一种排量控制的后处理再生液压装置及负流量挖掘机的制作方法

1.本实用新型涉及挖掘机技术领域，更具体地说，涉及一种排量控制的后处理再生液压装置及负流量挖掘机。


背景技术：

2.近年来，环境保护法规对工程机械发动机排放带来的要求日益严苛，发动机尾气后处理系统在挖掘机的重要性日渐突出。挖掘机后处理装置设有过滤装置去除粒子状物质，若粒子状物质持续蓄积、堵塞过滤器则产生排气压上升等问题，因此有必要将蓄积的粒子状物质去除从而使过滤器再生。
3.过滤器的再生可分为主动再生和被动再生，主动再生通过外加能量将气流温度提高到微粒的起燃温度使补集的微粒燃烧，被动再生利用柴油机自身的能量使微粒燃烧。主动再生又分为自动再生和手动再生两种。手动再生过程要求设备处于待机状态，而待机负载下设备排气温度较低，往往达不到手动再生的要求，故需额外增加负载以提高排气温度。目前，经常用到的增加负载提高排气温度的方式有以下三种，第一种是选择增加一个辅助液压泵用于增加负载；第二种是在执行机构的主阀上并联一辅助阀，辅助联的主油路用堵头堵住不接执行机构，手动再生时打开辅助联的辅助阀，憋压达到增加负载的目的；第三种是在主泵与油箱之间设置可调溢流阀，增加负载。
4.然而，上述几种方式均需额外增加辅助装置，且三种方式多设置在主油路，所需胶管全部为高压胶管，因此普遍存在成本高、所需安装空间大的问题。
5.综上所述，如何有效地解决挖掘机手动再生技术成本较高等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种排量控制的后处理再生液压装置及负流量挖掘机，该排量控制的后处理再生液压装置的结构设计可以有效地解决挖掘机手动再生技术成本较高的问题。
7.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种排量控制的后处理再生液压装置，包括液压泵组和主控制阀组，所述液压泵组包括用于为挖掘机主油路供油的主泵、用于为控制系统供油的辅泵和接收所述主控制阀组的先导压力信号控制所述主泵排量的排量控制机构；所述主控制阀组包括执行器控制阀、溢流阀、旁通截止阀和节流阀，所述执行器控制阀的中位流道的第一端与所述溢流阀连通，第二端依次通过所述旁通截止阀与节流阀与油箱连通，还包括：
9.再生控制阀组，包括再生开关阀、减压阀和梭阀，所述梭阀的第一进油口与所述节流阀的入口连通，第二进油口与所述减压阀的输出口连通，出油口与所述排量控制机构连通，所述再生开关阀的第一油口与所述辅泵的出油口连通，第二油口与油箱连通，第三油口与所述旁通截止阀的控制口连通，所述再生开关阀切换所述第一油口与所述第三油口连通
或所述第二油口与所述第三油口连通以控制所述旁通截止阀关闭或打开，所述减压阀的输入口与所述再生开关阀的第三油口连通。
10.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述减压阀为电比例减压阀或用定压减压阀。
11.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述再生开关阀为电磁开关阀。
12.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述电磁开关阀与控制器电连接，以在所述控制器的控制下实现所述第一油口与所述第三油口连通或所述第二油口与所述第三油口连通的切换。
13.可选地，上述后处理再生液压装置中，还包括与所述控制器电连接的再生开关。
14.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述电磁开关阀为两位三通的电磁开关阀。
15.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述电磁开关阀包括第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀，所述第一油口为所述第一两位两通电磁阀的进油口，所述第二油口为所述第一两位两通电磁阀的出油口，所述第三油口为所述第二两位两通电磁阀的出油口和所述第二两位两通电磁阀的进油口。
