用于大流量马达的液压串、并联切换系统的制作方法

1.本实用新型涉及油路切换系统领域，具体涉及一种用于大流量马达的液压串、并联切换系统。


背景技术：

2.现目前社会中，在社会发展越来越快、城市化水平不断提高的当下，大规模的基建和房屋建筑犹如雨后春笋般迅速拔地而起。在基建和房屋地基建筑过程中使用的旋挖钻机、掘进机等主要依靠马达主轴做旋转运动的设备中，大功率马达驱动负载且负载力的大小不确定的应用场合较多，但实现过程原理相对复杂且成本高、维修不便。
3.因此，为解决以上问题，需要一种用于大流量马达的液压串、并联切换系统，能够是马达在负载力较大或较小工作模式下快速切换，且原理简单、成本低廉、可靠性更高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供用于大流量马达的液压串、并联切换系统，既能够提高设备施工作业的效率、降低设备的生产制造成本，同时又能节约使用成本。
5.本实用新型的用于大流量马达的液压串、并联切换系统，包括油箱、输油组件和与机械设备传动配合的马达；所述输油组件与马达之间形成多条液压回路；所述输油组件包括液压泵、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀以及多根油管，其中，液压泵可以是叶片泵、齿轮泵、柱塞泵等。
6.所述马达用于驱动负载机构做圆周运动，马达包括第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达；所述第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达分别与液压泵串联，第一液压马达与液压泵之间并联接设第二换向阀；第二液压马达与液压泵之间并联接设有第一换向阀和第二换向阀，第三液压马达与液压泵之间并联接设有第一换向阀；通过第一换向阀、第二换向阀切换通过马达的油液流动方向。第三换向阀并联接设在液压泵与第一换向阀、第二换向阀之间，通过控制第一换向阀和第二换向阀，进而切换第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达之间的串联、并联工作方式。
7.通过三个换向阀，即可实现三个大流量液压马达并联同时工作、单个马达独立工作，在实际应用中，若负载力较小时可以切换到一个马达工作使得马达高速转动负载机构快速推进；当负载力较大时切换至三个马达并联工作模式驱动同一负载机构，这样马达的转速会降到之前的1/3但负载机构的输入力矩将增大到之前的3倍，从而实现低速大扭矩输出。
8.进一步，所述第一换向阀和第二换向阀为液控换向阀，所述第三换向阀为电磁换向阀。其中，用于切换通过马达的油液流动方向的第一换向阀、第二换向阀均采用液控换向阀，使得油路中油液流量大小受液动力影响可以忽略不计，优选的，液控换向阀的弹簧腔孔也可以通过油路换向和泄压，即液控换向阀弹簧腔孔也可以承受高压，进而该弹簧腔孔可
以作为阀芯换向压力控制口使用，这样就会使系统在实现同样功能的情况下原理更简单、成本更低但可靠性更高。第三换向阀用于控制第一换向阀和第二换向阀，通过油液流量较小即可实现，可采用电磁换向阀。这样，使用两个大流量液控换向阀和一个小流量电磁换向阀即可实现三个大流量液压马达并联同时工作、单个马达独立工作的油路设计。
9.进一步，还包括通过进油方向控制的梭阀；所述第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达均为双向液压马达；所述液压泵为闭式柱塞泵。
10.进一步，所述第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达通过齿轮传动或者齿条传动驱动同一个负载机构。
