全液压行走车辆的液压差速系统的制作方法
全液压行走车辆的液压差速系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于全液压行走车辆的液压差速系统，该系统主要由液压泵、液压马达、分流阀、外控式顺序阀、液压整流叠加板、转向液压缸、液压转向器构成。所述液压泵与液压马达构成两侧驱动回路；所述两侧驱动回路的高、低压侧分别通过液压整流叠加板、外控式顺序阀连通，并在连通总油路上设有阻尼孔；外控式顺序阀的控制油由转向系统提供。本发明在车辆直行时，左右两侧驱动系统互相独立，充分发挥全轮驱动的优势；在转向时，转向系统发出控制信号使得顺序阀打开，连通左右两侧油路，使得左右马达实现自动差速，同时设置的阻尼孔可以限制转向时一侧失速情况的恶化。本发明相对采用智能控制的系统成本低廉，可靠性高。
【专利说明】全液压行走车辆的液压差速系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全液压行走车辆的液压差速系统，适用于全液压无桥驱动车辆。【背景技术】
[0002]全液压驱动车辆采用左右分区形式具有良好的附着能力，车辆在复杂恶劣的地面条件下具有很好的通过性，该种车辆在转向时，由于内外侧车轮存在速度差，这就需要设置差速机构以保证车辆在转向时实现内外轮胎的差速，从而保证轮胎与地面间不发生相对滑动。
[0003]目前的市场上也有用于全液压车辆的差速系统，该系统中安装有一个凸轮，通过车体摆动或凸轮摆动进而控制安装在凸轮上的压力控制阀芯的位移，从而达到控制两侧液压泵排量大小，实现内外侧车轮的差速。然而，由于凸轮的加工制造精度、安装精度以及压力控制阀本身的精度等原因，造成该类型的差速机构需要对每一辆车单独进行复杂调试，定期维护的成本较高，使用一段时间后，极易出现内外侧泵排量不能按预期值调整，差速效果明显下降。以上缺点容易造成轮胎打滑或者拖轮现象，使得轮胎磨损加剧，影响正常转向，若是高速时还会影响车辆的横向稳定性。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种全液压行走车辆的液压差速系统。该系统可以自动地根据行驶情况在左右分别驱动和油路并联驱动两种模式下自动切换，以实现车辆差速的目的。
[0005]该系统主要由两组液压泵，两组液压马达，两个液压整流板、两个外控式顺序阀，两个分流阀，转向液压缸，梭阀，全液压转向器组成。一组液压泵与一组液压马达组成一侧驱动闭式回路，另一组液压泵与剩下一组液压马达组成另一侧驱动闭式回路，两个闭式回路分别驱动左右两侧车轮；每侧的闭式回路中串联一个分流阀，分流阀的一端接液压泵，一端与两个液压马达连接；左侧闭式回路的高低压油路分别通过液压整流叠加板、外控式顺序阀与右侧闭式回路对应的油路连通，连通的总油路上设有阻尼孔；外控式顺序阀的控制油来至转向系统，转向系统主要由转向液压缸、液压负载敏感转向器组成。
[0006]需要进一步说明的是:左右两侧闭式回路液压马达个数相等，且与对应的分流阀分流油路个数相匹配；两组液压泵个数可以不相等，但总流量在左右两侧对称分布；外控式顺序阀的控制油可以来自于安装在转向油缸进出口油路的梭阀上，此时液压转向器可以采用非负载敏感液压转向器；一条油路上的液压整流板与外控顺序阀可以整体用两个并联或是串联的外控式顺序阀代替；外控式顺序阀可以采用一个四通换向阀或插装阀组代替，四通换向阀和插装阀的控制方式可以采用液动或电磁形式。
[0007]本发明的差速系统通过转向系统的压力油信号自动地控制顺序阀的通断，从而达到行驶中的车辆自动地根据驾驶员命令在左右分别驱动与左右并联差速驱动两种模式中切换，能充分发挥左右分别驱动的高通过性与油路并联的差速优势；同时，通过设置阻尼孔可以有效避免在转向时一侧车轮出现打滑失速情况。与现有技术相比，能充分发挥全轮驱动的优势，又能解决转向差速问题，维护成本低廉，可靠性高，更加适应恶劣工况尤其是井下车辆。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图本发明全液压行走车辆的液压差速系统液压原理图。
