CN103161190A - 基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压*** - Google Patents

Abstract

本发明提供基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，用来解决现有混合动力***传动效率、能量回收率和再利用率偏低的问题。制动时，行走液压泵/马达工作于泵工况，回收装载机的制动动能，并存储于高压液压蓄能器中。动臂缸下降的工况，通过液压变压器改变压力，将液压能存储于高压液压蓄能器中。在车辆的启动、动臂缸上升过程中，回收的液压能为车辆提供动力。液压泵的主动冲压功能起到调节发动机的运行工况的作用，使其工作于最佳经济区，同时弥补了高压液压蓄能器能量密度小的缺点。具有液压***复杂程度不高、密封性好，结构紧凑重量轻、制造成本低，***不易被污染的优点。

Description

基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***

技术领域

本发明涉及一种装载机动力***，尤其是涉及一种基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***。

背景技术

装载机既要行驶又要进行装载作业，其发动机的动力，一部分通过液力变矩器和变速箱驱动行驶机构，另一部分通过液压泵驱动液压油缸，实现转向和装载工作。装载机作业过程中存在频繁起停和往复运动，由于整机重量大，所以减速制动时会释放出大量的能量，这部分能量通常都消耗在液压阀的阀口上，不仅浪费了能量，还会导致***发热和元件寿命的降低。液力传动的传动效率较低，尤其是遇到重载的时候，液力变矩器的传动效率反而大幅度下降，使作业效率降低，造成了能源的浪费。

压力共轨***是在液压***的液压油源部分设置一个高压管路、一个低压管路和一个卸荷管路，在高压管路上连接高压液压蓄能器，并接入液压泵，在液压泵上调节设定压力值，***中各个负载连接到共轨的压力下，具有相同的压力，工作时互不影响。由于有高压液压蓄能器，液压泵输出的流量与各负载之间没有直接关系，并能够削弱压力峰值，各负载回馈的能量可进到液压共轨***并在需要时供给其他负载或存储在高压液压蓄能器中。

近年来，随着世界范围内工业技术的发展，能源短缺和环境污染问题日趋严重。装载机耗油高、排放差，其节能和减排问题不容忽视。节能研究有助于降低***的发热，简化***设计，提高***设备的可靠性和工作寿命，降低***的装机功率，从而在一定程度上有助于节约设备的制造和维护成本。现有的油电混合动力***能量回收率低，节能效果不明显。

发明内容

本发明为解决油电混合动力***能量回收率低，节能效果不明显的问题提供一种基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，包括发动机、定量泵、高压液压蓄能器、行走液压机构控制组件、行走液压机构、液压变压器控制组件、液压变压器、中央控制器、安全组件、溢流组件、油箱和恒压变量泵；中央控制器，用于控制恒压变量泵、电磁换向阀、行走液压机构控制组件、第一液压变压器控制组件、第二液压变压器控制组件、第三液压变压器控制组件；行走液压机构控制组件，用于控制行走液压机构工作；液压变压器控制组件，用于控制液压变压器工作；行走液压机构的进油端口、第一液压变压器的A口、第二液压变压器的A口、第三液压变压器的A口、第一安全阀的进油端口、电磁换向阀的进油端口连通，行走液压机构的进油端口经第一单向阀、恒压变量泵连接油箱；行走液压机构控制组件的进油端口、第一液压变压器控制组件的进油端口、第三液压变压器控制组件的进油端口、第二液压变压器控制组件的进油端口、溢流组件的进油端口与定量泵的出油端口连通，定量泵的进油端口连接油箱；安全阀组件的进油端口、第一单向阀的进油端口与恒压变量泵的出油端口连通；发动机与定量泵、恒压变量泵同轴机械连接，第一安全阀的出油端口、行走液压机构的出油端口、第一液压变压器的T口、第二液压变压器的T口、第三液压变压器的T口、行走液压机构控制组件的出油端口、第一液压变压器控制组件的出油端口、第三液压变压器控制组件的出油端口、第二液压变压器控制组件的出油端口、第三单向阀的出油端口、第二单向阀的进油端口连通，第二单向阀的出油端口连接油箱，第三单向阀的进油端口连接油箱。

进一步，所述行走液压机构包括行走液压泵或液压马达；行走液压机构控制组件与行走液压机构机械连接，液压变压器控制组件与液压变压器机械连接；所述液压变压器包括第一液压变压器、第二液压变压器和第三液压变压器；所述第一液压变压器连接动臂油箱，所述第二液压变压器连接转斗油箱，所述第三液压变压器连接转向油箱。

