CN116290200A - 一种节能型液压系统及装载机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型液压系统及装载机，液压系统包括液压油箱、转向齿轮泵、工作齿轮泵总成、优先阀、单向卸荷阀等；优先阀EF口通过单向卸荷阀与多路阀进油口相连，在工作液压系统处于高压小流量工况或高压溢流工况时，转向液压系统合流至工作液压系统的多余油液可通过单向卸荷阀卸荷，避免了转向液压系统高压溢流造成的能量损失和系统发热；工作齿轮泵总成中的齿轮泵通过可变节流阀从液压油箱吸油，无负载信号时通过转速传感控制阀和低压溢流阀回液压油箱，齿轮泵不再向多路阀提供流量，从而大幅降低系统能量损失，并基于转速传感控制阀，实现根据工作齿轮泵的转速变化，自动匹配泵的润滑吸油流量，降低能耗，且保证了齿轮泵的使用可靠性。

Description

一种节能型液压系统及装载机

技术领域

本发明涉及一种节能型液压系统及装载机，属于工程机械技术领域。

背景技术

装载机液压系统一般主要由工作液压系统和转向液压系统组成，工作液压系统一般由工作泵、多路阀和工作液压缸及其管路组成；转向液压系统一般由转向泵、优先阀、转向器及其管路组成。现有技术中，装载机的液压系统目前装机应用最多的仍然是定量系统，即采用固定排量的外啮合齿轮泵作为工作泵和转向泵，因其价格低、使用可靠、且对由油液清洁度要求不高等优势，在工程机械中得到了广泛的应用。

基于定量系统的原理，应用于不同吨位的装载机，其应用形式略有差异，大致分为以下两种：

方案一：工作与转向不合流系统，即工作泵单独给工作装置中工作液压缸供油，转向泵单独供给转向油缸；

方案二：工作与转向合流系统，即转向泵单独供给转向油缸，多余的流量与工作泵合流供给工作装置中的工作液压缸，其中应用于小型装载机的单泵分流液压系统，工作泵和转向泵为同一个泵，其优先给转向系统供油，多余的流量给工作系统供油，该系统实际上也是工作与转向合流系统。

基于上述两种定量系统的应用形式，不论合流与否，为解决发动机怠速运转时转向沉重等问题，转向泵排量都不能太小，因而在发动机高速运转时，能量损失都会很大；反观转向系统采用变量泵的定变量合流系统，以及全变量液压系统，虽然可实现按需匹配流量，但变量泵使用及维护成本较高，系统也更为复杂，达到节能效果的同时也失去了成本优势以及保养维护的便捷性。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节能型液压系统及装载机，解决了现有技术中工作效率低、能量损失大等问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种节能型液压系统，包括液压油箱、转向齿轮泵、工作泵总成、工作液压缸、转向液压缸和优先阀，工作泵总成包括齿轮泵、转速传感控制阀、低压溢流阀、可变节流阀、第一换向阀、第二换向阀、工作油口P4和吸油口T2；

转向齿轮泵的进油口与液压油箱相连通，转向齿轮泵出油口连接优先阀的进油口P，优先阀的第一工作油口CF口为转向液压缸供油，优先阀的第二工作油口EF口为工作液压缸供油；

工作泵总成吸油口T2与液压油箱相连通，工作泵总成的工作油口P4为工作液压缸供油；

工作泵总成吸油口T2通过可变节流阀连接齿轮泵吸油口T1，齿轮泵出油口连接第二换向阀进油端，第二换向阀第一出油端连接转速传感控制阀的Q1油口，第二换向阀第二出油端连接工作油口P4，第二换向阀的控制油口LS1连接工作油口P4；

转速传感控制阀的P2油口通过低压溢流阀与液压油箱连通，转速传感控制阀的P3油口与可变节流阀控制油口相连通；

第一换向阀的进油端和出油端分别连接在可变节流阀两端，第一换向阀的控制油口LS2连接工作油口P4。

进一步地，前述工作泵总成还包括单向阀，单向阀的进油口连接第二换向阀的第二出油端，单向阀的出油口连接工作油口P4。

进一步地，前述还包括多路阀、先导油源阀和先导阀；

多路阀包括进油口P、第一工作口、第二工作口、先导油口a1、b1、a2、b2和回流口T，进油口P连接工作泵总成的工作油口P4，第一工作口、第二工作口分别与不同的工作液压缸连通，多路阀回流口T连接液压油箱；

