專利名稱:輪式工程機械液壓控制系統及應用該系統的輪式起重機的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及輪式工程機械技術領域,具體涉及一種輪式工程機械液壓控制系 統及應用該系統的輪式起重機。
背景技術:
輪式工程機械大多由輪胎式底盤與上車作業機構兩大部分構成,具有靈活的自行 走功能,因此在各種施工作業中得以廣泛的應用。眾所周知,輪式底盤自行走功能需要可靠 的轉向、制動系統提供保障。目前,為實現客戶不斷增加的功能要求,同時滿足工程機械大型化、高效化、安全 化及輕量化的發展趨勢,工程機械的液壓控制系統也面臨著高標準的要求。下面以輪式起 重機為例進行詳細說明。輪式起重機的上車起重作業和下車行走集成一體,其液壓控制需要有效控制起重 卷揚、轉向及制動等主作業功能,還需要控制空調、配重調整等輔助作業。通常情況下,上述 操縱共同在一操縱室內完成,理論上要求整個系統布局盡量緊湊。然而,受各執行元件額定 工作載荷的限制,現有輪式起重機根據不同的情況配置有多個液壓泵,以提供壓力油液至 多個不同的執行部件,從而滿足不同的作業需求。由此帶來兩方面的問題,一方面各液壓 泵源的輸出沒有得到充分有效地應用,另一方面液壓泵數量多、管路過于復雜,制造成本較 高,且自重過大。有鑒于此,亟待針對現有輪式工程機械的液壓控制系統進行優化設計,以合理應 用液壓泵源,控制整機制造成本。
實用新型內容針對上述缺陷,本實用新型解決的技術問題在于,提供一種合理利用油源的輪式 工程機械液壓控制系統,在滿足各執行元件作用需要的基礎上,充分有效的利用油源,可有 效減少液壓泵的數量,簡化系統布局。在此基礎上,本實用新型還提供一種應用該控制系統 的輪式起重機。本實用新型提供的輪式工程機械液壓控制系統,包括主泵、第一執行元件、第二執 行元件和第三執行元件,還包括蓄能器、第一優先閥和第一開關閥;其中,所述蓄能器的油 口與所述第一執行元件連通;所述第一優先閥具有進油口、優先工作油口、輔助工作油口、 負載反饋油口及控制油口 ;其進油口與所述主泵的出口連通,其優先工作油口與所述蓄能 器的油口導通,其負載反饋油口與所述第二執行元件的反饋油口導通,其控制油口與負載 反饋油口之間設置有第一節流孔,其輔助工作油口與第三執行元件的工作油口連通;所述 第一開關閥設置在所述第一優先閥的優先工作油口至第二執行元件之間的通路上;所述第 一開關閥的控制油口與所述第一優先閥的優先工作油口連通。優選地,所述第一優先閥的優先工作油口與所述蓄能器之間設置有第二節流孔, 該控制系統還包括第二開關閥和具有兩個工作位置的方向控制閥;其中,所述第二開關閥設置在所述第一優先閥的負載反饋油口與所述第二執行元件的反饋油口之間的通路上;所 述方向控制閥的進油口與所述第二節流孔的下游側連通、其回油口與系統回油油路連通、 其工作油口與所述第二開關閥的控制油口連通;在第一工作位置,所述方向控制閥的進油 口與工作油口連通,在第二工作位置,所述方向控制閥的工作油口與回油口連通。優選地,還包括應急泵和第二優先閥;所述第二優先閥具有進油口、優先工作油 口、輔助工作油口、負載反饋油口及控制油口 ;其進油口與所述應急泵的出口連通,其優先 工作油口至所述第二執行元件的工作油口導通,其負載反饋油口與所述第二執行元件的反 饋油口導通,其控制油口與所述第二執行元件的工作油口,其輔助工作油口與系統回油油 路連通。優選地,所述方向控制閥具體為液控方向控制閥,且所述第二節流孔的下游側至 所述方向控制閥的控制油口之間單向導通。優選地,所述第一執行元件具體為輪邊制動油缸和駐車制動油缸,所述第二執行 元件具體為左轉向油缸和右轉向油缸;所述左轉向油缸和右轉向油缸的兩腔通過轉向器與 壓力油路或回油油路連通。