooling system of a hydraulic traveling machine, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the hydraulic excavator further includes a transfer case 13 whose input is connected to the engine of the cooling system of the hydraulic traveling machine, and one of the output shafts of the transfer case 13 is arranged in series with the hydraulic oil cooler 41 of the cooling system of the hydraulic traveling machine.
  • the working system 40 includes a working pump 42 (i.e., one of the power pumps connected to the transfer case 13), a main control valve 43, an actuator 44, and a fuel tank 45, which are sequentially connected in series.
  • the working pump 42 is connected to the other output shaft of the transfer case 13, and the drive working system 40 is operated by the engine 11.
  • the hydraulic oil cooler 41 is disposed on the hydraulic oil passage between the actuator 44 and the oil tank 45.
  • the temperature sensor 24 is disposed on a hydraulic line between the actuator 44 of the working system 40 and the hydraulic oil cooler 41.
  • the hydraulic oil cooling fan 21 is controlled, the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler 41 is first detected by the temperature sensor 24, and then the temperature is transmitted to the valve body controller 26, and the valve body controller 26 outputs according to the temperature.
  • the current is controlled to control the size of the valve port of the displacement adjusting proportional valve 25, thereby controlling the flow rate of the variable hydraulic pump 23.
  • the specific control process is as follows: When the hydraulic oil temperature Tcur is smaller than the adjusted minimum temperature Tmin of the variable hydraulic pump 23, the valve body controller 26 controls the current of the displacement adjusting proportional valve to be the maximum, so that the driving motor 22 operates at the minimum rotational speed; When the oil temperature Tcur is greater than the adjusted maximum temperature Tmax of the variable hydraulic pump 23, the valve body controller 26 controls the current of the displacement adjusting proportional valve to be minimum, so that the driving motor 22 operates at the highest speed; when the hydraulic oil temperature Tcur is greater than the adjusted minimum temperature Tmin When it is less than the adjustment maximum temperature Tmax, the valve body controller 26 controls the current of the displacement adjustment proportional valve 25 to be: Tcur - Tmin
  • Tcur is the hydraulic oil temperature in the current hydraulic oil cooler
  • Imax is the maximum adjustment current of the displacement proportional valve
  • Imin is the minimum adjustment power of the displacement proportional valve
  • the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler 41 can be acquired in real time, so that the regulating proportional valve 25 is controlled in real time according to the temperature of the hydraulic oil.
  • the displacement of the variable hydraulic pump 23 realizes real-time control of the hydraulic oil cooling fan 21. This arrangement can adjust the displacement of the variable hydraulic pump 23 according to actual conditions, and adjust the rotational speed of the hydraulic oil cooling fan 21 in real time according to the hydraulic oil temperature, thereby performing better temperature adjustment on the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler 41. On the basis, it saves system energy and reduces system noise.
  • the cooling system of the hydraulic traveling machine includes an independently arranged engine cooling system and a hydraulic oil cooling system
  • the engine cooling system includes an engine and is connected to the engine.
  • An integrated radiator and an engine fan that cools the integrated radiator the hydraulic oil cooling system includes a hydraulic oil cooler and a hydraulic oil cooling fan that cools the hydraulic oil cooler.
  • the hydraulic oil cooling fan drive is connected to the adjustable speed drive motor, the drive motor is driven to the hydraulic pump, the hydraulic pump is connected to the engine drive through the transfer case, the hydraulic pump is a variable hydraulic pump, and the hydraulic oil cooler is located on the hydraulic oil circuit.
  • Temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler, variable hydraulic pump and temperature
  • a displacement regulating proportional valve of a control variable hydraulic pump and a valve body controller for controlling a displacement adjusting proportional valve are sequentially arranged in series between the sensors.
  • the valve body controller can adjust the displacement proportional valve according to the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil cooler, so that the displacement adjustment proportional valve controls the displacement of the variable hydraulic valve, thereby adjusting the rotation speed of the hydraulic oil cooling fan, saving system energy, Reduce system noise.

