技术领域
[0001] 本实用新型属于
沥青混凝土路面的施工机械技术领域，涉及一种冷再生机，具体涉及一种冷再生机液压系统。
背景技术
[0002] 液压系统是
工程机械中关键的系统之一。
液压泵、多路
阀是其液压系统的核心，液压元件性能及元件间的动静态特性匹配决定了液压系统的性能，从而直接决定了工程机械的整机性能。
[0003] 冷再生机是一种高效率、多用途的施工机械，主要用于
沥青混凝土路面的铣刨以及添加沥青、
水等材料后的旧沥青路面的再生，也可用于公路、城乡道路、机场、码头、
停车场等工程的
基层、底层稳定土现场就地拌和作业，它既加强了
可再生能源的利用，又起到环保的作用。液压系统是冷再生机的核心，本实用新型主要对冷再生机的液压系统进行设计。
[0004] 液压系统作为冷再生机的重要组成部分，在冷再生机工作中起着非常关键的作用。大部分冷再生机都是全液压驱动，其中主要包括工作装置液压系统、行走液压驱动系统、转向液压驱动系统、喷洒液压系统、辅助液压系统等。液压系统主要由液压油箱，各
液压泵，
液压马达，各种
控制阀，各种管路组成。其主要功能有：(1)提供行走需要的液压油压
力；(2)给冷却系统提供液压油压力；(3)为辅助系统提供液压油压力；(4)实现各种液压的功能控制；(5)连接并布置各液压元件的管路。液压系统有许多的优点，机器在行驶过程中可以实现无级调速，而且在同等的输出功率的条件下，液压传动装置的
质量轻、体积小、惯性小、动态性能较好，因为一般采用液压油作为传动介质，所以有利于机械的润滑等。由此可见，对冷再生机液压系统的研究设计，对于提高其各个方面的工作性能有着非常重要的意义。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种冷再生机液压系统，该液压系统能够全面提升冷再生机的各方面性能，使冷再生能够适应各种恶劣复杂的工况，合理且有效的分配
发动机的功率，使其获得较高的性能，较高的可靠性，使得养护质量和养护效率相统一。
[0006] 一种冷再生机液压系统，包括：
[0007] 行走液压系统，独立驱动冷再生机的四轮，实现冷再生机的前进、后退或
行车制动；
[0008] 转向液压系统，用于实现冷再生机在作业工况或行驶工况中的整机转向；
[0009] 喷洒系统，用于喷洒原路况所需的再生剂，并且通过调整沥青喷洒泵和水喷洒泵的转速，保证实际喷洒量和理论喷洒量相一致；
[0010] 冷却系统，采用冷却
风扇液压泵驱动风扇马达，再由风扇马达8驱动
冷却风扇，通过调节冷却风扇液压泵的
斜盘倾
角改变
排量来实现风扇的转速的调节控制；
[0011] 辅助系统，包括用于驱动
转子的转子升降
液压缸回路、驱动转子罩
尾门启闭的转子罩尾门启闭液压缸回路、驱动立柱升降的立柱升降液压缸回路；
[0013] 行走液压系统和喷洒系统通过吸油滤油器将液压油箱中的油液吸入各自液压系统中，并且分别通过各自的回油滤油器将油液输送回液压油箱形成油液循环；冷却系统、转向液压系统和辅助系统通过吸油滤油器，并且通过相应的回油滤油器酱油也输送回液压油箱形成油液循环。
[0014] 所述行走液压系统包括由四组对应驱动冷再生机四轮的行走液压泵和行走液压马达组成的容积调速闭式回路。
[0015] 所述行走液压泵和行走液压马达组成的容积调速闭式回路中设置有用于将系统中热油排出以冷却及冲去回路中污染物的
冲洗阀。
[0016] 所述转向液压系统包括辅助泵、优先阀、全液压转向器、前轮转向液压缸以及后轮转向液压缸；辅助泵通过优先阀与全液压转向器相连，进而驱动前轮转向液压缸和后轮转向液压缸；全液压转向器与优先泵之间的管道上还设置有
单向阀。
[0017] 所述后轮转向液压缸上设置有电磁换向阀和双向液压
锁。
[0018] 所述喷洒系统还包括与沥青喷洒泵相配合的沥青马达以及与水喷洒泵相配合的水泵马达。
[0019] 所述辅助系统包括转子升降液压缸、转子罩尾门启闭液压缸以及立柱升降液压缸；辅助泵的出油端分别与转子升降液压缸、转子罩尾门启闭液压缸以及立柱升降液压缸的进油端相连，转子升降液压缸、转子罩尾门启闭液压缸以及立柱升降液压缸的出油端汇合后通过回油滤油器将液压油输送至液压油箱，形成油液循环。