優選地,所述轉向器的第一工作油口與所述左轉向油缸的無桿腔和所述右轉向油 缸的有桿腔連通,所述轉向器的第二工作油口與所述左轉向油缸的有桿腔和所述右轉向油 缸的無桿腔連通;且所述轉向器的進油口與所述第一開關閥的出油口和所述第二優先閥的 優先工作油口連通,所述轉向器的回油口與系統回油油路連通,所述轉向器的反饋油口與 所述第二開關閥的工作油口連通。優選地,所述轉向器處于左位狀態下,其進油口和回油口分別與第一工作油口和 第二工作油口連通;所述轉向器處于右位狀態下,其進油口和回油口分別與第二工作油口 和第一工作油口連通;所述轉向器處于中位狀態下,其進油口非導通,其反饋油口與回油口 連通。優選地,所述第三執行元件具體為下游執行器。優選地,所述下游執行器為空調壓縮機泵和配重調整油缸。本實用新型提供的輪式起重機,包括第一執行元件驅動的第一機構、第二執行元 件驅動的第二機構、第三執行元件驅動的第三機構以及控制執行元件動作的液壓控制系 統;所述液壓控制系統具體為如前所述的輪式工程機械液壓控制系統。本實用新型提供的輪式工程機械液壓控制系統將主泵與第一優先閥串接,通過負 載敏感優先閥對第一執行元件及第二執行元件進行聯合控制,并在滿足第一執行元件和第 二執行元件正常運行的基礎上,通過第一優先閥將多余的壓力油液輸送至第三執行元件, 以滿足第三執行元件的正常運行。與現有技術相比,本實用新型優化了主泵輸出的油源,將 第一、第二及第三執行元件的控制回路共用一個泵源,使得主泵輸出的油源得到了充分有 效地應用。另外,由于多個控制回路共用一個泵源,在減少液壓泵數量的基礎上,可同時簡 化系統管路的布局,進而有效控制了制造成本及整機自重。在本實用新型的優選方案中,第一優先閥的優先工作油口與蓄能器之間設置有第 二節流孔,且增設有方向控制閥和第二開關閥;其中,方向控制閥的控制油口與該第二節流 孔的下游側連通,第二開關閥的控制油口與方向控制閥的工作油口連通。如此設置,系統啟 動階段,主泵輸出的壓力油液經第一優先閥的優先工作油口及方向控制閥至第二開關閥的控制油口,第二開關閥處于非導通狀態,關閉第一優先閥的負載反饋油口,此狀態下,主泵 向蓄能器充液;當蓄能器內工作油壓達到預定壓力后,第一開關閥導通,此狀態下,主泵輸 出的壓力油液經第一優先閥及第一開關閥至第二執行元件;同時,由于蓄能器充液已完成, 方向控制閥換向其工作油口與回油油路連通,第二開關閥處于導通狀態,即第二執行元件 的反饋油口與第一優先閥的負反饋油口連通。進一步地,該系統可根據第二執行元件的反 饋壓力信號控制第一優先閥供油關系的變化,也就是說,當第二執行元件的反饋壓力為零 時,第一優先閥換向,此狀態下,主泵輸出的壓力油液經第一優先閥的輔助工作油口輸出至 第三執行元件,當第二執行元件的反饋壓力存在時,第一優先閥換向,此狀態下,主泵輸出 的壓力油液經第一優先閥的優先工作油口輸出至第二執行元件,保證第二執行元件的正常 工作。本方案可根據各執行元件的優先級進行自動控制,大大提高了輪式底盤液壓控制系 統的可操作性。本實用新型的另一優選方案增設有應急補償功能,通過第二優先閥對車輛行駛過 程中可能出現的第二執行元件工作失效和充液過程中第二執行元件控制回路的流量不足 等情況進行補償,有效提高了系統的工作穩定性。本實用新型提供的輪式工程機械液壓控制系統可用于任何輪式工程機械,特別適 用于越野輪胎式起重機。
圖1是具體實施方式
所述輪式底盤液壓控制系統的原理圖;圖2是具體實施方式