[0009]图中标号分别是:la、lb-液压泵；2a、2b_液压马达3a、3b_液压整流板；4a、4b_外控式顺序阀5a、5b_分流阀；6a、6b_转向液压缸；7-液压转向器；8a、8b_阻尼孔；P为油源，T为油箱。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明进一步详细说明。
[0011]本发明全液压行走车辆的液压差速系统，它包括两组液压泵，两组液压马达，两个外控式顺序阀，两个液压整流叠加板、两个分流阀，转向液压缸，全液压负载敏感转向器。液压泵(Ia)的个数为NI，液压泵(Ib)的个数为N2，液压马达(2a、2b)的个数都为N3 ;液压泵(Ia)与液压马达(2a)组成左侧驱动闭式回路，液压泵(Ib)与液压马达(2b)组成右侧驱动闭式回路；每侧的闭式回路中串联一个分流阀(5a、5b)，分流阀(5a、5b)的一端接液压泵，一端与液压马达连接；左侧闭式回路的高低压油路分别通过液压整流叠加板(3a、3b)、外控式顺序阀(4a、4b)与右侧闭式回路对应的油路连通，连通的总油路上设有阻尼孔(8a、8b);外控式顺序阀(4a、4b)的控制油来至转向系统(全液压负载敏感转向器的LS 口)；转向系统主要由转向液压缸^a、6b)、全液压负载敏感转向器(7)组成。
[0012]本发明的工作过程是:
[0013]当车辆直线行驶时，液压转向器(7)没有动作，转向系统中不产生压力信号，故外控式顺序阀(4a、4b)处于断开状态。此时，左右两侧闭式驱动回路相互独立，不受干扰，由于两侧都为驱动轮，牵引力较大，当一侧轮子出现失速打滑现象时另一侧轮子仍然能够提供一定的牵引力帮助车辆脱困；当一侧的其中一个轮子打滑时，分流阀(5a、5b)工作，强制将液压泵提供的压力油分配给两个轮子，不至于另一个轮子没有压力油流入而失去牵引力。
[0014]当车辆转向时行驶时，驾驶员转动方向盘从而带动负载敏感液压转向器(7)阀芯旋转，压力油通过转向器进入转向油缸，当负载敏感液压转向器动作时，其负载敏感反馈的LS 口出现高压油(当采用普通液压转向器时，配套有安装在转向油缸进出油口上的梭阀，转向时梭阀出油口出现高压油)，高压油进入外控式顺序阀(4a、4b)的外控油口，两个外控式顺序阀(4a、4b)同时打开，左右两侧的闭式驱动油路连通，此时左右驱动马达的压力油由两个液压泵统一供油。连通油路上安装有整流板(3a、3b)，避免了顺序阀的单向特性，使得两侧回路自由并联。转向时由于前轮偏转或前车体偏转(折腰转向)、车辆横向力的影响使得左右两侧的车轮行驶阻力不一样，内侧阻力大而外侧阻力小。由于此时为并联油路，压力油根据阻力大小自动分配，阻力大的内侧油流量较少而阻力大的外侧油流量较多，进而使得马达转速不一样，这样就可以自动的实现内外侧车轮的差速。当转向的同时出现一侧车轮附着力下降而打滑时，另一侧的油液大量流入打滑侧马达，流量的增加使得阻尼孔(8a、8b)的前后压差增加，这样可以有效避免不打滑侧马达失压。阻尼孔大小按极限转弯工况时两侧回路压力与流量的差值设计，这样可以尽量减小阻尼孔在正常转向时的压降损失。
[0015]由以上工作过程可以看出，本发明液压差速系统能自动根据驾驶员的驾驶意图，通过从转向系统获取控制压力油来控制顺序阀的通断，达到自动地在左右分别驱动与左右并联差速驱动两种模式中切换，同时还能限制转向时一侧车轮失速在一定范围。相比其他差速方法，该方法结构简单，成本低，尤其是调试、维护成本；可靠性高，尤其是恶劣工作环境下能保持较好的差速性能。
【权利要求】
1.一种全液压行走车辆的液压差速系统，它包括两组液压泵，两组液压马达，两个外控式顺序阀，两个液压整流叠加板、两个分流阀，转向液压缸，全液压负载敏感转向器，其特征在于:液压泵(Ia)的个数为NI，液压泵(Ib)的个数为N2，液压马达(2a、2b)的个数都为N3 ;液压泵(Ia)与液压马达(2a)组成左侧驱动闭式回路，液压泵(Ib)与液压马达(2b)组成右侧驱动闭式回路；每侧的闭式回路中串联一个分流阀(5a、5b)，分流阀(5a、5b)的一端接液压泵，一端与液压马达连接；左侧闭式回路的高低压油路分别通过液压整流叠加板(3a、3b)、外控式顺序阀(4a、4b)与右侧闭式回路对应的油路连通，连通的总油路上设有阻尼孔(8a、8b);外控式顺序阀(4a、4b)的控制油来自转向系统(全液压负载敏感转向器的LS 口)；转向系统主要由转向液压缸^a、6b)、全液压负载敏感转向器(7)组成。
