平地机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：提供一种平地机前轮驱动液压系统，其特征在于包括两个变量泵组、两个前轮液压马达、两个前轮驱动控制阀、补油泵、油箱、两位三通的速度切换阀、背压阀，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，所述前轮驱动控制阀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c油口、d油口、c油口和d油口，所述三位四通换向阀处于下位时c油口与d油口导通，d油口与c油口导通；所述三位四通换向阀处于中位时c油口同时与c油口和d油口导通导通，d油口截止；所述三位四通换向阀处于上位时d油口同时与c油口和d油口导通，c油口截止；所述两位五通换向阀具有a油口、b油口、e油口、f油口、l油口；三位四通换向阀的d油口与两位五通换向阀的液控下端连接，三位四通换向阀的c油口同时与两位五通换向阀的液控上端和l油口连接；所述两位五通换向阀处于下位时，e油口与f油口导通，a油口与b油口同时与l油口导通，所述两位五通换向阀处于上位时，e油口与a油口导通，f油口与b油口导通，l油口截止；每个变量泵组的两个工作油口对应与一个前轮驱动控制阀e油口和f油口连接，每个前轮驱动控制阀的a油口和b油口对应与前轮液压马达的a油口和r油口连接,该前轮驱动控制阀的d油口与补油泵出油口连接，c油口与油箱连接，每个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a油口连接，速度切换阀的b油口和c油口对应与油箱和补油泵出油口连接，速度切换阀的b油口与c油口或a油口择一导通；背压阀连接在外接油源p点与油箱之间，前轮液压马达的壳体t回油口连接在外接油源p点与背压阀的进油口之间。

上述平地机前轮驱动液压系统中，每个所述变量泵组包括变量泵、用于控制变量泵流量的泵调节器、与泵调节器连接的泵调节器电磁阀、补油阀；每个变量泵组中的两个工作油口与该变量泵组中变量泵的两个工作油口对应连接，所述补油阀的两个出油口分别对应与所述变量泵的两个工作油口连接，所述补油阀的进油口与变量泵的出油口连接，泵调节器电磁阀的进油口与补油泵的出油口连接。

上述平地机前轮驱动液压系统中，所述三位四通换向阀是两端均具有驱动电磁铁的电磁阀。

上述平地机前轮驱动液压系统中，还包括用于所述驱动泵流量控制的控制器、与控制器连接用于检测平地机后轮转速的转速传感器，所述速度切换阀为电磁阀，所述速度切换阀、泵调节器电磁阀、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。

上述平地机前轮驱动液压系统中，还包括与控制器连接的挡位信号输入装置，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c油口与a油口导通。

上述平地机前轮驱动液压系统中，还包括连接在补油泵的出油口与油箱之间的补油溢流阀。

上述平地机前轮驱动液压系统中，还包括连接在补油泵的出油口上的蓄能器。

上述平地机前轮驱动液压系统中，还包括连接在补油泵的出油口上的补油过滤器，所述补油泵通过所述补油过滤器输出液压油。

上述平地机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，所述控制器依据所述前轮工作模式输入装置发送的三种信号控制前轮驱动控制阀中三位四通阀处于对应的三种工作状态。前轮工作模式输入装置发送的三种信号分别对应自由轮模式、制动模式、助力驱动模式。

本发明与现有技术相比，本发明的优点是。

1：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；

2：左右前轮由两个独立的闭式液压系统组成，前轮具有限滑功能，前轮可以有效发挥牵引力，避免前轮在冰雪路面或湿滑路面单侧轮胎空转。

附图说明

图1是本发明平地机前轮驱动液压系统原理图。

图2本发明的前轮驱动控制阀的原理图。

图3是本发明的组合泵原理图。

图4是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：

左前轮液压马达1、右前轮液压马达2、左前轮驱动控制阀3、速度切换阀4、蓄能器5、右前轮驱动控制阀6、补油过滤器7、背压阀8、组合泵9、油箱10、三位四通换向阀31、两位五通换向阀32，补油泵90，左变量泵91，右变量泵92，左补油阀93，补油泵溢流阀94，左泵调节器95，右泵调节器96，左泵调节器电磁阀97、右泵调节器电磁阀98。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本实施例中的平地机前轮驱动液压系统包括组合泵、两个前轮液压马达、两个前轮驱动控制阀、油箱10、两位三通的速度切换阀4、背压阀8、蓄能器5等。