所述輪式起重機的整體結構示意圖。主泵1、輪邊制動油缸21、駐車制動油缸22、左轉向油缸31、右轉向油缸32、下車執 行器4、第一蓄能器51、第二蓄能器52、第三蓄能器53、第一優先閥6、第一節流孔61、轉向 器7、第一開關閥8、控制油口 81、第二控制油口 82、第二開關閥9、方向控制閥10、第二節流 孔11、應急泵12、第二優先閥13。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種合理利用油源的輪式工程機械液壓控制系統,在滿 足各執行元件作用需要的基礎上,可充分有效的利用油源。下面結合說明書附圖具體說明 本實施方式。請參見圖1,該圖是本實施方式所述輪式底盤液壓控制系統的原理圖。如圖1所示,該輪式工程機械液壓控制系統的主泵1用于輸出壓力油液至系統壓 力油路,以作為第一執行元件、第二執行元件和第三執行元件的主要工作油源。不失一般性,本實施方式的第一執行元件以輪邊制動油缸21和駐車制動油缸22 為例,第二執行元件以左轉向油缸31和右轉向油缸32為例,第三執行元件以空調壓縮機泵 和配重調整油缸等下車執行器4為例進行詳細說明;應當理解,第一、第二、第三執行元件 還可以為輪式工程機械的其他具體執行元件,本文以上述各執行元件為例進行說明并不限 制本申請請求保護的范圍。蓄能器的油口與第一執行元件連通,即分別通過方向控制閥建立蓄能器與輪邊制 動油缸21和駐車制動油缸22之間連通或者輪邊制動油缸21和駐車制動油缸22與系統回油油路之間的連通。實際上,可采用多個并聯設置的蓄能器以均衡載荷,比如圖中所示的第 一蓄能器51、第二蓄能器52和第三蓄能器53,以分別為相應的輪邊制動油缸21或者駐車 制動油缸22提供工作壓力油液。如圖所示,主泵1輸出的壓力油液至各蓄能器之間單向導 通,以避免負載工作異常影響主泵的使用壽命,提高系統的工作穩定性。工作過程中,對相 應車軸進行制動時,操縱信號控制相應的方向控制閥建立起蓄能器與相應輪邊制動油缸21 之間的導通,實現相應車軸的制動;反之,相應的方向控制閥建立相應的輪邊制動油缸22 與系統回油油路之間的導通,解除制動。同理,需要駐車制動時,操縱信號控制相應的方向 控制閥建立起蓄能器與駐車制動油缸22之間的導通。第一優先閥6具有進油口 P1、優先工作油口 CF1、輔助工作油口 EF1、負載反饋油 口 LSl及控制油口 PPl ;其進油口 Pl與主泵1的出口連通,其優先工作油口 CFl與蓄能器 的油口導通,其控制油口 PPl與負載反饋油口 LSl之間設置有第一節流孔61,其輔助工作油 口 EFl與輪邊制動油缸21和駐車制動油缸22的工作油口連通,其負載反饋油口 LSl與輪 邊制動油缸21和駐車制動油缸22的反饋油口連通。與現有技術相同,轉向油缸與系統壓力油路或回油油路之間的導通通過轉向器7 來完成,具體地,本實施方式中轉向器7的第一工作油口 L與左轉向油缸31的無桿腔和右 轉向油缸32的有桿腔連通,轉向器7的第二工作油口 R與左轉向油缸31的有桿腔和右轉 向油缸32的無桿腔連通;且轉向器7的進油口 P與第一開關閥8的出油口連通,轉向器7 的回油口 T與系統回油油路連通,轉向器7的反饋油口 LS作為左轉向油缸31和右轉向油 缸32的負載反饋油口用于與第一優先閥6的負載反饋油口 LSl連通。操縱左轉向時,轉向 器7處于左位狀態下,其進油口 P和回油口 T分別與第一工作油口 L和第二工作油口 R連 通;操縱右轉向時,轉向器7處于右位狀態下,其進油口 P和回油口 T分別與第二工作油口 R和第一工作油口 L連通;非轉向時,轉向器7處于中位狀態下,其進油口 P非導通,其反饋 油口 LS與回油口 T連通。第一開關閥8設置在第一優先閥6的優先工作油口 CFl至左轉向油缸31和右轉 向油缸32之間的通路上,也就是說,設置在第一優先閥6的優先工作油口 CFl與轉向器7 的進油口 P之間的通路上;同時,第一開關閥8的控制油口 81與第一優先閥6的優先工作 油口 CFl連通。