CN202644609U - 全液压推土机行驶驱动液压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型全液压推土机行驶驱动液压装置，涉及采用液压驱动的推土机的结构部件，包括控制器、两个数字液压缸、压力传感器、变量泵、柴油发动机、补油泵、冷却器、过滤器、补油溢流阀、两个补油单向阀、蓄能器、压力继电器、两位三通阀、液压变压器、两位两通阀、变量马达、转矩传感器、高压安全阀、油箱和两个主控单向阀，该装置是将功率匹配与二次调节技术结合起来应用到全液压推土机上，达到节能目的，克服了现有的全液压推土机存在能耗高的缺点。
Description
技术领域
本实用新型的技术方案涉及采用液压驱动的推土机的结构部件，具体地说是全液压推土机行驶驱动液压装置。
背景技术
现有工程机械能量利用率低，一般液压传动的效率为50%～70%，而某些行走机械的效率则更低。以液压挖掘机和混凝土输送泵车为例，总的能量利用率仅为20%左右，功率利用率为50%～70%。现有推土机大都以机械传动和液力机械传动为主，效率低下。工程机械的动力源主要是柴油机，柴油机的排放和燃料经济性受到人们的极大关注。工程机械能量利用低的主要原因之一是：在负载工况变化的情况下，泵与发动机、泵与液压传递***不能保持良好的匹配，从而使发动机不能在最佳工作点或最佳工作区运行。当功率不匹配时，工程机械的能量利用率低，损失的能量大部分转变成热量，表现为***发热，影响了***的可靠性，进而造成维修费用和误工损失的增加，使用户难以承受。当现有的推土机制动的时候，其动能大部分以热量形式损失掉了，如果将这一部分能量回收回来再利用，则可以减少能量损失。二次调节技术可以回收制动能，但现有二次调节是让二次元件工作在恒压网络下，如果变量泵始终保持恒压，那就不能够保持恒功率特性，所以发动机就不能够工作在最佳工作点。总之，现有的全液压推土机存在能耗高的缺点。在全球资源严重紧张的大背景下，如何充分利用柴油机的功率、降低整个***的能耗成为工程机械领域的科技工作者必须研究的一个重要课题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供全液压推土机行驶驱动液压装置，该装置是将功率匹配与二次调节技术结合起来应用到全液压推土机上，达到节能目的，以克服现有的全液压推土机存在能耗高的缺点。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：全液压推土机行驶驱动液压装置，包括控制器、两个数字液压缸、压力传感器、变量泵、柴油发动机、补油泵、冷却器、过滤器、补油溢流阀、两个补油单向阀、蓄能器、压力继电器、两位三通阀、液压变压器、两位两通阀、变量马达、转矩传感器、高压安全阀、油箱和两个主控单向阀；各个部件的连接方式是，控制器分别与两个数字液压缸、压力传感器、柴油发动机、两位三通阀、两位两通阀和转矩传感器通过控制导线连接，一个数字液压缸与变量泵连接，另一个数字液压缸与变量马达连接，变量泵和柴油发动机刚性相连，变量泵和变量马达组成闭合油路并与主控单向阀连接，柴油发动机与补油泵连接，补油泵通过过滤器与油箱连接，补油泵又通过补油溢流阀与油箱连接，补油泵还通过补油单向阀与变量泵连接，冷却器分别与变量泵和变量马达连接，蓄能器与压力继电器通过导线连接，蓄能器并通过两位三通阀和液压变压器连接，液压变压器和两位两通阀相连，两位两通阀与变量泵和变量马达连接，变量马达和负载连接，高压安全阀通过主控单向阀和变量泵连接，高压安全阀和油箱连接，上述的连接方法，除特别指明的连接方法之外均为通过油管管路连接。
上述全液压推土机行驶驱动液压装置，所述控制器采用哈佛结构的数字信号处理器(DSP)；所述柴油发动机采用康明斯NT855柴油发动机；所述变量泵采用德国力士乐公司的A4VG高压柱塞变量泵；所述变量马达采用德国力士乐公司的A6VE变量马达；所述数字液压缸采用小型化外驱动式数字液压缸；所述蓄能器采用气囊式蓄能器；所述液压变压器采用荷兰Innas液压变压器；压力传感器、补油泵、冷却器、过滤器、补油溢流阀、补油单向阀、压力继电器、两位三通阀、两位两通阀、转矩传感器、高压安全阀、油箱、主控单向阀可采用本技术领域通用的设备；所涉及的部件均可通过商购得到。