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Abstract

一种液压行走机械的冷却系统及其冷却方法、液压挖掘机。该液压行走机械的冷却系统包括:独立设置的发动机冷却系统(10)和液压油冷却系统(20),发动机冷却系统(10)包括用于对发动机(11)进行散热的集成散热器(30)和冷却集成散热器(30)的发动机风扇(12),液压油冷却系统(20)包括用于对工作系统的液压油进行散热的液压油冷却器(41)和冷却液压油冷却器(41)的液压油冷却风扇(21)。该液压行走机械的冷却系统,解决了单个发动机冷却风扇和单个集成散热器面积过大的问题,并且节省系统能量,降低噪音。

Description

液压行走机械的冷却系统及其冷却方法、 液压挖掘机 技术领域 本发明涉及土方工程机械领域, 具体而言, 涉及一种液压行走机械的冷却系统及 其冷却方法、 液压挖掘机。 背景技术 液压挖掘机的冷却系统主要包括三个独立的部分: 一、 发动机本身的冷却; 二、 发动机进气的冷却; 三、 液压油的冷却。 为了节省空间, 通常是将三个独立的冷却器 组装在一起由发动机风扇同时风冷。但是对于大功率液压挖掘机 (发动机功率 250kW〜 600kW), 由于发动机水冷部分和进气冷却部分所需的冷却功率达到发动机总功率的 5%, 并且, 还要增加燃油冷却, 再加上液压系统的节流损失较大, 通常液压系统的冷 却功率也达到总功率的 5〜7%, 因此大功率液压挖掘机的冷却系统存在以下问题: 由于系统所需的散热功率较大, 如果采用中小型挖掘机的冷却方案, 即仅用发动 机冷却风扇和单一的集成散热器, 会造成冷却风扇和集成散热器面积过大, 不便于整 机设计和安装。 发明内容 本发明旨在提供一种液压行走机械的冷却系统及其冷却方法、 液压挖掘机, 解决 了单个发动机冷却风扇和单个集成散热器面积过大的问题, 并且节省系统能量, 降低 噪音。 为了实现上述目的, 根据本发明的一个方面, 提供了一种液压行走机械的冷却系 统, 包括独立设置的发动机冷却系统和液压油冷却系统, 发动机冷却系统包括用于对 发动机进行散热的集成散热器和冷却集成散热器的发动机风扇, 液压油冷却系统包括 用于对工作系统的液压油进行散热的液压油冷却器和冷却液压油冷却器的液压油冷却 风扇。 进一步地, 液压油冷却系统包括与液压油冷却风扇驱动连接的一转速可调的驱动 马达及与驱动马达连接的一变量液压泵。 进一步地, 液压油冷却器所在的液压油路上设置有检测液压油冷却器内的液压油 温度的温度传感器, 变量液压泵与温度传感器之间依次串联设置有控制变量液压泵的 排量调节比例阀和控制排量调节比例阀的阀体控制器。 进一步地, 阀体控制器包括比较模块, 比较模块上设置有变量液压泵调节温度范 围, 比较模块用于接收温度传感器检测的温度, 并将该温度与变量液压泵的调节温度 范围进行比较, 阀体控制器根据的比较的结果控制排量调节比例阀的阀口的大小, 进 而控制变量液压泵的流量大小。 进一步地, 集成散热器包括发动机水冷器、 发动机中冷器和发动机燃油冷却器。 根据本发明的另一方面, 提供了一种液压行走机械的冷却系统的冷却方法, 该液 压行走机械包括发动机及工作系统, 该冷却方法包括: 提供用于对发动机散热的发动 机冷却系统, 发动机冷却系统包括发动机风扇和集成散热器, 将发动机风扇和集成散 热器与发动机连接, 将集成散热器设置在发动机风扇的出风方向; 提供与发动机冷却 系统分离设置的液压油冷却系统, 液压油冷却系统包括用于对工作系统的液压油散热 的液压油冷却器及液压油冷却风扇, 将液压油冷却器设置在液压油冷却风扇的出风方 向; 控制发动机风扇和液压油冷却风扇运转分别对集成散热器和液压油冷却器进行降 温。 进一步地, 液压油冷却系统包括与液压油冷却风扇连接的驱动系统, 该驱动系统 包括一检测液压油冷却器内的液压油温度的温度传感器, 根据温度传感器感测的温度 的不同而控制液压油冷却风扇的转速。 进一步地, 该驱动系统还包括与液压油冷却风扇驱动连接的驱动马达、 驱动该驱 动马达的变量液压泵、 与变量液压泵连接的排量调节比例阀和阀体控制器, 控制液压 油冷却风扇对液压油冷却器进行降温包括: 温度传感器检测液压油冷却器内的液压油 温度 Tcur,并将该液压油温度 Tcur输出至阀体控制器;阀体控制器内包括有比较模块, 比较模块上设置有变量液压泵的调节温度的范围, 阀体控制器将该液压油温度 Tcur与 调节温度范围进行比较, 根据比较的结果控制排量调节比例阀的阀口的大小, 进而控 制变量液压泵的排量。 进一步地,阀体控制器根据该液压油温度 Tcur控制排量调节比例阀的阀口的大小, 进而控制变量液压泵的排量包括: 当该液压油温度 Tcur小于变量液压泵的调节最低温 度 Tmin 时, 阀体控制器控制排量调节比例阀的电流最大, 使驱动马达以最低转速运 转; 当该液压油温度 Tcur大于变量液压泵的调节最高温度 Tmax时, 阀体控制器控制 排量调节比例阀的电流最小, 使驱动马达以最高转速运转; 当该液压油温度 Tcur大于 调节最低温度 Tmin且小于调节最高温度 Tmax时,使阀体控制器控制排 的电流为: cur - Tmm
Imax - (Imax - Imin、 T
) * .
