电液比例控制系统和挖掘机的制作方法

1.本发明涉及挖掘机技术领域，具体而言，涉及一种电液比例控制系统和挖掘机。


背景技术：

2.为了实现挖掘机在多种工况下执行任务，挖掘机上安装的功能机具越来越多。其不仅实现挖掘功能，还能实现锤、剪、夹、抓等各种功能。因此，为了满足多种功能的使用需求，以及完成各种复合动作，挖掘机上的液压系统需要满足不同功能机具的压力、流量、控制方式等要求，使其能够正常工作。
3.目前，在装有功能机具的情况下，比如，配置了破碎锤和液压剪，虽然能够实现锤、剪功能。但实际运行时，切换至功能器具执行任务期间，系统压力可能会过高，造成回转动作粗暴，难以进行精细化作业操作。或者导致系统压力分摊不足，动作缓慢，不能按需精确控制，同时也降低了旋转马达使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括提供了一种电液比例控制系统和挖掘机，其能够改善挖掘机系统压力过高或过低的问题，可精确分配流量，实现精细化作业，延长旋转马达的使用寿命。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种电液比例控制系统，包括发动机、取力器、第一串联泵、定量泵、换向阀、流量调控手柄和旋转马达；
7.所述发动机与所述第一串联泵连接，所述取力器与所述第一串联泵的输出轴连接，所述定量泵与所述取力器连接，所述第一串联泵和所述定量泵的吸入端分别与油箱连接，所述定量泵的输出端与所述换向阀连接，所述换向阀与所述旋转马达连接；所述流量调控手柄与所述换向阀连接，用于控制所述换向阀的开度，以控制所述旋转马达的流量。
8.在可选的实施方式中，还包括第二串联泵，所述发动机的输出轴连接所述第一串联泵，所述第二串联泵连接于所述第一串联泵的输出轴上，所述取力器设于所述第一串联泵和所述第二串联泵之间。
9.在可选的实施方式中，所述定量泵采用齿轮泵，所述齿轮泵与所述取力器传动连接。
10.在可选的实施方式中，还包括调控阀，所述调控阀的一端与所述流量调控手柄连接，另一端与所述换向阀连接。
11.在可选的实施方式中，所述调控阀包括第一调控阀和第二调控阀，所述第一调控阀和所述第二调控阀分别连接在所述换向阀的两端；
12.所述流量调控手柄包括第一控制端和第二控制端，所述第一控制端与所述第一调控阀连接，控制所述换向阀处于第一工位工作；所述第二控制端与所述第二调控阀连接，控制所述换向阀处于第二工位工作。
13.在可选的实施方式中，所述流量调控手柄设有滑移件，所述滑移件能在所述第一
控制端和所述第二控制端之间滑动，以控制所述换向阀的开度。
14.在可选的实施方式中，所述第一调控阀和所述第二调控阀分别采用两位三通阀。
15.在可选的实施方式中，还包括减压阀，所述减压阀的一端与所述定量泵连接，另一端与所述调控阀连接。
16.在可选的实施方式中，所述旋转马达包括第一油口和第二油口，所述换向阀和所述第一油口之间设有第一安全阀，所述换向阀和所述第二油口之间设有第二安全阀。
17.第二方面，本发明提供一种挖掘机，包括如前述实施方式中任一项所述的电液比例控制系统。所述电液比例控制系统包括发动机、取力器、第一串联泵、定量泵、换向阀、流量调控手柄和旋转马达；所述发动机与所述第一串联泵连接，所述取力器与所述第一串联泵的输出轴连接，所述定量泵与所述取力器连接，所述第一串联泵和所述定量泵的吸入端分别与油箱连接，所述定量泵的输出端与所述换向阀连接，所述换向阀与所述旋转马达连接；所述流量调控手柄与所述换向阀连接，用于控制所述换向阀的开度，以控制所述旋转马达的流量。
18.本发明实施例提供的电液比例控制系统和挖掘机，有益效果包括：
19.本发明实施例提供的电液比例控制系统，通过设置单独的定量泵为旋转马达提供动力，不会出现系统供油压力不足的问题。定量泵通过与取力器传动连接，取力器为其提供供油动力，动力充足。发动机在为第一串联泵提供传力扭矩的同时，取力器也为定量泵提供传力扭矩，多个功能机具之间供油互不干扰，有利于完成复合动作。其次，流量调控手柄与换向阀连接，用于控制换向阀的开度，以控制旋转马达的流量，有利于实现旋转马达的精细化作业，延长旋转马达使用寿命。
20.本发明实施例提供的挖掘机，包括上述的电液比例控制系统，该电液比例控制系统采用单独供油方式，供油充足，定量泵通过取力器提供传输扭矩，动力充足，有利于执行复合动作，实现旋转马达的精细化作业，延长旋转马达使用寿命。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
22.图1为本发明实施例提供的电液比例控制系统的控制原理示意图。
23.图标：101
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油箱；111
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发动机；112
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第一串联泵；113
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第二串联泵；114
