CN107761804A - 多压力级别的液压挖掘机动力源系统 - Google Patents

Abstract

一种多压力级别的液压挖掘机动力源系统，包括液压挖掘机动力源及其液压挖掘机执行系统控制回路，所述液压挖掘机动力源是定量液压泵A的出油口与变量液压泵A的进油口连通；定量液压泵B的出油口与变量液压泵B的进油口连通；原动机给定量液压泵及变量液压泵提供原动力；液压蓄能器、压力传感器、溢流阀与定量液压泵的出油口相连通；单向阀位于变量液压泵的两端；低压回路控制阀进油口与定量液压泵出油口连通；低压回路控制阀的出油口与液压挖掘机低压回路连通；本系统通过定量泵与变量泵的分级调控，实现液压系统至少四个级别的控制，具有提高液压泵的转速、压力，进而提高液压泵工作效率的优势。

Description

多压力级别的液压挖掘机动力源系统

技术领域

本发明属于液压动力系统技术领域，具体涉及一种可应用于正流量或负流量，多压力级别输出的液压挖掘机动力源系统。

背景技术

在工程运用中，液压泵是为液压系统提供动力的一种液压元件，它的功能是将原动机的机械能转换成液体的压力能，输出流量根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵，液压泵有高转速液压泵，高压力液压泵，高效率液压泵，以及具有良好负载适应性的液压泵。

目前，大流量变量柱塞泵的额定压力已达45MPa甚至更高，总效率在大部分工作范围内达到85%以上。为了进一步提高液压泵的功率密度，液压泵的发展趋势是能够承受更高的压力和更高的转速。但是，进一步提升压力等级受到泵结构、零部件强度和关键摩擦副承载能力的制约，技术上存在难以克服的困难。提高液压泵的转速，在正常供油压力下受到泵吸油口空化压力的限制，仅仅从结构上改进在技术上也受到限制。要进一步提高泵的压力、转速和效率技术难度较大，成本也会很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种在低负载压力下高效工作，或者是在高转速、高压力下高效率工作的多压力级别的液压挖掘机动力源系统。

为此，本发明提供有相应的改进途径，采用可改变转速的定量泵代替变量泵，将单泵输出高压力的方式改为利用双泵分级控制泵的压力，不需要改变现有泵结构即可实现泵的高速和高压力等级，并可同时满足高低压负载的需求，实现了液压泵小体积，大流量的功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种多压力级别的液压挖掘机动力源系统，包括液压挖掘机动力源及其液压挖掘机执行系统控制回路，所述液压挖掘机动力源含有定量液压泵A、定量液压泵B、变量液压泵A、变量液压泵B、原动机A、原动机B、单向阀、液压蓄能器、压力传感器、低压回路控制阀和溢流阀；其特征在于：

所述定量液压泵A的出油口与所述变量液压泵A的进油口连通；所述定量液压泵B的出油口与所述变量液压泵B的进油口连通；所述变量液压泵A的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路左端进油口连通；所述变量液压泵B的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路右端进油口连通；所述原动机A给定量液压泵A及定量液压泵B提供原动力；所述原动机B给变量液压泵A及变量液压泵A提供原动力；所述液压蓄能器、压力传感器、溢流阀与定量液压泵的出油口相连通；所述单向阀位于变量液压泵的两端；所述低压回路控制阀进油口与定量液压泵出油口连通；所述低压回路控制阀的出油口与液压挖掘机低压回路连通；

所述动力源设置有单个液压泵工作或者是两个液压泵同时工作两种模式，当负载压力较低，同时要求液压泵转速低，采用定量液压泵A和定量液压泵B独立进行工作，通过单向阀直接将定量液压泵A和定量液压泵B的输出压力供应至挖掘机执行系统控制回路；当负载压力高，同时要求液压泵转速高时，定量液压泵A与变量液压泵A接通，定量液压泵B与变量液压泵B接通，四个液压泵同时工作，系统产生的多余能量储存在液压蓄能器中，通过压力传感器确定能量的储存或释放；无论回路是高压负载或是低压负载，定量液压泵输出的多余压力通过低压回路控制阀输出至低压回路利用；所述溢流阀是回路保护。

进一步的技术特征在于：所述液压挖掘机系统中的动力源可实现多个压力级别的输出，通过控制四个液压泵输出压力的大小，系统可实现至少四个不同压力级别的输出；所述液压挖掘机执行系统控制回路可以是负流量控制回路、正流量控制回路或者进出口独立控制回路，当用于负流量控制回路采用负流量变量泵，当用于正流量控制回路采用正流量变量泵；所述液压泵可由同一原动机同时控制驱动、亦可由各自的原动机控制驱动；所述原动机是电机、内燃机和无飞轮发动机中的一种。