进一步，恒压变量泵进油端口经第二过滤器连接油箱；定量泵的进油端口经第一过滤器连接油箱；第二单向阀的出油端口经第五过滤器连接油箱，第三单向阀的进油端口经第六过滤器连接油箱。

进一步，恒压变量泵的控制输入端与中央控制器的第一控制输出端连接，电磁换向阀的控制输入端与中央控制器的第二控制输出端连接，行走液压机构控制组件的控制输入端与中央控制器的第三控制输出端连接，第一液压变压器控制组件的控制输入端与中央控制器的第四控制输出端连接，第二液压变压器控制组件的控制输入端与中央控制器的第五控制输出端连接，第三液压变压器控制组件的控制输入端与中央控制器的第六控制输出端连接。

进一步，行走液压机构控制组件由第一液压控制阀和第一变量油缸组成，第一液压控制阀的P口与定量泵的出油端口连通，第一液压控制阀的O口通过单向阀、第五过滤器与油箱连通，第一液压控制阀的负载端口与行走液压机构的变量机构连接。

进一步，液压变压器控制组件由第二液压控制阀和第二变量油缸组成，第二液压控制阀的P口与定量泵的出油端口连通，第二液压控制阀的O口通过单向阀、第五过滤器与油箱连通，第二液压控制阀的负载端口与液压变压器的变量机构连接。

进一步，液压变压器控制组件由第三液压控制阀和第三变量油缸组成，第三液压控制阀的P口与定量泵的出油端口连通，第三液压控制阀的O口通过单向阀、第五过滤器与油箱连通，第三液压控制阀的负载端口与液压变压器的变量机构连接。

进一步，液压变压器控制组件由第四液压控制阀和第四变量油缸组成，第四液压控制阀的P口与定量泵的出油端口连通，第四液压控制阀的O口通过单向阀、第五过滤器与油箱连通，第四液压控制阀的负载端口与液压变压器的变量机构连接。

进一步，安全组件由第二安全阀和第四过滤器组成，第二安全阀的进油端口与恒压变量泵的出油端口连通，第二安全阀的出油端口与第四过滤器的进油端口连通，第四过滤器的出油端口与油箱连通。

进一步，溢流组件由溢流阀和第三过滤器组成，溢流阀的进油端口与定量泵的出油端口连通，溢流阀的出油端口与第三过滤器的进油端口连通，第三过滤器出油端口与油箱连通。

本发明具有的优点和积极效果是：基于压力共轨***的混合动力全液压装载机的液压***，具有结构简单、操作方便、节能环保等特点，能够使发动机始终工作在高效区或怠速区，从而提高发动机的燃油经济性，达到低排放和低油耗的目标。

该***用来解决现有混合动力***传动效率、能量回收率和再利用率偏低的问题。制动时，行走液压泵或液压马达工作于液压泵工况，回收装载机的制动动能，并存储于高压液压蓄能器中。动臂缸下降的工况，通过液压变压器改变压力，将液压能存储于高压液压蓄能器中。在车辆的启动、动臂缸上升过程中，回收的液压能为车辆提供动力。液压泵的主动冲压功能起到调节发动机的运行工况的作用，使其工作于最佳经济区，同时弥补了高压液压蓄能器能量密度小的缺点。具有液压***复杂程度不高、密封性好，结构紧凑重量轻、制造成本低，***不易被污染的优点。本***适用于装载机，仅需对现有装载机进行加装改造，不但明显提高车辆的燃油经济性，减少尾气的排放，而且提高车辆的动力性能，延长了发动机和刹车装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机的液压***的结构示意图。

图中：

1、发动机             2、定量泵           3、第一单向阀

4、第一安全阀         5、高压液压蓄能器   6、电磁换向阀

7、行走液压机构控制组 8、分动箱           9、行走液压机构件

10、第一转斗油箱      11、第一转向油箱    12、第二液压变压器控制组件

13、第三液压变压器控制 14、第一液压变压器 15、第一动臂油箱组件                   控制组件

16、第一液压变压器     17、中央控制器     18、第五过滤器

19、安全阀组件         20、溢流组件       21、第二过滤器

22、第一过滤器         23、油箱           24、恒压变量泵

25、第三单向阀         26、第六过滤器     27、第二单向阀

28、第二动臂油箱       29、第二转斗油箱   30、第二液压变压器

31、第二转向油箱       32、第三液压变压器

具体实施方式

结合附图1说明本发明的第一种具体实施方式，本发明提供一种基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，包括发动机1、定量泵2、高压液压蓄能器5、行走液压机构控制组件7、行走液压机构9、液压变压器控制组件、液压变压器、中央控制器17、安全组件、溢流组件、油箱23和恒压变量泵24；中央控制器17，用于控制恒压变量泵24、电磁换向阀6、行走液压机构控制组件7、第一液压变压器控制组件14、第二液压变压器控制组件12、第三液压变压器控制组件13；