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第三串联泵；115
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取力器；116
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定量泵；121
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换向阀；122
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第一调控阀；123
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第二调控阀；124
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减压阀；125
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背压阀；130
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旋转马达；140
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流量调控手柄；141
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第一控制端；143
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第二控制端；145
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滑移件；151
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第一安全阀；152
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第一单向阀；153
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第二安全阀；154
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第二单向阀；155
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第三安全阀。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
30.为了实现挖掘机在多种工况下执行任务，挖掘机上安装的功能机具越来越多。其不仅实现挖掘功能，还能实现锤、剪、夹、抓等各种功能。因此，为了满足多种功能的使用需求，以及完成各种复合动作，挖掘机上的液压系统需要满足不同功能机具的压力、流量、控制方式等要求，使其能够正常工作。目前，在装有功能机具的情况下，比如，配置了破碎锤和液压剪，虽然能够实现锤、剪功能。但实际运行时，切换至功能器具执行任务期间，系统压力可能会过高，造成回转动作粗暴，难以进行精细化作业操作。或者导致系统压力分摊不足，动作缓慢，不能按需精确控制，同时也降低了旋转马达使用寿命。
31.为了克服现有技术的缺陷，本发明实施例提供了一种电液比例控制系统，能够改善挖掘机系统压力过高或过低的问题，供油充足，动力充足，有利于执行复合动作，可精确分配流量，实现旋转马达130的精细化作业，延长旋转马达130的使用寿命。
32.请参考图1，本实施例提供了一种电液比例控制系统，可应用在包括但不限于挖掘机、起重机、铲斗机等工程机械设备上。该电液比例控制系统包括发动机111、取力器115、第一串联泵112、定量泵116、换向阀121、流量调控手柄140和旋转马达130。发动机111与第一串联泵112连接，取力器115与第一串联泵112的输出轴连接，定量泵116与取力器115连接，第一串联泵112和定量泵116的吸入端分别与油箱101连接，定量泵116的输出端与换向阀121连接，换向阀121与旋转马达130连接；流量调控手柄140与换向阀121连接，用于控制换向阀121的开度，以控制旋转马达130的流量，有利于实现旋转马达130的精细化作业操作，延长旋转马达130的使用寿命。发动机111为第一串联泵112提供动力，第一串联泵112用于从油箱101中吸油以将液压油泵送至挖掘机的一个或多个功能机具上，该功能机具包括但不限于重力锤、液压剪、拇指夹、铲斗或抓斗等。定量泵116与取力器115传动连接，取力器115连接在第一串联泵112的输出轴上，通过第一串联泵112的输出轴获取传输扭矩，以带动定量泵116转动。定量泵116的一端与油箱101连接，从油箱101中吸油，另一端与换向阀121连接，通过换向阀121为旋转马达130提供液压油，以维持旋转马达130的正常工作。
33.本实施例中，采用定量泵116为旋转马达130单独供油，使得旋转马达130供油充