先导油源阀进油口P1与转向齿轮泵出油口相连，先导油源阀出油口U与先导阀进油口P相连，先导油源阀回油口T连至液压油箱，先导阀出油口1a、1b、2a、2b分别与多路阀对应的先导油口a1、b1、a2、b2相连。

进一步地，前述还包括转向器和单向卸荷阀；

优先阀的第一工作油口CF口与转向器的进油口相连，优先阀的第二工作油口EF口通过单向卸荷阀与多路阀进油口相连，单向卸荷阀的卸荷口与液压油箱连通；

转向液压缸数量为两个，第一转向液压缸的无杆腔与转向器的R口连通，有杆腔与转向器的L口连通，第二转向液压缸的无杆腔与转向器的L口连通，有杆腔与转向器的R口连通。

进一步地，前述还包括设置在多路阀的回流口T和液压油箱之间的散热器和过滤器。

进一步地，前述液压油箱为预压式液压油箱，带排气预压式空气滤清器。

进一步地，前述多路阀为先导控制开中心多路阀。

进一步地，前述先导阀为液控先导阀。

进一步地，前述转向器为负荷传感全液压转向器。

一种装载机，应用前述任一项的节能型液压系统。

本发明所达到的有益效果：

1.采用齿轮泵的进出油口分别集成可变节流阀和转速传感控制阀所构成的工作泵总成，当工作油缸无动作时，可使工作齿轮泵处于小流量自润滑状态，解决了装载机转场时工作齿轮泵经多路阀中位回油造成的能量损失问题；并基于转速传感控制阀，可实现根据工作齿轮泵的转速变化，自动匹配泵的润滑吸油流量，进一步降低能耗的同时，保证了齿轮泵使用可靠性。

2. 采用单向卸荷阀，在工作液压系统处于高压小流量工况或高压溢流工况时，转向液压系统合流至工作液压系统的多余油液可通过单向卸荷阀卸荷，避免了转向液压系统高压造成的能量浪费。

附图说明

图1是本发明的液压系统原理图；

图2是本发明工作泵总成的放大结构示意图；

图3是本发明转速传感控制阀功率流传递路线示意图。

图中附图标记的含义：1-液压油箱；2-转向齿轮泵；3-工作泵总成；4-多路阀；5-工作液压缸；6-先导阀；7-转向液压缸；8-转向器；9-优先阀；10-单向卸荷阀；11-液压油散；12-回油过滤器；13-先导油源阀；14-齿轮泵；15-转速传感控制阀；16-低压溢流阀；17-可变节流阀；18-第一换向阀；19-第二换向阀；20-单向阀。

实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例

本实施例公开了一种节能型液压系统，如图1所示，包括液压油箱1、转向齿轮泵2、工作泵总成3、多路阀4、工作液压缸5、先导阀6、转向液压缸7、转向器8、优先阀9、单向卸荷阀10、液压油散11、回油过滤器12和先导油源阀13。

液压油箱1为预压式液压油箱，带排气预压式空气滤清器，过滤进入油箱空气的同时，能够随液压油箱内液面的变化而使油箱内部保持一定的正气压，保障对转向齿轮泵2、工作泵总成3可靠供油。

转向齿轮泵2的进油口与工作泵总成3的进油口均与液压油箱1相连通。

优先阀9的进油口P口与转向齿轮泵2出油口相连，优先阀9的第一工作油口CF口与转向器8的进油口相连，通过转向器8为转向液压缸7提供液压流体；优先阀9的第二工作油口EF口通过单向卸荷阀10与多路阀4进油口相连，通过多路阀4为工作液压缸5提供多余的液压流体；当多路阀4进油口压力达到单向卸荷阀10的设定压力时，工作液压系统处于高压小流量状态，转向齿轮泵2通过优先阀9的EF口向工作液压缸5提供的液压流体通过单向卸荷阀10的卸荷口流回液压油箱1，避免了转向液压系统高压造成的能量浪费。

转向器8为负荷传感全液压转向器；转向器8具有使转向液压缸7的活塞杆伸出的第一状态和使转向液压缸7的活塞杆回缩的第二状态。如图1所示，其中一个转向液压缸的无杆腔与转向器8的R口连通，有杆腔与转向器8的L口连通；另一个转向液压缸的无杆腔与转向器8的L口连通，有杆腔与转向器8的R口连通，因此其中一个转向液压缸的活塞杆伸出的过程中，另一个转向液压缸的活塞杆缩回，两个转向液压缸配合驱动车轮转向。转向液压缸7运动的快慢受转向器8的输入控制。