2.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的N1、N2、N3为正整数。
3.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的液压泵(Ia)与(Ib)的总流量相等。
4.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的分流阀分油路数与对应液压马达的个数相等。
5.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述液压转向器(7)可以采用非负载敏感液压转向器。
6.根据权利要求5所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述外控式顺序阀(4a、4b)的控制油可以来自于梭阀。
7.根据权利要求6所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的梭阀取油口位于转向油缸进出油路上。
8.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的同一条油路上的液压整流叠加板与外控式顺序阀构成的整体(3a与4a、3b与4b)可以用两个并联或串联的外控式顺序阀代替。
9.根据权利要求1所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的外控式顺序阀(4a、4b)可以采用一个四通换向阀或插装阀组代替。
10.根据权利要求9所述的一种全液压行走车辆的液压差速系统，其特征在于:所述的四通换向阀和插装阀控制方式可以采用液动或电磁形式。
【文档编号】B60K17/10GKSQ
【公开日】日
申请日期:日
优先权日:日
【发明者】胡军科, 蒋亚军, 赵斌, 段小龙
申请人:中南大学挖掘机液压系统3故障
　　011/07/18
16:30来源：第一工程机械网作者：工程机械与维修1台GYW111型挖掘机，因使用年限较长，作业工况恶劣，加上维护保养不到位，在野外施工过程中经常出现故障，本文介绍3例故障排查方法。
　　1.斗杆缸伸缩缓慢无力 该挖掘机在作业过程中出现斗杆缸伸缩缓慢无力故障，经分析作如下排查：
(1) 检查密封件
若斗杆缸活塞等处密封件失效，将造成低压腔与高压腔的液压油因内泄而互窜。先松开低压腔的油管，放掉腔内液压油，然后启动发动机给高压腔内注入压力油，未见液压油从低压腔的油管中流出，表明斗杆缸活塞密封件密封良好。
(2) 检查安全吸油阀
安全吸油阀是1个双向保护阀，安装在液压缸和液压马达等执行元件上，当液压缸或马达的某一腔产生瞬间高压时，高压腔的高压油就会打开安全吸油阀中的溢流阀进行溢流，同时负压腔安全吸油阀的单向阀打开，从油箱吸油来补充负压，起到保护油路作用。
斗杆缸工作回路上装有2个安全吸油阀，若其中某个安全吸油阀的单向阀失效变成双向直通，或者在溢流阀溢流压力很低时，都会造成该侧油腔的油压不能建立，压力油直接通过单向阀或溢流阀泄入油箱，使斗杆缸动作缓慢无力甚至不能工作。
安全吸油阀若发生上述故障，在操作手柄处于中立位置停机后，斗杆缸会自动缓慢回落。然而该斗杆缸没有发现此种现象，说明故障不在安全吸油阀。
(3) 检查PPC阀和主控制阀
PPC阀（先导操纵阀）是一种比例压力控制阀，可根据操作手柄行程的大小输出相应的控制压力和流量，使主控制阀芯有相应的移动量，从而控制执行元件的速度。主控制阀中每一根阀芯控制一支油路的通断，若其中某一阀芯磨损、卡滞甚至堵塞，就会降低相应执行元件的油压和流量，造成执行元件动作迟缓甚至无动作。
将斗杆缸回路的控制油管调换到工作正常的PPC阀上试机，故障消失。由此确定导致斗杆缸伸缩缓慢无力的原因就是PPC阀故障。更换PPC阀后，斗杆缸伸缩正常。
　　2.行走跑偏
该挖掘机发生行走跑偏故障，在认定行走马达技术状况正常、履带松紧度调整适当的情况下，作如下排查：
(1) 检查组合阀
先检查行走速度慢一侧的行走组合阀。拆卸其限压阀上的2根油管，用堵头堵住出油口，启动发动机，拉动有堵头组合阀的行走操纵手柄，检测油压正常；再拆卸另一侧行走组合阀上的2根油管，再次启动发动机，观察其限压阀的2个油孔无油液流出，由此判断故障不在组合阀。
