一种挖掘机控制系统的制作方法

本发明涉及挖掘机技术领域，尤其涉及一种挖掘机控制系统。

背景技术：

液压挖掘机作为矿上开采的主要设备，一直在向节能和安全的方面发展。其液压系统作为核心组成部分，对设备是否节能和是否安全起到决定性的作用。

如图1所示，通常矿用液压挖掘机的液压系统由前泵2、后泵3、先导泵15、第一散热泵13、多路换向阀9、回转驱动单元5、行走驱动单元16、动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8、第一风扇马达17和伺服电磁阀组19组成。其原理是，通过伺服电磁阀组19控制前泵2和后泵3输出液压油，控制多路换向阀9将前泵2和后泵3输出的液压油分配至行走驱动单元16、回转驱动单元5、动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8，实现挖掘机的行走、上车回转、挖掘、卸料等工作。在挖掘机多动作复合时，尤其是有上车回转动作参与的多动作复合时，前泵2和后泵3在向各执行机构输送流量时受回转启动高负载影响，致使前泵2和后泵3向动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8输出的流量减少，大大降低了挖掘机的工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种挖掘机控制系统，以提高挖掘机的工作效率，而且能够节约能耗。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种挖掘机控制系统，其包括第一泵体、第二泵体、回转驱动单元、动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸，所述第一泵体和所述第二泵体均为独立控制，且均与油箱连通；所述第一泵体经多路换向阀与所述动臂油缸、所述斗杆油缸和所述铲斗油缸连通，形成执行油路；所述第二泵体通过回转阀与所述回转驱动单元连接，形成回转油路。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述斗杆油缸通过第一保持再生阀组与所述多路换向阀连接。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第一保持再生阀组连接于所述斗杆油缸的有杆腔与所述多路换向阀之间。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第一保持再生阀组包括第一再生阀和第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述第一再生阀连接，所述第一再生阀与所述斗杆油缸的有杆腔连接，所述第一电磁阀用于控制所述第一再生阀与所述斗杆油缸的有杆腔是否连通。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第一保持再生阀组包括两个第一单向阀，两个所述第一单向阀设置于所述斗杆油缸的有杆腔和无杆腔的保持油路上，靠近所述斗杆油缸的有杆腔的所述第一单向阀用于防止所述斗杆油缸的有杆腔的油液流入所述斗杆油缸的无杆腔，靠近所述斗杆油缸的无杆腔的所述第一单向阀用于防止所述斗杆油缸的无杆腔的油液流入所述斗杆油缸的有杆腔。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述动臂油缸通过第二保持再生阀组与所述多路换向阀连接。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第二保持再生阀组连接于所述动臂油缸的无杆腔与所述多路换向阀之间。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第二保持再生阀组包括第二再生阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述第二再生阀连接，所述第二再生阀与所述动臂油缸的无杆腔连接，所述第二电磁阀用于控制所述第二再生阀与所述动臂油缸的无杆腔是否连通。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第二保持再生阀组还包括两个第二单向阀，两个所述第二单向阀设置于所述动臂油缸的有杆腔和无杆腔的保持油路上，靠近所述动臂油缸的有杆腔的所述第二单向阀用于防止所述动臂油缸的有杆腔的油液流入所述动臂油缸的无杆腔，靠近所述动臂油缸的无杆腔的所述第二单向阀用于防止所述动臂油缸无杆腔的油液流入所述动臂油缸的有杆腔。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第二泵体为闭式泵，所述回转阀为止动阀。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，所述第二泵体为开式泵，所述回转阀为换向阀。

本发明的有益效果：

本发明提供的挖掘机控制系统，通过设置独立控制的第一泵体和第二泵体，第一泵体通过多路换向阀给执行油路中的动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸供油，以驱动挖掘机挖掘和卸料等工作。第二泵体通过回转阀给回转油路中的回转驱动单元供油，以驱动挖掘机上车回转。在挖掘机有上车回转动作参与的多动作复合时，第二泵体为上车回转动作提供流量输出，回转启动时的高负载不再作用在第一泵体上，使挖掘机的动臂、斗杆和铲斗的复合动作获得更多的流量，提高了挖掘机的工作效率；而且第二泵体为独立控制，在没有上车回转动作参与的多动作复合时，控制第二泵体不工作，节约能源。

