CN105178383B - 装载机电驱独立转向系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了装载机电驱独立转向系统，包括由转向器、方向盘、单向阀、安全阀、转向液压缸和油箱构成的转向执行机构，由油箱、液压泵、电动机、安全阀和优先阀构成的动力单元，以及电液流量控制单元和B电磁换向阀。该技术方案，将原装载机转向系统定量压力的方式变为随转向所需而提供变化的压力，需要多少压力就供给多少，从而减少装载机转向系统能耗、提高液压系统效率。解决了原装载机转向系统存在的油耗高、排放大和液压损失大的技术问题，具有减少装载机转向系统能耗和提高液压系统效率的优点。
Description
技术领域
本发明属于转向控制系统技术领域，具体涉及一种装载机电驱独立转向系统。
背景技术
装载机是一种应用非常广泛的工程机械。它主要应用于装载和铲装散装物料，及轻度铲挖施工矿物等。装载机在整机作业时需要在频繁的负载或空载状态下整机转向。目前装载机普遍使用定量泵转向系统，该系统不论转向的大小与快慢都供给相同的压力，从而产生较大的能量损耗。由于装载机载荷变化频繁，且变化范围大，故而存在油耗高、排放大等问题。如何减少能耗是装载机研究的一个方向。
专利“液压油路，液压转向系统和装载机”(CN203270662U)提出了一种装载机液压转向系统。该液压转向系统在转向器接收到转向信号后，通过优先阀将由液压泵提供的液压油传递到转向系统中；如果转向器没有收到转向信号，液压泵提供的液压油将通过优先阀传递到液压工作系统中。这种控制方式将液压转向系统与液压工作系统串接在一起共用油箱、泵等液压元件，降低了成本，并且在使用过程无论负荷大小和转向快慢，优先阀都优先向转向器分配液压油，转向完成后剩余的流量再分配给液压工作系统，从而降低了装载机的功率损失，提高了工作效率。但是该系统无论负荷大小和转向快慢都提供给转向系统相同的压力，剩余的流量在供给液压工作系统时难以控制，系统仍存在不少的液压损失。
因此，需要一种供油量随着转向大小与快慢而改变的液压油供给系统，使定量泵提供的定量压力能够随实际转向需要而变化，达到节能高效的目的。
发明内容
本发明的主要目的是将原装载机转向系统提供定量压力的方式变为随转向所需而提供变化的压力，需要多少压力就供给多少，从而减少装载机转向系统能耗、提高液压系统效率。
装载机电驱独立转向系统，包括由转向器(1)、方向盘(2)、单向阀(3)、安全阀(4)、转向液压缸(5)和油箱(6)构成的转向执行机构和由油箱(6)、液压泵(7)、电动机(8)、安全阀(9)和优先阀(10)构成的动力单元，它还包括电液流量控制单元和B电磁换向阀(18)，所述电液流量控制单元包括A单向阀(11)、B单向阀(12)、C单向阀(13)、C电磁换向阀(14)、电液流量控制单元的液压泵(15)、电液流量控制单元的电动机(16)、A电磁换向阀(17)、蓄能器(19)、压力传感器(20)、电机驱动器(21)、角度传感器(22)、控制单元(23)和A安全阀(24)，电液流量控制单元的液压泵(15)与电液流量控制单元的电动机(16)联接并由电液流量控制单元的电动机(16)驱动，电液流量控制单元的液压泵(15)进油口通过A单向阀(11)与油箱(6)连接，电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口与转向器(1)的P口连接，安全阀(9)通过C单向阀(13)与电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口连接，蓄能器(19)通过C电磁换向阀(14)与电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口连接，同时蓄能器(19)通过A电磁换向阀(17)与电液流量控制单元的液压泵(15)的进油口连接，A安全阀(24)与蓄能器(19)和油箱(6)连接，角度传感器(22)安装在方向盘(2)上，压力传感器(20)安装在蓄能器(19)的进出油通路上，控制单元(23)与A电磁换向阀(17)、B电磁换向阀(18)、C电磁换向阀(14)、压力传感器(20)、电机驱动器(21)和角度传感器(22)相连接，电机驱动器(21)与电液流量控制单元的电动机(16)连接，B电磁换向阀(18)的进出油口分别与优先阀(10)的CF口和转向器(1)的P口连接；B单向阀(12)的进油口与液压泵(7)的出油口连接，B单向阀(12)的出油口与安全阀(9)的进油口连接。
