平地机的前轮驱动控制阀及前轮驱动液压系统的制作方法

本发明涉及一种平地机的前轮驱动，更具体地说，涉及一种平地机的前轮驱动控制阀及前轮驱动液压系统。

背景技术：

现有平地机前轮助力液压系统为一个驱动泵带两马达的前轮助力开式液压系统，驱动泵从液压油箱吸油，出口压力油经控制阀后直接接入两并联的马达，再经控制阀回到液压油箱的一种开式液压系统。进入马达的液压油流量大小由控制阀内部三位四通换向阀的阀芯开口决定，系统的压力由驱动泵的压力切断阀决定。

平地机开始行驶工作时，驱动泵的排量处于最大排量下，驱动泵输出的压力油带动马达转动，在外负载的作用下，驱动泵产生压力。当马达的驱动力大于地面附着力时，驱动泵出口压力小于压力切断阀切断压力，压力切断阀不起作用，驱动泵处于最大排量，马达处于最高转速。当马达的驱动力小于地面附着力时，驱动泵出口压力达到压力切断阀切断压力，压力切断阀动作，驱动泵排量减小，由于后轮继续推动着平地机行驶，驱动泵出口压力减小，压力切断阀动作，驱动泵排量增加。这时压力切断阀不停的动作，维持驱动泵的排量使前轮与后轮转速相匹配。

因驱动泵压力切断阀的压力是调定的，但地面状况会有局部坑洼、土壤松软、干湿等条件不同以及工作装置负载不断变化，平地机轮胎也处于不断的短暂变化中，压力切断阀不断地动作，造成前轮相对后轮的短暂滑转，无法有效发挥前轮助力的作用，而且此时的滑转不但造成轮胎磨损，还会引起整机跑偏或侧移，存在重大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有平地机的前轮驱动的上述问题，而提供一种用于平地机前轮驱动控制的前轮驱动控制阀及前轮驱动液压系统。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种平地机的前轮驱动控制阀，其特征在于包括三位四通换向阀和两位五通换向阀，所述三位四通换向阀具有G油口、H油口、g油口和h油口，所述三位四通换向阀处于左位时G油口与g油口导通，H油口与h油口导通；所述三位四通换向阀处于中位时G油口同时与h油口和g油口导通导通，H油口截止；所述三位四通换向阀处于右位时H油口同时与h油口和g油口导通，G油口截止；所述两位五通换向阀具有C油口、D油口、E油口、F油口、L油口；三位四通换向阀的g油口与两位五通换向阀的液控左端连接，三位四通换向阀的h油口同时与两位五通换向阀的液控右端和L油口连接；所述两位五通换向阀处于左位时，C油口与D油口导通，E油口与F油口同时与L油口导通，所述两位五通换向阀处于右位时，C油口与E油口导通，D油口与F油口导通，L油口截止。进一步地，所述三位四通换向阀是两端均具有驱动电磁铁的电磁阀。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种平地机的前轮驱动液压系统，包括驱动泵、两个并联的前轮液压马达、油箱，其特征在于还包括补油泵、两位三通的速度切换阀、两位三通的模式切换阀和上述的平地机的前轮驱动控制阀，所述驱动泵为变量泵，所述前轮液压马达是高低速工作排量切换的双工作排量液压马达，所述驱动泵的两个油口对应与前轮驱动控制阀的C油口和D油口连接，前轮驱动控制阀的E油口和F油口对应与前轮液压马达的A油口和R油口连接；所述前轮驱动控制阀的H油口与补油泵出油口连接，所述前轮驱动控制阀的G油口与油箱连接，前轮液压马达用于高低速工作排量切换控制的S油口与速度切换阀的N油口连接，速度切换阀的K油口和M油口对应与油箱和补油泵出油口连接，速度切换阀的N油口与K油口或M油口择一导通；所述模式切换阀U油口与前轮马达回油T油口连接，V油口经减压阀与补油泵出口连接，W油口与油箱连接，模式切换阀的U油口与V油口或W油口择一导通。

上述平地机的前轮驱动液压系统中，还包括用于所述驱动泵流量的控制器、与控制器连接用于检测平地机后轮转速的转速传感器，所述速度切换阀和所述模式切换阀均为电磁阀，所述速度切换阀、所述模式切换阀和三位四通换向阀的电磁线圈均与所述控制器的对应输出端连接，所述控制器依据后轮转速控制所述驱动泵的排量使前轮转速与平地机的后轮转速相等。转速传感器可直接测量平地机后轮的转速，也可以通过检测变速箱上某级转轴的转速而间接测量后轮的转速，控制器依据后轮转速，输出控制电流给驱动泵变量机构，以输出对应速度的流量给前轮马达；当平地机车速发生变化，即变速箱上的转速传感器采集到的后轮转速值发生变化时，控制器重新计算出后轮速度，向驱动泵发出指令，以输出对应速度的流量给前轮马达，使前轮马达的速度与后轮速度始终保持一致。