Tmax— Tmin 其中 Imax为排量调节比例阀的最大调节电流, Imin为排量调节比例阀的最小调 节电流。 根据本发明的再一方面, 提供了一种液压挖掘机, 包括发动机、 工作系统及冷却 系统, 该冷却系统为上述任一种的液压行走机械的冷却系统, 其中, 发动机冷却系统 的集成散热器与发动机相连, 液压油冷却系统的液压油冷却器与工作系统串联设置。 进一步地, 液压挖掘机还包括输入端与发动机驱动连接的分动箱, 工作系统串联 设置于分动箱的其中一个输出轴与液压油冷却器之间。 进一步地, 工作系统包括与分动箱驱动连接的工作泵、 依次串联在工作泵的液压 油路上的主控阀、 执行机构、 以及分别与工作泵的入口和液压油冷却器的出口连接的 油箱。 应用本发明的技术方案, 液压行走机械的冷却系统包括独立设置的发动机冷却系 统和液压油冷却系统, 发动机冷却系统包括发动机、 与发动机相连的集成散热器和冷 却集成散热器的发动机风扇, 液压油冷却系统包括液压油冷却器和冷却液压油冷却器 的液压油冷却风扇。 通过将发动机冷却系统和液压油冷却系统进行单独设置, 设置单 独的液压油冷却器和液压油冷却风扇对液压油进行冷却, 减小了发动机冷却风扇和集 成散热器的面积, 便于整机的设计和安装。 液压油冷却风扇驱动连接至转速可调的驱动马达, 驱动马达驱动连接至液压泵, 液压泵通过分动箱与发动机驱动连接, 液压泵为变量液压泵, 液压油冷却器所在的液 压油路上设置有检测液压油冷却器内的液压油温度的温度传感器, 变量液压泵与温度 传感器之间依次串联设置有控制变量液压泵的排量调节比例阀和控制排量调节比例阀 的阀体控制器。 阀体控制器可以根据液压油冷却器内的液压油的温度调节排量调节比 例阀, 使排量调节比例阀控制变量液压阀的排量, 从而调节液压油冷却风扇的转速, 节省系统能量, 降低系统噪音。 附图说明 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解, 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明, 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中: 图 1示出了根据本发明的实施例的液压行走机械的冷却系统的连接结构示意图; 图 2示出了根据本发明的液压行走机械的冷却系统的冷却温度与控制电流之间的 关系曲线示意图; 图 3示出了根据本发明的液压行走机械的冷却系统的控制电流与泵排量之间的关 系曲线示意图; 以及 图 4示出了根据本发明的液压行走机械的冷却系统的泵排量与风扇转速之间的关 系曲线示意图。 具体实施方式 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 需要说明的是, 在不冲突的 情况下, 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 如图 1所示,一种液压行走机械的冷却系统包括发动机冷却系统 10和液压油冷却 系统 20。 本实施例中, 该液压行走机械为挖掘机。 发动机冷却系统 10单独对发动机 11进行冷却, 液压油冷却系统 20单独对工作系统 40的液压油进行冷却。 通过单独设 置发动机冷却系统 10和液压油冷却系统 20, 分别对挖掘机的两个需冷却部分进行冷 却, 避免了将发动机冷却系统 10和液压油冷却系统 20结合在一起所带来的冷却风扇 和集成散热器的面积过大的问题, 能够减少对挖掘机内部安装空间的占用, 便于进行 整机设计和安装。 发动机冷却系统 10包括用于对发动机 11进行散热的集成散热器 30和冷却该集成 散热器 30的发动机风扇 12。 发动机 11的第一个输出端与发动机风扇 12驱动连接, 为发动机风扇 12提供转动能量, 使发动机风扇 12能够形成冷却风。 