液壓馬達轉速控制裝置與工程機械的製作方法
2023-05-03 23:32:46 2
液壓馬達轉速控制裝置與工程機械的製作方法
【專利摘要】一種液壓馬達轉速控制裝置，包括主泵、先導泵、油箱、換向控制閥、液控比例換向閥及液壓馬達，液控比例換向閥連接在主泵與液壓馬達之間，換向控制閥連接在先導泵與液控比例換向閥的控制口之間，液壓馬達轉速控制裝置還包括比例溢流閥、控制器與測速元件，比例溢流閥連接在液控比例換向閥的控制口與油箱之間，比例溢流閥還與控制器連接，測速元件與液壓馬達及控制器連接，測速元件測定液壓馬達的當前轉速並反饋給控制器，控制器接受用戶的設定轉速並將液壓馬達的當前轉速與設定轉速進行對比，並根據對比結果向比例溢流閥輸出控制電流，以調整液壓馬達的轉速到達設定轉速。
【專利說明】液壓馬達轉速控制裝置與工程機械
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程機械的【技術領域】，特別是關於一種工程機械的液壓馬達轉速控制裝置。
【背景技術】
[0002]目前，旋挖鑽機的液壓系統執行元件中，較多使用定量馬達和變量馬達。定量馬達的排量是一定的，根據公式n = QX 1000X η/V，η為馬達速度，Q為馬達的輸入流量，η為馬達的容積效率，V為馬達的排量。因此，定量馬達轉速除了與自身的容積效率有關以外，運行速度僅與輸入流量有關。而變量馬達依靠本身工況可以自動實現無極變速，它主要靠變量缸的控制來實現排量的變化，從而可在給定輸入流量不變的情況下，可以實現轉速變化。
[0003]通常，定量馬達的油路分為兩部分:主油路和控制油路。主油路由主泵、液控比例換向閥、定量馬達等主要部分組成。控制油路由先導泵、手柄控制閥等主要部分組成。從先導泵打出的先導油經過手柄控制閥的手動控制，到達液控比例換向閥的左端控制口或右端控制口。當先導油達到一定壓力後，液控比例換向閥漸漸開啟。這樣，主油路的壓力油經過液控比例換向閥進入定量馬達的一端，此時定量馬達的另一端的油液經過此液控比例換向閥流回油箱，這樣定量馬達就開始旋轉運行。
[0004]旋挖鑽機的定量馬達的轉速變化除了靠檔位變化(發動機轉速變化，主泵的輸出流量也發生變化)，還與手柄控制閥的開啟度有一定關係。由於旋挖鑽機在工作時檔位基本保持不變，所以定量馬達的速度變化基本靠手柄開啟的大小控制。當手柄控制閥閥後的先導油的壓力達到28 bar之前，隨著手柄開啟以及逐漸開大，通過手柄控制閥到達液控比例換向閥的先導油的壓力逐漸增大，這樣使液控比例換向閥的閥芯開啟度漸漸變大。此時，通過液控比例換向閥的液壓油流量發生變化，使定量馬達的速度發生變化。也就是說，手柄開啟度越大，經過手柄控制閥到達液控比例換向閥的控制口的液壓油壓力越高，液控比例換向閥的開啟度越大，這樣主油路經過液控比例換向閥到達定量馬達的液壓油流量越大，使定量馬達的轉速發生變化。當手柄控制閥閥後的先導油的壓力達到28 bar後，再繼續開啟手柄對改變液控比例換向閥的開啟度不起作用，即當施加在液控比例換向閥的左端控制口或右端控制口上的控制壓力達到28 bar時，液控比例換向閥即達到最大開啟度。
[0005]因此，在手柄控制閥閥後的先導油的壓力達到28 bar之前，主要靠手柄移動來控制液控比例換向閥的開啟度，從而使輸入至定量馬達的液壓油流量發生變化，此過程是無法精確地控制定量馬達速度的大小，而且手柄開啟行程很小，當手柄控制閥閥後的先導壓力達到28 bar後，手柄控制閥的繼續開啟對液控比例換向閥的開啟度不起作用，用戶在整個過程只能憑感覺來操作手柄控制閥來控制定量馬達的速度，而此種控制也只能很有限地改變定量馬達的速度。也就是說，定量馬達的速度目前無法量化控制，無法人為精確地實現定量馬達的速度。而對變量馬達而言，旋挖鑽機的變量馬達是通過負載的大小自行調節馬達速度的大小，同樣也無法實現人為準確地控制馬達的多檔速度。實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種液壓馬達轉速控制裝置，可對液壓馬達的轉速進行精確控制，以精確地實現液壓馬達的速度。