(2) 检查中央回转接头
中央回转接头处油道很多，相互之间容易串通。先拆卸2个行走马达的油管，然后堵死其中1个马达油管；再启动发动机，拉动堵死油管马达的换向阀，发现油液压力过低，而没有堵死的液压马达的油孔出油。由此判定中央回转接头的油道密封不好。更换中央回转接头的密封件，故障消失。
　　3.惯性回转角度偏大
该挖掘机在使用过程中，当回转操作结束、操作手柄在中位时，上机体在惯性力的作用下回转角度偏大。这种故障多是由于回转制动不及时或制动力不足造成，排查步骤如下：
(1) 检查回转锁定阀电路
检查回转锁定阀线路连接牢靠，无短（断）路，测量电磁阀线圈及阀芯工作正常。
(2) 测量解除制动油压 测量解除制动油压为3 MPa，在正常范围之内。
(3) 拆检回转马达
将回转马达拆下，检查弹簧无折断，弹力正常，制动压盘上的密封圈完好。在检查制动回油路时发现，在节流孔处有一胶质颗粒物，节流孔虽没有完全被堵死，但回油过慢，由此造成制动时间延长，回转产生过大的偏转角度。
清洗回转马达各元件（特别注意节流孔、细小油道）后试机，回转滑移量在规定范围内，故障消失。
(作者地址：河北省唐山市高新技术开发区火炬路206号 唐山通力齿轮有限公司 0)
　　关键词:挖掘机 液压系统
　　延伸阅读:EX220-2/3型挖掘机发动机失速的原因
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CAT320液压挖掘机行走慢、无力的诊断与排除
    1&系统概述　　挖掘机的行走液压系统主要包括：前、后泵2、3，先导泵4，主安全阀11，梭阀5，左、右行走控制阀12、14，直行走控制阀13，回转接头15，左、右行走马达22、23，与马达装在一起的平衡阀16,17，互射阀18、19，制动先导阀20，变量阀21，还有变速电磁阀7，自动变速阀&6，液压操纵控制阀8，先导控制阀9，油箱1，比例阀25等。　　上述液压元件组成了一个完整的行走液压系统。　　以下简述其工作与控制原理：前泵2（后泵3）泵出的高压油到右（左）行走控制阀12（14），然后经过中心回转接头到达右（左）行走马达23（22）的平衡阀16(17)，由平衡阀16分出一路压力油到制动先导阀20，提前解除行走制动，使挖掘机顺利行走，在系统有冲击载荷（系统压力达到 368bar）时，由互射阀18、19&卸去，当挖掘机下坡出现超速运转时，平衡阀16能自动关闭回油路，使设备制动减速，由于关闭回油路而产生的高压则通过互射阀18、19卸到真空的一边，防止气蚀的产生，两个单向阀24为变量阀21提供控制压力油，当系统压力达到306bar时，梭阀5提供压力油控制自动变速阀6切断通往变量阀21的先导油，以实现从高速到低速的自动变速，系统的工作压力由主安全阀调定343bar；先导泵4泵出的高压油一路到变速电磁阀7，由电磁阀7控制到自动变速阀6&然后到变量阀21，推动阀芯使两个单向阀24来的压力油进入控制斜盘的活塞缸，改变斜盘倾角以实现变速；一路通过液压操纵控制阀8到达先导控制阀9，然后由先导阀9控制去操纵左、右行走控制阀12、14，控制行走或换向；一路通过比例阀到伺服阀控制泵的流量实现动力换档。&&&&2&所有执行机构均无力　　（1）操作操纵手柄，如没有听到发动机加油的声音，可通过打开自动控制系统维修程序的数据输出（也可拔出压力继电器接头，操纵控制手柄，用万用表检查压力继电器，正常应接通），操纵控制手柄，检查压力继电器是否失效，如失效则更换，否则检查发动机转速，如转速不正常则检查维修发动机；　　（2）检查系统是否有空气，如果有则进行排气；　　（3）检查吸油滤清器是否堵塞，堵塞则更换滤清器；　　（4）检查泵的出油管是否通畅；　　（5）检查先导压力：在先导压力测压点上接上60bar的压力表，看压力是否符合规定（标准为34.5bar），如不符则调节先导压力控制阀，若调不起则检查先导压力控制阀：阀芯是否磨损（更换或维修）、调节弹簧（标准长度为53.8mm）疲劳或折断（更换弹簧）、是否卡住（清除异物），正常则可能先导齿轮泵有故障，维修或更换齿轮泵；　　（6）检查安全阀压力：在两泵的测压口接上两个600bar的压力表，然后卡住履带，操作行走先导手柄，如泵的压力不正常（标准343bar），则调整主安全阀压力至规定值，如压力不能提高，则检查并排除主安全阀故障，主要有：A，安全阀阀芯锥面被异物卡在开的位置（清除异物）；B，调节弹簧疲劳或折断（更换弹簧）；C，安全阀密封锥面磨损严重，关闭不严（修复或更换）；D，阻尼孔堵塞（清除堵塞），如泵的压力正常进行下一步；　　