附图说明

图1是现有技术中挖掘机的控制系统的液压原理图；

图2是本发明实施例提供的控制系统的液压原理图；

图3是本发明实施例提供的斗杆油缸与第一保持再生阀组的原理图；

图4是本发明实施例提供的动臂油缸与第二保持再生阀组的原理图。

图中：

1、油箱；2、前泵；3、后泵；4、第二泵体；5、回转驱动单元；6、动臂油缸；7、斗杆油缸；8、铲斗油缸；9、多路换向阀；10、回转阀；11、第一保持再生阀组；12、第二保持再生阀组；13、第一散热泵；14、第二散热泵；15、先导泵；16、行走驱动单元；17、第一风扇马达；18、第二风扇马达；19、伺服电磁阀组；

111、第一再生阀；112、第一电磁阀；113、第一单向阀；114、第一可调单向阀；115、第一安全阀；116、第一液控单向阀；121、第二再生阀；122、第二电磁阀；123、第二单向阀；124、第二可调单向阀；125、第二安全阀；126、第二液控单向阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是现有技术中挖掘机的控制系统的液压原理图，如图1所示，现有技术中的挖掘机的液压系统，在挖掘机多动作复合时，尤其是有上车回转动作参与的多动作复合时，前泵2和后泵3在向各执行机构输送流量，受回转启动高负载影响，致使前泵2和后泵3向动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8输出的流量减少，大大降低了挖掘机的工作效率。

另外，由于动臂及斗杆的防沉降控制阀及流量再生阀集成至多路换向阀9中，受到结构和尺寸的限制，防沉降阀仅能防止动臂及斗杆在连接管路无故障，可操控的情况下的下降量，无法防止连接管路突然损坏时的快速、不可控制的下降。而且再生阀流量不可控，再生量小。

为了解决现有技术中挖掘机的工作效率低的问题，图2是本发明实施例提供的控制系统的液压原理图，如图2所示，本实施例提供了一种挖掘机控制系统，包括第一泵体、第二泵体4、回转驱动单元5、动臂油缸6、斗杆油缸7和铲斗油缸8，第一泵体和第二泵体4均为独立控制，且均与油箱1连通；第一泵体经多路换向阀9与动臂油缸6、斗杆油缸7和铲斗油缸8连通，形成执行油路；第二泵体4通过回转阀10与回转驱动单元5连接，形成回转油路。

本实施例提供的挖掘机控制系统，通过设置独立控制的第一泵体和第二泵体4，第一泵体通过多路换向阀9给执行油路中的动臂油缸6、斗杆油缸7和铲斗油缸8供油，以驱动挖掘机挖掘和卸料等工作。第二泵体4通过回转阀10给回转油路中的回转驱动单元5供油，以驱动挖掘机上车回转。在挖掘机有上车回转动作参与的多动作复合时，第二泵体4为上车回转动作提供流量输出，回转启动时的高负载不再作用在第一泵体上，使挖掘机的动臂、斗杆和铲斗的复合动作获得更多的流量，提高了挖掘机的工作效率；而且第二泵体4为独立控制，在没有上车回转动作参与的多动作复合时，控制第二泵体4不工作，节约能源。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第二泵体4为闭式泵，回转阀10为止动阀。在本实施例中，回转驱动单元5为回转马达，第二泵体4为闭式泵，闭式泵与回转马达连接，止动阀能够在挖掘机停在有坡度的地面上上车回转时，防止上车由于自重原因下滑，使其能够保持原有姿态。在本实施例中，回转阀10为独立阀组。在其他实施例中，回转阀10也可以集成于多路换向阀9中。

