带双泵合流功能的拖拉机负载敏感液压系统的制作方法

本实用新型涉及一种带双泵合流功能的拖拉机负载敏感液压系统，属于液压传动控制技术领域。

背景技术：

目前，在国内外拖拉机上广泛应用的主操纵阀一般都采用单泵供油的方式工作，液压系统流量比较小，不能满足复合动作时的大流量需求。现有的拖拉机主操纵阀上，一般是采用阀前补偿的压力补偿方式，在不同工作负载的多个执行机构同时动作时，油液会优先供给负载压力低的执行机构，导致执行机构动作协调性降低。

如于2011年10月12日公开的实用新型专利拖拉机用负载传感液压系统(公开号：202007800U)，公开了一种拖拉机用负载传感液压系统，包括负载传感变量泵、滤油器、动态信号优先阀、变量泵内压力比较阀、梭阀、电控提升阀片、负载传感换向阀、多路阀总成等；负载传感变量泵安装在传动箱的油泵输出轴上；滤油器安装在液压油箱上；滤油器出口通过油管与负载传感变量泵入口连接；负载传感变量泵出口通过油管与动态信号优先阀入口连接，动态信号优先阀安装在传动箱侧面；动态信号优先阀一个出口与多路阀总成进油口通过油管连接；另一出口连接转向系统；电控提升阀片一个出口与提升油缸通过软管连接；另一出口直接通过油管流回液压油箱；梭阀安装在传动箱的侧面，通过油管将多路阀总成的反馈油口和负载传感变量泵的反馈油口及转向系统的反馈油口连接。其采用通用化的液压元器件，减少了专业化的设计开发制造费用，降低了人工及制造成本；采用负载传感技术，减少了系统功率的损失。运用电控技术对拖拉机作业过程进行多参量综合控制，从而提高了拖拉机的使用性能，同时可进行故障诊断监视，使系统工作更加可靠。但是在实际使用过程中，存在如下不足：

1.液压系统是单泵供油，系统流量较小，执行运动速度慢，不利于工作效率的提升；

2.多路阀采用阀前补偿原理，在多个执行部件同时动作时，优先满足工作负载较低的执行机构动作，使执行机构动作不协调。

为了提高复合动作的协调性，在挖掘机等工程机械上已经广泛采用了基于阀后补偿原理的负载敏感多路阀，但是在国内拖拉机上上尚未应用。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种带双泵合流功能的拖拉机负载敏感液压系统，能够实现数个执行机构在不同工况下具有良好的流量供给及分配性能，实现对重型拖拉机上的农具升降控制、农具翻转控制、播种驱动、风筒驱动等多个执行机构的控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一种带双泵合流功能的拖拉机负载敏感液压系统，包括电动机、第一液压泵、第二液压泵、二位三通电磁换向阀、具有双向合流功能的二位四通液控换向阀以及对称布置在二位四通液控换向阀两端的两个进油工作联，两个进油工作联包括第一安全阀、第二安全阀、第一压力切断阀、第二压力切断阀、第一三通分流阀、第二三通分流阀、第一换向调速阀、第二换向调速阀、第三换向调速阀、第四换向调速阀、第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀、第四减压阀、第一背压阀、第二背压阀，第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀、第四减压阀对应安装在第一换向调速阀、第二换向调速阀、第三换向调速阀、第四换向调速阀的出口处；电动机与第一液压泵、第二液压泵连接，用于驱动第一液压泵、第二液压泵工作；第一液压泵、第二液压泵的出油口与第一换向调速阀、第二换向调速阀、第三换向调速阀、第四换向调速阀、二位四通液控换向阀的两个进油口对应连接；二位四通液控换向阀的先导控制端分别与二位三通电磁换向阀输出端、回油路T相通；二位四通液控换向阀的两个输出端与第一压力切断阀、第二压力切断阀、第一三通分流阀、第二三通分流阀、第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀、第四减压阀相通；二位三通电磁换向阀的输入口与合流外控压力输入口相通。