由于本发明采用了上述技术方案，将原装载机转向系统定量压力的方式变为随转向所需而提供变化的压力，需要多少压力就供给多少，从而减少装载机转向系统能耗、提高液压系统效率。解决了原装载机转向系统存在的油耗高、排放大和液压损失大的技术问题。与背景技术相比，本发明具有减少装载机转向系统能耗和提高液压系统效率的优点。
附图说明
图1为装载机转向系统原液压系统原理图；
图2为本发明的原理图。
图中，I-转向执行机构，Ⅱ-动力单元，Ⅲ-电液流量控制单元，1-转向器；2-方向盘；3-单向阀；4-安全阀；5-转向液压缸；6-油箱；7-液压泵；8-电动机；9-安全阀；10-优先阀；11-A单向阀；12-B单向阀；13-C单向阀；14-C电磁换向阀；15-电液流量控制单元的液压泵；16-电液流量控制单元的电动机；17-A电磁换向阀；18-B电磁换向阀；19-蓄能器；20-压力传感器；21-电机驱动器；22-角度传感器；23-控制单元；24-A安全阀。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本实施例中的装载机电驱独立转向系统，包括由转向器1、方向盘2、单向阀3、安全阀4、转向液压缸5和油箱6构成的转向执行机构Ⅰ和由油箱6、液压泵7、电动机8、安全阀9和优先阀10构成的动力单元Ⅱ，方向盘2与转向器1连接，转向器1的A、B油口与液压缸5的有杆腔连接，转向器1的B、A油口与液压缸5的无杆腔连接，转向器1的T、P口分别与油箱6连接、电液流量控制单元的液压泵15的出油口连接，安全阀4的进油口和出油口分别与转向液压缸5的有杆腔和油箱6连接，单向阀3的进油口和出油口分别与油箱6和转向液压缸5的有杆腔连接；电动机8与液压泵7连接，优先阀10的EF口与液压工作系统连接；其中：它还包括电液流量控制单元Ⅲ和B电磁换向阀18，所述电液流量控制单元包括A单向阀11、B单向阀12、C单向阀13、C电磁换向阀14、电液流量控制单元的液压泵15、电液流量控制单元的电动机16、A电磁换向阀17、蓄能器19、压力传感器20、电机驱动器21、角度传感器22、控制单元23和A安全阀24，电液流量控制单元的液压泵15与电液流量控制单元的电动机16联接并由电液流量控制单元的电动机16驱动，电液流量控制单元的液压泵15进油口通过A单向阀11与油箱6连接，电液流量控制单元的液压泵15的出油口与转向器1的P口连接，安全阀9通过C单向阀13与电液流量控制单元的液压泵15的出油口连接，蓄能器19通过C电磁换向阀14与电液流量控制单元的液压泵15的出油口连接，同时蓄能器19通过A电磁换向阀17与电液流量控制单元的液压泵15的进油口连接，A安全阀24分别与蓄能器19和油箱6连接，角度传感器22安装在方向盘2上，压力传感器20安装在蓄能器19的进出油通路上，控制单元23与A电磁换向阀17、B电磁换向阀18、C电磁换向阀14、压力传感器20、电机驱动器21和角度传感器22相连接，电机驱动器21与电液流量控制单元的电动机16连接，B电磁换向阀18的进出油口分别与优先阀10的CF口和转向器1的P口连接；B单向阀12的进油口与液压泵7的出油口连接，B单向阀12的出油口与安全阀9的进油口连接。
角度传感器22采集方向盘2的转向信息，压力传感器20采集蓄能器19的压力信息，并将其共同传输给控制单元23；当轻载转向、转向角度较小、转向过快时，控制单元23控制电机驱动器21降低电液流量控制单元的电动机16的转速，并使A电磁换向阀17处于断开状态，电液流量控制单元的液压泵15将多余的能量储存到蓄能器19中；当重载转向、转向角度较大、转向过快时，控制单元23控制电机驱动器21提高电液流量控制单元的电动机16的转速，并使A电磁换向阀17处于接通状态，电液流量控制单元的液压泵15和蓄能器19共同为转向执行机构供能。