[0007]本實用新型提供一種液壓馬達轉速控制裝置，包括主泵、先導泵、油箱、換向控制閥、液控比例換向閥及液壓馬達，該液控比例換向閥連接在該主泵與該液壓馬達之間，該換向控制閥連接在該先導泵與該液控比例換向閥的控制口之間，該液壓馬達轉速控制裝置還包括比例溢流閥、控制器與測速元件，該比例溢流閥連接在該液控比例換向閥的控制口與該油箱之間，該比例溢流閥還與該控制器連接，該測速元件與該液壓馬達及該控制器連接，該測速元件測定該液壓馬達的當前轉速並反饋給該控制器，該控制器接受用戶的設定轉速並將該液壓馬達的當前轉速與該設定轉速進行對比，並根據對比結果向該比例溢流閥輸出控制電流，以調整該液壓馬達的轉速到達該設定轉速。
[0008]進一步地，該液控比例換向閥具有第一控制口和第二控制口，該液控比例換向閥的第一控制口與該油箱之間連接有第一比例溢流閥，該液控比例換向閥的第二控制口與該油箱之間連接有第二比例溢流閥。
[0009]進一步地，該液控比例換向閥為一個三位四通的液控比例換向閥。
[0010]進一步地，該液控比例換向閥具有進油口、回油口與兩個工作油口，該主泵的出油口和該液控比例換向閥的進油口連接，該液控比例換向閥的其中一個工作油口和該液壓馬達的其中一個油口連接，該液控比例換向閥的另一個工作油口和該液壓馬達的另一個油口連接，該液控比例換向閥的回油口與該油箱連接。
[0011]進一步地，該換向控制閥為一個三位四通的手動換向閥。
[0012]進一步地，該換向控制閥具有進油口、回油口與兩個工作油口，該先導泵的出油口和該換向控制閥的進油口連接，該換向控制閥的其中一個工作油口和該液控比例換向閥的其中一個控制口連接，該換向控制閥的另一個工作油口和該液控比例換向閥的另一個控制口連接，該換向控制閥的回油口與該油箱連接。
[0013]進一步地，該換向控制閥為一個帶有手柄的比例換向閥。
[0014]進一步地，該測速元件為該液壓馬達自帶的轉速測量元件。
[0015]本實用新型還提供一種工程機械，包括如上所述的液壓馬達轉速控制裝置。
[0016]進一步地，該工程機械為旋挖鑽機。
[0017]本實用新型的實施例中，通過在液控比例換向閥的控制口與油箱之間安裝比例溢流閥，通過測速元件對液壓馬達的當前轉速進行測定，利用控制器向比例溢流閥輸入控制電流，進而控制施加在液控比例換向閥的控制口上的先導油壓力，以控制液控比例換向閥的開啟程度及通過液控比例換向閥的液壓油流量，從而將液壓馬達的轉速調整至設定轉速，可實時、精確控制液壓馬達的轉速，使液壓馬達的速度可以實現量化控制，可根據工程機械的施工工況的要求，人為地精確控制液壓馬達的轉速，可實現節省燃油的目的，並可滿足工程機械對液壓馬達多檔速度的控制要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一個實施例中液壓馬達轉速控制裝置的結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型一個實施例中液壓馬達轉速控制裝置的控制示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本實用新型的【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0021]圖1為本實用新型一個實施例中液壓馬達轉速控制裝置的整體結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的液壓馬達轉速控制裝置包括主泵11、先導泵12、油箱13、換向控制閥14、液控比例換向閥15及液壓馬達16，液控比例換向閥15連接在主泵11與液壓馬達16之間，換向控制閥14連接在先導泵12與液控比例換向閥15的控制口 X1、X2之間。