一种公铁两用工程机械的转向液压系统的制作方法

1.本发明涉及公铁两用工程机械领域，特别涉及一种公铁两用工程机械的转向液压系统。


背景技术：

2.公铁两用工程机械是指既能在铁路轨道上运行，又能在一般道路甚至野外运行的特殊工程机械，如公铁两用的牵引车、发电车、挖掘机、装载机等等。早期主要用于军事，现代主要承担铁路建设及沿线的检修、救援等应急任务。
3.现有的公铁两用工程机械需要进行曲线行驶时，通过导向轮与轨道的硬接触作用力完成转弯，在两行走轴没有轴线方向相对运动能力的情况下，易造成导向轮压力不够，导致车辆脱轨。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明公开了一种公铁两用工程机械的转向液压系统，包括负荷传感转向器、转向优先控制器、左电磁换向阀、右电磁换向阀、左转向油缸、右转向油缸、下降油缸、工作阀组以及接近开关；所述负荷传感转向器的出油口分别与所述左电磁换向阀和右电磁换向阀连接，所述左电磁换向阀同时与所述左转向油缸的进油腔和所述右转向油缸的回油腔连接，所述右电磁换向阀同时与所述右转向油缸的进油腔和所述左转向油缸的回油腔连接；所述转向优先控制器的进油口通过转向油泵与液压油箱连接，所述转向优先控制器的出油口与所述负荷传感转向器的进油口连接；所述工作阀组的进油口通过工作油泵与液压油箱连接，所述工作阀组的出油口与所述下降油缸的进油口连接，所述下降油缸的活塞杆与公铁机械的导向轮连接，所述工作阀组还与所述转向优先控制器连接；所述接近开关设置在下降油缸的缸筒上并与所述左电磁换向阀和右电磁换向阀连接。
5.进一步地，所述负荷传感转向器包括转向阀、摆线马达、第一溢流阀以及第二溢流阀，所述转向阀的进油口与所述转向优先控制器连接，所述摆线马达与所述转向阀的中位节流口连接，所述第一溢流阀设置在所述左电磁换向阀与液压油箱之间的管路上，所述第二溢流阀设置在所述右电磁换向阀与液压油箱之间的管路上。
6.进一步地，所述转向优先控制器包括优先阀以及第三溢流阀，所述优先阀的进油口通过所述转向油泵与液压油箱连接，所述优先阀的出油口与所述负荷传感转向器连接，所述第三溢流阀设置在所述优先阀与液压油箱之间的管路上。
7.进一步地，所述工作阀组包括并联的第一多路阀、第二多路阀以及第三多路阀，上述各多路阀的进油口均通过所述工作油泵与液压油箱连接，上述各多路阀的回油口均与所述液压油箱连接。
8.进一步地，所述第一多路阀通过控制油路与所述下降油缸连接。
9.进一步地，所述第二多路阀通过控制油路与公铁机械的举升油缸连接。
10.进一步地，所述第三多路阀通过控制油路与公铁机械的翻斗油缸连接。
11.进一步地，还包括手动开关，所述手动开关一端连接车载直流电源，另一端与所述接近开关连接。
12.本发明的有益效果是：本发明的转向液压系统通过负荷传感转向器和工作阀组控制下降油缸和导向轮的工作状态，实现了公路与铁路模式的转换，避免了转向油缸在通过曲线时所受到的冲击，提高公铁机械曲线通过能力的同时延长了液压系统的使用寿命。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明的结构原理示意图；图2为本发明中负荷传感转向器的结构原理图；图3为本发明中转向优先控制器的结构原理图；图4为本发明中左电磁换向阀的结构原理图。
15.附图标记：10
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负荷传感转向器；101
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转向阀；102
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摆线马达；103
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第一溢流阀；104
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第二溢流阀；20
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转向优先控制器；201
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优先阀；202
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第三溢流阀；30
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左电磁换向阀；40
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右电磁换向阀；50
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左转向油缸；60
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右转向油缸；70
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下降油缸；80
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工作阀组；81
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第一多路阀；82