上述全液压推土机行驶驱动液压装置，所述部件之间的连接和安置方式是本技术领域的技术人员熟知的。
本实用新型的有益效果是：本实用新型全液压推土机行驶驱动液压装置的特点是将功率匹配与二次调节技术结合起来应用到全液压推土机上，达到节能目的。其原理如下：柴油发动机（5）与变量泵（4）的局部环节通过功率匹配来充分利用发动机的输出功率，实现节能控制；而负载和泵之间通过二次调节来实现能量回收以达到节能的目的。
变量泵（4）与柴油发动机（5）的匹配原则就是要保持发动机的实际工作点在最佳工作点附近变化。外界负载的变化会使发动机的转速和转矩也发生变化，致使发动机偏离最佳工作点，所以要进行柴油发动机（5）与变量泵（4）的匹配。
柴油发动机（5）与变量泵（4）的匹配就是使变量泵（4）吸收的功率等于柴油发动机（5）的输出功率，即
Ne=Np （1）
式中，Ne-发动机输出功率；Np-泵的吸收功率
所以：
neMe＝npMp (2)
式中，ne-发动机转速；np-泵转速；Me-发动机转矩；Mp-泵转矩
因为柴油发动机（5）与变量泵（4）刚性连接在一起，ne=np，所以
Me=Mp （3）
Me=Pbqb/2π (4)
式中，Pb-泵液压力；qb-泵排量
Pp取决于负载。当负载变大（小）时，Pp变大（小），泵的吸收转矩变大（小），所以柴油发动机（5）的转速会下降（上升）。此时，要调节变量泵（4）的排量，使其变小（大），直到泵的吸收转矩下降（上升）到初始设定值。这样发动机又将工作在最佳工作点，从而实现了柴油发动机（5）与变量泵（4）的功率匹配。
泵和负载之间引入了二次调节技术来回收车辆的动能，然后合理地控制储存能量的释放，配合泵的工作，使能量得到充分的利用。二次调节装置包括二次元件变量马达（16）、蓄能器（11）和负载。当二次元件工作在马达的工况时，驱动外负载做功；当工作在泵的工况时，可以回收车辆的动能或者重力势能，由此实现能量回收以达到节能的目的。
本实用新型全液压推土机行驶驱动液压装置的进步还在于：
（1）本装置中，当车辆制动的时候，由控制器（1）调节二次元件变量马达（16），使其工作在泵的工况，发动机和泵开始怠速，这时二次元件将车辆的动能存储到蓄能器中。压力继电器可以设置蓄能器的最大压力，当蓄能器达到了最大压力，通过控制器控制两位三通阀（13），将多余的液压油导向油箱（19），起到安全作用。当车辆起步时，控制器（1）可以根据实际工况控制蓄能器（11）释放能量，配合变量泵（4）一起工作。
（2）本装置中引入了液压变压器（14），与蓄能器（11）串联使用，液压蓄能器（11）前端有了液压变压器（14）和压力继电器（12）进行压力调节后，其初始工作压力及储能时最高工作压力都可以不受***的限制，液压蓄能器（11）与可调式液压变压器（14）串联使用，能优化液压蓄能器（11）的存储能力。
（3）本装置中调节二次元件和变量泵（4）排量的执行元件为数字液压缸（2）。数字液压缸（2）可以用数字信号直接控制，来完成直线运动，比起现有的控制排量变化的执行机构来说具有结构简单、控制精度高等特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型全液压推土机行驶驱动液压装置的构成结构示意图。
图中，1.控制器，2.数字液压缸，3.压力传感器，4.变量泵，5.柴油发动机，6.补油泵，7.冷却器，8.过滤器，9.补油溢流阀，10.补油单向阀，11.蓄能器，12.压力继电器，13.两位三通阀，14.液压变压器，15.两位两通阀，16.变量马达，17.转矩传感器，18.高压安全阀，19.油箱，20.主控单向阀。
具体实施方式