從先導泵12打出的先導油經過換向控制閥14到達液控比例換向閥15的左端控制口 Xl (或稱為「第一控制口 」)或右端控制口 X2 (或稱為「第二控制口 」)，當先導油的壓力達到一定值後，在先導油的推動下，液控比例換向閥15逐漸開啟，且隨著先導油的壓力增大，液控比例換向閥15的開啟程度逐漸增大。同時，由主泵11打出的壓力油經過開啟的液控比例換向閥15進入液壓馬達16的一端的油口，並由液壓馬達16的另一端的油口流出，並經過液控比例換向閥15流回油箱13，液壓馬達16開始旋轉運行。通過換向控制閥14可控制先導油達到液控比例換向閥15的左端控制口 Xl或右端控制口 X2，以推動液控比例換向閥15的閥芯向右移動或向左移動，使主泵11的液壓油進入液壓馬達16的右端或左端，從而實現液壓馬達16的正反轉。在本實施例中，液壓馬達16為變量馬達或定量馬達。
[0022]本實施例中，液控比例換向閥15為一個三位四通的液控比例換向閥，其具有進油口 P、回油口 T、第一工作油口 A、第二工作油口 B及兩個控制口(即左端控制口 Xl和右端控制口 X2)，該三位四通液控比例換向閥15的中位機能為O型，即當液控比例換向閥15的閥芯在中位時，液控比例換向閥15的各油口(進油口 P、回油口 T、第一工作油口 A、第二工作油口 B)之間互不連通。該三位四通液控比例換向閥15處於第一工作位(即圖中的左位)時，進油口 P與第二工作油口 B連通，回油口 T與第一工作油口 A連通，液壓馬達16朝一個方向轉動。該三位四通液控比例換向閥15處於第二工作位(即圖中的右位)時，進油口 P與第一工作油口 A連通，回油口 T與第二工作油口 B連通，液壓馬達16朝另一個反方向轉動。具體地，液控比例換向閥15通過第一管路181、第二管路182、第三管路183及第四管路184連接在主泵11與液壓馬達16之間，其中，第一管路181連接在主泵11的出油口和液控比例換向閥15的進油口 P之間，第二管路182連接在液控比例換向閥15的其中一個工作油口(例如第一工作油口 A)和液壓馬達16的其中一個油口之間，第三管路183連接在液控比例換向閥15的另一個工作油口(例如第二工作油口 B)和液壓馬達16的另一個油口之間，第四管路184連接在液控比例換向閥15的回油口 T與油箱13之間。
[0023]在本實施例中，換向控制閥14為一個三位四通手動換向閥，其具有進油口 P、回油口 T、第一工作油口 A與第二工作油口 B。具體地，換向控制閥14通過第五管路185、第六管路186、第七管路187及第八管路188連接在液控比例換向閥15與先導泵12之間，第五管路185連接在先導泵12的出油口和換向控制閥14的進油口 P之間，第六管路186連接在換向控制閥14的其中一個工作油口(例如第一工作油口 A)和液控比例換向閥15的其中一個控制口(例如左端控制口 XI)之間，第七管路187連接在換向控制閥14的另一個工作油口(例如第二工作油口 B)和液控比例換向閥15的另一個控制口(例如右端控制口 X2)之間，第八管路188連接在換向控制閥14的回油口 T與油箱13之間。在本實施例中，該三位四通手動液控比例換向閥14的中位機能為Y型，即當換向控制閥14的閥芯在中位時，第一工作油口 A、第二工作油口 B與回油口 T之間相互連通，進油口 P截止，使進油口 P與第一工作油口 A、第二工作油口 B、回油口 T之間均不連通。當換向控制閥14關閉(即閥芯處於中位時)，第一工作油口 A、第二工作油口 B與回油口 T之間相互連通，使第六管路186及第七管路187與油箱13連通，液控比例換向閥15的左端或右端均未施加先導壓力，從而使液控比例換向閥15位於中位，液壓馬達16停止旋轉。