在本发明另一个可选地实施例中，第二泵体4也可以为开式泵，回转阀10为换向阀。油箱1中的液压油自开式泵经换向阀进入回转马达，回转马达中的液压油自换向阀回到油箱1。换向阀可以切换开式泵的液压油的输出方向，用于改变上车的回转方向。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，挖掘机控制系统还包括散热泵，散热泵集成于第一泵体，与风扇马达连接。具体地，散热泵包括第一散热泵13和第二散热泵14，风扇马达包括第一风扇马达17和第二风扇马达18，第一泵体包括前泵2和后泵3，第一散热泵13集成于前泵2，与第一风扇马达17连接，用于发动机散热；第二散热泵14集成于后泵3，与第二风扇马达18连接，用于液压油路的散热。第一散热泵13和第二散热泵14均与油箱1连接，第一散热泵13为第一风扇马达17提供液压油，用于发动机的散热；第二散热泵14为第二风扇马达18提供液压油，用于液压油路的散热；第一散热泵13和第二散热泵14的设置能够将挖掘机的热量及时散发，提高挖掘机工作的安全性。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，挖掘机控制系统还包括先导泵15，先导泵15集成于第二泵体4，与伺服电磁阀组19连接。在本实施例中，先导泵15的进油口与油箱1连通，先导泵15是在挖掘机启动时先于第一泵体和第二泵体4启动的泵，在液压系统中是为伺服电磁阀组19提供先导压力油，使第一泵体和第二泵体4能够安全开启，并确保整个液压系统的正常工作。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第一泵体、第二泵体4、多路换向阀9和回转阀10均与伺服电磁阀组19连接，通过伺服电磁阀组19控制第一泵体和第二泵体4的启停，多路换向阀9和回转阀10的打开和关闭。关于伺服电磁阀组19的具体结构和与第一泵体、第二泵体4、多路换向阀9和回转阀10的具体连接方式已是现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，多路换向阀9包括第一动臂阀芯、第二动臂阀芯、第一斗杆阀芯、第二斗杆阀芯、第一铲斗阀芯、第二铲斗阀芯、左行走阀芯和右行走阀芯，前泵2与第一动臂阀芯、第一铲斗阀芯、第一斗杆阀芯和左行走阀芯连接，为动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8和行走马达提供液压油。后泵3与第二动臂阀芯、第二铲斗阀芯、第二斗杆阀芯和右行走阀芯连接，为动臂油缸6、斗杆油缸7、铲斗油缸8和行走马达提供液压油。需要说明的是，关于多路换向阀9内部各个阀芯和各个阀芯与其相对应的执行机构的连接方式，已是现有技术，在此不再赘述。

在挖掘机工作时，单独控制动臂动作时，前泵2输出的液压油经第一动臂阀芯，后泵3输出的液压油经第二动臂阀芯，共同为两个动臂油缸6提供液压油。单独控制铲斗动作时，前泵2输出的液压油经第一铲斗阀芯，后泵3输出的液压油经第二铲斗阀芯，共同为铲斗油缸8提供液压油。单独控制斗杆动作时，前泵2输出的液压油经第一斗杆阀芯，后泵3输出的液压油经第二斗杆阀芯，共同为斗杆油缸7提供液压油。动臂、斗杆和铲斗同时动作时，前泵2输出的液压油经第一动臂阀芯为动臂油缸6提供液压油，经第一铲斗阀芯为铲斗油缸8提供液压油；后泵3输出的液压油经第二斗杆阀芯为斗杆油缸7提供液压油。第二泵体4通过回转阀10为回转马达提供液压油，实现挖掘机的上车回转。

在现有技术中，动臂和斗杆的防沉降控制阀及流量再生阀集成至多路换向阀9中，但是这种设置方式会受到阀体结构和尺寸的限制，使得防沉降控制阀仅能防止动臂和斗杆在连接管路无故障，可操控的情况下的下降量，无法防止连接管路突然损坏时的快速和不可控制的下降；流量再生阀的流量不可控，再生量小。

为了防止动臂和斗杆在连接管路突然损坏时的快速和不可控制的下降，防止安全事故的发生，使动臂油缸6和斗杆油缸7的再生阀流量增大并可控。斗杆油缸7通过第一保持再生阀组11与多路换向阀9连接；动臂油缸6通过第二保持再生阀组12与多路换向阀9连接。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，图3是本发明实施例提供的斗杆油缸与第一保持再生阀组的原理图，如图1和图3所示，第一保持再生阀组11连接于斗杆油缸7的有杆腔与多路换向阀9之间。由于斗杆的移动阻力施加在斗杆油缸7的有杆腔上，只需保证斗杆油缸7的有杆腔内的油液体积不变，斗杆即可保持原有姿态不变。在斗杆下降时，斗杆油缸7的无杆腔进油，斗杆在自重作用下加速下降，可利用斗杆自重下降产生的能量冲击，进行能量的再生利用，将斗杆油缸7有杆腔的油液引入斗杆油缸7的无杆腔。因此将第一保持再生阀组11连接于斗杆油缸7的有杆腔与多路换向阀9之间，无论多路换向阀9和斗杆油缸7之间的管路是断开还是堵塞，都能使斗杆保持原有姿态，避免发生安全事故；还可以减少斗杆油缸7在油液再生过程中，油液流经多路换向阀9的连接管路中的能量损耗，从而使得斗杆油缸7的再生流量增大。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第一保持再生阀组11包括第一再生阀111、第一电磁阀112和两个第一单向阀113，第一电磁阀112与第一再生阀111连接，第一再生阀111与斗杆油缸7的有杆腔连接，第一电磁阀112用于控制第一再生阀111与斗杆油缸7的有杆腔是否连通。两个第一单向阀113设置于斗杆油缸7的有杆腔和无杆腔的保持油路上，靠近斗杆油缸7的有杆腔的第一单向阀113用于防止斗杆油缸7的有杆腔的油液流入斗杆油缸7的无杆腔，靠近斗杆油缸7的无杆腔的第一单向阀113用于防止斗杆油缸7的无杆腔的油液流入斗杆油缸7的有杆腔。