上述平地机的前轮驱动液压系统中，还包括与控制器连接的平地机挡位信号输入装置，当平地机挡位处于高挡位时，所述控制器输出电流使速度切换阀的M油口与N油口导通。当平地机变速箱的挡位进入高速挡位时，速度切换电磁铁得电，速度切换阀动作，补油泵压力油进入前轮马达排量切换阀，将前轮马达的工作排量由大排量切换到小排量实现前轮马达高速运动。平地机挡位信号输入装置可以是与平地机挡位操作手柄联动的拨位开关，也可以是平地机的电控挡位操作手柄。

上述平地机的前轮驱动液压系统中，还包括与控制器连接的前轮工作模式输入装置，三位四通换向阀的两端电磁线圈与控制器连接。当控制阀的三位四通换向阀处于中位时，模式切换阀处于上位，U油口与V油口导通，此时马达处于自由轮状态；当控制阀的三位四通换向阀处于左位或右位时，模式切换阀处于下位，U油口与W油口导通，此时马达处于工作状态。前轮工作模式输入装置可以是拨位开关，例如该拨位开口具有自由轮模式、助力模式和制动模式，前轮工作模式输入装置处于不同的模式拨位，控制器输出电位使三位四通换向阀处于中位、或左位、或右位，同时，控制器输出电位使模式切换阀处于上位或下位，从而实现前轮处于自由轮、助力驱动或制动工作模式。上述平地机的前轮驱动液压系统中，还包括双向补油阀，其出油口对应与所述驱动泵的两个油口连接，进油口与所述补油泵的出油口连接。

本发明与现有技术相比，本发明解决了前轮助力液压系统不因地面条件和工作装置负载大小的影响而使前轮相对后轮滑转，前轮的速度始终跟随后轮的速度，且在平地机行驶过程中可以切换到前轮助力功能，能有效地发挥前轮助力的作用。

附图说明

图1是本发明平地机的前轮驱动液压系统原理图。

图2是本发明平地机的前轮驱动控制阀原理图。

图3是本发明平地机的前轮驱动液压系统的电气控制框图。

图中零部件名称及序号：

油箱1、驱动泵2、补油过滤器3、速度切换阀4、前轮驱动控制阀5、左前轮液压马达6、右前轮液压马达7、模式切换阀8、减压阀9、补油溢流阀10、双向补油阀11、补油泵12、控制器13、转速传感器14、挡位信号输入装置15、前轮工作模式输入装置16、三位四通换向阀51、两位五通换向阀52、驱动电磁铁Y1、制动电磁铁Y2、速度切换电磁铁Y3、模式切换电磁铁Y4。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1图3所示，本实施例中的平地机前轮驱动液压系统包括油箱1、驱动泵2、补油过滤器3、速度切换阀4、前轮驱动控制阀5、左前轮液压马达6、右前轮液压马达7、模式切换阀8、减压阀9、补油溢流阀10、双向补油阀11、补油泵12、控制器13、转速传感器14、挡位信号输入装置15、前轮工作模式输入装置16。

如图2所示，前轮驱动控制阀5包括三位四通换向阀51和两位五通换向阀52，三位四通换向阀51是两端均具有驱动电磁铁的电磁阀，其左端具有驱动电磁铁Y1，右端具有制动电磁铁Y2。三位四通换向阀51具有G油口、H油口、g油口和h油口，三位四通换向阀51处于左位时G油口与g油口导通，H油口与h油口导通；三位四通换向阀51处于中位时G油口同时与h油口和g油口导通导通，H油口截止；三位四通换向阀51处于右位时H油口同时与h油口和g油口导通，G油口截止；两位五通换向阀52具有C油口、D油口、E油口、F油口、L油口；三位四通换向阀51的g油口与两位五通换向阀52的液控左端连接，三位四通换向阀51的h油口同时与两位五通换向阀52的液控右端和L油口连接；两位五通换向阀52处于左位时，C油口与D油口导通，E油口与F油口同时与L油口导通，所述两位五通换向阀52处于右位时，C油口与E油口导通，D油口与F油口导通，L油口截止。

驱动泵2为变量泵，左前轮液压马达6和右前轮液压马达7是高低速工作排量切换的双工作排量液压马达，通过液压马达上的S油口可控制其工作模式，使其工作在大排量低转速模式下或者工作于低排量高转速模式下，左前轮液压马达6和右前轮液压马达7之间为并联连接。

速度切换阀4是两位三通电磁阀，其具有速度切换电磁铁Y3，速度切换阀4的N油口与K油口或M油口择一导通。

模式切换阀8是两位三通电磁阀，其具有速度切换电磁铁Y4，模式切换阀8的U油口与V油口或W油口择一导通。

如图1所示，驱动泵2的两个油口(A油口和B油口)对应与前轮驱动控制阀5的C油口和D油口(也即两位五通换向阀52的C油口和D油口)连接，前轮驱动控制阀5的E油口和F油口(也即两位五通换向阀52的E油口和F油口)对应与左前轮液压马达6和右前轮液压马达7的A油口和R油口连接。