16.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述再生开关阀采用电比例减压阀。
17.可选地，上述后处理再生液压装置中，所述主泵为变排量柱塞泵，所述辅泵为齿轮泵。
18.应用本实用新型提供的后处理再生液压装置，当再生开关阀切换至第一油口与第三油口连通时，即再生开关阀打开，控制旁通截止阀关闭，从而主泵的流量只能通过溢流阀溢流到油箱，系统工作压力为溢流阀设定压力。输出的流量经梭阀至液压泵排量控制机构。因旁通截止阀关闭，节流阀入口处无流量通过，液压泵排量控制机构的先导控制压力完全由减压阀决定。按温度设定需求，减压阀按需求获得某一电流值，控制变排量柱塞泵得一确定的排量，给发动机确定的负载提高排气温度到预定值，最终实现手动再生。而当再生开关阀切换至第二油口与第三油口连通时，即再生开关阀关闭，从而控制旁通截止阀打开，通过执行器控制阀的中位流道的流量经旁通截止阀、节流阀后回油箱，为完全的负流量控制状态，外接的再生控制阀组对系统无任何影响，不影响正常工作时的动臂、斗杆、铲斗、行走、回转等挖机动作。
19.综上，本实用新型提供的后处理再生液压装置，只需在负流量挖掘机液压系统外搭再生控制阀组，即可实现负流量挖掘机手动再生系统短时间内预热，其充分利用了负流量液压挖掘机液压泵组和主控制阀组，无需额外增加其他辅助泵、高压阀，只需额外搭载再生控制阀组即可，极大降低了成本。且再生控制阀组所需阀件为低压阀，所需管路为小通径低压管路，所需安装空间极小。
20.为了达到上述目的，本实用新型还提供了一种负流量挖掘机，该负流量挖掘机包括上述任一种后处理再生液压装置。由于上述的后处理再生液压装置具有上述技术效果，具有该排量控制的后处理再生液压装置的的负流量挖掘机也应具有相应的技术效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型一个具体实施例的后处理再生液压装置的结构示意图；
23.图2为电比例减压阀输出压力与电流值的近似关系图；
24.图3为主泵排量与排量控制机构输入压力的近似关系图；
25.图4为恒定转速下发动机输出功率与主泵排量的近似关系；
26.图5为排气温度与发动机输出功率的近似关系图。
27.附图中标记如下：
28.1-液压泵组，2-主控制阀组，3-再生控制阀组，11-主泵，12-辅泵，13-排量控制机构，21-溢流阀，22-执行器控制阀，23-旁通截止阀，24-节流阀，31-梭阀，32-减压阀，33-再生开关阀。
具体实施方式
29.本实用新型实施例公开了一种排量控制的后处理再生液压装置及负流量挖掘机，以降低手动再生技术成本。
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.请参阅图1，图1为本实用新型一个具体实施例的后处理再生液压装置的结构示意图。
32.在一个具体实施例中，本实用新型提供的排量控制的后处理再生液压装置及负流量挖掘机，包括机械行业广泛应用的液压泵组1、主控制阀组2和外设的再生控制阀组3。即液压泵组1和主控制阀组2为基于排量控制的负流量挖掘机的常规结构设置。液压泵组1包括主泵11、辅泵12和排量控制机构13。主泵11用于为挖掘机主油路供油，辅泵12用于为控制系统供油，排量控制机构13接受主控制阀组2的先导压力信号pi对主泵11的排量进行控制，先导压力越高，排量越小。主泵11具体可以为变排量柱塞泵，辅泵12具体可以为齿轮泵。主控制阀组2包括执行器控制阀22、溢流阀21、旁通截止阀23和节流阀24，执行器控制阀22的中位流道的第一端与溢流阀21连通，第二端依次通过旁通截止阀23与节流阀24与油箱连通。当系统压力超过溢流阀21设定压力时，溢流阀21打开，液压油溢流，使系统压力始终不超过溢流阀21设定压力。执行器控制阀22控制动臂、斗杆、铲斗、回转、行走等动作，执行器控制阀22为开中心结构，中位设置有流道。中位流道设有旁通截止阀23，旁通截止阀23打开时，液压油回油箱，系统卸荷。