與現有技術相比,本方案將主泵1與第一優先閥6串接,通過負載敏感優先閥的優 先工作油口 CFl對輪邊制動油缸21、駐車制動油缸22及左轉向油缸31、右轉向油缸32進行 聯合控制,并在滿足制動系統和轉向系統正常運行的基礎上,通過第一優先閥6的輔助工 作油口 EFl將多余的壓力油液輸送至下游執行器,比如空調壓縮機泵和配重調整油缸等。 如此設計,可有效優化主泵1輸出油源的管理,制動系統、轉向系統及下游執行器的控制回 路共用一個泵源。顯然,由于多個控制回路共用一個泵源,在減少液壓泵數量的基礎上,可 同時簡化系統管路的布局,進而有效控制了制造成本及整機自重。為提高系統控制的可操作性,本方案還可以增設第二開關閥9和具有兩個工作位 置的方向控制閥10,且在第一優先閥6的優先工作油口 CFl與蓄能器之間設置有第二節流 孔11。第二開關閥9設置在第一優先閥6的負載反饋油口 LSl與轉向器7的反饋油口 LS 之間的通路上,即設置在第一優先閥6的負載反饋油口與第二執行元件的反饋油口之間的通路上。轉向作業時,轉向器7的反饋油口 LS反饋負載壓力信號;非轉向作業時,轉向器7 的反饋油口 LS與回油油路連通,而無反饋壓力信號。方向控制閥10的進油口 P與第二節流孔11的下游側連通、其回油口 T與系統回 油油路連通、其工作油口與第二開關閥9的控制油口 LSv連通;在第一工作位置,方向控制 閥10的進油口 P與工作油口連通,在第二工作位置,方向控制閥10的工作油口與回油口 T 連通。此外,第一開關閥8的控制油口 81相反側也可設置第二控制油口 82,該第二控制油 口 82與方向控制閥10的工作油口連通,可確保第一開關閥8操作更加平穩可靠。當然,為進一步優化系統布局,第一開關閥8、方向控制閥10及控制相應蓄能器與 輪邊制動油缸21和輪邊制動油缸22的方向控制閥可以集成為一體。一方面可優化系統布 局,另一方面可減少泄漏點,提高系統的使用性能。下面簡要說明該輪式底盤工作系統實現自動控制的工作過程。一、首先滿足制動回路的充液。系統啟動階段,主泵1輸出的壓力油液經第一優先閥6的優先工作油口 CFl及方 向控制閥10至第二開關閥9的控制油口 LSv,第二開關閥9處于非導通狀態(圖示上位), 關閉第一優先閥6的負載反饋油口 LS1,第一優先閥6閥芯兩端無法建立壓差,在彈簧力作 用下,始終保持CFl閥位;此狀態下,主泵1向蓄能器充液。二、當蓄能器內工作油壓達到預定壓力后,第一開關閥8連通轉向回路。由于充液完成,方向控制閥10的控制油口壓力信號逐漸遞增,閥芯換向至第二工 作位置,即其工作油口與回油油路連通;此狀態下,第一開關閥8導通,主泵1輸出的壓力油 液經第一優先閥6及第一開關閥8至轉向器7的進油口,輸出至轉向油缸。同時,由于方向 控制閥10的工作油口與回油油路連通,第二開關閥9的控制油口也與回油油路連通,此狀 態下,第二開關閥9在彈簧作用下復位(圖示下位)與第二開關閥9處于導通狀態,即第二 執行元件的反饋油口與第一優先閥6的負反饋油口 LSl連通。這樣,該系統可根據第二執 行元件的反饋壓力信號控制第一優先閥供油關系的變化。進行轉向操作轉向器7的反饋壓 力存在時,第一優先閥6右端壓力大于左端壓力,保持在右位CFl狀態;從而在充液滿足要 求的情況下,油液優先供給轉向系統,保證轉向系統正常工作。三、非轉向作業狀態下,將多余的油液輸出至下游執行器。非轉向作業時,轉向器7的反饋油口 LS與回油油路連通無反饋壓力信號,第一優 先閥6閥芯左端壓力大于右端壓力,第一優先閥6換向保持在左位EFl 口狀態,主泵1輸出 的壓力油液經EFl 口輸出至空調壓縮機泵和配重調整油缸。特別是,本方案對于系統高壓能夠進行有效的利用,在轉向作業工況,可利用轉向 系統建立的壓力,為制動系統充液,有效的利用了系統的高壓,達到節能目的。