优选地，所述第一安全阀、第二安全阀、第一压力切断阀、第二压力切断阀、第一三通分流阀及第二三通分流阀均为螺纹插装式结构。

优选地，还包括第一定流量阀和第二定流量阀，第一定流量阀和第二定流量阀对应安装在二位四通液控换向阀输出端与回油路T之间，用于保证负载反馈信号的稳定性、准确性和时效性。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本液压系统的主要总体液压参数为：额定压力210bar，单泵排量100L/min，双泵合流200L/min，液压先导控制，控制压力5-18bar。

2、合流阀为常闭机能，初始状态为合流，电磁阀通电时，强制合流阀断开，亦可以实现常，切换简单方便。相对于现有技术，本实用新型允许油液由p1到p2和由p2到p1双向流动，使各联的流量调速区间更大，执行机构动作更迅速。

3、本实用新型在压力补偿技术上进行了改进。现有技术中在所有换向阀的入口设置了压力补偿器，实现了多个执行机构同时动作和流量的稳定性但是无法实现不同工作压力下的执行元件协调动作。本实用新型将压力补偿器设置在换向阀的出口，通过LS回路油液的选择性切入，保证动作的协调性。

4、本实用新型中，当系统空载时，进行压力卸荷，实现节能的同时延长系统寿命。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型第一、二换向调速阀都工作时各阀的状态示意图；

图3为本实用新型第一换向调速阀工作，第二换向调速阀不工作时a1输入高压油液各阀状态示意图；

图4为本实用新型第一换向调速阀工作，第二换向调速阀不工作时工作压力继续升高各阀的状态示意图；

图5为本实用新型第一、二换向调速阀同时工作，a1、a2输入高压油液时各阀的状态示意图；

图6为本实用新型第一、二换向调速阀同时工作，第二换向调速阀工作压力大于第一换向调速阀工作压力时各阀的状态示意图。

图中：M、电动机，P1、第一液压泵，P2、第二液压泵，R1、第一安全阀，R2、第二安全阀，RL1、第一压力切断阀，RL2、第二压力切断阀，I、第一三通分流阀，II、第二三通分流阀，MV1、第一换向调速阀，MV2、第二换向调速阀，MV3、第三换向调速阀，MV4、第四换向调速阀，SV1、第一减压阀，SV2、第二减压阀，SV3、第三减压阀，SV4、第四减压阀，DT、二位三通电磁换向阀，HV、二位四通液控换向阀，S1、第一定流量阀，S2、第二定流量阀，DV1、第一背压阀，DV2、第二背压阀，P3、合流外控压力输入口，L、泄油道，LS1、第一负载敏感压力输出口，LS2、第二负载敏感压力输出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种带双泵合流功能的拖拉机负载敏感液压系统，包括电动机M、第一液压泵P1、第二液压泵P2、二位三通电磁换向阀DT、具有双向合流功能的二位四通液控换向阀HV以及对称布置在二位四通液控换向阀HV两端的两个进油工作联，两个进油工作联包括第一安全阀R1、第二安全阀R2、第一压力切断阀RL1、第二压力切断阀RL2、第一三通分流阀I、第二三通分流阀II、第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2、第三换向调速阀MV3、第四换向调速阀MV4、第一减压阀SV1、第二减压阀SV2、第三减压阀SV3、第四减压阀SV4、第一背压阀DV1、第二背压阀DV2，第一减压阀SV1、第二减压阀SV2、第三减压阀SV3、第四减压阀SV4对应安装在第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2、第三换向调速阀MV3、第四换向调速阀MV4的出口处；电动机M与第一液压泵P1、第二液压泵P2连接，用于驱动第一液压泵P1、第二液压泵P2工作；第一液压泵P1、第二液压泵P2的出油口与第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2、第三换向调速阀MV3、第四换向调速阀MV4、二位四通液控换向阀HV的两个进油口对应连接；二位四通液控换向阀HV的先导控制端分别与二位三通电磁换向阀DT输出端、回油路T相通；二位四通液控换向阀HV的两个输出端与第一压力切断阀RL1、第二压力切断阀RL2、第一三通分流阀I、第二三通分流阀II、第一减压阀SV1、第二减压阀SV2、第三减压阀SV3、第四减压阀SV4相通；二位三通电磁换向阀DT的输入口与合流外控压力输入口P3相通。