（7）检查换档压力：换档压力如果太高则会使泵的流量过小，造成动作缓慢无力，可在换档压力测压口接上60bar的压力表，启动维修程序，看显示屏所显示的数据是否正常、与压力表的读数是否相等，如不正常，可通过维修程序进行调整，如不能调则检查清洗比例阀，排除比例阀故障，若比例阀正常而换档压力无法调整则进行电气系统的故障排除；　　（8）检查两条逆向流量控制油管是否堵塞（或液控活塞是否卡），如堵塞则清除（解除卡滞）；　　（9）检查泵的流量：发动机转速1800rpm，输出压力9800kpa，则泵的流量为180l/min，使用极限为170l/min，如流量太小，可调节泵的流量调节螺栓来调整流量，如无法达到要求，则可能A，配油盘与铜缸体配合面磨损（研磨配合面）；B，压紧弹簧疲劳或折断（更换弹簧）；C，柱塞与孔配合间隙太大（维修或更换柱塞与铜缸体）；D，泵伺服活塞卡在小流量位置（清除异物）；E，伺服阀发卡（清除异物）；F，伺服阀弹簧疲劳或折断（更换）；&&&&3&只有行走机构无力　　（1）操作行走控制手柄，听发动机声音，如没有听到发动机加油的声音，可通过打开自动控制系统维修程序的数据输出（也可拔出压力继电器接头，操纵行走控制手柄，用万用表检查压力继电器，正常应接通），操纵行走控制手柄，检查压力继电器是否失效，如失效则更换，否则检查维修发动机；　　（2）行走先导油压低：检查行走先导压力，把行走压力开关接头上面的螺塞拧出，接上60bar的压力表，操作行走先导手柄（推到底应大于30bar，部分推应18bar左右）；不正常则检查维修或更换先导阀，主要是：行程不够（调整）、调压弹簧太软（更换）、阀杆卡住或磨损（清除堵塞物或维修、更换）；　　（3）检查互射式溢流阀压力：在前后泵的测压口接上600bar的压力表，卡住履带，操作行走操纵杆，正常压力应为368bar，如压力不正常则试调互射式溢流阀的溢流压力，如不能调高则检查互射式溢流阀，主要检查调压弹簧是否疲劳（更换）和密封锥面（研磨）、如被异物卡住则清除异物，若互射式溢流阀正常而压力调&不高，则进行下一步；　　（4）检查中央回转接头的泄漏情况：把左（右）边的两个高压管接头拆开并用堵头堵住，操纵行走操纵杆，如果回转接头的两个油口有大量的油流出，说明泄漏严重，维修更换密封件（或回转接头），正常则进行下一步；　　（5）检查马达泄漏：拆开马达泄油管，从泄油口接一根油管到一个容器中，操纵行走操纵杆，如泄漏严重，则维修更换马达；马达泄漏量为在200bar压力下，每分{不超过15l；（也可这样检查：拆开马达高压油管，用堵头堵住，读出压力值，如压力比原来高，则为马达泄漏）；　　（6）检查多路阀：如果多路阀阀杆被卡在半关闭的位置或配合间隙太大泄漏严重，将会造成动作无力，前一种清除异物即可排除，后一种则需修配阀杆阀套；（检查多路阀的泄漏情况也可用如下方法：拆下泵的逆向流量控制管接头，接上三通接头和60bar的压力表，行走操纵手柄推到底，根据我的经验，压力表读数小于2～4bar仍属正常，此法仅作比较用）；　　（7）制动解除不彻底：不能完全解除的原因主要有：A，制动先导阀被异物卡住（清除）；B，制动缸油封损坏泄漏（更换密封件）；C，平衡阀至制动先导阀油道堵塞（清除）。如都正常则可能马达轴承或减速机构卡滞，检查并清除异物。　　我们在维修实践中曾经碰到这样的情况，行走无力且发动机有失速倾向，按第2中的（1）和第3中的（4）进行检查，发现压力继电器失效，回转接头密封件全部碎烂，吸油滤清器被密封件的碎片堵塞，经过更换密封件，清洗液压系统，工作正常；再有一例：有一台CAT320挖掘机出现这样的情况，当陷在泥中转弯时，即无法进行，其他都正常，　　我们经过检查发现压力都很正常，后来了解到因高压油管裂，工地的维修人员一时买不到正厂件，用其它件更换，此后就出现此故障，我们认为可能是油管通流面积略小，其他动作变化不明显，平地转弯和爬坡也正常，可是碰到阻力很大的转弯时，就转不动，更换正厂件油管后工作完全正常。
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