另外,由于轉 向系統的頻繁作用,也使蓄能器的工作壓力保持在高壓狀態,提高了制動的效能。另外,由于液壓控制系統的特殊性,特殊工況下存在無法滿足轉向系統使用的情 況,此外,液壓元件的內泄或者管路連接處的外泄同樣會影響轉向系統的正常運行。基于此,本方案還增設有應急補償功能,通過應急泵12和第二優先閥13來實現。 具體地,第二優先閥13具有進油口 P2、優先工作油口 CF2、輔助工作油口 EF2、負載反饋油口 LS2及控制油口 PP2中;其進油口 P2與應急泵12的出口連通,其優先工作油口 CF2至轉向 器7的進油口連通(即與第二執行元件的工作油口連通),其負載反饋油口 LS2與轉向器7的反饋油口 LS (即與第二執行元件的反饋油口連通)連通,其控制油口 PP2與轉向器7的 進油口 P連通,其輔助工作油口 EF2與系統回油油路T連通。這樣,應急泵12作為應急系 統泵源,若在車輛行駛過程中可能出現的轉向工作失效和充液過程中轉向控制回路的流量 不足等情況時,應急泵12輸出的壓力油液經第二優先閥13的優先工作油口 CF2至轉向器 7的進油口 P,為系統提供補償;若主泵1提供的壓力油液足以滿足轉向油缸的使用需要,則 第二優先閥13閥芯換向,應急泵12輸出的壓力油液部分流回油箱,提高了轉向系統的安全 性。除上述輪式底盤液壓控制系統之外,本實用新型還提供一種輪式起重機。請參見 圖2,該圖示出了本實施方式所述輪式起重機的整體結構示意圖。該輪式起重機為越野輪胎式起重機,其包括第一執行元件(如制動油缸)驅動的 第一機構、第二執行元件(轉向油缸)驅動的第二機構、第三執行元件(空調壓縮機泵和配 重調整油缸)驅動的第三機構以及控制執行元件動作的液壓控制系統;該液壓控制系統具 體為如前所述的輪式工程機械液壓控制系統。需要說明的是,該越野輪胎式起重機的底盤、卷揚裝置、配重裝置等主要功能部件 與現有技術相同;本領域的技術人員基于現有技術完全可以實現,故本文不再贅述。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技 術人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和 潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.輪式工程機械液壓控制系統,包括主泵、第一執行元件、第二執行元件和第三執行元 件,其特征在于,還包括蓄能器,其油口與所述第一執行元件連通;第一優先閥,具有進油口、優先工作油口、輔助工作油口、負載反饋油口及控制油口 ;其 進油口與所述主泵的出口連通,其優先工作油口與所述蓄能器的油口導通,其負載反饋油 口與所述第二執行元件的反饋油口導通,其控制油口與負載反饋油口之間設置有第一節流 孔,其輔助工作油口與第三執行元件的工作油口連通;和第一開關閥,設置在所述第一優先閥的優先工作油口至第二執行元件之間的通路上; 所述第一開關閥的控制油口與所述第一優先閥的優先工作油口連通。
2.根據權利要求1所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述第一優先閥 的優先工作油口與所述蓄能器之間設置有第二節流孔,該控制系統還包括第二開關閥,設置在所述第一優先閥的負載反饋油口與所述第二執行元件的反饋油口 之間的通路上;和具有兩個工作位置的方向控制閥,其進油口與所述第二節流孔的下游側連通、其回油 口與系統回油油路連通、其工作油口與所述第二開關閥的控制油口連通;在第一工作位置, 所述方向控制閥的進油口與工作油口連通,在第二工作位置,所述方向控制閥的工作油口 與回油口連通。