在本实施例中，当斗杆下降时，斗杆油缸7的无杆腔进油，有杆腔回油。为了实现斗杆油缸7中油液的再生利用，控制第一电磁阀112打开，第一泵体的油液经多路换向阀9、第一电磁阀112进入第一再生阀111，推动第一再生阀111的阀芯移动，将第一再生阀111与斗杆油缸7的有杆腔连通，使得斗杆油缸7的有杆腔的主压力油经第一再生阀111和靠近无杆腔的第一单向阀113进入斗杆油缸7的无杆腔，充分吸收了斗杆自重产生的冲击能量，进行了能量的再生利用，且再生油液无需流经多路换向阀9的连接管路，减小了能量损耗。

当斗杆上升时，斗杆油缸7的有杆腔进油，无杆腔回油。第一泵体的油液经多路换向阀9和靠近斗杆油缸7有杆腔的第一单向阀113进入斗杆油缸7的有杆腔，斗杆油缸7的无杆腔的油液直接回油箱1。

在斗杆需要保持原有姿态不变时，第一再生阀111与斗杆油缸7的有杆腔不连通，两个第一单向阀113能够防止斗杆油缸7的有杆腔和无杆腔的油液互通，使得斗杆能够保持原有姿态不变。

优选地，为了实现泄压，经第一电磁阀112未进入第一再生阀111的油液也可直接流回油箱1。

优选地，第一保持再生阀组11还包括第一可调单向阀114，第一可调单向阀114设置于第一再生阀111和油箱1之间。当斗杆下降，斗杆油缸7的有杆腔的油液实现再生时，主压力油的其余部分可经第一可调单向阀114流回油箱1。第一可调单向阀114能够调节斗杆油缸7再生油液的流量，使得斗杆油缸7的再生流量可控。

优选地，第一保持再生阀组11还包括第一液控单向阀116，第一液控单向阀116设置于第一再生阀111与油箱1之间，第一液控单向阀116的液控端与第一电磁阀112连通，经第一电磁阀112的油液，大部分油液用于驱动第一再生阀111的阀芯移动，小部分油液经第一液控单向阀116流入油箱1，用于第一再生阀111的泄压。同时，从斗杆油缸7的有杆腔流出的油液也可经第一液控单向阀116流回油箱1。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第一保持再生阀组11还包括第一安全阀115，第一安全阀115与斗杆油缸7的有杆腔和无杆腔连接，用于保护斗杆油缸7。在斗杆正常工作的情况下，第一安全阀115处于常关状态，只有在斗杆油缸7超出负载时，第一安全阀125打开，将斗杆油缸7的有杆腔和无杆腔连通。

需要说明的是，如图3所示，在本实施例中，第一保持再生阀组11中与斗杆油缸7的有杆腔连接的mp1、mp2和x油路是斗杆油缸7的有杆腔的压力测试油路，只有在对斗杆油缸7的有杆腔进行压力测试时才连通，在斗杆正常工作过程中mp1、mp2和x油路均不与斗杆油缸7的有杆腔连通。