該三位四通手動換向閥14處於第一工作位(即圖中的左位)時，進油口 P與第二工作油口 B連通，回油口 T與第一工作油口 A連通，來自先導泵12的先導油被施加在液控比例換向閥15的右端控制口 X2，以推動液控比例換向閥15向左移動。該三位四通手動換向閥14處於第二工作位(即圖中的右位)時，進油口 P與第一工作油口 A連通，回油口 T與第二工作油口 B連通，來自先導泵12的先導油被施加在液控比例換向閥15的左端控制口 XI，以推動液控比例換向閥15向右移動。
[0024]進一步地，請結合圖2，本實用新型的液壓馬達轉速控制裝置還包括控制器20、測速元件161、第一比例溢流閥171與第二比例溢流閥172，測速元件161優選為液壓馬達16自帶的轉速測量元件，此時測速元件161集成安裝在液壓馬達16上，第一比例溢流閥171安裝在液控比例換向閥15的左端控制口 Xl與油箱13之間，第二比例溢流閥172安裝在液控比例換向閥15的右端控制口 X2與油箱13之間，比例溢流閥171、172的進油口與液控比例換向閥15的控制口 X1、X2相連，比例溢流閥171、172的回油口均與油箱13相連。測速元件161用於測定液壓馬達16的當前轉速，比例溢流閥171、172分別用於調節輸入至液控比例換向閥15的控制口 X1、X2的先導油的油壓。測速元件161測定液壓馬達16的當前轉速並反饋給控制器20，控制器20將液壓馬達16的當前轉速與用戶的設定轉速對比並向相應的比例溢流閥171、172輸出控制電流，直至使液壓馬達16的當前轉速達到設定轉速。
[0025]具體地，如圖2所示，當根據工程機械的施工工況需要控制液壓馬達16的轉速為1200r/min時，首先由用戶通過輸入界面(圖未示)對控制器20輸入該設定轉速即1200r/min，然後由液壓馬達16上的測速元件161對液壓馬達16的當前轉速進行測定並將轉速信息反饋給控制器20，控制器20將液壓馬達16的當前轉速與設定轉速(即需要的轉速1200r/min)進行對比，並向相應的比例溢流閥(例如當前工作的比例溢流閥為第一比例溢流閥171)發出一定的控制電流，使第一比例溢流閥171的閥芯根據電流值的大小按比例移動以控制輸入至液控比例換向閥15的左端控制口 Xl中的先導油壓力，進而控制液控比例換向閥15的開啟度以調整通過液控比例換向閥15的液壓油流量，直至將液壓馬達16的當前轉速調節為設定轉速(即1200r/min)。在此過程中，控制器20對液壓馬達16轉速的控制及調節是實時進行的。
[0026]本實施例中，換向控制閥14優選為一個帶有手柄的比例換向閥，可以由用戶對該手柄進行比例控制，當改變換向控制閥14的手柄開啟度大小時，將改變施加在液控比例換向閥15的控制口 X1、X2上的先導油的壓力，也就相應改變液控比例換向閥15的開啟度大小，並相應改變通過液控比例換向閥15的液壓油流量大小，而最終改變液壓馬達16的轉速。這樣，一方面可以通過對該手柄比例換向閥14的手柄進行比例操作，例如逐步增大手柄開啟度時，該手柄比例換向閥14輸出至液控比例換向閥15的控制口 X1、X2上的先導油壓力也逐步增大，使液控比例換向閥15的開啟度逐步增大，進而使液壓馬達16的轉速逐步增大，即實現對液壓馬達16的比例控制；另一方面，也可以在該手柄比例換向閥14處於較大開啟度或者完全開啟時，通過用戶對液壓馬達16設定所需的轉速，由控制器20對比例溢流閥171、172的溢流壓力進行控制，從而使液壓馬達16的轉速被精確地控制在該設定的轉速上，如圖2所示。
[0027]本實用新型還提供一種工程機械，該工程機械包括如上所述的液壓馬達轉速控制裝置，該工程機械可以為旋挖鑽機等需對液壓馬達進行轉速控制的工程機械。