行走液压机构控制组件7，用于控制行走液压机构9工作；

液压变压器控制组件，用于控制液压变压器工作；

行走液压机构9的进油端口、第一液压变压器16的A口、第二液压变压器30的A口、第三液压变压器32的A口、第一安全阀4的进油端口、电磁换向阀6的进油端口连通，行走液压机构9的进油端口经第一单向阀3、恒压变量泵24连接油箱23；

行走液压机构控制组件7的进油端口、第一液压变压器控制组件14的进油端口、第三液压变压器控制组件13的进油端口、第二液压变压器控制组件12的进油端口、溢流组件20的进油端口与定量泵2的出油端口连通，定量泵2的进油端口连接油箱23；

安全阀组件19的进油端口、第一单向阀3的进油端口与恒压变量泵24的出油端口连通；

发动机1与定量泵2、恒压变量泵24同轴机械连接，第一安全阀4的出油端口、行走液压机构9的出油端口、第一液压变压器16的T口、第二液压变压器30的T口、第三液压变压器32的T口、行走液压机构控制组件7的出油端口、第一液压变压器控制组件14的出油端口、第三液压变压器控制组件13的出油端口、第二液压变压器控制组件12的出油端口、第三单向阀25的出油端口、第二单向阀27的进油端口连通，第二单向阀27的出油端口连接油箱23，第三单向阀25的进油端口连接油箱23。

结合附图1说明本发明的第二种具体实施方式，所述行走液压机构9包括行走液压泵或液压马达；行走液压机构控制组件7与行走液压机构9机械连接，液压变压器控制组件与液压变压器机械连接；所述液压变压器包括第一液压变压器16、第二液压变压器30和第三液压变压器32；所述第一液压变压器16连接动臂油箱，所述第二液压变压器30连接转斗油箱，所述第三液压变压器32连接转向油箱。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。所述动臂油箱包括第一动臂油箱15和第二动臂油箱28；所述转斗油箱包括第一转斗油箱10和第二转斗油箱29；所述转向油箱包括第一转向油箱11和第二转向油箱31。

结合附图1说明本发明的第三种具体实施方式，恒压变量泵24进油端口经第二过滤器21连接油箱23；定量泵2的进油端口经第一过滤器22连接油箱23；第二单向阀27的出油端口经第五过滤器18连接油箱23，第三单向阀25的进油端口经第六过滤器26连接油箱23。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第四种具体实施方式，恒压变量泵24的控制输入端与中央控制器17的第一控制输出端连接，电磁换向阀6的控制输入端与中央控制器17的第二控制输出端连接，行走液压机构控制组件7的控制输入端与中央控制器17的第三控制输出端连接，第一液压变压器控制组件14的控制输入端与中央控制器17的第四控制输出端连接，第二液压变压器控制组件12的控制输入端与中央控制器17的第五控制输出端连接，第三液压变压器控制组件13的控制输入端与中央控制器17的第六控制输出端连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第五种具体实施方式，行走液压机构控制组件7由第一液压控制阀和第一变量油缸组成，第一液压控制阀的P口与定量泵2的出油端口连通，第一液压控制阀的O口通过单向阀27、第五过滤器18与油箱23连通，第一液压控制阀的负载端口与行走液压机构9的变量机构连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第六种具体实施方式，液压变压器控制组件14由第二液压控制阀和第二变量油缸组成，第二液压控制阀的P口与定量泵2的出油端口连通，第二液压控制阀的O口通过单向阀27、第五过滤器18与油箱23连通，第二液压控制阀的负载端口与液压变压器16的变量机构连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第七种具体实施方式，液压变压器控制组件12由第三液压控制阀和第三变量油缸组成，第三液压控制阀的P口与定量泵2的出油端口连通，第三液压控制阀的O口通过单向阀27、第五过滤器18与油箱23连通，第三液压控制阀的负载端口与液压变压器30的变量机构连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第八种具体实施方式，液压变压器控制组件13由第四液压控制阀和第四变量油缸组成，第四液压控制阀的P口与定量泵2的出油端口连通，第四液压控制阀的O口通过单向阀27、第五过滤器18与油箱23连通，第四液压控制阀的负载端口与液压变压器32的变量机构连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第九种具体实施方式，安全组件19由第二安全阀和第四过滤器组成，第二安全阀的进油端口与恒压变量泵24的出油端口连通，第二安全阀的出油端口与第四过滤器的进油端口连通，第四过滤器的出油端口与油箱23连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

