一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統的製作方法

2023-10-10 12:06:54 1

一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型實公開了一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統，包括先導控制系統和主液壓系統；主液壓系統包括變量液壓泵、比例多路閥和雙向液壓馬達；變量液壓泵的出口連接比例多路閥的入口，比例多路閥的出口A、B與雙向液壓馬達的A、B口連接，比例多路閥的T口連接油箱；先導控制系統包括先導齒輪泵、三通比例減壓閥、三位四通電磁換向閥和油門踏板；本實用新型所提供的起重機液壓底盤自動檔行駛系統能夠慮兼容原有機械傳動系統和液力機械傳動系統的驅動功能，同時兼顧了駕駛員的操作習慣並充分發揮液壓傳動方式的優勢，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於起重機液壓系統，具體涉及一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統。

【背景技術】
[0002]起重機一般包括三大部分:上車系統、臂架系統和底盤系統。起重機上車系統是一個基本平臺，一般布置有動力系統、液壓油源系統、駕駛作業系統、散熱系統等；臂架系統是完成預定功能的主要裝置；底盤系統包括行走驅動系統、轉向系統、制動系統和支腿系統等。對於液壓起重機，發動機的動力經過液壓系統的轉換和傳遞，由液壓油缸和液壓馬達驅動工作裝置工作。如果行走裝置也由液壓驅動，則稱為全液壓起重機，液壓驅動的行走裝置也稱為液壓底盤。
[0003]傳統的起重機底盤類似於汽車底盤,一般米用機械式傳動方式或液力機械式傳動方式，液壓底盤相比傳統底盤具有多方面的優勢，現有液壓底盤行駛系統不能很好的配合傳統起重機駕駛員的駕駛習慣，也沒有考慮兼容原有機械傳動系統和液力機械傳動系統的驅動功能。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統，克服原有缺陷，本實用新型的方案如下:
[0005]一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統，包括先導控制系統和主液壓系統；所述主液壓系統包括變量液壓泵、比例多路閥和雙向液壓馬達；所述變量液壓泵的出口連接比例多路閥的入口，比例多路閥的出口 A、B與雙向液壓馬達的A、B 口連接，比例多路閥的T 口連接油箱；
[0006]所述先導控制系統包括先導齒輪泵、三通比例減壓閥、三位四通電磁換向閥和油門踏板；所述先導齒輪泵與三通比例減壓閥連接，三通比例減壓閥與三位四通電磁換向閥連接，三位四通電磁換向閥與所述主液壓系統中的比例多路閥的控制埠連接；行車檔位開關與三位四通電磁換向閥的電磁鐵連接。
[0007]進一步的，在所述主液壓系統中的雙向液壓馬達上還設有兩個雙向補油溢流閥和兩個單向閥，用以限制主油路中的壓力；在所述主液壓系統中的比例多路閥的泵側設有主溢流閥，用於限制變量液壓泵出口的最高壓力。
[0008]本實用新型所提供的起重機液壓底盤自動檔行駛系統能夠慮兼容原有機械傳動系統和液力機械傳動系統的驅動功能，同時兼顧了駕駛員的操作習慣並充分發揮液壓傳動方式的優勢，具有良好的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型液壓結構示意圖。

【具體實施方式】
[0010]以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0011]全液壓起重機是典型的多執行機構的工程機械，其執行機構包括主卷揚機構、副卷揚機構、臂架伸縮機構、臂架變幅機構、上車迴轉機構、支腿機構、液壓行走驅動機構、液壓轉向機構、液壓制動機構和冷卻系統等，各個執行機構都採用液壓油缸或液壓馬達驅動，這樣，液壓執行元件的數量就會遠遠大於液壓泵的數量，為了減少液壓泵的數量，提高油源的復用程度，本實用新型採用開式液壓系統作為行走驅動系統的基本方案，液壓系統採用開式變量泵、比例方向閥和雙向變量馬達構成行走驅動系統的基本迴路。為了完善系統的驅動性能，在基本迴路上增加了補油溢流閥、行走制動閥等。