[0020] 所述转子升降液压缸、转子罩尾门启闭液压缸以及立柱升降液压缸上分别设置电磁换向阀；立柱升降液压缸的进出油路上还设置有双向平衡阀，转子罩尾门启闭液压缸的进出油路上还设置有单向
节流阀。
[0021] 液压泵采用轴向
柱塞式
变量泵，马达采用柱塞变量马达。
[0022] 所述电磁换向阀采用三位四通电磁换向阀。
[0023] 与
现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0024] 本实用新型根据冷再生机的工作原理及工况对其液压系统进行设计，包括行走液压系统、转向液压系统、喷洒系统、冷却系统和辅助系统五大部分。行走液压系统为整机的行走提供动力，调整行驶速度，实现整车的行驶与后退。转向液压系统实现整机的转向，该系统操纵灵活轻便、工作可靠、结构紧凑、布置合理、维修保养方便。喷洒系统可在转子拌合物料时把适量的清水喷进转子罩内，使物料获得合适的湿度。冷却系统采用传统直联式结构,通过柴油机前端的驱动风扇进行冷却。这种布置方法结构简单，
散热性能好。辅助系统用于控制铣拌转子大臂的升降、转子罩尾门的启闭、后轮的转向等，由几组
电磁阀来控制各油缸的运动。
[0025] 进一步的，本实用新型中泵和马达均采用轴向柱塞式，因为其结构较紧凑，工作压力和转速高，有较高的传动总效率，所以可持续变量，而且有较大的调速范闱。
[0026] 进一步的，本实用新型中的泵设有
安全阀，可限制输出的
扭矩大小并且换向操作简单易行。
[0027] 进一步的，本实用新型采用优先阀，保证要转向时系统优先给转向系统提供液压油。
[0028] 进一步的，本实用新型冷却系统采用反比例控制，输出的
电流越大，泵的流量越小，在
控制器失效其输出电流为零时，泵的排量处于最大，风扇全速运转，能够对发动机和液压系统起到保护作用，该系统的优点在于节能，能够检测多个气液
温度和
开关信号，实现安全功能，风扇的转速能够无级调整控制，没有节流损失。
附图说明
[0029] 图1是冷再生机液压原理图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0031] 参见图1，本实用新型包括行走液压系统、转向液压系统、喷洒系统、冷却系统和辅助系统五大部分。行走液压驱动系统采用变量泵与变量马达组成的闭式静液压驱动系统，通过改变泵中斜轴的倾角改变泵的流量来实现调速，在该闭式回路中还设置了冲洗阀，将系统中热油排出达到冷却及冲去回路中污染物的作用；转向液压系统主要由全液压转向器、单路稳定分流阀、组合阀
块、转向油缸等组成，组合阀块由两个溢流阀和三个单向阀组成。可以在轮胎受冲击时防止回路中压力过高，起到保护管路的作用。组合阀块的设置可以在轮胎受冲击时防止回路中压力过高，起到保护管路的作用；喷洒液压系统包括一套沥青喷洒系统和一套水喷洒系统，喷洒量通过流量计监视反馈，最后通过控制沥青泵转速来保证；辅助液压系统主要包括转子升降液压缸回路、转子罩尾门启闭液压缸回路、立柱升降液压缸回路。
[0032] 本实用新型主要由行走液压系统、转向液压系统、喷洒系统、冷却系统和辅助系统五大部分组成。行走液压系统采用闭式静液压
传动系统，由行走液压泵3和两点控制的行走液压马达23组成的容积调速回路，主要由变量泵3、补油泵、变量马达、冲洗阀、电磁阀等组成。转向液压系统主要由辅助泵6、优先阀11、全液压转向器13、前轮转向液压缸22等组成。喷洒系统中沥青泵由沥青马达9驱动，沥青马达9由电比例控制的沥青喷洒泵4驱动，从而实现沥青的流量的无级调节。水泵也是由水泵马达10驱动，水泵马达10由水喷洒泵5驱动。冷却系统采用容积调速式液压驱动风扇。该系统由发动机带动冷却风扇液压泵7驱动风扇马达8，再由风扇马达8驱动冷却风扇，通过调节冷却风扇液压泵7的斜盘倾角改变排量来实现风扇的转速的调节控制。此外，该液压系统还包括由电磁换向阀14、转子升降液压缸15、单向节流阀16、转子罩尾门启闭液压缸17、双向平衡阀18、立柱升降液压缸19以及双向液压锁20等组成的辅助系统。