[0028]本實用新型的實施例中，通過在液控比例換向閥的控制口與油箱之間安裝比例溢流閥，通過測速元件對液壓馬達的當前轉速進行測定，利用控制器向比例溢流閥輸入控制電流，進而控制施加在液控比例換向閥的控制口上的先導油壓力，以控制液控比例換向閥的開啟程度及通過液控比例換向閥的液壓油流量，從而將液壓馬達的轉速調整至設定轉速，可實時、精確控制液壓馬達的轉速，使液壓馬達的速度可以實現量化控制，可根據工程機械的施工工況的要求，人為地精確控制液壓馬達的轉速，可實現節省燃油的目的，並可滿足工程機械對液壓馬達多檔速度的控制要求。
[0029]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種液壓馬達轉速控制裝置，包括主泵、先導泵、油箱、換向控制閥、液控比例換向閥及液壓馬達，該液控比例換向閥連接在該主泵與該液壓馬達之間，該換向控制閥連接在該先導泵與該液控比例換向閥的控制口之間，其特徵在於:該液壓馬達轉速控制裝置還包括比例溢流閥、控制器與測速元件，該比例溢流閥連接在該液控比例換向閥的控制口與該油箱之間，該比例溢流閥還與該控制器連接，該測速元件與該液壓馬達及該控制器連接，該測速元件測定該液壓馬達的當前轉速並反饋給該控制器，該控制器接受用戶的設定轉速並將該液壓馬達的當前轉速與該設定轉速進行對比，並根據對比結果向該比例溢流閥輸出控制電流，以調整該液壓馬達的轉速到達該設定轉速。
2.如權利要求1所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該液控比例換向閥具有第一控制口和第二控制口，該液控比例換向閥的第一控制口與該油箱之間連接有第一比例溢流閥，該液控比例換向閥的第二控制口與該油箱之間連接有第二比例溢流閥。
3.如權利要求2所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該液控比例換向閥為一個三位四通的液控比例換向閥。
4.如權利要求3所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該液控比例換向閥具有進油口、回油口與兩個工作油口，該主泵的出油口和該液控比例換向閥的進油口連接，該液控比例換向閥的其中一個工作油口和該液壓馬達的其中一個油口連接，該液控比例換向閥的另一個工作油口和該液壓馬達的另一個油口連接，該液控比例換向閥的回油口與該油箱連接。
5.如權利要求2所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該換向控制閥為一個三位四通的手動換向閥。
6.如權利要求5所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該換向控制閥具有進油口、回油口與兩個工作油口，該先導泵的出油口和該換向控制閥的進油口連接，該換向控制閥的其中一個工作油口和該液控比例換向閥的其中一個控制口連接，該換向控制閥的另一個工作油口和該液控比例換向閥的另一個控制口連接，該換向控制閥的回油口與該油箱連接。
7.如權利要求5所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該換向控制閥為一個帶有手柄的比例換向閥。
8.如權利要求2所述的液壓馬達轉速控制裝置，其特徵在於:該測速元件為該液壓馬達自帶的轉速測量元件。
9.一種工程機械，其特徵在於:包括如權利要求1至8中任一項所述的液壓馬達轉速控制裝置。
10.如權利要求9所述的工程機械，其特徵在於:該工程機械為旋挖鑽機。
【文檔編號】F15B11/08GK204239363SQ201420719056
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】楊紅全 申請人:上海中聯重科樁工機械有限公司, 中聯重科股份有限公司