电液流量控制单元的电动机16与蓄能器19共同提供转向执行机构Ⅰ所需的转向动力，压力传感器20和角度传感器22检测的信号发送到控制单元23，控制单元23发送指令控制电机驱动器21实现电动机16的调速以及A电磁换向阀17的开闭；电液流量控制单元的液压泵15提供的液压油一部分通过转向器1的P口供给转向执行机构I，另一部分通过C电磁换向阀14供给蓄能器19；B单向阀12用于防止液压油流入动力单元Ⅱ；C单向阀13用于防止动力单元Ⅱ的液压油流入电液流量控制单元Ⅲ中；C电磁换向阀14将蓄能器19与转向执行机构I隔离；A安全阀24确保蓄能器19在正常压力范围内工作；C电磁换向阀14与B电磁换向阀18用于电液流量控制单元Ⅲ与动力单元Ⅱ的切换。
电液流量控制单元Ⅲ接收到转向执行机构Ⅰ中方向盘2发出的转向信号后，由角度传感器22与压力传感器20将信号发送到控制单元23，由控制单元23来控制电液流量控制单元的电动机16的快慢与蓄能器19的开闭，从而为转向执行机构Ⅰ提供相应的转向动力，由此来实现提供给转向执行机构Ⅰ的压力随着方向盘角度的大小与旋转的快慢而改变。当电液流量控制单元Ⅲ出现故障时，通过C电磁换向阀14与B电磁换向阀18将电液流量控制单元Ⅲ转换为动力单元Ⅱ为转向执行机构Ⅰ提供转向能量。在动力单元Ⅱ中，当动力单元Ⅱ中接收到转向器1发出的转向信号时，液压泵7提供的液压油通过优先阀10的EF口为转向执行机构Ⅰ提供恒定的转向动力；若动力单元Ⅱ没有接收到转向信号，液压泵7提供的液压油就会通过优先阀10的CF口为液压工作系统提供工作动力。但是此时无论方向盘2旋转角度多大、速度多快液压油供给的压力恒定不变，这就会造成能量的浪费，只限于应急状况用。
所述动力单元Ⅱ中，在转向器1没有接收到转向信号和B电磁换向阀18没有接通时，液压泵7所提供的液压油通过优先阀10的EF口提供给工作液压系统；当方向盘2的转向信号传递到转向器1，并且电液流量控制单元Ⅲ发生故障时，B电磁换向阀18和C电磁换向阀14接通，此时优先阀10就会将液压泵7所提供液压油经CF口传到转向执行机构Ⅰ中。
所述诉电液流量控制单元Ⅲ中，当转向执行机构Ⅰ所需能量较小时，由电液流量控制单元的电动机16带动电液流量控制单元的液压泵15单独供应液压油，并向蓄能器19中储存能量；当转向执行机构Ⅰ所需转向能量较大时，由电液流量控制单元的液压泵15与蓄能器19共同提供转向所需能量。
所述诉电液流量控制单元Ⅲ中，控制单元23通过分析角度传感器22和压力传感器20反馈的信号来控制电液流量控制单元的电动机16输出功率的大小和蓄能器19的开闭。
本发明在原有转向系统的基础上添加蓄能器19、压力传感器20、电机驱动器21、角度传感器22和控制单元23等元件。将恒压转向变为变压转向，当转向执行机构Ⅰ所需能量较小，如轻载转向、转向角度较小时，电液流量控制单元的电动机16会为转向执行机构Ⅰ和蓄能器19共同供能；当转向执行机构Ⅰ所需能量较大，如重载转向、转向角度较大、转向过快时，电液流量控制单元的电动机16和蓄能器19会共同为转向执行机构Ⅰ供能；电液流量控制单元Ⅲ中的压力传感器20和角度传感器22会根据转向的快慢与大小向控制单元23反馈，从而达到调节电液流量控制单元的电动机16快慢与蓄能器19开闭的功能，进而实现控制输入到转向执行机构Ⅰ的能量随转向情况而改变的目的。本发明采用以上方案能够使提供给转向机构液压压力的大小随着转向大小与快慢而改变，从而达到合理分配了电动机输出功率、减少原有液压系统损失、提高转向效率与精度的目的。
Claims (1)
1.装载机电驱独立转向系统，包括由转向器(1)、方向盘(2)、单向阀(3)、安全阀(4)、转向液压缸(5)和油箱(6)构成的转向执行机构和由油箱(6)、液压泵(7)、电动机(8)、安全阀(9)和优先阀(10)构成的动力单元，其特征在于：它还包括电液流量控制单元和B电磁换向阀(18)，所述电液流量控制单元包括A单向阀(11)、B单向阀(12)、C单向阀(13)、C电磁换向阀(14)、电液流量控制单元的液压泵(15)、电液流量控制单元的电动机(16)、A电磁换向阀(17)、蓄能器(19)、压力传感器(20)、电机驱动器(21)、角度传感器(22)、控制单元(23)和A安全阀(24)，电液流量控制单元的液压泵(15)由电液流量控制单元的电动机(16)驱动，电液流量控制单元的液压泵(15)进油口通过A单向阀(11)与油箱(6)连接，电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口与转向器(1