上述本发明所提供的一种多压力级别的液压挖掘机动力源系统，与现有技术相比，本系统具有如下特点：

首先是在不需要改变现有泵结构基础上就可实现泵的高速和高压力等级，并可同时满足高低压负载的需求，能实现液压泵小体积，大流量的功能。

第二是定量泵可单独工作应用于低压回路，亦可与变量泵同时工作应用于高压回路，减少阀口的节流损失，提高泵的输出压力和输出转速。

第三是定量泵输出的多余压力可供应于低压回路，满足负载要求。

第四是动力源回路安装有储能器，能将液压泵输出多余的能量进行储存再利用，减小系统发热，增加机器持续工作的时间，缓解油箱长期高温易老化的问题。

附图说明

图1 本发明多压力级别的液压挖掘机动力源系统的结构示意图。

图2 本发明单个原动机控制四个液压泵的系统结构示意图。

图3 本发明单个原动机同时控制定量泵和变量泵的系统结构示意图。

图中：1：定量液压泵A、2：定量液压泵B、3：变量液压泵A、4：变量液压泵B、5：原动机A、6：原动机B、7：单向阀、8：液压蓄能器、9：压力传感器、10：低压回路控制阀、11：溢流阀、12：行走马达控制阀、13：行走马达、14：铲斗控制阀、15：铲斗液压缸、16：动臂控制阀、17：动臂液压缸、18：斗杆控制阀、19：斗杆液压缸、20：回转马达控制阀、21：回转马达。

具体实施方案

以下结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。

实施例1

如附图1所示，一种多压力级别的液压挖掘机动力源系统，包括液压挖掘机动力源、液压挖掘机执行系统控制回路，所述液压挖掘机执行系统控制回路包括行走马达控制阀12、行走马达13、铲斗控制阀14、铲斗液压缸15、动臂控制阀16、动臂液压缸17、斗杆控制阀18、斗杆液压缸19、回转马达控制阀20、回转马达21，其特征在于：所述液压挖掘机动力源包括定量液压泵A1、定量液压泵B2、变量液压泵A3、变量液压泵B4、原动机A5、原动机B6、单向阀7、液压蓄能器8、压力传感器9、低压回路控制阀10、溢流阀11，所述定量液压泵A1的出油口与所述变量液压泵A3的进油口连通；所述定量液压泵B2的出油口与所述变量液压泵B4的进油口连通；所述变量液压泵A3的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路左端进油口连通；所述变量液压泵B4的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路右端进油口连通；所述原动机A5给定量液压泵A1及定量液压泵B2提供原动力；所述原动机B6给变量液压泵A3及变量液压泵A4提供原动力；所述液压蓄能器8、压力传感器9、溢流阀11与定量液压泵的出油口相连通；所述单向阀7位于变量液压泵的两端；所述低压回路控制阀10进油口与定量液压泵出油口连通；所述低压回路控制阀10的出油口与液压挖掘机低压回路连通。

当回路负载为低压时，定量液压泵A1和定量液压泵B2根据实际负载需要，通过原动机5的驱动输出相同或不同的压力，实现两个级别的输出；定量液压泵A1和定量液压泵B2的出油口与单向阀7连通，输出的压力可直接供应至挖掘机执行系统控制回路，定量液压泵A1和定量液压泵B2输出的多余压力可通过低压回路控制阀10输出至低压回路，用于驱动挖掘机液压系统中的低压执行元件，提高能量利用率；当回路负载为高压时，需要定量液压泵A1和定量液压泵B2与变量液压泵A3和变量液压泵B4同时工作，通过原动机6驱动变量液压泵A3和变量液压泵B4输出相同或不同的压力，从而实现四个压力级别的输出，输出的压力通过变量液压泵A3和变量液压泵B4的出油口供应至挖掘机执行系统控制回路；回路中产生的多余能量储存在液压蓄能器8中，通过压力传感器9确定能量的储存或释放；所述溢流阀11主要起回路保护作用。

在上述实施例中，挖掘机液压系统中的动力源可实现多个压力级别的输出，通过控制四个液压泵输出压力的大小，系统可实现四个不同压力级别的输出。

在上述实施例中，液压挖掘机执行系统控制回路是负流量控制回路，动力源中使用的变量液压泵为负流量变量泵。

在上述实施例中，定量液压泵由同一原动机同时控制驱动，变量液压泵由另一个原动机同时控制驱动。

在上述实施例中，原动机是内燃机。

实施例2

如附图2所示，挖掘机系统各液压元件连接方式及工作原理与实施例1类似，区别在于动力源中原动机5分别驱动定量液压泵A1、定量液压泵B2、变量液压泵A3、变量液压泵B4四个液压泵，根据实际负载的需要，四个液压泵可各自确定输出油路的压力，同样可实现四个压力级别的输出，可减少液压系统的安装空间。

