开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统及地下铲运机的制作方法

本实用新型属于铲运机液压控制领域，具体涉及一种开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统及地下铲运机。

背景技术：

地下铲运机是一种用于地下巷道铲掘运输的工程土方机械，因为地下巷道过于狭窄，且地下金属矿的巷道环境特别恶劣，当机器出故障时，不方便维修，所以在设计地下铲运机的铲掘液压系统时，一般都用抗磨损的齿轮泵。铲运机工作时，齿轮泵一直满排量工作，因为齿轮泵不能改变自身排量，因此会随着液压油的溢流掉，损失很多能量。

目前地下铲运机用到的齿轮泵都是配套开中心的阀，这样的配套存在两点缺陷：(1)当地下铲运机只有行走，没有其它动作时，这时齿轮泵排出的液压油全部进入阀芯，进过阀芯内部油道溢流，造成大量溢流损失，并产生大量热量；(2)当地下铲运机在铲掘重载物料时，铲斗运动速度急速下降，定排量的齿轮泵排出的液压油，大部分全部溢流发热。因此整车的能量利用率较低，并且因为产生的热量过多，需要配套大体积大功率的散热系统，从而占用了车辆空间。

申请号为201020221747.7的中国专利公开了一种带有铲斗撬动回路的地下铲运机液压系统，该液压系统包括转斗油缸、转向泵、工作泵，转向泵和工作泵的出口管路通过多路阀与转斗油缸连接，工作泵的出口管路上设有卸荷阀，工作手柄上设有卸荷阀的控制开关。当卸荷阀关闭时，转向泵和工作泵能够共同为转斗油缸供液；当卸荷阀打开时，工作泵卸荷，转向泵能够单独为转斗油缸供液。该专利所公开的液压系统，在地下铲运机的铲斗插入料堆进行重载撬动时，工作泵卸荷，转向泵单独为所述转斗油缸供液，但由工作泵供油切换到由转向泵供油时，需要操作人员手动控制卸荷阀的控制开关，实现切换，一方面，操作人员很难判断转斗油缸所受阻力情况，因此很难在准确的时间进行切换，对操作人员的经验要求很高；另一方面，因为需要人工切换，自动化程度低，增加了操作难度。

此外，该专利的液压系统，能够降低铲斗重载工作过程中油路内的溢流损失，并且能够降低油路内产生的热量，但是，铲运机工作时，直线行走、转弯和铲掘过程均存在大量的能量损耗，液压油溢流，会产生造成大量溢流损失，并产生大量热量，从而降低了能量的利用率，并增大的散热系统的压力，然而现有液压系统都未考虑。

综上分析，现有技术的液压系统，一方面，难以实现地下铲运机重载铲掘过程中，由转向泵供油或是由工作泵供油或是二者同时供油的自动化控制，需要人工操作；另一方面，地下铲运机在工作过程中，溢流损失过大，产热量大，整车的能量利用率低，对散热系统要求较高。

技术实现要素：

技术问题：本实用新型提供一种能够实现地下铲运机铲掘过程中，能自动控制由转向泵为铲掘油缸供油或是由转向泵与工作泵二者同时为铲掘油缸供油的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统及地下铲运机，同时该系统及地下铲运机在工作过程中，能够降低溢流损失、减少热量产生、提高整车能量利用率、降低对散热系统的需求。

技术方案：本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统，包括转向泵、工作泵、转向主阀、工作主阀、转向油缸和铲掘油缸，所述转向泵的出口油路通过转向主阀与转向油缸连接，所述工作泵的出口油路通过工作主阀与铲掘油缸连接，且所述转向主阀与工作主阀通过油路连接；所述工作泵的出口油路上设置有第一泄压旁路，所述第一泄压旁路上设置有第一卸荷阀和第一电磁换向阀，通过第一电磁换向阀控制第一卸荷阀开闭；所述铲掘油缸的大腔的油口处设置有传感器，所述传感器的检测信号传递给系统控制器，系统控制器根据检测信号控制第一电磁换向阀工作状态。

进一步地，所述传感器检测到铲掘油缸大腔的压力大于压力设定值，传感器的检测信号传递给系统控制器，系统控制器判断阻力增大时间大于时间设定值时，系统控制器控制第一电磁换向阀得电；传感器检测到铲掘油缸大腔的压力小于压力设定值，传感器的检测信号传递给系统控制器，系统控制器判断阻力降低时间大于时间设定值时，系统控制器控制第一电磁换向阀失电。

进一步地，所述工作泵的出口油路上设置有第一单向阀，所述第一泄压旁路设置在第一单向阀与工作泵之间。

进一步地，所述转向泵的出口油路上设置有第二泄压旁路，所述第二泄压旁路上设置有第二卸荷阀和第二电磁换向阀，通过第二电磁换向阀控制第二卸荷阀开闭。

进一步地，所述的转向泵的出口油路上设置有第二单向阀，所述第二泄压旁路设置在第二单向阀与转向泵之间。

进一步地，所述第一卸荷阀和第二卸荷阀均为先导式顺序阀。

进一步地，所述转向泵和工作泵串联。

进一步地，所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均为二位二通电磁换向阀。

本实用新型的地下铲运机，包括本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统、系统控制器、铲掘手柄和转向手柄，所述转向手柄和铲掘手柄均与系统控制器连接，分别用于控制液压系统的第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的工作状态。

进一步地，所述转向手柄动作时，所述第一电磁换向阀得电，第二电磁换向阀失电，第一电磁换向阀处于右位，第二电磁换向阀处于左位；所述铲掘手柄动作时，所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均失电，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均处于左位；所述转向手柄和铲掘手柄均无动作时，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均得电，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均处于右位。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统，在铲掘油缸的大腔的油口处设置有传感器，传感器能够检测铲掘油缸大腔内的压力，并将检测信号传递给系统控制器，系统控制器能够根据所接收的检测信号，控制第一电磁换向阀的工作过状态。当传感器检测到铲掘油缸大腔的压力大于压力设定值，且系统控制器记录的阻力增大时间大于时间设定值，系统控制器控制第一电磁换向阀得电，此时由转向泵为铲掘油缸供油；当传感器检测到铲掘油缸大腔的压力小于压力设定值，系统控制器记录的阻力降低时间大于时间设定值，系统控制器控制第一电磁换向阀失电，由转向泵和工作泵同时为铲掘油缸供油。因此，液压系统在工作过程中，能够根据铲掘油缸大腔的压力情况，自动控制由转向泵为铲掘油缸供油或是由转向泵和工作泵同时为铲掘油缸供油，自动化程度高，无需操作人员手动操作切换，从而提高了铲掘效率，降低了铲运机的操作难度。

(2)本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统，通过设置第一泄压旁路，并在第一泄压旁路设置第一卸荷阀和第一电磁换向阀，从而控制从工作泵出来的液压油是进入工作主阀还是直接进入第一泄压旁路溢流。当不需要工作泵为铲掘油缸供油时，直接经第一泄压旁路溢流，避免了进入工作主阀后，需克服较大压力完成溢流带来的溢流损失，同时不过流经过长的油路，且溢流压力小，从而不会产生过多的热量，从而降低了对散热系统的需求。

在转向泵的出口油路上设置有第二泄压旁路，第二泄压旁路上设置有第二卸荷阀和第二电磁换向阀，当铲运机不用转向以及不铲掘物料时，从转向油缸出来的液压油能够不进入转向主阀，直接进入第二泄压旁路，经过第二卸荷阀直接溢流。避免了进入转向主阀后，需克服较大压力完成溢流带来的溢流损失，同时不过流经过长的油路，且溢流压力小，从而不会产生过多的热量，从而降低了对散热系统的需求。

(3)本实用新型的地下铲运机，采用本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统，因此使得该地下铲运机在进行铲掘作业时，无需通过人工操作来控制液压系统中具体由转向泵为铲掘油缸供油还是由转向泵和工作泵同时为铲掘油缸供油，操作简单，自动程度高，从而提高了铲掘效率。并且，因为液压系统的溢流损失少，产生的热量少，对散热系统的需求较低，从而能够减少散热系统的体积，同时增加了整车能量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统的液压原理图。

图中有：1、转向泵；2、工作泵；3、转向主阀；4、工作主阀；5、转向油缸；6、铲掘油缸；7、第一卸荷阀；8、第一电磁换向阀；9、第二卸荷阀；10、第二电磁换向阀；11、传感器；12、第一单向阀；13、第二单向阀。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘液压系统，包括转向泵1、工作泵2、转向主阀3、工作主阀4、转向油缸5、铲掘油缸6和油箱，所述转向泵1的出口油路通过转向主阀3与转向油缸5连接，所述工作泵2的出口油路通过工作主阀4与铲掘油缸6连接，且所述转向主阀3与工作主阀4通过油路连接。从转向泵1出来的液压油流经转向主阀3，然后进入转向油缸5，驱动转向油缸5的活塞杆伸缩，从而驱动地下铲运机转向；从工作泵2出来的液压油流经工作主阀4，然后进入铲掘油缸6，驱动铲掘油缸6的活塞杆伸缩，从而驱动地下铲运机的铲斗进行铲掘动作。当地下铲运机进行铲掘物料时，不进行转向，从转向泵1出来的液压油可以依次流经转向主阀3和工作主阀4，然后进入铲掘油缸6，驱动铲掘油缸6的活塞杆运动。

在所述工作泵2的出口油路上设置有第一泄压旁路，所述第一泄压旁路上设置有第一卸荷阀7和第一电磁换向阀8，通过第一电磁换向阀8控制第一卸荷阀7开闭。具体的，第一卸荷阀7的进油口通过管路与工作泵2的出油口连接，第一卸荷阀7的出油口与油箱连接，第一卸荷阀7的泄油口与第一电磁换向阀8连接。

在本实用新型的实施例中，第一卸荷阀7为先导式顺序阀，第一电磁换向阀8为二位二通电磁换向阀，当第一电磁换向阀8得电时，处于阀右位，此时，液压油能够经过第一电磁换向阀8进入油箱，使得第一卸荷阀7的泄油口处压力小，从而使得第一卸荷阀7打开，进入第一泄压旁路的液压油能够经过第一卸荷阀7进入油箱。当第一电磁换向阀8失电时，处于阀左位，液压油能够经过第一电磁换向阀8不能进入油箱，使得第一卸荷阀7的泄油口处压力大，第一卸荷阀7关闭，从而液压油进入工作主阀4，用于驱动铲掘油缸6工作。

通过设置第一泄压旁路，并在第一泄压旁路上设置第一卸荷阀7和第一电磁换向阀8，从而控制从工作泵2出来的液压油是进入工作主阀4还是直接进入第一泄压旁路溢流。当需要从工作泵2出来的液压油驱动铲掘油缸6时，第一电磁换向阀8失电状态，使第一卸荷阀7关闭，当不需要从工作泵2出来的液压油驱动铲掘油缸6时，第一电磁换向阀8得电状态，使第一卸荷阀7打开，使得液压油全部经过第一泄压旁路溢流，而不用进入工作主阀4。避免了进入工作主阀4后，需克服较大压力完成溢流带来的溢流损失，同时不用流经过长的油路，且溢流压力小，从而不会产生过多的热量，从而降低了对散热系统的需求。

所述铲掘油缸6的大腔的油口处设置有传感器11，传感器11为压力传感器，所述传感器11的检测信号传递给系统控制器，系统控制器根据检测信号控制第一电磁换向阀8工作状态，说明的是，铲掘油缸6的大腔是指其无杆腔。传感器11能够检测铲掘油缸6的大腔中的压力，然后将检测信号传递给系统控制器，系统控制器根据传感器11传递来的信号，来控制第一电磁换向阀8的工作状态，具体的，传感器11检测到铲掘油缸6大腔的压力大于压力设定值，系统控制器判断阻力增大时间大于时间设定值，系统控制器控制第一电磁换向阀8得电。传感器11检测到铲掘油缸6大腔的压力小于压力设定值，系统控制器判断阻力降低时间大于时间设定值，系统控制器控制第一电磁换向阀8失电。

当铲运机开始铲掘物料时，第一电磁换向阀8失电，第一电磁换向阀8处于阀左位，转向泵1和工作泵2同时可以给铲掘油缸6供油，可以快速完成铲掘动作。但是当铲掘物料的阻力突然增大，铲运机处于重载作业，铲掘油缸6运动速度会变慢，不需要太多液压油，即传感器11检测到铲掘油缸6大腔压力p大腔≥pmax(压力设定值)，同时系统控制器判断阻力增大的时间t≥tmin(时间设定值)时，系统控制器控制第一电磁换向阀8处于得电状态，使得第一卸荷阀7打开，工作泵2中的液压油全部通过第一卸荷阀7直接流回油箱，没有造成过多的溢流损失，此时由转向泵1为铲掘油缸6供油，此时转向泵1就能满足铲掘油缸所需流量。当铲掘物料的阻力降低时，即传感器11检测到铲掘油缸6的大腔压力p大腔＜pmax，同时系统控制器判断阻力降低的时间t≥tmin时，系统控制器控制第一电磁换向阀8处于失电状态，转向泵1和工作泵2同时为铲掘油缸6供油，最终铲掘动作快速完成。

因此本实用新型的液压系统，通过在铲掘油缸6的大腔的油口处设置有传感器11，实现了铲掘油缸6工作时，具体由转向泵1为铲掘油缸6供油还是由转向泵1和工作泵2共同为铲掘油缸6供油的自动控制，无需像专利201020221747.7所公开的技术方案中，需要人工来进行操作，自动化程度高，降低了操作人员的工作难度，简化了铲运机的操作过程，从而提高了铲运机铲掘过程中的工作效率，同时能够降低溢流损失，增加了能量的利用率。

在本实用新型的实施例中，工作泵2的出口油路上设置有第一单向阀12，所述第一泄压旁路设置在第一单向阀12与工作泵2之间，从工作泵2出来的液压油能够不经第一单向阀12直接进入第一泄压旁路，然后经过第一卸荷阀7直接进入油箱。通过设置第一单向阀12，避免了液压油回流，对其他油路造成影响。

进一步地，本实用新型的转向泵1的出口油路上设置有第二泄压旁路，所述第二泄压旁路上设置有第二卸荷阀9和第二电磁换向阀10，通过第二电磁换向阀10控制第二卸荷阀9开闭。具体的，第二卸荷阀9的进油口通过管路与转向泵1的出油口连接，第二卸荷阀9的出油口与油箱连接，第二卸荷阀9的泄油口与第二电磁换向阀10连接。

在本实用新型的实施例中，第二卸荷阀9为先导式顺序阀，第二电磁换向阀10为二位二通电磁换向阀，当第二电磁换向阀10得电时，处于阀右位，此时，液压油能够经过第二电磁换向阀10进入油箱，使得第二卸荷阀9的泄油口处压力小，从而使得第二卸荷阀9打开，进入第二泄压旁路的液压油能够经过第二卸荷阀9进入油箱。当第二电磁换向阀10失电时，处于阀左位，液压油能够经过第二电磁换向阀10不能进入油箱，使得第二卸荷阀9的泄油口处压力大，第二卸荷阀9关闭，从而液压油进入转向主阀3，用于驱动铲掘油缸6工作或进入工作主阀4，用于驱动铲掘油缸6工作。

通过设置第二泄压旁路，并在第二泄压旁路上设置有第二卸荷阀9和第二电磁换向阀10，使得当铲运机不转向以及不铲掘物料时，从转向油缸5出来的液压油能够不进入转向主阀3，直接进入第二泄压旁路，经过第二卸荷阀9直接溢流。避免了进入转向主阀3后，需克服较大压力完成溢流带来的溢流损失，同时不用流经过长的油路，且溢流压力小，从而不会产生过多的热量，从而降低了对散热系统的需求。

进一步地，所述的转向泵1的出口油路上设置有第二单向阀13，所述第二泄压旁路设置在第二单向阀13与转向泵1之间，从转向泵1出来的液压油能够不经第二单向阀13直接进入第二泄压旁路，然后经过第二卸荷阀9直接进入油箱。通过设置第二单向阀13，避免了液压油回流，对其他油路造成影响。

进一步地，本实用新型的转向泵1和工作泵2串联，在实际工程中，可直接使用串联泵，因此可以避免使用两个独立的液压泵造成体积过大的问题。

本实用新型还提供一种地下铲运机，该地下铲运机包括本实用新型的开式系统的地下铲运机铲掘节能液压系统、系统控制器、铲掘手柄和转向手柄，所述转向手柄和转向手柄均与系统控制器连接，用于控制液压系统的第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10的工作状态。具体的，所述转向手柄动作时，所述第一电磁换向阀8得电，第二电磁换向阀10失电，第一电磁换向阀8处于右位，第二电磁换向阀10处于左位；所述铲掘手柄动作，所述第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10均失电，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10均处于左位；所述转向手柄和铲掘手柄均无动作，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10均得电，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10均处于右位。

在本实用新型的一个实施例中，地下铲运机使用了本实用新型优选的液压系统实施方案，在本实用新型优选的实施方案中，包括转向泵1、工作泵2、转向主阀3、工作主阀4、转向油缸5、铲掘油缸6、第一卸荷阀7、第一电磁换向阀8、第二卸荷阀9、第二电磁换向阀10、传感器11、第一单向阀12、第二单向阀13和油箱，此时地下铲运机的工作方式如下：

铲运机在运输物料时，当只需要直线行走时，操作人员无需操作转向手柄以及铲掘手柄，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10同时得电，此时，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10都处于阀右位，从转向泵1出来的液压油全部进入第二泄压旁路，通过第二卸荷阀9，进入油箱；从工作泵2出来的液压油全部进入第二泄压旁路，通过第一卸荷阀7，进入油箱。

铲运机在运输物料时，遇到转弯路况时，操作转向手柄，不操作铲掘手柄，转向手柄的动作信号通过控制器发送给液压系统，第二电磁换向阀10处于失电状态，第二电磁换向阀10处于阀左位，第二电磁换向阀10仍然处于得电状态，第二电磁换向阀10处于阀右位，此时，从转向泵1出来的液压油通过转向主阀3进入转向油缸5，转向油缸5驱动铲运机完成一次转向。从工作泵2出来的液压油全部进入第二泄压旁路，然后通过第二卸荷阀9进入油箱。

当铲运机开始铲掘物料时，只操作铲掘手柄后，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10都失电，第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10都处于阀左位，转向泵1和工作泵2同时可以给铲掘油缸6供油，可以快速完成铲掘动作。但是当铲掘物料的阻力突然增大，铲运机处于重载作业，铲掘油缸6运动速度会变慢，不需要太多液压油。即传感器11检测到铲掘油缸6的大腔的压力p大腔≥pmax(压力设定值)，同时系统控制器判断阻力增大的时间t≥tmin(时间设定值)时，系统控制器将第一电磁换向阀8处于得电状态，改变了第一卸荷阀7的设定压力，使得第一卸荷阀7打开，工作泵2中的液压油全部通过第一卸荷阀7直接流回油箱，没有造成过多的溢流损失，此时第二电磁换向阀10还是处于失电状态，由转向泵1为铲掘油缸6供油，此时转向泵1就能满足铲掘油缸所需流量。当铲掘物料的阻力降低时，即传感器11检测到铲掘油缸6大腔的压力p大腔＜pmax，同时系统控制器判断阻力降低的时间t≥tmin时，系统控制器将第一电磁换向阀8处于失电状态，第二电磁换向阀10还是处于失电状态，转向泵1和工作泵2同时为铲掘油缸6供油，最终铲掘动作快速完成。

因此本实用新型的地下铲运机，在进行铲掘作业时，无需通过人工操作来控制液压系统中具体由转向泵为铲掘油缸供油还是由转向泵和工作泵同时为铲掘油缸供油，操作简单，自动程度高，从而提高了铲掘效率。并且，因为液压系统的溢流损失少，产生的热量少，对散热系统的需求较低，从而能够减少散热系统的体积，同时增加了整车能量的利用率。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。