节能可靠的铲运机液压系统的制作方法

本发明涉及一种铲运机的液压系统。

背景技术：

传统的铲运机液压系统往往由工作系统、转向系统、制动系统构成，三个系统各自分别使用一到两个液压泵，缺陷在于：（1）只要一个液压泵出现问题，铲运机液压系统将故障停机，可靠性差；（2）由于三个系统孤立运行，液压泵能效利用率较低；（3）铲运机在恶劣工作作业时，转向油缸、翻斗油缸、举升油缸不仅受到液压系统的冲击，而且受到坑洼不平的路面、岩石对铲斗的反冲力等产生的外来冲击，油缸故障率高、使用寿命短。

技术实现要素：

本发明提出了一种节能可靠的铲运机液压系统，其目的是：（1）提高液压系统的可靠性；（2）提高液压泵的利用率；（3）降低油缸的故障率，延长使用寿命。

本发明技术方案如下：

一种节能可靠的铲运机液压系统，包括动力模块、制动液压模块、转向液压模块和举升翻斗工作液压模块，还包括转向顺序阀和工作顺序阀；

所述动力模块包括盛放液压油的油箱，还包括用于泵送液压油的并联式的液压泵；

所述液压泵的输出端与转向顺序阀的输入端相连接，转向顺序阀的输出端与工作顺序阀的输入端相连接；

所述液压泵的输出端还与制动液压模块相连接，转向顺序阀的输出端还与转向液压模块相连接，工作顺序阀的输出端与举升翻斗工作液压模块相连接；

所述制动液压模块、转向液压模块和举升翻斗工作液压模块分别含有储能模块和执行控制模块；所述储能模块包括充液阀和蓄能器，液压泵泵送出的液压油输送至充液阀的输入端，充液阀的输出端与蓄能器以及执行控制模块分别相连接。

作为该液压系统的进一步改进：所述制动液压模块的储能模块包括制动充液阀和制动蓄能器，制动液压模块的执行控制模块包括手制动阀、脚制动阀、停车制动阀和制动器；

所述制动充液阀的输入端与液压泵的输出端相连接，输出端通过相串联的手制动阀、脚制动阀以及停车制动阀与制动器相连接，只有手制动阀、脚制动阀和停车制动阀都处于非制动状态，液压油才能进入制动器并使制动器处于松闸状态；所述制动充液阀的输出端还与制动蓄能器相连接。

作为该液压系统的进一步改进：所述转向液压模块的储能模块包括转向充液阀和转向蓄能器，转向液压模块的执行控制模块包括转向器和转向油缸；

所述转向充液阀的输入端与转向顺序阀的输出端相连接，输出端与转向蓄能器以及转向器的p口分别相连接，转向器的t口与油箱相连接；所述转向器的a口和b口用于与转向油缸相连接。

作为该液压系统的进一步改进：所述转向液压模块还包括第一转向溢流阀、第一转向单向阀、第二转向溢流阀和第二转向单向阀；

所述转向器的a口通过第一转向溢流阀与油箱相连接，b口通过第二转向溢流阀与油箱相连接；

所述转向器的a口还通过第一转向单向阀与油箱相连接，b口通过第二转向单向阀与油箱相连接；所述第一转向单向阀和第二转向单向阀的导通方向均为从油箱至转向器。

作为该液压系统的进一步改进：所述举升翻斗工作液压模块的储能模块包括工作充液阀和工作蓄能器，举升翻斗工作液压模块的执行控制模块包括翻斗主工作阀、举升主工作阀、翻斗油缸和举升油缸；

所述翻斗主工作阀和举升主工作阀均为三位六通换向阀；所述三位六通换向阀具有第一工位、第二工位和第三工位，还包括p口、p1口、p2口、t口、a口和b口；位于第一工位时，b口和t口相连通，a口和p1口相连通，p口和p2口截止；位于第二工位时，p口和p2口相连通，p1口、t口、a口和b口截止；位于第三工位时，a口和t口相连通，b口和p1口相连通，p口和p2口截止；