结合附图1说明本发明的第十种具体实施方式，溢流组件20由溢流阀和第三过滤器组成，溢流阀的进油端口与定量泵2的出油端口连通，溢流阀的出油端口与第三过滤器的进油端口连通，第三过滤器出油端口与油箱23连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本实例的工作过程：（1）装载机行走机构起动时，中央控制器17根据油门踏板的位移信号识别出车辆所需的驱动扭矩，并发送信号给行走液压机构控制组件7，由行走液压机构控制组件7来调节行走液压机构9的斜盘倾角，使其工作于马达工况，同时中央控制器17控制两位两通电磁换向阀6开启，高压液压蓄能器5为行走液压机构控制组件7提供高压油源，发动机1可怠速或停机。

（2）在装载机正常行走时，恒压变量泵24在发动机1的带动下，与高压液压蓄能器5及安全组件19组成恒压油源，行走液压机构9通过分动箱8、车桥、差速器驱动装载机轮胎运动，当负载功率大于发动机1在经济区域所能输出的功率时，通过高压液压蓄能器5放能进行补偿，当负载功率小于发动机1在经济区域所能输出的功率时，通过高压液压蓄能器5充能进行补偿，使发动机工作于最佳燃油经济区。

（3）当装载机行走机构制动时，中央控制器17根据制动踏板的位移信号识别确定制动转矩的大小。中央控制器17发送控制信号给行走液压机构控制组件7，由行走液压机构控制组件7来调节行走液压机构9的斜盘倾角，使其工作于泵工况，中央控制器17控制电磁换向阀6开启，高压液压蓄能器5和行走液压机构9为车辆提供必需的制动扭矩，同时车辆的制动动能拖动行走液压机构9将液压油由油箱23压入高压液压蓄能器5中。如果高压液压蓄能器5的压力超过***设定最高压力时，液压油通过第一安全阀4流回油箱。

（4）当装载机工作机构动臂缸上升时，中央控制器17根据操纵杆的位移信号识别出车辆提升重物所需的力，并发送信号给第一液压变压器控制组件14，由第一液压变压器控制组件14来调节液压变压器的配油盘转角，通过第一液压变压器16将有杆腔的液压油转变为高压油，由B口进入。

（5）当装载机工作机构动臂缸下降时，中央控制器17将操纵杆的位移信号直接发送给第一液压变压器控制组件14，由第一液压变压器控制组件14来调节液压变压器的配油盘转角，液压缸无杆腔的液压油由B口流入第一液压变压器16，经过液压变压器变为高压油自A口流出存储于高压蓄能器中，同时中央控制器17控制电磁换向阀6开启，将液压油由A口压入高压液压蓄能器5中，存储能量。如果高压液压蓄能器5的压力超过***设定最高压力时，液压油通过第一安全阀4流回油箱。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，包括发动机（1）、定量泵（2）、高压液压蓄能器（5）、行走液压机构控制组件（7）、行走液压机构（9）、液压变压器控制组件、液压变压器、中央控制器（17）、安全组件、溢流组件、油箱（23）和恒压变量泵（24）；其特征在于：

中央控制器（17），用于控制恒压变量泵（24）、电磁换向阀（6）、行走液压机构控制组件（7）、第一液压变压器控制组件（14）、第二液压变压器控制组件（12）、第三液压变压器控制组件（13）；

行走液压机构控制组件（7），用于控制行走液压机构（9）工作；

液压变压器控制组件，用于控制液压变压器工作；

行走液压机构（9）的进油端口、第一液压变压器（16）的A口、第二液压变压器（30）的A口、第三液压变压器（32）的A口、第一安全阀（4）的进油端口、电磁换向阀（6）的进油端口连通，行走液压机构（9）的进油端口经第一单向阀（3）、恒压变量泵（24）连接油箱（23）；