沛，工作运行稳定、可靠。通过取力器115为定量泵116单独提供旋转动力，动力充足，提高定量泵116的泵油效率。由于第一串联泵112和定量泵116单独供油，动力驱动也互不干扰，有利于挖掘机上多种功能机具的同时工作，不会出现多种功能机具同时运作供油不足、压力不足的现象，有利于挖掘机执行复合动作。容易理解，本实施例中的旋转马达130工作时，也不会影响其它功能机具的动作。
34.可选地，定量泵116采用齿轮泵，齿轮泵与取力器115传动连接。取力器115采用至少一级齿轮传动，齿轮安装在第一串联泵112的输出轴上，并与齿轮泵中的齿轮啮合传动；或者，齿轮与齿轮泵之间通过转轴连接。发动机111带动第一串联泵112转动，第一串联泵112的输出轴随之转动，带动输出轴上的齿轮一起转动，以驱动齿轮泵转动本实施例中，取力器115采用多级齿轮传动，其传动原理与前述一级齿轮传动原理相似，这里不再详细说明。
35.进一步地，还包括第二串联泵113和第三串联泵114，发动机111的输出轴连接第一串联泵112，第二串联泵113连接于第一串联泵112的输出轴上，第三串联泵114连接于第二串联泵113的输出轴上，即第一串联泵112、第二串联泵113和第三串联泵114同轴串联设置，取力器115设于第一串联泵112和第二串联泵113之间。当然，并不仅限于此，在其它可选的实施方式中，取力器115也可以设于第二串联泵113和第三串联泵114之间。需要说明的是，根据挖掘机上实际安装的功能机具的数量和使用需求，可以仅设置第一串联泵112，或仅设置第一串联泵112和第二串联泵113，或者设置四个、五个甚至更多数量的串联泵，这里不作具体限定。
36.本实施例中，换向阀121采用三位流通阀，即换向阀121包括中位、第一工位(即上位)和第二工位(即下位)，当旋转马达130不工作时，定量泵116的输出端与换向阀121的中位连通，液压油直接经过换向阀121的中位流回油箱101。当旋转马达130左回转工作时，定量泵116的输出端与换向阀121的第一工位连通，液压油经过换向阀121的第一工位流向旋转马达130的第一油口a口，带动旋转马达130回转，液压油再从旋转马达130的第二油口b口排出，经过换向阀121的第一工位流回至油箱101。当旋转马达130右回转工作时，定量泵116的输出端与换向阀121的第二工位连通，液压油经过换向阀121的第二工位流向旋转马达130的第二油口b口，带动旋转马达130回转，液压油再从旋转马达130的第一油口a口排出，经过换向阀121的第二工位流回至油箱101。
37.可选地，还包括调控阀，调控阀的一端与流量调控手柄140连接，另一端与换向阀121连接。调控阀用于通过换向来控制换向阀121两端先导压力的通断状态。本实施例中，调控阀包括第一调控阀122和第二调控阀123，第一调控阀122和第二调控阀123分别连接在换向阀121的两端。流量调控手柄140包括第一控制端141和第二控制端143，第一控制端141与第一调控阀122连接，控制换向阀121处于第一工位工作；第二控制端143与第二调控阀123连接，控制换向阀121处于第二工位工作。流量调控手柄140设有滑移件145，滑移件145能在第一控制端141和第二控制端143之间滑动，以控制换向阀121的开度。可选地，滑移件145位于第一控制端141和第二控制端143之间的中点位置时，即流量调控手柄140无动作。
38.本实施例中，第一控制端141相对位于右侧，第二控制端143相对位于左侧，第一调控阀122和第二调控阀123分别采用两位三通阀。当滑移件145从中点位置往第二控制端143移动，即滑移件145向左移动，此时第一调控阀122右端的电磁线圈得电产生磁力，推动第一
调控阀122的阀芯左移，先导油从第一调控阀122的右位到达换向阀121的上端，推动三位六通换向阀121芯换向，即换向阀121处于第一工位，此时定量泵116出口的压力油从p口到达换向阀121的第一工位即上位，再到达旋转马达130的第一油口a口，同时旋转马达130的低压腔的液压油从第二油口b口到达换向阀121的上位，再流回液压油箱101中，实现其左回转功能。需要说明的是，滑移件145在左移过程，左移的长度能够决定换向阀121的开度，长度越大，换向阀121开度越大，流向旋转马达130的液压油流量就更大，旋转马达130的动力更充足。可以理解，滑移件145的移动长度与换向阀121的开度呈正比。通过操作人员对滑移件145的移动行程的控制，来调整旋转马达130的流量，便于根据不同工况，实现旋转马达130的精细化作业操作。并且旋转马达130动作执行平稳，操作人员操控无顿挫感，提升操作体验。
39.当滑移件145从中点位置往第一控制端141移动，即滑移件145向右移动，此时第二调控阀123右端的电磁线圈得电产生磁力，推动第二调控阀123的阀芯左移，先导油从第二调控阀123的右位到达换向阀121的下端，推动三位六通换向阀121的阀芯换向，即换向阀121处于第二工位，此时定量泵116出口的压力油从p口到达换向阀121的第二工位即下位，再到达旋转马达130的第二油口b口，同时旋转马达130的低压腔的液压油从第一油口a口到达换向阀121的下位，再流回液压油箱101中，实现其右回转功能。类似地，滑移件145右移的过程中，右移的行程与换向阀121的开度呈正比，以便于调节旋转马达130的流量，实现精细化作业操作。