所述工作充液阀的输入端与工作顺序阀的输出端相连接，输出端与工作蓄能器以及翻斗主工作阀的p口分别相连接，翻斗主工作阀的p2口与举升主工作阀的p口相连接，举升主工作阀的p2口与油箱相连接；翻斗主工作阀的t口以及举升主工作阀的t口均与油箱相连接；翻斗主工作阀的a口及b口与翻斗油缸相连接，举升主工作阀的a口及b口与举升油缸相连接；翻斗主工作阀的p1和p口之间还连接有单向阀，该单向阀的导通方向为p口至p1口；举升主工作阀的p1和p口之间还连接有单向阀，该单向阀的导通方向为p口至p1口。

作为该液压系统的进一步改进：所述举升翻斗工作液压模块还包括第一翻斗溢流阀、第一翻斗单向阀、第二翻斗溢流阀和第二翻斗单向阀；

所述翻斗主工作阀的b口通过第一翻斗溢流阀与油箱相连接，a口通过第二翻斗溢流阀与油箱相连接；

所述翻斗主工作阀的b口还通过第一翻斗单向阀与油箱相连接，a口通过第二翻斗单向阀与油箱相连接；所述第一翻斗单向阀和第二翻斗单向阀的导通方向均为从油箱至翻斗主工作阀；

所述举升翻斗工作液压模块还包括第一举升溢流阀、第一举升单向阀、第二举升溢流阀和第二举升单向阀；

所述举升主工作阀的b口通过第一举升溢流阀与油箱相连接，a口通过第二举升溢流阀与油箱相连接；

所述举升主工作阀的b口还通过第一举升单向阀与油箱相连接，a口通过第二举升单向阀与油箱相连接；所述第一举升单向阀和第二举升单向阀的导通方向均为从油箱至举升主工作阀。

作为该液压系统的进一步改进：所述举升翻斗工作液压模块还包括先导供油阀、举升先导阀和翻斗先导阀；

所述先导供油阀的p口与工作充液阀的输出端相连接，t口与油箱相连接，输出口pv口与举升先导阀的p口以及翻斗先导阀的p口分别相连接；

翻斗先导阀的a口和b口分别与所述翻斗主工作阀阀芯两端的活塞腔相连接，用于控制翻斗主工作阀进行工位切换；

举升先导阀的a口和b口分别与所述举升主工作阀阀芯两端的活塞腔相连接，用于控制举升主工作阀进行工位切换。

作为该液压系统的进一步改进：所述液压泵为双联柱塞泵。

相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）本发明创造性地通过两个顺序阀、三个蓄能器实现液压能的分级使用和充分利用，统一使用一组并联式液压泵供油，节省了单独设置的转向泵、制动泵等，不仅保证了各个模块系统的可靠性，而且大幅度提高了液压泵液压能的利用率；（2）使用先导供油阀给先导阀供油，通过先导阀控制翻斗主工作阀和举升主工作阀动作，节省了低压先导泵，实现了远程控制，降低了操作人员的劳动强度；（3）在转向油缸、翻斗油缸、举升油缸上并联小型溢流阀和单向阀，液压油缸受到冲击时，如果产生瞬间高压油，则高压油可以通过溢流阀流向油箱，如果出现油缸吸空，则可以通过单向阀从油箱补充油液，从而缓和了液压油缸的冲击力，降低了故障率，提高了使用寿命和可靠性；（4）翻斗主工作阀和举升主工作阀是三位六通换向阀，当翻斗主工作阀工作时，p口和p2口之间截止，高压油不进入举升主工作阀，确保翻斗油缸、举升油缸不能同时工作，保证了翻斗油缸、举升油缸的工作压力和工作速度。

附图说明

图1为液压系统的液压原理总图。

图2为制动液压模块的液压原理示意图。

图3为转向液压模块的液压原理示意图。

图4为举升翻斗工作液压模块的液压原理示意图。

图5为翻斗主工作阀和举升主工作阀的液压原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种节能可靠的铲运机液压系统，包括动力模块、制动液压模块100、转向液压模块200和举升翻斗工作液压模块300，还包括转向顺序阀12和工作顺序阀22。