11.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种用于大流量马达的液压串、并联切换系统，当负载力较小时可以切换至单个马达驱动负载机构工作，而另外两个马达由于两个油口都与低压油路接通而无力矩输出，只是随着其中一个马达做同步运动。单个马达高速低扭矩工作状态下，通过第三换向阀控制第一换向阀和第二换向阀，使马达的工作油路切换至三个马达同时工作的低速大扭矩模式。实现负载机构在高速低扭矩工作模式和低速大扭矩工作模式之间进行快速转换，以提高设备施工作业的效率。本实用新型原理简单、维修方便，且生产成本低廉。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
13.图1为本实用新型的油路连接图；
14.图2为本实用新型的低速大扭矩油液流动示意图；
15.图3为本实用新型的高速小扭矩油液流动示意图；
16.图4为本实用新型无梭阀的油路连接图。
17.图中，m1为第一液压马达，m2为第二液压马达，m3为第三液压马达，s1为第一换向阀，s2为第二换向阀，s3为第三换向阀，d为梭阀，p为液压泵，b为油箱。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.如图1所示，本实用新型提供一种用于大流量马达的液压串、并联切换系统,包括油箱b、输油组件和与机械设备传动配合的马达；所述输油组件与马达之间形成多条液压回路；所述输油组件包括液压泵p、第一换向阀s1、第二换向阀s2、第三换向阀s3以及多根油管，其中，液压泵p可以是叶片泵、齿轮泵、柱塞泵等。所述马达包括第一液压马达m1、第二液压马达m2、第三液压马达m3；所述第一液压马达m1、第二液压马达m2、第三液压马达m3分别与液压泵p串联，第一液压马达m1与液压泵p之间并联接设第二换向阀s2；第二液压马达m2与液压泵p之间并联接设有第一换向阀s1和第二换向阀s2，第三液压马达m3与液压泵p之间
并联接设有第一换向阀s1；通过第一换向阀s1、第二换向阀s2切换通过马达的油液流动方向。第三换向阀s3并联接设在液压泵p与第一换向阀s1、第二换向阀s2之间，通过控制第一换向阀s1和第二换向阀s2，进而切换第一液压马达m1、第二液压马达m2、第三液压马达m3之间的串联、并联工作方式。
20.本实施例中，所述第一换向阀s1和第二换向阀s2为液控换向阀，所述第三换向阀s3为电磁换向阀。其中，用于切换通过马达的油液流动方向的第一换向阀s1、第二换向阀s2均采用液控换向阀，使得油路中油液流量大小受液动力影响可以忽略不计，优选的，液控换向阀的弹簧腔孔也可以通过油路换向和泄压，即液控换向阀弹簧腔孔也可以承受高压，进而该弹簧腔孔可以作为阀芯换向压力控制口使用，这样就会使系统在实现同样功能的情况下原理更简单、成本更低但可靠性更高。第三换向阀s3用于控制第一换向阀s1和第二换向阀s2，通过油液流量较小即可实现，可采用电磁换向阀。这样，使用两个大流量液控换向阀和一个小流量电磁换向阀即可实现三个大流量液压马达并联同时工作、单个马达独立工作的油路设计。
21.本实施例中，还包括通过进油方向控制的梭阀d；所述第一液压马达m1、第二液压马达m2、第三液压马达m3均为双向液压马达；所述液压泵p为闭式柱塞泵。
22.本实施例中，所述第一液压马达m1、第二液压马达m2、第三液压马达m3通过齿轮传动或者齿条传动驱动同一个负载机构。
23.(1)当马达负载力较大，即处于低速大扭矩工作模式时，如图2所示，实线为高压油路，虚线为低压油路，油液按箭头方向流动。
24.高压油液依次通过液压泵p出油口1分别到达梭阀d油口2、第三液压马达m3进油口14、第二换向阀s2油口12。第二换向阀s2油口13的油液分到到达第二液压马达m2进油口16和第一液压马达m1进油口18，因此三个马达的进油口均与高压油路连接。
25.第一液压马达m1出油口19、第一换向阀s1回油口10直接与液压泵p进油口20连通，第二液压马达m2出油口17、第三液压马达m3出油口15通过第一换向阀s1油口9、油口10间接与液压泵p进油口20。