[0033] 行走液压系统和喷洒系统通过吸油滤油器将液压油箱1中的油液吸入各自液压系统中，并且分别通过各自的回油滤油器24将油液输送回液压油箱1形成油液循环；冷却系统、转向液压系统和辅助系统通过吸油滤油器2，并且通过相应的回油滤油器酱油也输送回液压油箱1形成油液循环。
[0034] 转向液压系统包括辅助泵6、优先阀11、全液压转向器13、前轮转向液压缸22以及后轮转向液压缸21；辅助泵6通过优先阀11与全液压转向器13相连，进而驱动前轮转向液压缸22和后轮转向液压缸21；全液压转向器13与优先泵11之间的管道上还设置有单向阀12。
[0035] 本实用新型的设计原理及工作过程：
[0036] 1)执行机构的确定，立柱升降、转向、转子大臂升降、转子罩尾门启闭等用液压缸实现；而行走以及散热风扇的驱动为旋转运动，用液压马达实现。
[0037] 2)行走马达动作回路。行走系统采用四轮独立液压驱动，冷再生机行走液压系统由于高功率
密度以及前进、后退和行车制动等需耍，采用闭式静液压传动系统。行走液压系统由柱塞变量泵和两点控制的双速柱塞变量马达组成的容积调速回路，主要由变量泵、补油泵、变量马达、冲洗阀、电磁阀等组成。此系统中泵和马达均采用轴向柱塞式，因为其结构较紧凑，工作压力和转速高，有较高的传动总效率。采用此种种调速方式的优点是：可持续变量，而且有较大的调速范闱；马达的负载决定泵的工作压力，当处于零流量时，几乎没有功率损失；泵设有安全阀，可限制输出的扭矩大小并，且换向操作简单易行。
[0038] 3)转向液压缸动作回路。转向液压系统主要由辅助泵、优先阀、全液压转向器、转向油缸等组成。采用优先阀，保证要转向时系统优先给转向系统提供液压油；设置组合阀块，可以在轮胎受冲击时防止回路中压力过高，起到保护管路的作用。
[0039] 4)转子升降液压缸动作回路。操纵电磁阀开关，液流从电磁阀流出经液控单向阀和单向节流阀进入大臂提升油缸的有杆腔或无杆腔，
活塞杆收缩或伸出，大臂带动转子升降。当转子下降时，油缸有杆腔液压油流出，经单向节流阀，油液流量减小，使转子下降速度不至过快；当电磁阀开关处于中位时，无论工作装置在何
位置，液压锁把油缸锁住，保证拌和深度不变。
[0040] 5)转子罩尾门启闭液压缸动作回路。操纵尾门电磁阀开关时可以控制尾门油缸的运动，实现尾门的开关并可固定在一定的开度状态。为了控制尾门的启闭速度，在尾门油缸的进出油口上安装有单向节流阀。
[0041] 6)沥青喷洒系统动作回路。喷洒系统的主要功能是喷洒原路况所需的再生剂，并且通过调整喷洒泵的转速，保证实际喷洒量和理论喷洒量相一致。沥青泵由一个变量液压马达驱动，液压马达由电比例控制的液压泵驱动，从而实现沥青的流量的无级调节。水泵也是由一个液压马达驱动，液压马达由液压泵驱动。在水泵和沥青泵的出口处安装速度
传感器，用来监测泵的转速并将数据反馈，系统根据设定的油水比，拧制发泡用水和压缩空气的添加量。用一个与左
前轮驱动马达相连的脉冲发生器测量冷再生机的行走速度，以便实现再生剂的流量与车速匹配的控制。温度传感器监测并反馈交际温度，计算机自动控制恒温。
[0042] 7)散热风扇驱动马达动作回路。由于传统的机械驱动式风扇能耗占发动机有效功率的10％左右，且加大了启动阻力矩，对工况和环境的适应性差，所以采用容积调速式液压驱动风扇。该系统由发动机带动变量柱塞泵驱动定量马达，再由马达驱动冷却风扇，通过调节泵的斜盘倾角改变排量来实现风扇的转速的调节控制。使用电液比例压力阀控制泵的斜盘倾角，而电液比例压力阀则由控制器的输出电流控制。控制器根据安装在发动机上的温度传感器以及安装在液压系统上的温度传感器采集到的信号做出处理后输出一定的电流来控制电液比例压力阀的输出压力，从而控制变量柱塞泵的输出流量。整个系统输出流量可以通过电液比例压力阀电流的调节进行无级调节。该系统属于反比例控制，也就是说输出的电流越大，泵的流量越小。这样在控制器失效其输出电流为零时，泵的排量处于最大，风扇全速运转，能够对发动机和液压系统起到保护作用。此种系统的主要优点在于节能，能够检测多个气液温度和开关信号，实现安全功能，风扇的转速能够无级调整控制，没有节流损失。