集成散热器 30 设置在发动机风扇 12的出风方向上, 发动机 11通过发动机风扇 12为集成散热器 30 的各散热模块提供冷却风量, 对集成散热器 30进行散热, 从而对集成散热器 30内的 冷却介质进行降温散热。 发动机风扇 12可以为吹风风扇或者吸风风扇。 集成散热器 30包括发动机水冷器 31、 发动机中冷器 32和发动机燃油冷却器 33, 发动机水冷器 31内的冷却介质(即不冻液)经过发动机水冷器 31进行散热降温之后, 重新循环流动, 对发动机 11的内部缸套等需冷却单元进行降温。 发动机中冷器 32的 入口和出口分别连接发动机涡轮增压器的出口和发动机的进气口。发动机 11的发动机 涡轮增压器对外界空气进行压缩后,将压缩空气排入发动机中冷器 32内。发动机风扇 12对发动机中冷器 32内的压缩空气进行降温冷却之后, 发动机中冷器 32将冷却后的 压缩空气排入发动机的进气口处。发动机燃油冷却器 33内的冷却介质(即燃油)经过 发动机风扇 12进行降温散热处理后, 部分重新回到油箱继续进行循环。 发动机 11的第二个输出端与分动箱 13的输入端驱动连接,通过分动箱 13形成多 轴动力源。分动箱 13的输出端连接有工作系统 40和液压油冷却系统 20, 工作系统 40 和液压油冷却系统 20的两个动力泵连接至分动箱 13, 并将发动机 11输出的动力输送 至工作系统 40和液压油冷却系统 20, 保证系统的正常运行。 工作系统 40和液压油冷 却系统 20的两个动力泵可以串联在分动箱 13的同一个输出轴上, 也可以通过分动箱 13 的不同输出轴并联设置。 当两个动力泵串联在分动箱 13 的同一个输出轴上时, 分 动箱 13通过同一个输出轴为两个动力泵同时输出动力,两个动力泵各自的工作系统仍 然是独立的, 即单独的动力泵仍然驱动自身所在的系统工作, 两个动力泵之间并不互 相影响, 只是分动箱 13的同一个输出轴所受到的扭转作用力更大。当两个动力泵并联 设置在分动箱 13的两个输出轴上时, 分动箱 13可以通过两个输出轴分别对两个动力 泵实现控制, 各个动力泵仍然分别驱动自身所在的系统工作。 本实施例中的两个动力 泵是并联设置的。 液压油冷却系统 20包括液压油冷却器 41、液压油冷却风扇 21和液压油冷却风扇 21的驱动系统, 液压油冷却器 41与挖掘机的工作系统 40串联设置, 用于对工作系统 40内的液压油进行冷却降温。 液压油冷却风扇 21的出风方向朝向液压油冷却器 41, 用于为液压油冷却器 41提供冷却风, 对液压油冷却器 41内的液压油进行冷却, 冷却 后的液压油继续参与液压油工作循环。 液压油冷却风扇 21的驱动系统包括驱动连接在分动箱 13的一个输出轴上的变量 液压泵 23和与该变量液压泵 23通过液压管路连接的驱动马达 22, 变量液压泵 23将 发动机 11 输出的动能转换为液压能, 并驱使驱动马达 22转动, 从而使驱动马达 22 带动液压油冷却风扇 21转动。 工作系统 40包括依次串联的工作泵 42 (即连接在分动箱 13 上的其中一个动力 泵)、主控阀 43、执行机构 44和油箱 45。工作泵 42连接在分动箱 13的其中一个输出 轴上, 在发动机 11的驱动下, 驱动工作系统 40进行动作。 液压油冷却器 41设置在执 行机构 44和油箱 45之间的液压油路上。 液压油经过工作泵 42增压后, 参与主控阀 43、 执行机构 44的动作, 之后高温的液压油进入液压油冷却器 41内进行降温散热处 理, 然后冷却后的液压油重新进入到工作系统 40中参与循环。 在连接至液压油冷却器 41 的液压油路上设置有温度传感器 24, 用于检测进入液 压油冷却器 41内的液压油的温度。在变量液压泵 23与温度传感器 24之间依次串联设 置有控制变量液压泵 23的排量调节比例阀 25和控制排量调节比例阀 25的阀体控制器 26。 阀体控制器 26内包括有比较模块, 比较模块上设置有变量液压泵 23的调节温度 范围, 比较模块的输入端接收温度传感器 23检测到的液压油的当前温度, 并用该当前 温度与变量液压泵 23的调节温度范围进行比较。 