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第二多路阀；83
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第三多路阀；90
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接近开关；100
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转向油泵；110
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液压油箱；120
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工作油泵；130
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接近开关感应板；140
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手动开关；150
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直流电源；160
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举升油缸；170
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翻斗油缸。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
17.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
18.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
19.在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.如图1
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4所示，本实施例的一种公铁两用工程机械的转向液压系统，包括负荷传感转向器10、转向优先控制器20、左电磁换向阀30、右电磁换向阀40、左转向油缸50、右转向油缸60、下降油缸70、工作阀组80以及接近开关90。
21.负荷传感转向器10包括转向阀101、摆线马达102、第一溢流阀103以及第二溢流阀104，转向优先控制器20包括优先阀201以及第三溢流阀202。其中：优先阀201的进油口p2通过转向油泵100与液压油箱110连接，优先阀201的其中一出油口cf与负荷传感转向器10的进油口p1连接，第三溢流阀202设置在优先阀201与液压油箱110之间的管路上，起到液压系统的稳压、卸荷和安全保护作用。
22.转向油泵100工作时，液压油进入优先阀201的进油口p2，优先阀201的出油口ef与工作阀组80的进油口通过管路连接，同时优先阀201还与转向阀101通过电气连接。
23.当优先阀201的进油口p2进油时，液压油优先供应到出油口cf；当负荷传感转向器10不工作时，出油口cf处于封闭状态，此时负载反馈口ls的压力为零，优先阀201的阀芯右端进油，液压力作用在阀芯右端，克服弹簧的预压力，使阀芯向左移动，此时进油口p2与出油口ef连通，液压油流到工作阀组80中去，从而实现双泵合流。当负荷传感转向器10工作时，出油口cf经负荷传感转向器10与左转向油缸50、右转向油缸60连接，从而实现公铁机械的转向。
24.负载反馈口ls的压力信号通过节流小孔作用在阀芯的左端，此时阀芯右端的压力较负荷传感转向器10出口的压力低，由于阀芯左右两端压差的变化及弹簧的作用，当负荷传感转向器10的转速很大时，使得阀芯向右移动至关闭，液压油优先供给负荷传感转向器10。当转向负荷超过额定值时，负载反馈口ls的液压油使第三溢流阀202开启，负载反馈口ls卸压，阀芯左移，转向油泵100的来油合流到工作阀组80中，当工作阀组80不工作时，经多路阀中的中立位置卸荷。
25.摆线马达102与转向阀101的中位节流口c0连接，第一溢流阀103设置在左电磁换向阀30与液压油箱110之间的管路上，第二溢流阀104设置在右电磁换向阀40与液压油箱110之间的管路上。
26.转向阀101的出油口l、r分别与左电磁换向阀30的进油口p3和右电磁换向阀40的进油口p4连接，左电磁换向阀30的出油口a3同时与左转向油缸50的进油腔和右转向油缸60的回油腔连接，右电磁换向阀40的出油口a4同时与右转向油缸60的进油腔和左转向油缸50的回油腔连接；左电磁换向阀30的回油口t3与右电磁换向阀40的回油口t4连接；左电磁换向阀30和右电磁换向阀40分别与接近开关90通过电气连接。
27.摆线马达102是一个计量装置（熄火转向时起油泵作用），它把分配给左转向油缸50和右转向油缸60的油液体积量转化为转向器阀套的角位移量，转向器阀套相对阀芯的角位移决定了配油窗口的开口面积。方向盘转速越高，相对角位移越大，配油窗口的开口面积也越大；方向盘停止转动时，相对角位移为零，配油窗口自动关闭，实现反馈控制。回位弹簧使阀套越过死区，与阀芯对中。优先阀201是一个定差减压元件，无论负载压力和油泵供油量如何变化，优先阀201均能维持转向阀101内变节流口c1两端的压差基本不变，从而保证供给转向阀101的流量始终等于方向盘转速与转向阀101排量的乘积。