补油泵12的出油口连接有补油过滤器3，通过补油过滤器3与前轮驱动控制阀5的H油口(也即三位四通换向阀51的H油口)连接，前轮驱动控制阀5的G油口(也即三位四通换向阀51的G油口)与油箱1连接。

左前轮液压马达6和右前轮液压马达7用于高低速工作排量切换控制的S油口与速度切换阀4的N油口连接，速度切换阀4的K油口与油箱连接；补油泵12的出油口通过补油过滤器3与速度切换阀4的M油口连接。在驱动泵2的两个油口(A油口和B油口)之间连接有双向补油阀11，该双向补油阀11的两个出油口对应与驱动泵2的两个油口连接，双向补油阀11的进油口与补油过滤器3的出口连接。

左前轮液压马达6和右前轮液压马达7的T油口与模式切换阀8的U油口连接，模式切换阀8的W油口与油箱连接，模式切换阀8的V油口与减压阀9的出油口连接；补油泵12的出油口通过补油过滤器3、减压阀9与模式切换阀8的V油口连接。

如图3所示，挡位信号输入装置15、前轮工作模式输入装置16和转速传感器14与控制器13连接，驱动电磁铁Y1、制动电磁铁Y2、速度切换电磁铁Y3、模式切换电磁铁Y4以及驱动泵2的控制端对应与控制器13的控制输出端连接。转速传感器14可直接测量平地机后轮的转速，也可以通过检测变速箱上某级转轴的转速而间接测量后轮的转速；挡位信号输入装置15可以是与平地机挡位操作手柄联动的拨位开关，也可以是平地机的电控挡位操作手柄。前轮工作模式输入装置16可以是拨位开关，例如该拨位开关具有自由轮模式、助力模式和制动模式，前轮工作模式输入装置处于不同的模式拨位，控制器输出电位使三位四通换向阀处于左位、或中位、或右位，同时控制器输出电位使模式切换阀处于上位或下位，从而实现前轮处于自由轮、助力驱动或制动工作模式。

在本实施中，当平地机不使用前轮助力时，也即前轮工作模式输入装置16是处于自由轮模式状态时，驱动泵2的A油口经前轮驱动控制阀5的C油口、D油口回到驱动泵2的B油口。此时，驱动泵2的排量几乎为零，补油泵12的压力油经过补油过滤器3过滤后，通过补油阀11向系统补充液压油，同时经过减压阀9、模式切换阀8引入左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的壳体回油口T油口，将前轮马达柱塞压回柱塞腔，使左前轮液压马达6、右前轮液压马达7处于自由轮状态。

当平地机使用前轮助力时，也即前轮工作模式输入装置16是处于助力模式状态时，三位四通换向阀51的驱动电磁铁Y1得电，三位四通换向阀51动作，处于左位，通过补油泵12输出的压力油将两位五通换向阀52置于右位，此时，前轮驱动控制阀5的C油口与E油口相通、D油口与F油口相通，使驱动泵2的A油口与左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的A油口相通，驱动泵的B油口与左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的R油口相通；同时，补油泵12输出的压力油经过补油过滤器3过滤后，通过补油阀11向系统补充液压油；同时，模式切换阀8的电磁铁Y4得电，模式切换阀8动作，处于下位，左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的回油口T油口与油箱相通；控制器13通过变速箱上的转速传感器14采集到后轮的转速，计算出后轮速度，输出控制电流给驱动泵2的变量机构，以输出对应速度的流量给左前轮液压马达6和右前轮液压马达7；当平地机车速发生变化，即变速箱上的转速传感器采集到的后轮转速值发生变化时，控制器重新计算出后轮速度，并输出控制电流给驱动泵2的变量机构，以输出对应速度的流量给左前轮液压马达6、右前轮液压马达7，使左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的速度与后轮速度始终保持一致。

当平地机变速箱的挡位进入高速挡位时，挡位信号输入装置15向控制器给出相应的电信号，控制器使得速度切换阀4的速度切换电磁铁Y3得电，速度切换阀4动作，处于上位，使速度切换阀4的M口与N口相通，补油泵12输出的压力油经补油过滤器3、速度切换阀4进入左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的排量切换油口S油口，将左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的工作排量由大排量切换到小排量实现左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的高速运动；

当平地机制动时，前轮工作模式输入装置16处于制动模式状态，前轮工作模式输入装置16向控制器给出相应的电信号，控制器使得模式切换阀8的电磁铁Y4得电，模式切换阀8动作，处于下位，左前轮液压马达6、右前轮液压马达7的回油口T油口与油箱相通，同时，控制器使得三位四通换向阀51的制动电磁铁Y2得电，三位四通换向阀51动作处于右位，两位五通换向阀52处于左位，补油泵的压力油进入左前轮液压马达6、右前轮液压马达7进出油口，将马达柱塞紧贴在马达内曲面上，使马达处于制动状态。

本发明解决了前轮助力液压系统不因地面条件和工作装置负载大小的影响而使前轮相对后轮滑转，前轮的速度始终跟随后轮的速度，且在平地机行驶过程中可以切换到前轮助力功能，能有效地发挥前轮助力的作用。