[0043] 8)立柱升降液压缸、转向液压缸、转子升降、转子罩尾门启闭液压缸等回路共用一个柱塞变量泵，以节省成本。
[0044] 如图1所示，液压执行元件以及各基本回路确定之后，把他们有机地组合在一起，去掉重复多余元件。画出冷再生机液压原理图。绘制液压油箱装配图。
[0045] 图1中液压元件的选择与液压油箱的计算设计如下所示：
[0046] 1、液压泵的选择
[0047] (1)行走液压泵的选择
[0048] 1)液压泵工作压力的确定
[0049] pp≥p1+∑Δp
[0050] p1——液压缸或液压马达最大工作压力；
[0051] ΣΔp——泵到执行元件间总的管路损失。管路简单，无调速阀。
[0052] 2)液压泵流量的确定
[0053] Qp≥K(∑Qmax)
[0055] ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。
[0056] 3)选择液压泵的规格
[0057] 由于冷再生机液压系统属于中高压系统，所以为了符合工作需求以及出于节约考虑，均选用柱塞泵。
[0058] 根据上述各项的计算所得可以进行行走液压泵的选择。
[0059] 4)确定液压泵的驱动功率
[0060] 如果液压泵的压力和流量比较恒定，则
[0061]
[0062] 式中pp——液压泵的最大工作压力(Pa)；
[0063] Qp——液压泵的流量(m3/s)；
[0064] ηp——液压泵的总效率(柱塞泵取ηp＝0.80～0.85)。
[0065] (2)辅助泵的选择
[0066] 1)液压泵工作压力的确定
[0067] pp≥p1+∑Δp
[0068] p1——液压缸或液压马达最大工作压力，此系统最大压力为转子升降液压缸的工作压力；
[0069] ΣΔp——泵到执行元件间总的管路损失，中间有调速阀。
[0070] 2)液压泵流量的确定
[0071] Qp≥K(∑Qmax)
[0072] K——系统泄漏系数(取K＝1.2)；
[0073] ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，此系统中最大流量为立柱升降液压缸所需流量。
[0074] 3)根据上述各式计算所得参数可以选择液压泵的规格。
[0075] (3)风扇系统中液压泵的选择
[0076] 1)液压泵工作压力的确定
[0077] pp≥p1+∑Δp
[0078] p1——液压缸或液压马达最大工作压力；
[0079] ΣΔp——泵到执行元件间总的管路损失。
[0080] 2)液压泵流量的确定
[0081] Qp≥K(∑Qmax)
[0082] K——系统泄漏系数(取K＝1.2)
[0083] ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。
[0084] 根据上述各式所得参数可以选择液压泵的规格。
[0085] (4)沥青喷洒驱动泵的选择
[0086] 1)液压泵工作压力的确定
[0087] pp≥p1+∑Δp
[0088] p1——液压缸或液压马达最大工作压力；
[0089] ΣΔp——泵到执行元件间总的管路损失。
[0090] 2)液压泵流量的确定
[0091] Qp≥K(∑Qmax)
[0092] K——系统泄漏系数(取K＝1.2)；
[0093] ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。
[0094] 3)根据上述各式计算所得参数可以选择液压泵的规格。
[0095] (5)水喷洒驱动泵泵的选择
[0096] 1)液压泵工作压力的确定
[0097] pp≥p1+∑Δp