28.转向阀101处于中位时，如果发动机熄火，转向油泵100不供油，优先阀201的控制弹簧把阀芯向右推，接通出油口cf的油路。发动机起动后，优先阀201分配给cf油路的油液，
流经转向阀101的中位节流口c0，产生压降。中位节流口c0两端的压力传到优先阀201阀芯的两端，由此产生的液压力与弹簧力、液动力平衡，使阀芯处于一个平衡位置。由于中位节流口c0的液阻很大，只要流经很小的流量便可以产生足以推动优先阀阀芯左移的压差，推动阀芯左移，开大出油口ef阀口，关小出油口cf阀口，所以流过cf油路的流量很小。
29.转动方向盘时，转向阀101的阀芯与阀套之间产生相对角位移。当角位移达到某值后，中位节流口c0完全关闭，油液流经变节流口c1产生压降。变节流口c1两端的压力传到优先阀阀芯两端，迫使阀芯寻找新的平衡位置，优先阀201起到压力补偿作用，使得变节流口c1两端的压差为某个定值，仍然等于弹簧预紧力，从而使通过节流孔的流量与方向盘的转速成比例，而系统多余的流量经出油口ef口回液压油箱110。
30.如果方向盘的转速提高，在变化的瞬间，流过转向阀101的流量值小于方向盘转速与转向阀101排量的乘积，摆线马达102带动阀套的转速低于方向盘带动阀芯的转速，结果阀芯相对阀套的角位移增加，变节流口c1的开度增加。这时，只有流过更大的流量才能在变节流口c1两端产生转速变化前的压差，推动优先阀阀芯左移。因此优先阀201内接通cf油路的阀口开度将随方向盘转速的提高而增大。最终，优先阀201向转向阀101的供油流量将等于转向盘转速与转向阀101排量的乘积。
31.工作阀组80的进油口通过工作油泵120与液压油箱110连接，下降油缸70的活塞杆与公铁机械的导向轮连接，工作阀组80还与转向优先控制器20连接。
32.接近开关90设置在下降油缸70的缸筒上并与左电磁换向阀30和右电磁换向阀40通过电气连接，下降油缸70的活塞杆上设有接近开关感应板130。
33.该系统还包括手动开关140，手动开关140一端连接车载直流电源150，另一端与接近开关90连接，可以通过手动控制导向轮的升降。
34.工作阀组80包括并联的第一多路阀81、第二多路阀82以及第三多路阀83，上述各多路阀的进油口均通过工作油泵120与液压油箱110连接，上述各多路阀的回油口均与液压油箱110连接。其中：第一多路阀81的第一油路a81与下降油缸70的回油腔连接，第二油路b81与下降油缸的进油腔连接；第二多路阀82的第一油路a82与公铁机械的举升油缸160的进油腔连接，第二油路b82与举升油缸160的回油腔连接；第三多路阀83的第一油路a83与公铁机械的翻斗油缸170的进油腔连接，第二油路b83与翻斗油缸170的回油腔连接；举升油缸160和翻斗油缸170分别控制公铁机械料斗的举升和翻转动作。
35.第一多路阀81出来的液压油经i口进入下降油缸70的进油腔时，活塞杆伸出，同时回油腔内的液压油通过h口回到液压油箱110，导向轮落下与导轨接触；同时活塞杆上的接近开关感应板130靠近缸筒上的接近开关90，接近开关90在磁力作用下接通电源分别给左电磁换向阀30、右电磁换向阀40供电，左电磁换向阀30、右电磁换向阀40在磁力作用下进油口p3与泄压口b3接通、进油口p4与泄压口b5接通，出油口a3与回油口t3接通、出油口a4与回油口t4接通，这时左转向油缸50、右转向油缸60的进油腔和回油腔接通，负荷传感转向器10无法控制左转向油缸50和右转向油缸60，左转向油缸50和右转向油缸60进入导向轮控制状态。
36.第一多路阀81出来的液压油经h口进入下降油缸70的回油腔时，活塞杆缩回，同时进油腔内的液压油通过i口回到液压油箱110，导向轮收起，与导轨脱离接触；同时活塞杆上
的接近开关感应板130离开缸筒上的接近开关90，接近开关90断开电源，左电磁换向阀30、右电磁换向阀40在弹簧作用下进油口p3与出油口a3接通、进油口p4与出油口a4接通，泄压口b3与回油口t3接通、泄压口b4与回油口t4接通，这时左转向油缸50和右转向油缸60进入负荷传感转向器10控制状态。
37.该转向液压系统的工作原理如下：在公路模式时，公铁两用工程机械的轮胎与地面接触运动，这时由于导向轮处于收回位置，接近开关90处于常开状态，左电磁换向阀30和右电磁换向阀40的进油口p3、p4分别与出油口a3、a4接通，左转向油缸50的进油腔和右转向油缸60的回油腔连通，右转向油缸60的进油腔和左转向油缸50的回油腔连通，负荷传感转向器10供油控制两转向油缸运动完成前后车架的转向运动。
38.在铁路模式时，下降油缸9工作，导向轮处于伸出位置，接近开关感应板130触发接近开关90，接近开关90处于常闭状态。左电磁换向阀30、右电磁换向阀40在磁力作用下出油口a3与回油口t3接通、出油口a4与回油口t4接通，左转向油缸50的进油腔、回油腔和右转向油缸60的进油腔、回油腔分别连通，左电磁换向阀30、右电磁换向阀40的泄压口b3、b4处于断路状态，负荷传感转向器10无法控制左转向油缸50和右转向油缸60，前后车架铰接处于自由运动状态，前车架导向轮控制前车架方向，后车架导向轮控制后车架方向，转弯时导向轮对受到轨道的约束而被强制进入转弯状态，前车架、后车架由于导向轮的强制作用自动形成适合转弯的夹角，避免了导向轮压力不够，导致车辆脱轨的现象。
39.本发明的转向液压系统通过负荷传感转向器和工作阀组控制下降油缸和导向轮的工作状态，实现了公路与铁路模式的转换，避免了导向轮在通过曲线时所受到的冲击，提高公铁机械曲线通过能力的同时延长了液压系统的使用寿命。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。