阀体控制器 26根据比较结果确定排 量调节比例阀 25的开口大小, 从而调节变量液压泵 23的排量, 进而控制驱动马达 22 的转速。 请结合参见图 2至图 4所示,液压油的温度与阀体控制器 26的输出电流是成反比 的, 阀体控制器 26 的输出电流与变量液压泵 23 的排量是成反比的, 变量液压泵 23 的排量与液压油冷却风扇 21的转速是成正比的, 因此, 当液压油温度过高时, 需调整 阀体控制器 26输出最小电流, 从而使变量液压泵 23输出最大排量的液压油, 使液压 油冷却风扇 21达到最大转速,使液压油冷却风扇 21对液压油冷却器 41的降温调节到 最大, 对液压油进行降温。 当液压油温度过低时, 其调节方式则正好相反。 请再次参阅图 1, 根据本发明的实施例, 液压挖掘机包括上述的液压行走机械的 冷却系统。 液压挖掘机还包括输入端与液压行走机械的冷却系统的发动机驱动连接的 分动箱 13, 分动箱 13 的其中一个输出轴与液压行走机械的冷却系统的液压油冷却器 41之间串联设置有挖掘机的一个工作系统 40。 工作系统 40包括依次串联的工作泵 42 (即连接在分动箱 13 上的其中一个动力 泵)、主控阀 43、执行机构 44和油箱 45。工作泵 42连接在分动箱 13的另外一个输出 轴上, 在发动机 11的驱动下, 驱动工作系统 40进行动作。 液压油冷却器 41设置在执 行机构 44和油箱 45之间的液压油路上。 液压油经过工作泵 42增压后, 参与主控阀 43、 执行机构 44的动作, 之后高温的液压油进入液压油冷却器 41内进行降温散热处 理, 然后冷却后的液压油重新进入到工作系统 40中参与循环。 温度传感器 24设置在 工作系统 40的执行机构 44与液压油冷却器 41之间的液压管路上。 下面对液压行走机械的冷却系统的冷却方法进行阐述: 首先将发动机冷却系统 10和液压油冷却系统 20分别单独设置; 然后分别将发动 机冷却系统 10的发动机 11分别与发动机风扇 12和集成散热器 30连接, 将集成散热 器 30设置在发动机风扇 12的出风方向; 将液压油冷却系统 20的液压油冷却器 41设 置在液压油冷却风扇 21 的出风方向; 最后控制发动机风扇 12和液压油冷却风扇 21 分别对集成散热器 30和液压油冷却器 41进行降温。 在对液压油冷却风扇 21进行控制时, 首先通过温度传感器 24检测液压油冷却器 41内的液压油温度, 然后将该温度传递至阀体控制器 26内, 阀体控制器 26根据该温 度输出控制电流, 控制排量调节比例阀 25的阀口大小, 从而控制变量液压泵 23的流 量大小。 具体控制过程如下: 当该液压油温度 Tcur小于变量液压泵 23 的调节最低温度 Tmin时, 阀体控制器 26控制排量调节比例阀的电流最大, 使驱动马达 22以最低转速运转; 当该液压油温 度 Tcur大于变量液压泵 23的调节最高温度 Tmax时, 阀体控制器 26控制排量调节比 例阀的电流最小, 使驱动马达 22以最高转速运转; 当该液压油温度 Tcur大于调节最 低温度 Tmin且小于调节最高温度 Tmax时, 使阀体控制器 26控制排量调节比例阀 25 的电流为: Tcur - Tmin
Imax - (Imax - Imz"、) *
7 max - Tmin 其中 Tcur为当前的液压油冷却器内的液压油温度, Imax为排量调节比例阀的最 大调节电流, Imin为排量调节比例阀的最小调节电 is