所述动力模块包括盛放液压油2的油箱1，还包括用于泵送液压油2的并联式的液压泵4，同时还包括安装在油箱1与液压泵4之间的过滤器3和连接在液压泵4输出端的主溢流阀5。当主溢流阀5的p口压力到达21mpa时，主溢流阀5开启，保证液压系统安全运行。

液压泵4是一种双联柱塞泵，该泵可以分为两个相同的小液压泵4，共用一个吸油口、一套动力输入轴，各有一个出油口，两个小液压泵4输出的总动力能够满足铲运机制动、转向及快速铲装、卸矿作业，两个出油口并联接到铲运机液压系统中。当液压泵4的一套柱塞泵损坏时，另外一套柱塞泵仍能保证铲运机快速制动、转动及低速铲装作业，大大提高了铲运机液压系统的可靠性。

所述液压泵4的输出端与转向顺序阀12的输入端相连接，转向顺序阀12的输出端与工作顺序阀22的输入端相连接；

所述液压泵4的输出端还与制动液压模块100相连接，转向顺序阀12的输出端还与转向液压模块200相连接，工作顺序阀22的输出端与举升翻斗工作液压模块300相连接。

通过统一配置的动力模块和两个顺序阀，实现了三个液压模块的划分，实现了液压能的统一分级使用。

所述制动液压模块100、转向液压模块200和举升翻斗工作液压模块300分别含有储能模块和执行控制模块；所述储能模块包括充液阀和蓄能器，液压泵4泵送出的液压油2输送至充液阀的输入端，充液阀的输出端与蓄能器以及执行控制模块分别相连接。

具体的：

如图2，所述制动液压模块100的储能模块包括制动充液阀6和制动蓄能器7，制动液压模块100的执行控制模块包括手制动阀8、脚制动阀9、停车制动阀10和制动器11。

所述制动充液阀6的输入端与液压泵4的输出端相连接，输出端通过相串联的手制动阀8、脚制动阀9以及停车制动阀10与制动器11相连接，只有手制动阀8、脚制动阀9和停车制动阀10都处于非制动状态，液压油2才能进入制动器11并使制动器11处于松闸状态；所述制动充液阀6的输出端还与制动蓄能器7相连接。

液压油2箱1中的液压油2通过过滤器3后进入液压泵4，液压泵4输出高压液压油2，当液压油2压力增大到14mpa、制动蓄能器7压力低于14mpa时，液压油2通过制动充液阀6进入制动蓄能器7进行充液，制动蓄能器7压力达到15mpa时，制动充液阀6关闭，完成充液。当制动蓄能器7压力等于14mpa时，储存的高压液压油2能保证10次以上制动器11松闸动作，较长时间内液压泵4不需要提供制动液压油2。当液压泵4出现故障或异常停机时，制动器11仍然至少可以松闸10次，提高了铲运机制动系统的可靠性。当制动蓄能器7充满后，高压液压油2不再供给制动液压模块100，实现了分级用油，不仅节省了专用制动泵，而且提高了液压泵4的使用率。

手制动阀8、脚制动阀9、停车制动阀10都是二位三通阀，制动时高压液压油2无法通过阀体，不制动时高压液压油2通过阀体，只有手制动阀8、脚制动阀9、停车制动阀10都处于不制动状态，高压液压油2才能进入制动器11并使制动器11处于松闸状态。

如图3，所述转向液压模块200的储能模块包括转向充液阀13和转向蓄能器14，转向液压模块200的执行控制模块包括转向器15、第一转向油缸16和第二转向油缸17；第一转向油缸16和第二转向油缸17交叉连接，实现反向同步动作。

所述转向充液阀13的输入端与转向顺序阀12的输出端相连接，输出端与转向蓄能器14以及转向器15的p口分别相连接，转向器15的t口与油箱1相连接；所述转向器15的a口和b口用于与转向油缸相连接。