多路阀4为开中心多路阀；多路阀4具有进油口P、第一工作口和第二工作口、先导油口a1、b1、a2、b2、回流口T；多路阀4的第一工作口与第一工作液压缸连通，多路阀4的第二工作口与第二工作液压缸连通，多路阀4回流口T经回油管道连至液压油箱1。

多路阀4各工作口分别与对应的工作液压缸5相连，工作液压缸5用于驱动作业部件运动；实现装载机铲斗进行抬臂、降臂、收斗、卸料等动作。

液压系统还包括先导油源阀13和先导阀6，先导油源阀13进油口P1与转向齿轮泵2出油口相连；先导油源阀13出油口U与先导阀6进油口P相连；先导油源阀13回油口T连至液压油箱1；先导阀6出油口1a、1b、2a、2b分别与多路阀4对应的先导油口a1、b1、a2、b2相连，用于控制多路阀4切换工作状态。

液压系统还包括设置在多路阀4的回流口T和液压油箱1之间的管路中的散热器11和过滤器12。

液压系统还包括工作泵总成3，图2示出了工作泵总成3的放大图，结合图1和图2所示，工作泵总成3包括齿轮泵14、转速传感控制阀15、低压溢流阀16、可变节流阀17、第一换向阀18、第二换向阀19、单向阀20；工作泵总成3包括工作油口P4和吸油口T2；工作泵总成3的工作油口P4与多路阀4进油口相连，通过多路阀4为工作液压缸5提供液压流体，工作泵总成3吸油口T2与预压式液压油箱1相连通。

第一换向阀18具有第一位置和第二位置，第一换向阀18一端为弹簧，弹簧力为ΔP2，第一换向阀18另一端由控制油LS2组成，第一换向阀18的控制油LS2与工作泵总成3工作油口P4连通。

第二换向阀19具有第一位置和第二位置，第二换向阀19一端为弹簧，弹簧力为ΔP1，第二换向阀19另一端由控制油LS1组成，第二换向阀19的控制油LS1与工作泵总成3工作油口P4连通。

转速传感控制阀15P2油口通过低压溢流阀16与液压油箱1连通，转速传感控制阀15为转速感应控制阀，能够产生一个与齿轮泵14的转速成比例的控制压力P3，且转速传感控制阀15的P3油口与可变节流阀17控制油口相连通，用以控制可变节流阀17的节流口开度，进而调节齿轮泵14的吸油流量。

当工作泵总成3工作油口P4的压力低于ΔP1时，齿轮泵14出油口P5与转速传感控制阀15连通，通过转速传感控制阀15和低压溢流阀回液压油箱1；同时，齿轮泵14通过可变节流阀17从液压油箱1吸油，吸油流量降低，且此时齿轮泵14不再向多路阀4提供液压流体，而是齿轮泵14处于小流量自润滑状态，即处于“待机”状态以降低系统能量损失，同时，图3示出转速传感控制阀15功率流传递路线示意图，结合图2和图3所示，通过转速传感控制阀15可实现根据齿轮泵14的转速变化，自动控制可变节流阀17的节流口开度，进而匹配吸油润滑流量。

本实施例的具体工作流程如下：

当转向器8无动作，同时工作液压缸5无动作时：转向齿轮泵2出油口由优先阀9第二工作EF口进入多路阀4中位回液压油箱1；工作泵总成3工作口P4处压力低于第一换向阀18左端弹簧力ΔP2，同时工作泵总成3工作口P4处压力低于第二换向阀19左端弹簧力ΔP1，齿轮泵14通过可变节流阀17从液压油箱1吸油，齿轮泵14出油口P5通过转速传感控制阀15的P2口经低压溢流阀回液压油箱1，且此时齿轮泵14不再向多路阀4提供液压流体，且吸油流量降低，齿轮泵14处于小流量自润滑状态，维持极低的功耗运转；

当转向器8有动作，同时工作液压缸5无动作时：转向齿轮泵2出油口由优先阀9第一工作CF口为转向器8提供液压流体，进而推动转向液压缸7运动，驱动整机转向，当转向负荷超过额定值或转向缸行程处于极限位置时，优先阀9LS口卸压，转向齿轮泵2来油经优先阀9第二工作EF口进入多路阀4中位回液压油箱1；同时工作液压缸5无动作，工作泵总成3工作口P4处压力低于第一换向阀18左端弹簧力ΔP2，同时工作泵总成3工作口P4处压力低于第二换向阀19左端弹簧力ΔP1，齿轮泵14通过可变节流阀17从液压油箱1吸油，齿轮泵14出油口P5通过转速传感控制阀15的P2口经低压溢流阀回液压油箱1，且此时齿轮泵14不再向多路阀4提供液压流体，且吸油流量降低，齿轮泵14处于小流量自润滑状态，维持极低的功耗运转；