'IL o 通过加入排量调节比例阀 25、 阀体控制器 26和温度传感器 24, 能够实时获取液 压油冷却器 41内的液压油的温度, 从而根据液压油的温度使得调节比例阀 25实时控 制变量液压泵 23的排量大小, 实现对液压油冷却风扇 21的实时控制。 这种设置方式 能够根据实际情况调节变量液压泵 23的排量,根据液压油温度实时调节液压油冷却风 扇 21的转速, 从而在对液压油冷却器 41内的液压油进行较好的温度调节的基础上, 节省了系统能源, 降低了系统噪音。 从以上的描述中, 可以看出, 本发明上述的实施例实现了如下技术效果: 液压行 走机械的冷却系统包括独立设置的发动机冷却系统和液压油冷却系统, 发动机冷却系 统包括发动机、 与发动机相连的集成散热器和冷却集成散热器的发动机风扇, 液压油 冷却系统包括液压油冷却器和冷却液压油冷却器的液压油冷却风扇。 通过将发动机冷 却系统和液压油冷却系统进行单独设置, 设置单独的液压油冷却器和液压油冷却风扇 对液压油进行冷却, 减小了发动机冷却风扇和集成散热器的面积, 便于整机的设计和 安装。液压油冷却风扇驱动连接至转速可调的驱动马达,驱动马达驱动连接至液压泵, 液压泵通过分动箱与发动机驱动连接, 液压泵为变量液压泵, 液压油冷却器所在的液 压油路上设置有检测液压油冷却器内的液压油温度的温度传感器, 变量液压泵与温度 传感器之间依次串联设置有控制变量液压泵的排量调节比例阀和控制排量调节比例阀 的阀体控制器。 阀体控制器可以根据液压油冷却器内的液压油的温度调节排量调节比 例阀, 使排量调节比例阀控制变量液压阀的排量, 从而调节液压油冷却风扇的转速, 节省系统能量, 降低系统噪音。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技 术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种液压行走机械的冷却系统, 其特征在于, 包括独立设置的发动机冷却系统
( 10)和液压油冷却系统(20), 所述发动机冷却系统(10)包括用于对发动机
( 11 ) 进行散热的集成散热器 (30) 和冷却所述集成散热器 (30) 的发动机风 扇 (12), 所述液压油冷却系统(20)包括用于对工作系统的液压油进行散热的 液压油冷却器 (41 ) 和冷却所述液压油冷却器 (41 ) 的液压油冷却风扇 (21 )。
2. 根据权利要求 1所述的液压行走机械的冷却系统, 其特征在于, 所述液压油冷 却系统 (20) 包括与液压油冷却风扇 (21 ) 驱动连接的一转速可调的驱动马达
(22) 及与驱动马达 (22) 连接的一变量液压泵 (23 )。
3. 根据权利要求 2所述的液压行走机械的冷却系统, 其特征在于, 所述液压油冷 却器 (41 ) 所在的液压油路上设置有检测所述液压油冷却器 (41 ) 内的液压油 温度的温度传感器(24), 所述变量液压泵(23 )与所述温度传感器(24)之间 依次串联设置有控制所述变量液压泵 (23 ) 的排量调节比例阀 (25 ) 和控制所 述排量调节比例阀 (25 ) 的阀体控制器 (26)。
4. 根据权利要求 3所述的液压行走机械的冷却系统, 其特征在于, 所述阀体控制 器 (26) 包括比较模块, 所述比较模块上设置有所述变量液压泵 (23 ) 调节温 度范围, 所述比较模块用于接收所述温度传感器 (24) 检测的温度, 并将该温 度与变量液压泵 (23 ) 的调节温度范围进行比较, 所述阀体控制器 (26) 根据 比较的结果控制排量调节比例阀( 25 )的阀口的大小,进而控制变量液压泵( 23 ) 的流量大小。
5. 根据权利要求 1所述的液压行走机械的冷却系统, 其特征在于, 所述集成散热 器(30)包括发动机水冷器(31 )、发动机中冷器(32)和发动机燃油冷却器(33 )。
6. 一种液压行走机械的冷却系统的冷却方法, 该液压行走机械包括发动机及工作 系统, 其特征在于, 包括:
提供用于对发动机散热的发动机冷却系统(10), 发动机冷却系统(10)包 括发动机风扇(12)和集成散热器(30),将发动机风扇(12)和集成散热器(30) 与发动机 (11 ) 连接, 将集成散热器 (30) 设置在发动机风扇 (12) 的出风方 向; 提供与发动机冷却系统分离设置的液压油冷却系统(20),液压油冷却系统 包括用于对工作系统的液压油散热的液压油冷却器 (41 ) 及液压油冷却风扇 (21 ), 将液压油冷却器 (41 ) 设置在液压油冷却风扇 (21 ) 的出风方向; 控制发动机风扇(12)和液压油冷却风扇(21 )运转分别对集成散热器(30) 和液压油冷却器 (41 ) 进行降温。
7. 根据权利要求 6所述的液压行走机械的冷却系统的冷却方法, 其特征在于, 液 压油冷却系统 (20) 包括与液压油冷却风扇 (21 ) 连接的驱动系统, 该驱动系 统包括一检测所述液压油冷却器(41 ) 内的液压油温度的温度传感器(24), 根 据所述温度传感器 (24) 感测的温度的不同而控制液压油冷却风扇 (21 ) 的转 速。
8. 根据权利要求 7所述的液压行走机械的冷却系统的冷却方法, 该驱动系统还包 括与液压油冷却风扇驱动连接的驱动马达(22)、驱动该驱动马达(22)的变量 液压泵(23 )、 与变量液压泵(23 )连接的排量调节比例阀 (25 )和阀体控制器
(26), 控制液压油冷却风扇 (21 ) 对液压油冷却器 (41 ) 进行降温包括: 温度传感器 (24) 检测液压油冷却器 (41 ) 内的液压油温度 Tcur, 并将该 液压油温度 Tcur输出至阀体控制器 (26);
阀体控制器 (26) 内包括有比较模块, 比较模块上设置有变量液压泵的调 节温度的范围, 阀体控制器(26)将该液压油温度 Tcur与调节温度范围进行比 较, 根据比较的结果控制排量调节比例阀 (25 ) 的阀口的大小, 进而控制变量 液压泵 (23 ) 的排量。
9. 根据权利要求 8所述的液压行走机械的冷却系统的冷却方法, 其特征在于, 阀 体控制器(26)根据该液压油温度 Tcur控制排量调节比例阀 (25 ) 的阀口的大 小, 进而控制变量液压泵 (23 ) 的排量包括:
当该液压油温度 Tcur小于变量液压泵 (23 ) 的调节最低温度 Tmin时, 阀 体控制器 (26) 控制排量调节比例阀的电流最大, 使驱动马达 (22) 以最低转 速运转;
当该液压油温度 Tcur大于变量液压泵 (23 ) 的调节最高温度 Tmax时, 阀 体控制器 (26) 控制排量调节比例阀的电流最小, 使驱动马达 (22) 以最高转 速运转;
当该液压油温度 Tcur大于调节最低温度 Tmin且小于调节最高温度 Tmax 时, 使阀体控制器 (26) 控制排量调节比例阀 (25 ) 的电流为: τ /τ τ . * Tcur-T mm
Imax - (Imax - Imz"、) *
7max-7min
其中 Imax为排量调节比例阀的最大调节电流, Imin为排量调节比例阀的 最小调节电
10. 一种液压挖掘机, 包括发动机(11)、工作系统(40)及冷却系统, 其特征在于, 所述冷却系统为权利要求 1至 5中任一项所述的液压行走机械的冷却系统, 其 中, 发动机冷却系统 (10) 的集成散热器 (30) 与发动机 (11) 相连, 液压油 冷却系统 (20) 的液压油冷却器 (41) 与工作系统 (40) 串联设置。
11. 根据权利要求 10所述的液压挖掘机,其特征在于,所述液压挖掘机还包括输入 端与发动机(11)驱动连接的分动箱(13), 所述工作系统(40) 串联设置于所 述分动箱 (13) 的其中一个输出轴与所述液压油冷却器 (41) 之间。
12. 根据权利要求 11所述的液压挖掘机, 其特征在于, 所述工作系统(40)包括与 所述分动箱(13)驱动连接的工作泵(42)、 依次串联在所述工作泵(42) 的液 压油路上的主控阀 (43)、 执行机构 (44)、 以及分别与所述工作泵 (42) 的入 口和所述液压油冷却器 (41) 的出口连接的油箱 (45)。
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