上述第一安全阀R1、第二安全阀R2、第一压力切断阀RL1、第二压力切断阀RL2、第一三通分流阀I及第二三通分流阀II均为螺纹插装式结构，方便维修更换和调试。其中，各个压力切断阀、安全阀压力可调，扩大了适用范围。

为了保证负载反馈信号(LS压力信号)的稳定性和信号反馈的准确性与时效性，可在LS回路增设第一定流量阀S1和第二定流量阀S2，第一定流量阀S1和第二定流量阀S2对应安装在二位四通液控换向阀HV输出端与回油路T之间，均为0.6-0.8L/min的定流量阀。

如图1所示，A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4为四个执行机构的接口，a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4为外部先导压力输入口，L为泄油道，LS1为第一负载敏感压力输出口，LS2为第二负载敏感压力输出口，T1、T2为通油箱回油接口。使用时，合流的具体实现方式如下：

当二位三通电磁换向阀DT失电时，二位三通电磁换向阀DT左位在弹簧力作用下接入油路，二位四通液控换向阀HV的上腔与泄油道L连通，二位四通液控换向阀HV阀芯在弹簧力作用下处于下位，此时第一液压泵P1与第二液压泵P2接通，第一负载敏感压力输出口LS1与第二负载敏感压力输出口LS2接通，实现双泵合流；

当二位三通电磁换向阀DT断电时，二位三通电磁换向阀DT右位在电磁力作用下接入油路，二位四通液控换向阀HV上腔与合流外控压力输入口P3连通，二位四通液控换向阀HV阀芯在液压力作用下处于上位，此时第一液压泵P1与第二液压泵P2断开，第一负载敏感压力输出口LS1与第二负载敏感压力输出口LS2断开，双泵单独工作；

此外，通过改变二位三通电磁换向阀DT和二位四通液控换向阀HV的油路，还可以实现二位三通电磁换向阀DT失电，双泵单独工作；二位三通电磁换向阀DT得电，双泵合流。

本实用新型中的负载敏感是基于阀后补偿原理，也就是在主油路中，第一减压阀SV1、第二减压阀SV2、第三减压阀SV3、第四减压阀SV4分别安装在第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2、第三换向调速阀MV3、第四换向调速阀MV4的后面。下面以第一换向调速阀MV1与第二换向调速阀MV2两联进行详细阐述：

(1)当第一换向调速阀MV1与第二换向调速阀MV2都不工作时：假定a1、b1、a2、b2的先导控制压力均为0，此时第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2处于中位，第一减压阀SV1、第二减压阀SV2的上腔和下腔接回油箱，腔内油液压力为0，在下腔弹簧力的作用下，均处于下位，如图2所示，第一负载敏感压力输出口LS1中的油液通过第一定流量阀S1返回油箱，第一负载敏感压力输出口LS1中的油液反馈压力为0，因此系统压力p只需要克服很小的弹簧阻力便可以将第一三通分流阀I打开，油液全部通过第一三通分流阀I返回油箱，此时系统消耗功率P＝p×Q，其中p为系统压力，Q为系统流量。由于p很小，因此系统功率损失P也很低，实现空载时的压力卸荷。由于系统的温升是由功率损失引起的，低功率损失P也意味着系统发热少，温升低，有利于延长液压系统及液压油的使用寿命。