3.根據權利要求2所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述方向控制閥 具體為液控方向控制閥,且所述第二節流孔的下游側至所述方向控制閥的控制油口之間單 向導通。
4.根據權利要求3所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,還包括應急泵;和第二優先閥,具有進油口、優先工作油口、輔助工作油口、負載反饋油口及控制油口 ;其 進油口與所述應急泵的出口連通,其優先工作油口至所述第二執行元件的工作油口導通, 其負載反饋油口與所述第二執行元件的反饋油口導通,其控制油口與所述第二執行元件的 工作油口,其輔助工作油口與系統回油油路連通。
5.根據權利要求4所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述第一執行元 件具體為輪邊制動油缸和駐車制動油缸,所述第二執行元件具體為左轉向油缸和右轉向油 缸;所述左轉向油缸和右轉向油缸的兩腔通過轉向器與壓力油路或回油油路連通。
6.根據權利要求5所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述轉向器的第 一工作油口與所述左轉向油缸的無桿腔和所述右轉向油缸的有桿腔連通,所述轉向器的第 二工作油口與所述左轉向油缸的有桿腔和所述右轉向油缸的無桿腔連通;且所述轉向器的 進油口與所述第一開關閥的出油口和所述第二優先閥的優先工作油口連通,所述轉向器的 回油口與系統回油油路連通,所述轉向器的反饋油口與所述第二開關閥的工作油口連通。
7.根據權利要求6所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述轉向器處于 左位狀態下,其進油口和回油口分別與第一工作油口和第二工作油口連通;所述轉向器處 于右位狀態下,其進油口和回油口分別與第二工作油口和第一工作油口連通;所述轉向器 處于中位狀態下,其進油口非導通,其反饋油口與回油口連通。
8.根據權利要求5所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述第三執行元件具體為下游執行器。
9.根據權利要求8所述的輪式工程機械液壓控制系統,其特征在于,所述下游執行器 為空調壓縮機泵和配重調整油缸。
10.輪式起重機,包括第一執行元件驅動的第一機構、第二執行元件驅動的第二機構、 第三執行元件驅動的第三機構以及控制執行元件動作的液壓控制系統;其特征在于,所述 液壓控制系統具體為如權利要求1至9中任一項所述的輪式工程機械液壓控制系統。
專利摘要本實用新型公開一種輪式工程機械液壓控制系統,包括主泵、第一執行元件、第二執行元件、第三執行元件、蓄能器、第一優先閥和第一開關閥;其中,蓄能器的油口與第一執行元件連通;第一優先閥的進油口與主泵的出口連通,其優先工作油口與蓄能器的油口導通,其負載反饋油口與第二執行元件的反饋油口導通,其控制油口與負載反饋油口之間設置有第一節流孔,其輔助工作油口與第三執行元件的工作油口連通;第一開關閥設置在第一優先閥的優先工作油口至第二執行元件之間的通路上;第一開關閥的控制油口與第一優先閥的優先工作油口連通。本實用新型可充分有效的利用油源,簡化系統布局。在此基礎上,本實用新型還提供一種應用該控制系統的輪式起重機。
文檔編號F15B1/02GK201916262SQ20102068484
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者葉海翔, 張付義, 曹光光, 朱亞夫, 韓龍 申請人:徐州重型機械有限公司