行走液压机构控制组件（7）的进油端口、第一液压变压器控制组件（14）的进油端口、第三液压变压器控制组件（13）的进油端口、第二液压变压器控制组件（12）的进油端口、溢流组件（20）的进油端口与定量泵（2）的出油端口连通，定量泵（2）的进油端口连接油箱（23）；

安全阀组件（19）的进油端口、第一单向阀（3）的进油端口与恒压变量泵（24）的出油端口连通；

发动机（1）与定量泵（2）、恒压变量泵（24）同轴机械连接，第一安全阀（4）的出油端口、行走液压机构（9）的出油端口、第一液压变压器（16）的T口、第二液压变压器（30）的T口、第三液压变压器（32）的T口、行走液压机构控制组件（7）的出油端口、第一液压变压器控制组件（14）的出油端口、第三液压变压器控制组件（13）的出油端口、第二液压变压器控制组件（12）的出油端口、第三单向阀（25）的出油端口、第二单向阀（27）的进油端口连通，第二单向阀（27）的出油端口连接油箱（23），第三单向阀（25）的进油端口连接油箱（23）。

2.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：所述行走液压机构（9）包括行走液压泵或液压马达；行走液压机构控制组件（7）与行走液压机构（9）机械连接，液压变压器控制组件与液压变压器机械连接；所述液压变压器包括第一液压变压器（16）、第二液压变压器（30）和第三液压变压器（32）；所述第一液压变压器（16）连接动臂油箱，所述第二液压变压器（30）连接转斗油箱，所述第三液压变压器（32）连接转向油箱。

3.根据权利要求1或2所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：恒压变量泵（24）进油端口经第二过滤器（21）连接油箱（23）；定量泵（2）的进油端口经第一过滤器（22）连接油箱（23）；第二单向阀（27）的出油端口经第五过滤器（18）连接油箱（23），第三单向阀（25）的进油端口经第六过滤器（26）连接油箱（23）。

4.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：恒压变量泵（24）的控制输入端与中央控制器（17）的第一控制输出端连接，电磁换向阀（6）的控制输入端与中央控制器（17）的第二控制输出端连接，行走液压机构控制组件（7）的控制输入端与中央控制器（17）的第三控制输出端连接，第一液压变压器控制组件（14）的控制输入端与中央控制器（17）的第四控制输出端连接，第二液压变压器控制组件（12）的控制输入端与中央控制器（17）的第五控制输出端连接，第三液压变压器控制组件（13）的控制输入端与中央控制器（17）的第六控制输出端连接。

5.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：行走液压机构控制组件（7）由第一液压控制阀和第一变量油缸组成，第一液压控制阀的P口与定量泵（2）的出油端口连通，第一液压控制阀的O口通过单向阀（27）、第五过滤器（18）与油箱（23）连通，第一液压控制阀的负载端口与行走液压机构（9）的变量机构连接。

6.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：液压变压器控制组件（14）由第二液压控制阀和第二变量油缸组成，第二液压控制阀的P口与定量泵（2）的出油端口连通，第二液压控制阀的O口通过单向阀（27）、第五过滤器（18）与油箱（23）连通，第二液压控制阀的负载端口与液压变压器（16）的变量机构连接。

7.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：液压变压器控制组件（12）由第三液压控制阀和第三变量油缸组成，第三液压控制阀的P口与定量泵（2）的出油端口连通，第三液压控制阀的O口通过单向阀（27）、第五过滤器（18）与油箱（23）连通，第三液压控制阀的负载端口与液压变压器（30）的变量机构连接。

8.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：液压变压器控制组件（13）由第四液压控制阀和第四变量油缸组成，第四液压控制阀的P口与定量泵（2）的出油端口连通，第四液压控制阀的O口通过单向阀（27）、第五过滤器（18）与油箱（23）连通，第四液压控制阀的负载端口与液压变压器（32）的变量机构连接。

9.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：安全组件（19）由第二安全阀和第四过滤器组成，第二安全阀的进油端口与恒压变量泵（24）的出油端口连通，第二安全阀的出油端口与第四过滤器的进油端口连通，第四过滤器的出油端口与油箱（23）连通。

10.根据权利要求1所述的基于压力共轨***的混合动力全液压装载机液压***，其特征在于：溢流组件（20）由溢流阀和第三过滤器组成，溢流阀的进油端口与定量泵（2）的出油端口连通，溢流阀的出油端口与第三过滤器的进油端口连通，第三过滤器出油端口与油箱（23）连通。

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