图4是本发明实施例提供的动臂油缸与第二保持再生阀组的原理图，如图1和图4所示，第二保持再生阀组12连接于动臂油缸6的无杆腔与多路换向阀9之间。由于动臂的移动阻力施加在动臂油缸6的无杆腔上，只需保证动臂油缸6的无杆腔内的油液体积不变，动臂即可保持原有姿态不变。在动臂下降时，动臂油缸6的有杆腔进油，动臂在自重作用下加速下降，可利用动臂自重下降产生的能量冲击，进行能量的再生利用，将动臂油缸6无杆腔的油液引入动臂油缸6的有杆腔。因此，将第二保持再生阀组12连接于动臂油缸6的无杆腔与多路换向阀9之间。无论多路换向阀9和动臂油缸6之间的管路是断开还是堵塞，都能使动臂保持原有姿态，避免发生安全事故；还可以减少动臂油缸6在油液再生过程中，油液流经多路换向阀9的连接管路中产生的能量损耗，从而使得动臂油缸6的再生流量增大。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第二保持再生阀组12包括第二再生阀121、第二电磁阀122和两个第二单向阀123，第二电磁阀122与第二再生阀121连接，第二再生阀121与动臂油缸6的无杆腔连接，第二电磁阀122用于控制第二再生阀121与动臂油缸6的无杆腔是否连通。两个第二单向阀123设置于动臂油缸6的有杆腔和无杆腔的保持油路上，靠近动臂油缸6的有杆腔的第二单向阀123用于防止动臂油缸6的有杆腔的油液流入动臂油缸6的无杆腔，靠近动臂油缸6的无杆腔的第二单向阀123用于防止动臂油缸6无杆腔的油液流入动臂油缸6的有杆腔。

在本实施例中，当动臂下降时，动臂油缸6的有杆腔进油，无杆腔回油。为了实现动臂油缸6的油液再生利用，控制第二电磁阀122打开，第一泵体的油液经多路换向阀9、第二电磁阀122进入第二再生阀121，推动第二再生阀121的阀芯移动，将第二再生阀121与动臂油缸6的无杆腔连通，使得动臂油缸6的无杆腔的主压力油经第二再生阀121和靠近有杆腔的第二单向阀123进入动臂油缸6的有杆腔，充分吸收了动臂自重产生的冲击能量，进行了能量的再生利用，且再生油液无需流经多路换向阀9的连接管路，减小了能量损耗。

当动臂上升时，动臂油缸6的无杆腔进油，有杆腔回油。第一泵体的油液经多路换向阀9和靠近动臂油缸6的无杆腔的第二单向阀123进入动臂油缸6的无杆腔，动臂油缸6的有杆腔的油液直接回油箱1。

在动臂需要保持原有姿态不变时，第二再生阀121与动臂油缸6的无杆腔不连通，两个第二单向阀123能够防止动臂油缸6的有杆腔和无杆腔的油液互通，使得动臂能够保持原有姿态不变。

优选地，为了实现泄压，经第二电磁阀122未进入第二再生阀121的油液也可直接流回油箱1。

优选地，第二保持再生阀组12还包括第二可调单向阀124，第二可调单向阀124设置于第二再生阀121和油箱1之间。当动臂下降时，动臂油缸6的无杆腔的油液实现再生利用时，主压力油的其余部分经第二可调单向阀124流回油箱1。第二可调单向阀124能够调节动臂油缸6再生油液的流量，使得动臂油缸6的再生流量可控。

需要说明的是，在本实施例中，动臂油缸6有两个，两个动臂油缸6的工作原理相同，在此不再赘述。

优选地，第二保持再生阀组12还包括第二液控单向阀126，第二液控单向阀126设置于第二再生阀121和油箱1之间，第二液控单向阀126的液控端与第二电磁阀122连通，经第二电磁阀122的油液，大部分油液用于驱动第二再生阀121的阀芯移动，小部分油液经第二液控单向阀126流入油箱1，用于第二再生阀121的泄压。同时，从动臂油缸6的无杆腔流出的油液也可经第二液控单向阀126流回油箱1。

作为一种挖掘机控制系统的优选方案，第二保持再生阀组12还包括第二安全阀125，第二安全阀125与动臂油缸6的有杆腔和无杆腔连接，用于保护动臂油缸6。在动臂正常工作的情况下，第二安全阀125处于常关状态，只有在动臂油缸6超出负载时，第二安全阀125打开，将动臂油缸6的有杆腔和无杆腔连通。

需要说明的是，如图4所示，在本实施例中，第二保持阀组12中与动臂油缸6的无杆腔连接的mp油路和x油路，是动臂油缸6的无杆腔的压力测试油路，只有在对动臂油缸6的无杆腔进行压力测试时才连通，在动臂工作过程中mp油路和x油路均不与动臂油缸6的有杆腔连通。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。