33.负流量控制为工程机械行业广泛采用的流量控制方式，其控制原理为：通过执行器控制阀22的中位流道的流量经旁通截止阀23、节流阀24后回油箱，节流阀24入口处压力作为先导压力信号控制主泵11排量，来自控制手柄的先导压力信号控制执行器控制阀22阀芯的位移量，先导压力越小，阀芯位移量越小，通过中位流道的流量越多，节流阀24入口处压力越大，泵排量越小。
34.本技术中基于现工程机械行业最常用的负流量控制系统，只需在阀外搭载再生控
制阀组3即可完成发动机的手动再生。再生控制阀组3包括再生开关阀33、减压阀32和梭阀31，梭阀31的第一进油口与节流阀24的入口连通，第二进油口与减压阀32的输出口连通，出油口与排量控制机构13连通，再生开关阀33的第一油口与辅泵12的出油口连通，第二油口与油箱连通，第三油口与旁通截止阀23的控制口连通，再生开关阀33切换第一油口与第三油口连通或第二油口与第三油口连通以控制旁通截止阀23关闭或打开，减压阀32的输入口与再生开关阀33的第三油口连通。
35.具体的，再生开关阀33、减压阀32和梭阀31可以集成为整体阀组，也可以分别单独设置。在集成为整体阀组的情况下，则整体阀组的进油口p为再生开关阀33的输入(即第一油口)，与辅泵12的出油口相连，接收来自辅泵12的流量。梭阀31的一个非公共口(第二进油口)与减压阀32的输出口相连，减压阀32的输入口与再生开关阀33的输出口相连。整体阀组的外控口x为再生开关阀33的输出口(即第三油口)，与旁通截止阀23的控制口相连，控制其通断。整体阀组的第一工作口a为梭阀31的第一进油口(即未与减压阀32的输出口相连的非公共口)，其连接节流阀24的入口，整体阀组的第二工作口b为梭阀31的公共口，与排量控制结构相连。整体阀组的卸油口t为再生开关阀33的卸油口(即第二油口)，与油箱相连。
36.应用本实用新型提供的后处理再生液压装置，当再生开关阀33切换至第一油口与第三油口连通时，即再生开关阀33打开，控制旁通截止阀23关闭，从而主泵11的流量只能通过溢流阀21溢流到油箱，系统工作压力为溢流阀21设定压力。输出的流量经梭阀31至液压泵排量控制机构13。因旁通截止阀23关闭，节流阀24入口处无流量通过，液压泵排量控制机构13的先导控制压力完全由减压阀32决定。按温度设定需求，减压阀32按需求获得某一电流值，控制变排量柱塞泵得一确定的排量，给发动机确定的负载提高排气温度到预定值，最终实现手动再生。而当再生开关阀33切换至第二油口与第三油口连通时，即再生开关阀33关闭，从而控制旁通截止阀23打开，通过执行器控制阀22的中位流道的流量经旁通截止阀23、节流阀24后回油箱，为完全的负流量控制状态，外接的再生控制阀组3对系统无任何影响，不影响正常工作时的动臂、斗杆、铲斗、行走、回转等挖机动作。
37.综上，本实用新型提供的后处理再生液压装置，只需在负流量挖掘机液压系统外搭再生控制阀组3，即可实现负流量挖掘机手动再生系统短时间内预热。忽略发动机和主泵11能量传递效率的影响，挖掘机液压系统消耗功率与主泵11进出口压差、转速、排量呈近似线性关系，有：
38.p
∝
δpvn
39.式中，p为液压系统消耗功率；
40.δp
为主泵11进出口压差，再生开关阀33打开状态下，其值约为溢流阀21设定值；
41.n为主泵11转速，再生开关阀33打开状态下，通常设置该值为某一恒定值；
42.v为主泵11排量，再生开关阀33打开状态下，该值由减压阀32输出值决定。
43.本实用新型以主泵11排量为控制目标，通过改变减压阀32电流值，在挖掘机待机状态下额外增加负载，提高排气温度。且仅通过控制主泵11排量实现挖掘机手动再生系统短时间内预热，控制对象为减压阀32电流值，是单一控制对象，简单可控。
44.另外，本实用新型提供的后处理再生液压装置充分利用了负流量液压挖掘机液压泵组1和主控制阀组2，无需额外增加其他辅助泵、高压阀，只需额外搭载再生控制阀组3即可，极大降低了成本。且再生控制阀组3所需阀件为低压阀，所需管路为小通径低压管路，所