[0098] p1——液压缸或液压马达最大工作压力；
[0099] ΣΔp——泵到执行元件间总的管路损失。
[0100] 2)液压泵流量的确定
[0101] Qp≥K(∑Qmax)
[0102] K——系统泄漏系数(取K＝1.2)；
[0103] ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。
[0104] 3)根据上述各参数可以选择液压泵的规格。
[0105] 2、液压马达的选择
[0106] (1)行走液压马达的选择
[0107] 根据行走液压马达排量Vm，转矩T，压力pm可以选择行走液压马达。
[0108] (2)驱动风扇马达的选择
[0109] 根据驱动风扇马达排量Vm，转矩T，压力pm可以驱动风扇马达。
[0110] (3)驱动沥青泵马达的选择
[0111] 根据驱动沥青泵马达排量Vm选择。
[0112] (4)驱动水泵马达的选择
[0113] 根据驱动水泵马达排量Vm来选择。
[0114] 3、计算液压管路内径
[0115] 本系统管路较为复杂，取其主要几条，按式如下公式计算管路内径：
[0116]
[0117] Q——通过管道内的流量(L/min)；
[0118] v——管内允许流速(m/s)。
[0119] 主要管路内径见表1。
[0120] 表1 主要管路内径
[0121]
[0122] 4、确定油箱的有效容积
[0123] (1)确定油箱的有效容积
[0124] 按下式确定油箱有效容积：
[0125] V＝a·Qv
[0126] QV——液压泵每分钟排出液压油的容积(m3)；
[0127] a——经验系数(由于受体积的限制，取a＝2)。
[0128] (2)液压油箱的结构设计
[0129] 液压油箱主要包括液面指示器、空气滤清器、上盖、隔板、放油塞。要求比较高的油箱还要求有加热器、冷却器和油温测量装置等。
[0130] (3)液压油箱结构详细设计
[0131] 1)油箱一般为长六面体，其长、宽、高可依主机总体布置决定，约在1:1:1-1:2:3之间壁板的厚度应考虑油箱容积大小，在条件允许的条件下，应尽量选薄些，以减轻油箱重量。
[0132] 2)若液压泵及
电机需要安装在油箱顶盖上时，为避免振动，油箱顶盖板的厚度应为侧板厚度的3倍左右。油箱顶盖板必须用螺钉与
箱体内所焊的角
钢固定连接。顶盖可以是整体的，也可以分为几块，分别安装阀块和电机、液压泵等。
[0133] 3)油箱内常设2-3块隔板，将回油区与吸油区分开，这样有利于散热以及杂质的沉淀及气体的排出。隔板高度为油液面的2/3到3/4。
[0134] 4)油箱顶盖板上应设有通气孔，使液面与大气相通。通气孔处设有空气滤清器，既能过滤空气，又可以利用其下面的过滤网做加油时的过滤装置。
[0135] 5)油箱
底板适当倾斜，并在最低位置处放置放油塞。在箱壁易见位置设置液面指示器。在油箱
侧壁开设有用于安装、清洗、维护的窗口，平时可用密封垫或盖板封死，需要时打开。
[0136] 6)泵吸油管口所装
过滤器底面与油箱底保持一定距离，其侧面离箱壁的距离应大于3倍的管径，滤油器底面距离油箱底板应大于2倍管径，距离最低液面应大于70mm，以使油液能从滤油器的四周、上下面进入滤油器。回油管口所装的滤油器底面距离最低液面应大于200mm，距离油箱底板应大于2-3倍管径，其侧面离箱壁的距离应大于3倍管径，避免飞溅起泡。回油管口切成45°斜口，以增大出油口面积，其斜口应面向箱壁以利于散热、减缓流速和沉淀杂质。阀的泄漏油管应在油的液面以上，不易插入油液中，以免增大泄漏油腔的背压。各进、回油管口通过顶盖的孔，均需装
密封圈，以防止油液污染。
[0137] 7)油箱内壁必须进行加工处理。新油箱必须经
喷丸、
酸洗和表面清洗，其内壁可涂一层与油液兼容的塑胶
薄膜或耐油涂料。
[0138] 以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案
基础上所做的任何改动，均落入本实用新型
权利要求书的保护范围之内。