当转向顺序阀12的p1口压力低于16mpa时，转向顺序阀12关闭，高压液压油2只提供给制动系统，保证了制动系统优先用油。转向顺序阀12的p1口压力大于16mpa时，转向顺序阀12打开，液压油2到达转向充液阀13的p口。当转向蓄能器14压力低于16mpa时，转向充液阀13打开给转向蓄能器14充液；当转向蓄能器14压力达到17mpa时，转向充液阀13关闭停止充液。当转向蓄能器14压力等于16mpa时，储存的高压液压油2能保证10次以上转向油缸动作，较长时间内液压泵4不需要提供转向液压油2。当液压泵4出现故障或异常停机时，转向油缸仍然至少可以伸缩10次，提高了铲运机转向系统的可靠性。

进一步的，所述转向液压模块200还包括第一转向溢流阀18、第一转向单向阀19、第二转向溢流阀20和第二转向单向阀21；

所述转向器15的a口通过第一转向溢流阀18与油箱1相连接，b口通过第二转向溢流阀20与油箱1相连接；

所述转向器15的a口还通过第一转向单向阀19与油箱1相连接，b口通过第二转向单向阀21与油箱1相连接；所述第一转向单向阀19和第二转向单向阀21的导通方向均为从油箱1至转向器15。

转向器15是三位四通换向阀，输出的高压油进入第一转向油缸16和第二转向油缸17。当活塞在行程中停止或换向、或者是受外来冲击时，如果出现瞬间高压，则高压油通过第一转向溢流阀18或第二转向溢流阀20流向油箱1，如果转向油缸出现吸空，则从第一转向单向阀19或第二转向单向阀21油路补充油液，从而缓和了对油缸的冲击力。

如图4，所述举升翻斗工作液压模块300的储能模块包括工作充液阀23和工作蓄能器24，举升翻斗工作液压模块300的执行控制模块包括翻斗主工作阀25、举升主工作阀26、翻斗油缸30和两组并联的举升油缸31。

如图5，所述翻斗主工作阀25和举升主工作阀26均为三位六通换向阀；所述三位六通换向阀具有第一工位、第二工位和第三工位，还包括p口、p1口、p2口、t口、a口和b口；位于第一工位时，b口和t口相连通，a口和p1口相连通，p口和p2口截止；位于第二工位时，p口和p2口相连通，p1口、t口、a口和b口截止；位于第三工位时，a口和t口相连通，b口和p1口相连通，p口和p2口截止。

如图4，所述工作充液阀23的输入端与工作顺序阀22的输出端相连接，输出端与工作蓄能器24以及翻斗主工作阀25的p口分别相连接，翻斗主工作阀25的p2口与举升主工作阀26的p口相连接，举升主工作阀26的p2口与油箱1相连接；翻斗主工作阀25的t口以及举升主工作阀26的t口均与油箱1相连接；翻斗主工作阀25的a口及b口与翻斗油缸30相连接，举升主工作阀26的a口及b口与举升油缸31相连接；翻斗主工作阀25的p1和p口之间还连接有单向阀，该单向阀的导通方向为p口至p1口；举升主工作阀26的p1和p口之间还连接有单向阀，该单向阀的导通方向为p口至p1口。

翻斗主工作阀25和举升主工作阀26的第一工位和第三工位是供油的工作工位，第二工位是截止等待工位。当翻斗主工作阀25工作时，p口和p2口之间截止，高压油不进入举升主工作阀26，确保翻斗油缸30、举升油缸31不能同时工作，保证了翻斗油缸30、举升油缸31的工作压力和工作速度。当翻斗主工作阀25处于第二工位时，举升主工作阀26才接入液压油2开始正常工作。

工作顺序阀22的p1口压力低于18mpa时，工作顺序阀22关闭，高压液压油2只提供给制动系统和转向系统，保证了制动系统、转向系统优先用油。当制动蓄能器7、转向蓄能器14充满后，高压液压油2不再供给制动系统和转向系统，实现了分级用油，不仅节省了专用制动泵、转向泵，而且提高了液压泵4的使用率。