需安装空间极小。再者，本实用新型实现了负流量液压挖掘机待机状态下的负载模拟，即通过再生开关阀33控制旁通截止阀23的通断，在挖掘机待机无其他动作即无负载时，关闭旁通截止阀23，主泵11流量通过溢流阀21溢流，系统压力近似等于溢流阀21设定压力，溢流阀21成为系统的负载，实现了待机状态下的负载模拟。
45.在一个实施例中，减压阀32为电比例减压阀。采用电比例减压阀能够实现负流量挖掘机手动再生系统预热温度无级调控。电比例减压阀输出压力与电流值的近似关系如图2所示。主泵11排量与排量控制机构13输入压力的近似关系如图3所示。恒定转速下，发动机输出功率与主泵11排量的近似关系如图4所示。排气温度与发动机输出功率的近似关系如图5所示。如图2-图5所示，电比例减压阀电流值、电比例减压阀输出压力、主泵11排量、恒定转速下的发动机输出功率、排气温度呈近似线性关系。具体而言，电比例减压阀输出压力随电流值上升而下降，且与电流值大小呈近似线性关系。因此，每种预热温度都有特定的电比例减压阀电流值，通过调整电流值可实现负流量挖掘机手动再生系统预热温度的无极调控。在其他实施例中，也可以采用定压减压阀替换电比例减压阀，按所需再生温度设定定压减压阀的压力。
46.在一个实施例中，再生开关阀33为电磁开关阀。电磁开关阀在接受电流值前后完全的通断，不存在阀芯半开启状态。
47.进一步地，电磁开关阀与控制器电连接，以在控制器的控制下实现第一油口与第三油口连通或第二油口与第三油口连通的切换。通过控制器能够实现电磁开关阀的动作的自动控制。
48.更进一步地，还包括与控制器电连接的再生开关。通过设置再生开关，当再生开关打开时控制器会接收信号，而后控制器给减压阀32和电磁开关阀电流值，控制输出。当再生开关关闭时系统仍为负流量控制，不影响原系统。通过再生开关的设置，便于相关人员操作。
49.在一个实施例中，电磁开关阀为两位三通的电磁开关阀，其有输入口、输出口、泄油口三个油口。输入口即第一油口与辅泵12相连，接收来自辅泵12的流量。输出口即第三油口为再生控制阀的输出口，与主控制阀组2的旁通截止阀23的控制油路相连，控制其通断。泄油口即第二油口，与油箱相连。采用两位三通的电磁开关阀，结构简单，切换方便。
50.在一个实施例中，电磁开关阀包括第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀，第一油口为第一两位两通电磁阀的进油口，第二油口为第一两位两通电磁阀的出油口，第三油口为第二两位两通电磁阀的出油口和第二两位两通电磁阀的进油口。也就是通过两个两位两通电磁阀的组合实现上述两位三通电磁开关阀的功能。第一两位两通电磁阀打开，第二两位两通电磁阀关闭时，第一油口与第三油口连通，旁通截止阀23关闭；第一两位两通电磁阀关闭，第二两位两通电磁阀打开时，第二油口与第三油口连通，旁通截止阀23打开。
51.在一个实施例中，再生开关阀33采用电比例减压阀。也就是采用电比例减压阀替换上述各实施例中的电磁开关阀。电比例减压阀可接收控制器的电流值实现通断，从而控制旁通截止阀23的通断。
52.本实用新型提供的后处理再生液压装置适用于大部分负流量挖掘机，该挖掘机液压系统应包含带有排量控制机构13的主泵11，带有中位设置有流道的执行器换向阀、连接中位流道的旁通截止阀23、中位流道设置的节流阀24、溢流阀21的控制阀。本实用新型只需
在负流量挖掘机液压系统外搭再生控制阀组3即可。
53.基于上述实施例中提供的排量控制的后处理再生液压装置，本实用新型还提供了一种负流量挖掘机，该负流量挖掘机包括上述实施例中任意一种后处理再生液压装置。由于该负流量挖掘机采用了上述实施例中的后处理再生液压装置，所以该负流量挖掘机的有益效果请参考上述实施例。
54.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
55.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。