26.第一换向阀s1、第二换向阀s2左、右两侧的控制口只需要压力保持阀芯的位置状态(即无需油液流动)即可。第一换向阀s1控制口8(控制口8通过第三换向阀s3油口5与油口1连通)及其第一换向阀s1弹簧腔油口21均与液压泵p出油口1连通，在静态状态下压力近乎相等。因此第一换向阀s1阀芯的状态(如图2所示)主要取决于弹簧力，在弹簧力的作用下，油口9和油口10连接于油路中。第二换向阀s2控制口11通过第三换向阀s3油口7单独流回油箱bb，压力可以忽略不计，第二换向阀s2弹簧腔油口22与液压泵p进油口20连通，即第二换向阀s2两侧的控制口11、控制口22与低压油路连接，第二换向阀s2阀芯(状态如图2所示)在弹簧力作用下，油口12和油口13连接与油路中。
27.以上油路示意图三个马达进口的压力、流量均来自于液压泵p出油口1，回油均流回到液压泵p进油口20。因此，三个马达同时工作，液压泵p出油口1的油液分成3等分流通三个马达且进口压力相等。此时工作模式属于低速大扭矩工作状态。
28.(2)当马达负载力较小，即处于高速小扭矩工作模式时，如图3所示，其中实线为高压油路，虚线为低压油路，油液按箭头方向流动。
29.高压油液依次通过液压泵p出油口1分别到达梭阀d油口2、第三液压马达m3进油口
14、第二换向阀s2控制口11。由此可见，三个马达的进油口只有第三液压马达m3与高压油路连接。
30.第三液压马达m3出油口19、第一换向阀s1油口10、梭阀d油口3、第二换向阀s2弹簧腔油口22直接与液压泵p进油口20连接；第二液压马达m2出油口17通过第一换向阀s1油口9、第一换向阀s1油口10与液压泵p进油口20连通，第一液压马达m1进油口18、第二液压马达m2进油口16通过第二换向阀s2油口23、油口24与液压泵p进油口20连通。
31.第一换向阀s1、第二换向阀s2左、右两侧的控制口只需要压力保持阀芯的位置状态(即无需油液流动)即可。第一换向阀s1控制口8和通过第三换向阀s3油口6流回油箱b，因此第一换向阀s1控制口8的压力几乎等于零。如图3所示，第一换向阀s1的阀芯状态取决于第一换向阀s1弹簧腔油口21和第一换向阀s1弹簧力。第二换向阀s2控制口11通过第三换向阀s3油口4、梭阀d油口2与液压泵p出油口1连通，第二换向阀s2弹簧腔油口22与液压泵p进油口20连通。关于第二换向阀s2，由于其控制口11与高压油路连通，其弹簧腔油口22与低压油路连通，所以控制口11压力远高于阀芯弹簧力和弹簧腔油口22压力总和，因此第二换向阀s2的阀芯在高压侧压力的推动下克服弹簧力换向，使其油口23、油口24连接至油路中。
32.以上油路示意图中三个马达中第三液压马达m3进口14和液压泵p出油口1连接，第三液压马达m3出口15和液压泵p进油口20连接，第三液压马达m3进口14、出口15之间存在较大的压力差因此会驱动第三液压马达m3转动。第一液压马达m1进口16、出口17以及第二液压马达m2进口18、出口19均直接或者间接与液压泵p进油口20连通，因此第一液压马达m1进口16、出口17之间以及第二液压马达m2进口18、出口19之间无压力差，第一液压马达m1和第二液压马达m2不能靠液压驱动转动，只能通过驱动马达链条或者齿轮带动一起空转。图3中的油路控制方案中，由于液压泵p的油液完全提供第三液压马达m3工作，因此第三液压马达m3马达转动速度较高，此时的工作模式为高速低扭矩工作状态。
33.(3)当需要三个马达向相反方向旋转时，油口1、油口20分别为液压泵p出油口和进油口；梭阀d的活塞从油口3移动至油口2，此时油口3与油路连通；油口19、油口18分别为第一液压马达m1的进油口和出油口，油口17、油口16分别为第二液压马达m2的进油口和出油口，油口15、油口14分别为第三液压马达m3的进油口和出油口，即可实现马达向相反方向旋转。马达的低速大扭矩工作模式或高速小扭矩工作模式依然通过第一换向阀s1、第二换向阀s2和第三换向阀s3配合控制即可。
34.本实用新型中，当马达仅需要单向转动时，可取消梭阀d，油路连接如图4所示。
35.本实用新型的油路控制方案虽然主要用于旋转钻机、掘进机类大型主要以马达驱动为主的设备中，亦可以推广到其他需要马达在高速低扭矩工况和低速大扭矩工况模式下进行转换使用的系统中。
36.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。