工作顺序阀22的p1口压力大于18mpa时，工作顺序阀22打开，液压油2到达工作充液阀23的p口。当工作蓄能器24压力低于18mpa时，工作充液阀23打开给工作蓄能器24充液，当工作蓄能器24压力达到20mpa时，工作充液阀23关闭停止充液。当工作蓄能器24压力等于18mpa时，储存的高压液压油2能保证翻斗油缸30和举升油缸31动作2次，工作蓄能器24压力等于大于18mpa时，翻斗油缸30或举升油缸31动作时，不仅液压泵4可以提供高压液压油2，工作蓄能器24也提供高压液压油2，一方面翻斗油缸30、举升油缸31的伸缩速度大幅度提升，另一方面也充分利用了液压泵4输出的高压液压油2。

如图4，所述举升翻斗工作液压模块300还包括第一翻斗溢流阀38、第一翻斗单向阀36、第二翻斗溢流阀39和第二翻斗单向阀37；

所述翻斗主工作阀25的b口通过第一翻斗溢流阀38与油箱1相连接，a口通过第二翻斗溢流阀39与油箱1相连接；

所述翻斗主工作阀25的b口还通过第一翻斗单向阀36与油箱1相连接，a口通过第二翻斗单向阀37与油箱1相连接；所述第一翻斗单向阀36和第二翻斗单向阀37的导通方向均为从油箱1至翻斗主工作阀25；

所述举升翻斗工作液压模块300还包括第一举升溢流阀34、第一举升单向阀32、第二举升溢流阀35和第二举升单向阀33；

所述举升主工作阀26的b口通过第一举升溢流阀34与油箱1相连接，a口通过第二举升溢流阀35与油箱1相连接；

所述举升主工作阀26的b口还通过第一举升单向阀32与油箱1相连接，a口通过第二举升单向阀33与油箱1相连接；所述第一举升单向阀32和第二举升单向阀33的导通方向均为从油箱1至举升主工作阀26。

通过在翻斗油缸30的两油路上设置了灵敏的翻斗单向阀和翻斗溢流阀，可以解决翻斗油缸30因冲击过大而出现故障的问题：当油缸活塞在行程中停止或换向时、或者在受到外来冲击时，如果出现瞬间高压油，则会通过第一翻斗溢流阀38或者第二翻斗溢流阀39流向油箱1，如果出现油缸出现吸空，则会从第一翻斗单向阀36或第一翻斗单向阀36油路补充油液，从而缓和了对油缸的冲击力。

同理，在举升油缸31的两油路上设置举升单向阀和举升溢流阀，可以解决举升油缸31因冲击过大而出现故障的问题：当油缸活塞在行程中停止或换向时、或者在受到外来冲击时，如果出现瞬间高压油，则会通过第一举升溢流阀34或者第二举升溢流阀35流向油箱1，如果出现油缸出现吸空，则会从第一举升单向阀32或第一举升单向阀32油路补充油液，从而缓和了对油缸的冲击力。

如图4，为了减轻操作人员压力，翻斗主工作阀25、举升主工作阀26都是先导控制，具体油路为：所述举升翻斗工作液压模块300还包括先导供油阀27、举升先导阀28和翻斗先导阀29；

所述先导供油阀27的p口与工作充液阀23的输出端相连接，t口与油箱1相连接，输出口pv口与举升先导阀28的p口以及翻斗先导阀29的p口分别相连接；

翻斗先导阀29的a口和b口分别与所述翻斗主工作阀25阀芯两端的活塞腔相连接，用于控制翻斗主工作阀25进行工位切换；举升先导阀28的a口和b口分别与所述举升主工作阀26阀芯两端的活塞腔相连接，用于控制举升主工作阀26进行工位切换。

先导供油阀27相当于小流量减压阀，给翻斗先导阀29、举升先导阀28供2mpa液压油2。当翻斗先导阀29、举升先导阀28动作时，可以远程控制翻斗主工作阀25、举升主工作阀26切换工位，不仅降低了操作人员的劳动强度，而且实现了远程控制。