[0012]自動檔系統包括先導控制系統和主液壓系統，其中，主液壓系統由變量柱塞泵1、比例多路閥2和雙向液壓馬達3組成，液壓泵I的出口連接比例多路閥2的入口，比例閥3的出口 A、B與雙向液壓馬達3的A、B 口連接，比例多路閥2的T 口連接油箱。工作時，變量柱塞泵I排出的液壓油經過比例多路閥進入雙向液壓馬達3，馬達轉動驅動車輛行駛；馬達的轉動方向由比例多路閥的工作位置確定，比例多路閥工作在左位、中位、右位時，車輛狀態分別為前進、停車、後退。
[0013]為了限制主油路中的壓力過高和過低，在液壓馬達上集成了雙向補油溢流閥，包括兩個溢流閥5、兩個單向閥7，其連接關係如圖1所示。工作時，如果馬達管路中的壓力過高，高於溢流閥的設定壓力，則溢流閥打開溢流，限制壓力的繼續升高，溢出的流量通過管路回到油箱；如果馬達管路中的壓力過低，低於單向閥的開啟壓力，則單向閥打開補油，限制壓力的繼續降低，單向閥從油箱中吸油向馬達管路中補油。
[0014]比例多路閥採用液控換向方式，採用三位四通電磁換向閥的A、B 口的壓力進行控制；在比例多路閥的泵側集成了主溢流閥，用於限制液壓泵出口的最高壓力，當變量柱塞泵的出口壓力過高，高於主溢流閥的設定壓力時，主溢流閥打開溢流，限制變量柱塞泵出口壓力繼續升高。比例多路閥採用O形中位機能，當比例多路閥工作在中位時，O型中位切斷了馬達A、B 口，可以保持車輛停止，防止車輛自由滑行。在比例多路閥與油箱之間設置了背壓閥，以利於液壓制動時向主油路補油，其連接關係如圖1所示。
[0015]先導控制系統包括先導齒輪泵11、三通比例減壓閥12、三位四通電磁換向閥13和油門踏板等。齒輪泵11與比例減壓閥12連接，比例減壓閥12與三位四通電磁換向閥13連接，三位四通電磁換向閥13與比例多路閥2的控制埠連接；行車檔位開關與三位四通電磁換向閥的電磁鐵連接。
[0016]齒輪泵是先導液壓系統的油源，連接三通比例減壓閥；三通比例減壓閥從先導油源處產生一個比例的壓力，該壓力經過電磁換向閥進入比例多路閥的控制埠，用於控制比例多路閥的工作位置。電磁換向閥的三個工作位置分別控制車輛前進、停車和後退。電磁換向閥由行車檔位開關控制，該檔位開關有三個檔位:前進檔、停車檔和倒車檔。
[0017]這樣，可以建立全液壓起重機行走系統的基本控制方式:油門踏板的角度信號同時控制柴油機的噴油量和柴油機轉速、液壓泵的排量、液壓馬達的排量和比例減壓閥的輸出壓力，比例減壓閥的輸出壓力經過檔位開關控制比例多路閥的方向和開度，進而控制車輛的行走方向和行走速度。
[0018]在進一步的具體實施中，通過設置油門踏板角度傳感器，測量油門踏板的角度，油門踏板角度可以同時控制四個部件的狀態:發動機的噴油量、液壓泵的排量、液壓閥的開口、液壓馬達的排量。
[0019]對於上述的起重機自動檔行駛系統的控制方案，駕駛員在開車時，首先要選擇行車檔位:前進、停車或後退，當行車檔位開關處於停車位置時，所有的行車操作都被屏蔽，這樣可以防止誤操作，提高了起重機的安全性。當行車檔位開關置於前進或後退位置時，駕駛員只需踩油門即可實現開車並通過油門控制起重機的行駛速度，與車速相匹配的柴油機的轉速控制、柴油機的功率控制、主液壓泵的排量控制、比例閥的流量控制和液壓馬達的排量控制都是自動匹配和自動控制的。其控制方案如下:
[0020]自動檔行駛系統的控制主要包括行走速度控制和功率匹配控制。功率匹配控制包括負載自適應控制和柴油機與液壓泵的功率匹配控制，不在本文的討論範圍之內。起重機行走速度自動檔控制方式如下:
[0021]在初始狀態，發動機開機處於怠速狀態，液壓泵處於最小排量狀態，保持液壓系統潤滑和衝洗的最小輸出流量。保持液壓泵的最小流量的另一個作用是，當駕駛員踩下油門踏板開始開車時，液壓泵不是從零排量開始動作，而是從某一個預先設定的排量開始動作，這樣就提高了液壓系統的流量響應速度，也就是提高了行駛系統的操控性。
[0022]開機並啟動柴油機時,控制系統首先進行初始化,行走系統的初始狀態為:液壓馬達的初始排量在最大排量，比例閥的初始位置在中位位置，電磁換向閥的初始位置也在中位，行車檔位開關無論實際是否在停車位置，在初始狀態都輸出停車信號，以免如果由於駕駛員的疏忽，行車檔位開關沒有回到停車位置，下次一起動發動機，車就開始行走了，這是很危險的，也是不規範的。