如图3所示，组合泵组包括两个变量泵组、补油泵90、补油溢流阀94；两个变量泵组具有相同的结构，分别是左变量泵组和右变量泵组，分别通过一个前轮驱动控制阀与一个前轮液压马达连接。其中左变量泵组包括左变量泵91、用于控制左变量泵流量的左泵调节器95、与左泵调节器95连接的左泵调节器电磁阀97、左补油阀93；左变量泵91的a9油口和e9油口对应与左变量泵组的两个工作油口连接，左补油阀93的两个出油口分别对应与左变量泵91的两个工作油口连接；右变量泵92的c9油口和f9油口对应与右变量泵组的两个工作油口连接，右补油阀的两个出油口分别对应与右变量泵的两个工作油口连接，左补油阀、右补油阀的进油口与变量泵的出油口连接。

如图1所示，补油泵92的出油口处连接有补油过滤器7，通过补油过滤器7向外输出液压油。补油泵92的出油口通过补油过滤器7的出油口同时与左补油阀、右补油阀和补油溢流阀、左泵调节器电磁阀97、右泵调节器电磁阀98等各阀的进油口连接。

如图1图2所示，两个前轮驱动控制阀分别是左前轮驱动控制阀3和右前轮驱动控制阀6，它们具有相同的结构，左前轮驱动控制阀3包括三位四通换向阀31和两位五通换向阀32，三位四通换向阀31具有c油口、d油口、c油口和d油口，三位四通换向阀31处于下位时c油口与d油口导通，d油口与c油口导通；三位四通换向阀31处于中位时c油口同时与c油口和d油口导通导通，d油口截止；三位四通换向阀31处于上位时d油口同时与c油口和d油口导通，c油口截止；两位五通换向阀32具有a油口、b油口、e油口、f油口、l油口；三位四通换向阀31的d油口与两位五通换向阀32的液控下端连接，三位四通换向阀31的c油口同时与两位五通换向阀32的液控上端和l油口连接；两位五通换向阀32处于下位时，e油口与f油口导通，a油口与b油口同时与l油口导通，两位五通换向阀处于上位时，e油口与a油口导通，f油口与b油口导通，l油口截止。

如图1所示，每个变量泵组对应与一个前轮驱动控制阀，左变量泵组中的左变量泵91的a9油口和e9油口对应与左前轮驱动控制阀3中两位五通换向阀32的e油口和f油口连接，左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的c油口通过油箱回路与油箱连接，左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的d油口通过补油过滤器7与补油泵92的出油口连接，左前轮驱动控制阀3中两位五通换向阀32的a油口和b油口对应左前轮液压马达的a油口和r油口连接。右变量泵组中的右变量泵92的c9油口和f9油口对应与右前轮驱动控制阀6中两位五通换向阀的e油口和f油口连接，右前轮驱动控制阀6中三位四通换向阀的c油口通过油箱回路与油箱连接，右前轮驱动控制阀6中三位四通换向阀的d油口通过补油过滤器与补油泵的出油口连接，右前轮驱动控制阀6中两位五通换向阀的a油口和b油口对应右前轮液压马达2的a油口和r油口连接。

左前轮液压马达1的s油口和右前轮液压马达2的s油口与速度切换阀4的a油口连接，速度切换阀4的b油口与油箱连接，速度切换阀4的c油口与补油过滤器7的出油口连接。在补油过滤器7的出油口还连接有蓄能器5。外接油源p点与背压阀8的进油口连接，背压阀8的出油口与油箱连接，外接油源p点还与左前轮液压马达1的t油口和右前轮液压马达2的t油口连接。

如图4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，速度切换阀的电磁控制端y1、左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的电磁控制端y2、右前轮驱动控制阀6中三位四通换向阀的电磁控制端y3、左泵调节器电磁阀的电磁控制端y4和右泵调节器电磁阀的电磁控制端y5也对应与控制器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，高速挡位和低速挡位可以根据机器的自身情况而设定，例如平地机处于一挡或二挡时认为是低速挡，处于三挡或四挡或更高档时为高速挡；也可以设定平地机的最高挡位为高速挡，其他挡位为低速挡。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下位、或中位、或上位，从而实现前轮处于助力驱动、自由轮或制动工作模式。

在本实施例中，当平地机不使用前轮助力时，也即左前轮和右前轮处于自由轮行走状态时，操作员通过前轮工作模式输入装置16向控制器输入对应的电信号，此时控制器不向左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的电磁控制端输出电信号，则左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31处于中位(图3中的中位)，两位五通阀32在弹簧力作用下位于下位，此时，两位五通阀32的e油口和f油口导通，左变量泵91的a9油口经左前轮驱动控制阀3中两位五通阀32的e油口和f油口回到左变量泵91的e9油口；同样，对于右前轮驱动控制阀6中两位五通阀的e油口和f油口导通，右变量泵92的c9油口经右前轮驱动控制阀6中两位五通阀的e油口和f油口回到右变量泵92的f9油口；此时，左变量泵91、右变量泵92的排量几乎为零，补油泵90的压力油经过补油过滤器7过滤后，通过补油阀93向系统补充液压油，同时外接油源经过p点引入左前轮液压马达的t油口和右前轮液压马达的t油口，并由背压阀8建立背压压力，将两个前轮马达柱塞压回柱塞腔，使左前轮液压马达1、右前轮液压马达2处于自由轮状态。

当平地机使用前轮助力时，操作员通过前轮工作模式输入装置16向控制器输入对应的电信号，控制器则向左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的电磁控制端输出相应的电信号，使左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31处于下位(图3中的下位)，此时补油泵的压力油通过三位四通换向阀31的d油口、c油口而至左前轮驱动控制阀3中两位五通阀32的液控上端，使两位五通阀32处于上位(图3中的上位)，两位五通阀32的e油口与a油口相通、f油口与b油口相通，使左变量泵91的a9油口与左前轮液压马达1的a油口相通，左变量泵91的e9油口与左前轮液压马达1的r相通；同样右前轮驱动控制阀6中两位五通阀的液控上端导通压力油，使两位五通阀处于上位(图3中的上位)，两位五通阀的e油口与a油口相通、f油口与b油口相通，使右变量泵92的c9油口与右前轮液压马达2的a油口相通，右变量泵92的f9油口与右前轮液压马达2的r相通；同时，补油泵90输出的压力油经过补油过滤器7过滤后，通过补油阀93向系统补充液压油；控制器通过变速箱上的转速传感器采集到后轮的转速，计算出后轮速度，输出控制电流给左泵调节器电磁换向阀97的电磁控制端y4、右泵调节器电磁换向阀98的电磁控制端y5，补油泵90输出的压力油经过左泵调节器电磁阀、右泵调节器电磁阀对应控制左泵调节器95和右泵调节器96，使左变量泵91、右变量泵92以输出对应速度的流量给左前轮液压马达1、右前轮液压马达2；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，并输出控制电流给对应的左泵调节器电磁换向阀97、右泵调节器电磁换向阀98的对应电磁控制端，调整左泵调节器95和右泵调节器96，以输出对应速度的液压油给左前轮马达1和右前轮马达2，使左前轮马达1和右前轮马达2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向控制器输入对应的电信号，控制器则向速度切换阀4输送对应电信号，速度切换阀4的电磁控制端y1得电，速度切换阀4动作，处于左位，使速度切换阀4的a油口与c油口相通，补油泵90输出的压力油经补油过滤器7、速度切换阀4进入左前轮液压马达1的马达排量切换油口s和右前轮液压马达2的马达排量切换油口s，将左前轮液压马达1、右前轮液压马达2的工作排量由大排量切换到小排量实现左前轮液压马达1、右前轮液压马达2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，控制器向左前轮驱动控制阀3中三位四通换向阀31的电磁控制端输送对应的电信号，三位四通换向阀31动作，处于上位，补油泵90输出的压力油经补油过滤器7、左前轮驱动控制阀3进入左前轮液压马达1的油口a和r，将马达柱塞紧贴在马达内曲面上，使左前轮液压马达1处于制动状态；同样右前轮液压马达2也处于制动状态。

当平地机启用前轮助力直行时，左泵调节器95、右泵调节器96的调节量是一致的，左变量泵91、右变量泵92输出的流量一致，使左前轮液压马达1、右前轮液压马达2的转速一致，保持平地机直行；当平地机启用前轮助力转向时，因转向内侧轮与转向外侧轮的转速不一致，此时，左泵调节器95、右泵调节器96的调节量是不一致的，左变量泵91、右变量泵92输出的流量也不一致，使左前轮液压马达1、右前轮液压马达2的转速符合转向需求，避免转向外侧轮被拖行导致的轮胎磨损、前轮侧滑等不安全现象。