图1所示实施例表明，全液压推土机行驶驱动液压装置，包括控制器（1）、两个数字液压缸（2）、压力传感器（3）、变量泵（4）、柴油发动机（5）、补油泵（6）、冷却器（7）、过滤器（8）、补油溢流阀（9）、两个补油单向阀（10）、蓄能器（11）、压力继电器（12）、两位三通阀（13）、液压变压器（14）、两位两通阀（15）、变量马达（16）、转矩传感器（17）、高压安全阀（18）、油箱（19）和两个主控单向阀（20）；各个部件的连接方式是，控制器（1）分别与两个数字液压缸（2）、压力传感器（3）、柴油发动机（5）、两位三通阀（13）、两位两通阀（15）和转矩传感器（17）通过控制导线连接，一个数字液压缸（2）与变量泵（4）连接，另一个数字液压缸（2）与变量马达（16）连接，变量泵（4）和柴油发动机（5）刚性相连，变量泵（4）和变量马达（16）组成闭合油路并与主控单向阀（20）连接，柴油发动机（5）与补油泵（6）连接，补油泵（6）通过过滤器（8）与油箱（19）连接，补油泵（6）又通过补油溢流阀（9）与油箱（19）连接，补油泵（6）还通过补油单向阀（10）与变量泵（4）连接，冷却器（7）分别与变量泵（4）和变量马达（16）连接，蓄能器（11）与压力继电器（12）通过导线连接，蓄能器（11）并通过两位三通阀（13）和液压变压器（14）连接，液压变压器（14）和两位两通阀（15）相连，两位两通阀（15）与变量泵（4）和变量马达（16）连接，变量马达（16）和负载连接，高压安全阀（18）通过主控单向阀（20）和变量泵（4）连接，高压安全阀（18）和油箱（19）连接，上述的连接方法，除特别指明的连接方法之外均为通过油管管路连接。
上述构成部件中，补油单向阀（10）的作用是同时实现双向补油，高压安全阀（18）限定最高工作压力，主控单向阀（20）实现双向限压，补油泵（6）用于弥补***泄露，冷却器（7）串联在油路中以冷却高温液压油，过滤器（8）能过滤掉液压油中的杂质，两位两通阀（15）与控制器（1）相连用于控制蓄能器（11）的开断。
上述实施例中，所用控制器（1）采用哈佛结构的数字信号处理器(DSP)；所述柴油发动机（5）采用康明斯NT855柴油发动机；所述变量泵（4）采用德国力士乐公司的A4VG高压柱塞变量泵；所述变量马达（16）采用德国力士乐公司的A6VE变量马达；所述数字液压缸（2）采用小型化外驱动式数字液压缸；所述蓄能器（11）采用气囊式蓄能器；所述液压变压器（14）采用荷兰Innas液压变压器；压力传感器、补油泵、冷却器、过滤器、补油溢流阀、补油单向阀、压力继电器、两位三通阀、两位两通阀、转矩传感器、高压安全阀、油箱、主控单向阀可采用本技术领域通用的设备；所涉及的部件均可通过商购得到。
上述实施例中，所有部件之间的连接和安置方式是本技术领域的技术人员所熟知的。
Claims (1)
1.全液压推土机行驶驱动液压装置，其特征在于：包括控制器、两个数字液压缸、压力传感器、变量泵、柴油发动机、补油泵、冷却器、过滤器、补油溢流阀、两个补油单向阀、蓄能器、压力继电器、两位三通阀、液压变压器、两位两通阀、变量马达、转矩传感器、高压安全阀、油箱和两个主控单向阀；各个部件的连接方式是，控制器分别与两个数字液压缸、压力传感器、柴油发动机、两位三通阀、两位两通阀和转矩传感器通过控制导线连接，一个数字液压缸与变量泵连接，另一个数字液压缸与变量马达连接，变量泵和柴油发动机刚性相连，变量泵和变量马达组成闭合油路并与主控单向阀连接，柴油发动机与补油泵连接，补油泵通过过滤器与油箱连接，补油泵又通过补油溢流阀与油箱连接，补油泵还通过补油单向阀与变量泵连接，冷却器分别与变量泵和变量马达连接，蓄能器与压力继电器通过导线连接，蓄能器并通过两位三通阀和液压变压器连接，液压变压器和两位两通阀相连，两位两通阀与变量泵和变量马达连接，变量马达和负载连接，高压安全阀通过主控单向阀和变量泵连接，高压安全阀和油箱连接，上述的连接方式，均为通过油管管路连接。
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