当转向器8无动作，同时工作液压缸5动作时：转向齿轮泵2出油口由优先阀9第二工作EF口进入多路阀4，同时工作液压缸5动作时，工作泵总成3工作口P4处压力高于第一换向阀18左端弹簧力ΔP2，同时工作泵总成3工作口P4处压力高于第二换向阀19左端弹簧力ΔP1，齿轮泵14经第一换向阀18从液压油箱1吸油，齿轮泵14出口通过单向阀20进入多路阀4，此时齿轮泵14吸油不经过可变节流阀17，满排量运转，和转向齿轮泵2的合流油液一同推动工作液压缸5动作，当工作负荷超过额定值或工作液压缸行程处于极限位置时，多路阀9主安全阀打开，齿轮泵14输出油液经多路阀9主安全阀回液压油箱1，且此时多路阀4进油口压力达到单向卸荷阀10的设定压力，转向齿轮泵2通过优先阀9的EF口向工作液压缸5提供的液压流体通过单向卸荷阀10卸荷回液压油箱1，避免了转向液压系统高压造成的能量浪费。

当转向器8有动作，同时工作液压缸5有动作时：转向齿轮泵2出油口由优先阀9第一工作CF口为转向器8提供液压流体，进而推动转向液压缸7运动，驱动整机转向，当转向负荷超过额定值或转向缸行程处于极限位置时，优先阀9LS口卸压，转向齿轮泵2来油经优先阀9第二工作EF口进入多路阀4；同时工作液压缸5有动作，工作泵总成3工作口P4处压力高于第一换向阀18左端弹簧力ΔP2，同时工作泵总成3工作口P4处压力高于第二换向阀19左端弹簧力ΔP1，齿轮泵14经第一换向阀18从液压油箱1吸油，齿轮泵14出口通过单向阀20进入多路阀4，此时齿轮泵14吸油不经过可变节流阀17，满排量运转，和转向齿轮泵2的合流油液一同推动工作液压缸5动作，当工作负荷超过额定值或工作液压缸行程处于极限位置时，多路阀9主安全阀开启，齿轮泵14输出油液经多路阀9主安全阀高压溢流回液压油箱1，且此时多路阀4进油口压力达到单向卸荷阀10的设定压力，转向齿轮泵2通过优先阀9的EF口向工作液压缸5提供的液压流体通过单向卸荷阀10卸荷回液压油箱1，避免了转向液压系统高压造成的能量浪费。

与此同时，当齿轮泵14处于小流量自润滑状态时，即齿轮泵14出油口P5与转速传感控制阀15连通，通过转速传感控制阀15的P2和低压溢流阀回液压油箱1；同时，齿轮泵14通过可变节流阀17从液压油箱1吸油，吸油流量降低，且此时齿轮泵14不再向多路阀4提供液压流体，而处于一种“待机”状态以降低系统能量损失。

结合图2和图3所示，通过转速传感控制阀15可实现根据齿轮泵14的转速变化，自动控制可变节流阀17的节流口开度，进而匹配润滑吸油流量。

当齿轮泵14转速随原动机转速升高而升高时，齿轮泵14的输出流量增大，即转速传感控制阀15的进油流量Q1增大，通过转速传感控制阀15转速感应控制，转速传感控制阀15输出的控制压力P3增大，控制压力P3作用于可变节流阀17，使节流口开大，进而同步增加齿轮泵14的润滑吸油流量，以保证齿轮泵14在高速运转下得到充分的润滑和冷却。

当齿轮泵14转速随原动机转降低而降低时，齿轮泵14的输出流量减小，即转速传感控制阀15的进油流量Q1减小，通过转速传感控制阀15转速感应控制，转速传感控制阀15输出的控制压力P3减小，控制压力P3作用于可变节流阀17，使节流口关小，进而同步降低齿轮泵14的润滑吸油流量，进一步降低系统能耗。