在上述实施例中，挖掘机液压系统中的动力源可实现多个压力级别的输出，通过控制四个液压泵输出压力的大小，系统可实现四个不同压力级别的输出。

在上述实施例中，液压挖掘机执行系统控制回路是正流量控制回路，动力源中使用的变量液压泵为正流量变量泵。

在上述实施例中，定量液压泵和变量液压泵都由同一原动机同时控制驱动。在上述实施例中，原动机是内燃机。

实施例3

如附图3所示，挖掘机系统各液压元件连接方式及工作原理与实施例1类似，区别在于动力源左半边中的原动机5驱动定量液压泵A1和变量液压泵A3，动力源右半边中的原动机6驱动定量液压泵B2和变量液压泵B4，亦可根据实际负载的需要，实现四个压力级别的输出。

在上述实施例中，挖掘机液压系统中的动力源可实现多个压力级别的输出，通过控制四个液压泵输出压力的大小，系统可实现四个不同压力级别的输出。

在上述实施例中，液压挖掘机执行系统控制回路是负流量控制回路，动力源中使用的变量液压泵为负流量变量泵。

在上述实施例中，左半边的定量液压泵A1和变量液压泵A3由同一原动机驱动，右半边的定量液压泵B1和变量液压泵B3由同一原动机驱动。

在上述实施例中，原动机是电机。

Claims (5)

1.一种多压力级别的液压挖掘机动力源系统，包括液压挖掘机动力源及其液压挖掘机执行系统控制回路，所述液压挖掘机动力源含有定量液压泵A（1）、定量液压泵B（2）、变量液压泵A（3）、变量液压泵B（4）、原动机A（5）、原动机B（6）、单向阀（7）、液压蓄能器（8）、压力传感器（9）、低压回路控制阀（10）和溢流阀（11）；其特征在于：

所述定量液压泵A（1）的出油口与所述变量液压泵A（3）的进油口连通；所述定量液压泵B（2）的出油口与所述变量液压泵B（4）的进油口连通；所述变量液压泵A（3）的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路左端进油口连通；所述变量液压泵B（4）的出油口与液压挖掘机执行系统控制回路右端进油口连通；所述原动机A（5）给定量液压泵A（1）及定量液压泵B（2）提供原动力；所述原动机B（6）给变量液压泵A（3）及变量液压泵A（4）提供原动力；所述液压蓄能器（8）、压力传感器（9）、溢流阀（11）与定量液压泵的出油口相连通；所述单向阀（7）位于变量液压泵的两端；所述低压回路控制阀（10）进油口与定量液压泵出油口连通；所述低压回路控制阀（10）的出油口与液压挖掘机低压回路连通；

所述动力源设置有单个液压泵工作或者是两个液压泵同时工作两种模式，当负载压力较低，同时要求液压泵转速低，采用定量液压泵A（1）和定量液压泵B（2）独立进行工作，通过单向阀（7）直接将定量液压泵A（1）和定量液压泵B（2）的输出压力供应至挖掘机执行系统控制回路；当负载压力高，同时要求液压泵转速高时，定量液压泵A（1）与变量液压泵A（3）接通，定量液压泵B（2）与变量液压泵B（4）接通，四个液压泵同时工作，系统产生的多余能量储存在液压蓄能器（8）中，通过压力传感器（9）确定能量的储存或释放；无论回路是高压负载或是低压负载，定量液压泵输出的多余压力通过低压回路控制阀（10）输出至低压回路利用；所述溢流阀（11）是回路保护。

2.根据权利要求1所述的多压力级别的液压挖掘机动力源系统，其特征在于：所述液压挖掘机动力源包含有至少四个不同压力级别输出，并通过四个液压泵输出压力大小控制。

3.根据权利要求1所述的多压力级别的液压挖掘机动力源系统，其特征在于：所述液压挖掘机执行系统控制回路是负流量控制回路、正流量控制回路或者进出口独立控制回路，当用于负流量控制回路时采用负流量变量泵，当用于正流量控制回路时采用正流量变量泵。

4.根据权利要求1所述的多压力级别的液压挖掘机动力源系统，其特征在于：所述液压泵可由同一原动机同时控制驱动、或由各自的原动机控制驱动。

5.根据权利要求1所述的多压力级别的液压挖掘机动力源系统，其特征在于：所述原动机是电机、内燃机和无飞轮发动机中的一种。