[0023]控制系統完成初始化後，駕駛員即可駕駛起重機行駛。開車時，首先將行車檔位開關置於非停車位置，然後通過踩油門來駕駛車輛行駛。當駕駛員控制油門踏板角度不斷增加時，柴油機的噴油量不斷增加，發動機轉速不斷升高；油門信號同時實時控制液壓泵的排量也隨之逐漸增大；油門信號同時實時控制比例減壓閥的輸出壓力，經過電磁換向閥推動比例閥動作，控制主油路的流量，進而控制車輛的行駛速度。
[0024]在油門角度變化的開始階段，液壓馬達的排量是不變的，車速的控制主要由液壓泵和比例閥共同確定，其中，液壓泵對液壓系統的流量進行初步調節，比例閥對液壓系統的流量進行二次精細調節，液壓泵和比例閥共同作用，實現速度的精細控制。
[0025]這種粗調加精調的流量控制方式具有比較明顯的操控性能優勢和節能性，既有泵控系統經濟性好的優點，又有閥控系統響應快的優點，是一種實用價值很高的流量控制方式。
[0026]隨著油門踏板角度的增大，液壓泵的排量和比例閥的開度先後達到了最大位置，此時，如果繼續踩下油門踏板，則油門角度開始控制馬達排量減小，從此位置直到油門最大角度，起重機的行走速度主要由發動機轉速和液壓馬達的排量來調節，液壓泵和比例閥分別處於最大位置，從而失去調速作用。
[0027]當油門踏板處於最大角度時，液壓馬達的排量最小，車輛處於最高車速狀態。
[0028]當起重機處於最大行駛速度狀態時，液壓馬達的最小排量並不是零排量，液壓馬達的最小排量受最高轉速、系統傳動效率等條件限制。
[0029]根據測試，當油門角度由最大變回最小時，液壓泵、液壓馬達和液壓閥的排量控制過程相反。
[0030]本實用新型所述的35T全液壓起重機實車試驗時，自動檔的速度控制特性與仿真實驗基本相符，但在高速爬坡時，行駛系統的驅動功率隨坡度升高，導致發動機掉速和冒黑煙。這說明自動檔系統除了進行自動調速外，還需要對系統的功率進行控制和匹配。
[0031]起重機行駛液壓系統功率控制可以採用液壓馬達排量的負載自適應控制，也可以採用發動機功率與液壓泵排量的電子控制。可以採用壓力自動變量的液壓馬達，引入系統的壓力參與馬達的排量控制，當系統壓力升高時，說明此時行駛阻力很大，改壓力自動升高馬達排量，降低起重機的行駛速度，提高起重機的牽引力，使起重機行駛驅動系統與行駛阻力自適應。
[0032]也可以採用柴油機與液壓泵的功率電子控制方式來解決功率控制問題，通過柴油機轉速計算柴油機的功率能力，再通過壓力傳感器測量液壓系統的壓力，並通過系統壓力和發動機的功率能力確定液壓泵的最大排量，並控制液壓泵的實際排量不超過最大允許排量，這樣，柴油機就不會因為功率供應不足而掉速和冒黑煙。
[0033]以上對本實用新型所進行了詳細介紹，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型實施例的思想，均可依據實際需要做相應變化，只要採用了本實用新型技術方案進行的各種改進，均在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統，其特徵在於，包括先導控制系統和主液壓系統；所述主液壓系統包括變量液壓泵、比例多路閥和雙向液壓馬達；所述變量液壓泵的出口連接比例多路閥的入口，比例多路閥的出口 A、B與雙向液壓馬達的A、B 口連接，比例多路閥的T 口連接油箱； 所述先導控制系統包括先導齒輪泵、三通比例減壓閥、三位四通電磁換向閥和油門踏板；所述先導齒輪泵與三通比例減壓閥連接，三通比例減壓閥與三位四通電磁換向閥連接，三位四通電磁換向閥與所述主液壓系統中的比例多路閥的控制埠連接；行車檔位開關與三位四通電磁換向閥的電磁鐵連接。
2.根據權利要求1所述的一種起重機液壓底盤自動檔行駛系統，其特徵在於，在所述主液壓系統中的雙向液壓馬達上還設有兩個雙向補油溢流閥和兩個單向閥，用以限制主油路中的壓力；在所述主液壓系統中的比例多路閥的泵側設有主溢流閥，用於限制變量液壓泵出口的最高壓力。
【文檔編號】B66C23/38GK204057761SQ201420514149
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】韓慧仙, 曹顯利, 李典燦 申請人:湖南機電職業技術學院