)的P口连接，安全阀(9)通过C单向阀(13)与电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口连接，蓄能器(19)通过C电磁换向阀(14)与电液流量控制单元的液压泵(15)的出油口连接，同时蓄能器(19)通过A电磁换向阀(17)与电液流量控制单元的液压泵(15)的进油口连接，A安全阀(24)分别与蓄能器(19)和油箱(6)连接，角度传感器(22)安装在方向盘(2)上，压力传感器(20)安装在蓄能器(19)的进出油通路上，控制单元(23)与电液流量控制单元的电动机(16)、A电磁换向阀(17)、B电磁换向阀(18)、C电磁换向阀(14)、压力传感器(20)、电机驱动器(21)及角度传感器(22)相连接，B电磁换向阀(18)的进出油口分别与优先阀(10)的CF口和转向器(1)的P口连接；
电液流量控制单元的电动机(16)与蓄能器(19)共同提供转向执行机构Ⅰ所需的转向动力，压力传感器(20)和角度传感器(22)检测的信号发送到控制单元(23)，控制单元(23)发送指令控制电机驱动器(21)实现电动机(16)的调速以及A电磁换向阀(17)的开闭；电液流量控制单元的液压泵(15)提供的液压油一部分通过转向器(1)的P口供给转向执行机构I，另一部分通过C电磁换向阀(14)供给蓄能器(19)；B单向阀(12)用于防止液压油流入动力单元Ⅱ；C单向阀(13)用于防止动力单元Ⅱ的液压油流入电液流量控制单元Ⅲ中；C电磁换向阀(14)将蓄能器(19)与转向执行机构I隔离；A安全阀(24)确保蓄能器(19)在正常压力范围内工作；C电磁换向阀(14)与B电磁换向阀(18)用于电液流量控制单元与动力单元的切换；
角度传感器(22)采集方向盘(2)的转向信息，压力传感器(20)采集蓄能器(19)的压力信息，并将其共同传输给控制单元(23)；当轻载转向、转向角度较小、转向过快时，控制单元(23)控制电机驱动器(21)降低电液流量控制单元的电动机(16)的转速，并使A电磁换向阀(17)处于断开状态，电液流量控制单元的液压泵(15)将多余的能量储存到蓄能器(19)中；当重载转向、转向角度较大、转向过快时，控制单元(23)控制电机驱动器(21)提高电液流量控制单元的电动机(16)的转速，并使A电磁换向阀(17)处于接通状态，电液流量控制单元的液压泵(15)和蓄能器(19)共同为转向执行机构供能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Quan Long Inventor after: Wang Xiangyu Inventor after: Liang Tao Inventor after: Hao Huimin Inventor after: Xiong Xiaoyan Inventor after: Wu Bing Inventor before: Quan Long Inventor before: Wang Xiangyu Inventor before: Hao Huimin Inventor before: Xiong Xiaoyan Inventor before: Wu Bing |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200609 Address after: 035400 Shanxi city of Xinzhou province Dingxiang County Zhuang Industrial Zone Patentee after: Dingxiang Huangxing machining Co.,Ltd. Address before: 030024 West Street, Taiyuan, Shanxi, No. 79, No. Patentee before: Taiyuan University of Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170829 Termination date: 20211019 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |