一种可回收溢流能的装载机工作液压系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于工程机械技术领域，具体地说，尤其涉及一种装载机工作液压系统。
【背景技术】
[0002]装载机的主要作业方式是铲掘作业和装载作业，为了完成这两类作业，需要由工作液压系统驱动液压缸完成举升、下降、収斗、卸料等动作。
[0003]图1为目前一般的定量栗驱动装载机工作液压系统，其能量损耗主要包括溢流损失、节流损失和中位卸荷损失。装载机进行重载作业时，溢流损失为工作液压系统主要能耗来源。目前降低溢流损失的主要方法包括采用变量栗驱动液压系统或者采用双栗合流液压系统，但是上述两类系统只能降低溢流损失，并不能回收利用溢流能量，且变量系统的成本远尚于定量系统。
[0004]为了降低定量栗驱动装载机工作液压系统的溢流损失，本发明提出一种新的可回收并利用溢流损失的新型工作液压系统。
【发明内容】
[0005]本发明的技术方案如图2所示，包括:油箱(1)、滤油器(2)、定量栗(3)、多路换向阀(4)、举升液压缸(5)、翻斗液压缸(6)、蓄能器(7)和溢流能回收阀(8);其中溢流能回收阀(8 )包含负载压力采集阀(8-1)、开关阀(8-2 )、二位四通阀(8-3 )、溢流阀(8-4 )、二位三通换向阀(8-5 )、单向阀(8-6 )和液控单向阀(8-7 )。
[0006]连接方式如图2所示:油箱(1)出口经滤油器(2 )与定量栗(3 )入口连接，定量栗
(3)出口经溢流能回收阀(8)与多路换向阀(4)入口连接，多路换向阀(4)出口分别与举升液压缸(5)、翻斗液压缸(6)、油箱(1)连接，溢流能回收阀(8)分别与蓄能器(7)、油箱(1)连接。其中溢流能回收阀(8)内部的主要连接方式为:负载压力采集阀(8-1)输入口分别为举升液压缸(5)的大腔和翻斗液压缸(6)的小腔连接，输出口与液控单向阀(8-7)的控制油口连接；液控单向阀(8-7 )分别与蓄能器(7 )和二位四通阀(8-3 )的下位控制油口连接；二位三通换向阀(8-5 )的入口与溢流阀(8-4 )的出口连接，出口分别与蓄能器(7 )和油箱(1)连接；二位三通换向阀(8-5 )的控制油口与蓄能器(7 )连接；二位四通阀(8-3 )的四个油口分别与定量栗(3 )的出口、多路换向阀(4 )的进口、油箱(1)和蓄能器(7 )连接。
[0007]本发明的工作原理为:对于图1所示的现有装载机工作液压系统，当工作栗出口压力大于溢流阀的开启压力时，定量栗输出的高压油液会经溢流阀流回油箱，这是溢流损失产生的原因。对于图2所示的本发明提出的新工作液压系统，当工作栗(3)出口压力大于溢流阀(8-4)的开启压力时，定量栗输出的高压油液会经过二位三通换向阀(8-5)流入蓄能器(7)，对蓄能器(7)进行充能，使蓄能器(7)内的压力上升；当蓄能器(7)的压力达到最高工作压力时，则会通过压力控制油路使二位三通换向阀(8-5)工作在下位，即溢流的高压油液经二位三通换向阀(8-5)流回油箱(1)，这样确保了液压系统的安全性；负载压力采集阀(8-1)会一直采集举升液压缸(5)大腔和翻斗液压缸(6)小腔的负载压力，当负载压力大于液控单向阀(8-7)开启压力时，液控单向阀(8-7)开启，蓄能器(7)的压力会和负载压力进行比较，若蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和不小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和，会通过压力控制油路使二位四通阀(8-3)工作在下位，此时若蓄能器(7)的压力不小于开关阀(8-2)的换位压力(开关阀(8-2)的换位压力等于蓄能器的最低工作压力)，则蓄能器(7)内的高压油液经二位四通阀(8-3)单独向液压系统供油，定量栗(3)输出的油液则全部经二位四通阀(8-3)低压卸荷，流回油箱(1 )。如果蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和，则二位四通阀(8-3)工作在上位，即由定量栗(3)单独向液压系统供油，同样如果蓄能器(7)的压力小于开关阀(8-2)的换位压力，也由定量栗(3)单独向液压系统供油。为了方便理解上述回收利用溢流能的整个过程，可以参看图3的工作原理流程图。
[0008]需要注意的是，为了使本发明提出的液压系统安全有效地回收溢流能，有以下5个约束条件必须得到满足。
[0009]1.开关阀(8-2)的换位压力为蓄能器(7)的最低工作压力，该条件保证蓄能器(7)内储存有足够多的高压油液。
[0010]2.二位四通阀(8-3)上端弹簧压力必须大于下端弹簧压力，该条件保证只有蓄能器(7)压力高于负载压力时，才会由蓄能器(7)单独向液压系统供油。
[0011]3.溢流阀(8-4)及其与油箱(1)之间连接油管的最小有效通流面积必须满足下述经验小孔流量公式的约束:Q f CA (2 Δ p/ p ) °.5，式中Q表示溢流阀(8-4)的额定溢流流量，C表示孔口流量系数，A表示最小有效通流面积，Δρ表示溢流阀(8-4)的开启压力与蓄能器(7)的最高工作压力之差，该差必须为正值，Ρ表示液压油的密度；该条件属于安全工作条件，必须被满足，它保证了溢流的高压油液能安全地流向蓄能器。该条件的物理意义是溢流阀(8-4)及其与油箱(1)之间连接油管的最小有效通流面积越大，液压系统的溢流安全性就越尚。
[0012]4.液控单向阀(8-7)的开启压力必须大于4Μρ，该条件保证了蓄能器(7)不会在装载机空载时向液压系统供油。
[0013]5.开关阀(8-2)的换位压力是蓄能器(7)的最低工作压力，二位三通换向阀(8-5)的换位压力是蓄能器(7)的最高工作压力。
[0014]本发明的有益效果是:1.可以回收并且利用装载机工作液压系统的溢流能量；
2.整个回收及再利用溢流能过程是全自动的，不需要驾驶员的干预，不会改变驾驶员的操作习惯；3.与现有的工作液压系统相比，该液压系统只需要添加蓄能器(7)和溢流能回收阀(8 )，且整个新系统都是液控的，没有引入电控单元，保证了易改装和低成本性。
【附图说明】
[0015]图1为目前一般的定量栗驱动装载机工作液压系统图。
[0016]图2为本发明的液压原理图。
[0017]图3为本发明的工作原理流程图。
[0018]图1中:1.油箱，2.滤油器，3.定量栗，4.多路换向阀，5.举升液压缸，6.翻斗液压缸，7.溢流阀。
[0019]图2中:1.油箱，2.滤油器，3.定量栗，4.多路换向阀，5.举升液压缸，6.翻斗液压缸，7.蓄能器，8.溢流能回收阀；8-1.负载压力采集阀，8-2.开关阀，8-3.二位四通阀，8-4.溢流阀，8-5.二位三通换向阀，8-6.单向阀，8-7.液控单向阀。
【具体实施方式】
[0020]本发明的【具体实施方式】如图2和图3中所示:由溢流阀(8-4)判定定量栗(3)出口压力是否不小于溢流阀(8-4)的开启压力，如果不小于，则由二位三通换向阀(8-5)判定蓄能器(7)是否达到最大工作压力，如果达到则溢流油液经二位三通换向阀(8-5)下位流回油箱(1)，如果未达到则溢流油液经二位三通换向阀(8-5)上位流入蓄能器(7) ?’另一方面，如果定量栗(3)出口压力小于溢流阀(8-4)的开启压力，则由二位四通阀(8-3)判定蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和是否不小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和，如果小于则二位四通阀(8-3)工作在上位，由定量栗(3)单独向液压系统供油；如果不小于并且经开关阀(8-2)判定蓄能器(7)的压力不小于其最低工作压力，则开关阀(8-2)和二位四通阀(8-3)都工作在下位，蓄能器(7)内的高压油液单独向液压系统供油，定量栗(3)输出的油液则低压卸荷，流回油箱(1)，如果不小于并且经开关阀(8-2)判定蓄能器(7)的压力小于其最低工作压力，则开关阀(8-2)工作在上位，那么仍由定量栗(3 )单独向液压系统供油。
[0021]本发明提出的液压系统所必须满足的约束条件已经在
【发明内容】
的后半部分阐述清楚。
【主权项】
1.一种可回收溢流能的装载机工作液压系统，包括油箱(1)、滤油器(2)、定量栗(3)、多路换向阀(4)、举升液压缸(5)、翻斗液压缸(6)、蓄能器(7)和溢流能回收阀(8)，其中溢流能回收阀(8)包括负载压力采集阀(8-1)、开关阀(8-2)、二位四通阀(8-3)、溢流阀(8-4), 二位三通换向阀(8-5)、单向阀(8-6)和液控单向阀(8-7);负载压力采集阀(8_1)输入端分别与举升液压缸(5)的大腔和翻斗液压缸(6)的小腔连接，输出端与液控单向阀(8-7)的控制油口连接；二位四通阀(8-3)上位处的控制油口与负载压力采集阀(8-1)的输出端连接，二位四通阀(8-3)下位处的控制油口经液控单向阀(8-7)与蓄能器(7)出口连接；开关阀(8-2)下位处的控制油口和二位三通换向阀(8-5)下位处的控制油口都与蓄能器(7)出口连接；所述的一种可回收溢流能的装载机工作液压系统，其特征在于:当定量栗(3)出口压力不小于溢流阀(8-4)的开启压力时，如果蓄能器(7)达到最大工作压力，则溢流油液经二位三通换向阀(8-5)下位流回油箱(1)，如果蓄能器(7)未达到最大工作压力，则溢流油液经二位三通换向阀(8-5)上位流入蓄能器(7);当定量栗(3)出口压力小于溢流阀(8-4)的开启压力时，如果蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和，则定量栗(3)单独向液压系统供油，如果蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和不小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和并且蓄能器(7)的压力不小于其最低工作压力，则蓄能器(7)单独向液压系统供油，如果蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和不小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和但是蓄能器(7)的压力小于其最低工作压力，则定量栗(3 )单独向液压系统供油。2.根据权利要求1所述的一种可回收溢流能的装载机工作液压系统，其特征在于:由二位三通换向阀(8-5)判定蓄能器(7)是否达到最大工作压力，如果达到，则二位三通换向阀(8-5)工作在下位；如果未达到，则二位三通换向阀(8-5)工作在上位。3.根据权利要求1所述的一种可回收溢流能的装载机工作液压系统，其特征在于:由二位四通阀(8-3)判定蓄能器(7)的压力与二位四通阀(8-3)下端弹簧压力之和是否不小于负载压力与二位四通阀(8-3)上端弹簧压力之和，如果不小于，则二位四通阀(8-3)工作在下位；如果小于，则二位四通阀(8-3)工作在上位。
【专利摘要】本发明提出一种可回收溢流能的装载机工作液压系统，与现有的液压系统相比，主要增加了一个蓄能器和一个溢流能回收阀，其中溢流能回收阀由负载压力采集阀、开关阀、二位四通阀、溢流阀、二位三通换向阀、单向阀和液控单向阀组成。溢流能回收阀包含多个判定条件，这些判定条件保证了本发明提出的液压系统能安全地回收并重新利用溢流能量。本发明的有益效果是可以安全地回收利用装载机工作液压系统的溢流能，且整个系统都是液控的，没有引入电控单元。
【IPC分类】F15B11/16, F15B1/02, F15B21/14
【公开号】CN105298958
【申请号】CN201510858712
【发明人】谭兆钧, 闫振威, 原现杰
【申请人】华北水利水电大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月1日