(2)当第一换向调速阀MV1工作，第二换向调速阀MV2不工作时：假定a1通入高压油液，a2，b1，b2先导控制压力为0，第一换向调速阀MV1在a1油液作用力下向上移动，此时第一换向调速阀MV1的下位接入主油路。主油路中高压油液通过第一换向调速阀MV1进入第一减压阀SV1的上腔，在该高压油液作用力下，第一减压阀SV1向下移动，先处于中位，如图3所示，此时主油路油液通过第一减压阀SV1的节流口返回第一换向调速阀MV1下位，与执行元件接通，由于节流口的作用，可以实现执行元件的平稳起步，防止产生冲击。由于此时第一负载敏感压力输出口LS1中的反馈压力仍然为0，因此第一三通分流阀I仍然打开，部分油液通过第一三通分流阀I返回油箱，系统压力P不高；当工作压力继续升高时，系统压力P也随之升高，此时第一减压阀SV1处于上位，如图4所示，此时主油路中的高压油液进入第一负载敏感压力输出口LS1，使第一负载敏感压力输出口LS1中有油液反馈压力升高，关闭第一三通分流阀I，使系统全部流量进入执行元件。

(3)当第一换向调速阀MV1与第二换向调速阀MV2同时工作时：假定先a1通入高压油，此时系统动作如(2)所述；然后a2通入高压油，第二换向调速阀MV2在油液作用下向下移动，当第二换向调速阀MV2油路中执行元件工作压力p2小于第一换向调速阀MV1油路中执行元件工作压力p1时，第二减压阀SV2处于中位，p2不接入第一负载敏感压力输出口LS1中，如图5所示，此时第一负载敏感压力输出口LS1中的油液压力pLS1＝p1，系统油液压力p＝p1，由于p1>p2，因此能够保证两个油路均能克服各自的工作阻力动作；当第二换向调速阀MV2油路中执行元件工作压力p2大于第一换向调速阀MV1油路中执行元件工作压力p1时，第二减压阀SV2处于下位，p2接入第一负载敏感压力输出口LS1中，第一减压阀SV1处于中位，p1不接入第一负载敏感压力输出口LS1中，如图6所示，此时第一负载敏感压力输出口LS1中的油液压力pLS1＝p2，系统油液压力p＝p2，由于p2>p1，因此也能够保证两个油路均能克服各自的工作阻力动作。

上述第一换向调速阀MV1、第二换向调速阀MV2、第三换向调速阀MV3、第四换向调速阀MV4对应四个工作联，分别对应拖拉机农具提升下降、播种驱动、旋耕作业以及风筒驱动，当拖拉机进行复合作业时，可以满足犁耕、旋耕、播种等同时作业，并且在不同的负载下仍能够使各执行机构具有精确地控制性能，尤其对于旋耕和播种作业，可以较好地保证旋耕的转速和播种速度稳定，满足农艺要求，防止犁耕作业中因为土壤阻力变化造成流量分配不均造成的旋耕及播种作业的精准性降低。

由上述结构可见，本实用新型具有如下优点：

1、本液压系统的主要总体液压参数为：额定压力210bar，单泵排量100L/min，双泵合流200L/min，液压先导控制，控制压力5-18bar。

2、合流阀为常闭机能，初始状态为合流，电磁阀通电时，强制合流阀断开，亦可以实现常，切换简单方便。相对于现有技术，本实用新型允许油液由p1到p2和由p2到p1双向流动，使各联的流量调速区间更大，执行机构动作更迅速。

3、本实用新型在压力补偿技术上进行了改进。现有技术中在所有换向阀的入口设置了压力补偿器，实现了多个执行机构同时动作和流量的稳定性但是无法实现不同工作压力下的执行元件协调动作。本实用新型将压力补偿器设置在换向阀的出口，通过LS回路油液的选择性切入，保证动作的协调性。能够实现数个执行机构在不同工况下具有良好的流量供给及分配性能，实现对重型拖拉机上的农具升降控制、农具翻转控制、播种驱动、风筒驱动等多个执行机构的控制。

4、本实用新型中，当系统空载时，进行压力卸荷，实现节能的同时延长系统寿命。