实施例

本实施例公开了一种装载机，应用实施例一中的节能型液压系统，当装载机高速转场时，工作液压缸5没有动作，仅需转向油缸7动作，此时工作齿轮泵14处于小流量自润滑状态，不再向换向阀4提供流量，避免了工作泵大流量经多路阀中位回油造成的能量浪费，同时也可进一步降低系统发热；当装载机举升动臂到顶或收斗限位后，工作液压系统压力上升至多路阀安全阀设定压力，采用单向卸荷阀，在保证工作液压系统压力保持的同时，转向液压系统多余油液可直接卸荷回油箱，避免了转向液压系统高压溢流造成的能量浪费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种节能型液压系统，其特征在于，包括液压油箱（1）、转向齿轮泵（2）、工作泵总成（3）、工作液压缸（5）、转向液压缸（7）和优先阀（9），所述工作泵总成（3）包括齿轮泵（14）、转速传感控制阀（15）、低压溢流阀（16）、可变节流阀（17）、第一换向阀（18）、第二换向阀（19）、工作油口P4和吸油口T2；

所述转向齿轮泵（2）的进油口与液压油箱（1）相连通，所述转向齿轮泵（2）出油口连接优先阀（9）的进油口P，所述优先阀（9）的第一工作油口CF口为转向液压缸（7）供油，所述优先阀（9）的第二工作油口EF口为工作液压缸（5）供油；

所述工作泵总成（3）吸油口T2与液压油箱（1）相连通，所述工作泵总成（3）的工作油口P4为工作液压缸（5）供油；

所述工作泵总成（3）吸油口T2通过可变节流阀（17）连接齿轮泵（14）吸油口T1，所述齿轮泵（14）出油口连接第二换向阀（19）进油端，所述第二换向阀（19）第一出油端连接转速传感控制阀（15）的Q1油口，所述第二换向阀（19）第二出油端连接工作油口P4，所述第二换向阀（19）的控制油口LS1连接工作油口P4；

所述转速传感控制阀（15）的P2油口通过低压溢流阀（16）与液压油箱（1）连通，所述转速传感控制阀（15）的P3油口与可变节流阀（17）控制油口相连通；

所述第一换向阀（18）的进油端和出油端分别连接在可变节流阀（17）两端，所述第一换向阀（18）的控制油口LS2连接工作油口P4。

2.根据权利要求1所述的一种节能型液压系统，其特征在于，所述工作泵总成（3）还包括单向阀（20），所述单向阀（20）的进油口连接第二换向阀（19）的第二出油端，所述单向阀（20）的出油口连接工作油口P4。

3.根据权利要求1所述的一种节能型液压系统，其特征在于，还包括多路阀（4）、先导油源阀（13）和先导阀（6）；

所述多路阀（4）包括进油口P、第一工作口、第二工作口、先导油口a1、b1、a2、b2和回流口T，所述进油口P连接工作泵总成（3）的工作油口P4，所述第一工作口、第二工作口分别与不同的工作液压缸（5）连通，所述多路阀（4）回流口T连接液压油箱（1）；

所述先导油源阀（13）进油口P1与转向齿轮泵（2）出油口相连，所述先导油源阀（13）出油口U与先导阀（6）进油口P相连，所述先导油源阀（13）回油口T连至液压油箱（1），所述先导阀（6）出油口1a、1b、2a、2b分别与多路阀（4）对应的先导油口a1、b1、a2、b2相连。

4.根据权利要求3所述的一种节能型液压系统，其特征在于，还包括转向器（8）和单向卸荷阀（10）；

所述优先阀（9）的第一工作油口CF口与转向器（8）的进油口相连，所述优先阀（9）的第二工作油口EF口通过单向卸荷阀（10）与多路阀（4）进油口相连，所述单向卸荷阀（10）的卸荷口与液压油箱（1）连通；

所述转向液压缸（7）数量为两个，所述第一转向液压缸的无杆腔与转向器（8）的R口连通，有杆腔与转向器（8）的L口连通，所述第二转向液压缸的无杆腔与转向器（8）的L口连通，有杆腔与转向器（8）的R口连通。

5.根据权利要求3所述的一种节能型液压系统，其特征在于，还包括设置在多路阀（4）的回流口T和液压油箱（1）之间的散热器（11）和过滤器（12）。

6.根据权利要求1所述的一种节能型液压系统，其特征在于，所述液压油箱（1）为预压式液压油箱，带排气预压式空气滤清器。

7.根据权利要求3所述的一种节能型液压系统，其特征在于，所述多路阀（4）为先导控制开中心多路阀。

8.根据权利要求3所述的一种节能型液压系统，其特征在于，所述先导阀（6）为液控先导阀。

9.根据权利要求4所述的一种节能型液压系统，其特征在于，所述转向器（8）为负荷传感全液压转向器。

10.一种装载机，其特征在于，应用如权利要求1-9任一项所述的节能型液压系统。

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