40.进一步地，调控阀还连接有减压阀124，减压阀124的一端与定量泵116连接，另一端与调控阀连接，即减压阀124位于调控阀和定量泵116之间。减压阀124用于将系统压力减压，为三位六通换向阀121提供换向的先导压力，减压阀124减压后的压力值为2.2～2.6mpa，但不限于此，可根据实际情况进行灵活设定。液压油从定量泵116出来后经过p口、再经过减压阀124，选择性地到达第一调控阀122或第二调控阀123的右端，再使换向阀121换向，达到切换工位的目的。
41.此外，旋转马达130包括第一油口a口和第二油口b口，换向阀121和第一油口之间设有第一安全阀151，换向阀121和第二油口之间设有第二安全阀153。第一安全阀151和第二安全阀153作为工作端口的安全阀，当旋转马达130在外力压力过高时打开，第一安全阀151和第二安全阀153能保护旋转马达130不被损坏，延长旋转马达130的使用寿命。可选地，本实施例中第一安全阀151设定的压力为16
±
0.5mpa，但不限于此，可根据实际情况进行灵活设定。进一步地，第一安全阀151并联设有第一单向阀152，第二安全阀153并联设有第二单向阀154。第一单向阀152和第二单向阀154为普通单向阀，分别与旋转马达130的两个工作腔联通，当旋转马达130由于外力逆向转动时，会造成旋转马达130的一侧超高压，另一侧低压，这时低压侧的单向阀打开，从液压油箱101中吸油至低压侧，以防止旋转马达130吸空，延长旋转马达130的使用寿命。
42.为了提高系统的稳定性和安全性，该电液比例控制系统中还包括第三安全阀155和背压阀125，第三安全阀155为系统的主溢流阀，设于定量泵116和减压阀124之间，且分别与第一调控阀122、第二调控阀123和换向阀121连通。当系统压力过高时第三安全阀155打开，保证系统压力不变，起到稳压作用。可选地，第三安全阀155的设定压力为14
±
0.5mpa，但不限于此，可根据实际情况进行灵活设定。
43.背压阀125设置在换向阀121和减压阀124之间，分别与定量泵116、换向阀121、减压阀124、第三安全阀155、第一调控阀122和第二调控阀123连接，当换向阀121处于中位不工作时，背压阀125为系统正常运转提供一个稳定的低压常态，可选地，背压阀125的设定压力约为1mpa，但不限于此，可根据实际情况进行灵活设定。
44.本发明实施例提供的电液比例控制系统，其工作原理如下：
45.发动机111带动第一串联泵112转动，取力器115从第一串联泵112的输出轴获取传输扭矩，为定量泵116提供动力，定量泵116将油箱101中的低压油转换为高压油后，经换向阀121泵送至旋转马达130处，驱动旋转马达130回转作业。当流量调控手柄140的滑移件145处于中点位置时，换向阀121处于中位，从定量泵116流出的液压油经换向阀121的中位直接回流至油箱101，旋转马达130不工作。当滑移件145向左移动，第一调控阀122的右位导通，使换向阀121的阀芯换向，换向阀121处于第一工位，从定量泵116流出的液压油经换向阀121的第一工位流向旋转马达130的第一油口a口，旋转马达130执行左回转动作，旋转马达130低压侧的液压油从第二油口b口排出、经过换向阀121的第一工位回流至油箱101。当滑移件145向右移动，第二调控阀123的右位导通，使换向阀121的阀芯换向，换向阀121处于第二工位，从定量泵116流出的液压油经换向阀121的第二工位流向旋转马达130的第二油口b口，旋转马达130执行右回转动作，旋转马达130低压侧的液压油从第一油口a口排出、经过换向阀121的第二工位回流至油箱101。
46.滑移件145的移动行程与换向阀121的开度成正比，操作人员可通过控制滑移件145的移动行程来调节旋转马达130的流量，从而使旋转马达130的流量按需供应，既节约能源，也有利于实现精细化作业操作，延长旋转马达130的使用寿命。
47.本发明实施例还提供一种挖掘机，包括如前所述的电液比例控制系统，该电液比例控制系统采用单独供油方式，供油充足，定量泵116通过取力器115提供传输扭矩，动力充足，有利于执行复合动作，实现旋转马达130的精细化作业，延长旋转马达130使用寿命。
48.综上所述，本发明实施例提供的电液比例控制系统和挖掘机，具有以下几个方面的有益效果：
49.本发明实施例提供的电液比例控制系统和具有该电液比例控制系统的挖掘机，采用定量泵116单独供油，供油充分，采用取力器115为定量泵116提供传输扭矩，动力充足，旋转马达130的工作与其它功能机具的动作互不影响，有利于执行复合动作，解决了复合动作时整车动作慢，动作不协调的问题。采用流量调控手柄140进行操作，控制旋转马达130的左回转和右回转，滑移件145的移动行程能够调节旋转马达130的流量，实现按需供油，节约能源，有利于旋转马达130的精细化作业，延长旋转马达130使用寿命。
50.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。