技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种
混凝土搅拌车控制系统,具体是一种液压混合动力混凝土搅拌运输车控制系统。
背景技术
[0002]
工程机械产品广泛应用于建筑、矿山、港口等工程建设市政工程建设,但工程机械发展同时面临着能耗大、污染严重问题,因此,开展节能技术研究有着重要的社会和经济意义。
[0003] 液压混合动力技术是基于二次调节原理,利用核心部件
液压泵/
马达可工作于四象限的特性,实现工程机械车辆损耗
能量的回收与利用,从而实现节能减排功效。液压
混合动力系统具有功率
密度大、
能量密度小的特点,因此,本技术特别适用于具有频繁起停工况的机械产品,如挖掘机、装载机、公交车辆等。
[0004] 现有混凝土搅拌车行驶于用于城际之间,自身载重大,同时整车启停频繁,整套系统存在能耗大,多余的能量大大浪费、搅拌作业过程中存在压力冲击等不足。
发明内容
[0005] 针对上述
现有技术存在的问题,本实用新型提供一种液压混合动力混凝土搅拌运输车控制系统,能够对整车多余的功率进行
回收利用以及对整车的控制。
[0006] 为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种液压混合动力混凝土搅拌运输车控制系统,包括上车搅拌系统和下车行驶系统,上车搅拌系统包括闭式主泵、伺服
阀、
搅拌机构、
发动机、主变速箱和
离合器Ⅱ,发动机通过主变速箱和离合器Ⅱ连接,离合器Ⅱ的输出端与闭式主泵的
输入轴相连,闭式主泵的输出口与
伺服阀的入口相连,闭式主泵的输出口还与
安全阀Ⅰ相连接,伺服阀与搅拌机构的输入端相连;下车行驶系统包括发动机、主变速箱和离合器Ⅱ,发动机的输出端与主变速箱的输入端相连,变速箱的输出端与
主减速器的输入端相连,主减速器连接中桥
驱动轮和后驱动轮,中桥驱动轮和后驱动轮连 动前
车轮;还包括液压再生控制系统;液压再生控制系统包括上车搅拌再生控制系统和下车行驶再生控制系统;上车搅拌再生控制系统包括
蓄能器Ⅰ、二位方向阀、泵马达Ⅰ、离合器Ⅰ和第一
耦合器,泵马达Ⅰ的出口与二位方向阀的入口连接,二位方向阀的出口与蓄能器Ⅰ的入口相连,泵马达Ⅰ的输入轴与离合器Ⅰ的一端相连,离合器Ⅰ的另一端与第一耦合器的第一输入轴左端相连接,闭式主泵的输入轴与第一耦合器的第一输入轴一端相连,第一耦合器的第一输入轴另一端与离合器Ⅱ的一端相连;下车行驶再生控制系统包括第二耦合器、泵马达Ⅱ、方向阀、蓄能器Ⅱ和离合器Ⅲ,泵马达Ⅱ的出口与方向阀的入口连接,方向阀的出口与蓄能器Ⅱ的入口相连,泵马达Ⅱ与第二耦合器第一输入轴一端通过离合器Ⅲ连接,第二耦合器第二
输出轴输入端与变速箱相连,第二耦合器第二输出轴输出端与主减速器相连;液压再生控制系统还包括
制动器、制动控制单元和液压再生
控制器,发动机通过CAN总线与液压再生控制器相连,制动控制单元的入口与制动器的输出口相连,制动控制单元的输出口与液压再生控制器的输入口相连,液压再生控制器的输出口与
比例阀Ⅰ、二位换向阀、比例阀Ⅱ、润滑控制单元Ⅰ、比例溢流阀、润滑控制单元Ⅱ、比例阀Ⅲ、换向阀的控制端相连。
[0007] 第一耦合器第一输入轴的右端与润滑泵Ⅰ的输入轴相连,润滑泵Ⅰ吸油口与第一耦合器的
油底壳相连,润滑泵Ⅰ压油口与润滑控制单元Ⅰ的入口相连,润滑控制单元Ⅰ的输出口与第一耦合器的润滑入口相连。
[0008] 第二耦合器润滑入口与润滑控制单元Ⅱ的输出口相连,润滑控制单元Ⅱ的入口与润滑泵Ⅱ的压油口相连,润滑泵Ⅱ的输入轴与闭式主泵的辅助
法兰连
接口相连。 [0009] 润滑泵Ⅱ与先导泵为双联泵,润滑泵Ⅱ和先导泵的输入轴与闭式主泵的辅助法兰连接口相连。
[0010] 泵马达Ⅰ的摆
角缸控制口与比例阀Ⅰ的出口连接,比例阀Ⅰ的入口与先导泵的出口连接,先导泵连接比例溢流阀。
[0011] 比例阀Ⅱ的出口与蓄能器Ⅰ的入口相连,比例阀Ⅱ的进口与梭阀的出口相连,梭阀的入口与上车搅拌系统的负载口相关联。
[0012] 泵马达Ⅱ摆角缸控制口与比例阀Ⅲ相连接,比例阀Ⅲ与先导泵相连,泵马达Ⅱ的出口相连安全阀Ⅱ。
[0013] 与现有系统相比,本实用新型除包括上车搅拌系统和下车行驶系统外,还包括液压再 生控制系统;实现了上车、下车整车制
动能量的回收与利用,实现整车功率匹配;采用独特的串泵结构单元实现上装功率匹配及系统控制,同时均衡搅拌作业过程中的压力冲击;采用总线控制技术,整车安全可靠,易实现。
附图说明
[0014] 图1是本实用新型液压原理图。
[0015] 图中:1、前车轮,2、制动器,3、比例阀Ⅰ,4、蓄能器Ⅰ、5、二位换向阀、6、泵马达Ⅰ,7、比例阀Ⅱ,8、离合器Ⅰ,9、第一耦合器,10、润滑控制单元Ⅰ,11、润滑泵Ⅰ,12、梭阀,13、闭式主泵,14、润滑泵Ⅱ,15、先导泵,16、比例溢流阀,17、安全阀Ⅰ,18、伺服阀,19、搅拌机构,20、发动机,21、主变速箱,22、离合器Ⅱ,23、制动控制单元,24、润滑控制单元Ⅱ,25、液压再生控制器,26、第二耦合器,27、比例阀Ⅲ,28、泵马达Ⅱ,29、换向阀,30、蓄能器Ⅱ,31、安全阀Ⅱ,32、主减速器,33、中桥驱动轮,34、后驱动轮,35、离合器Ⅲ。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0017] 如图1所示,一种液压混合动力混凝土搅拌运输车控制系统,包括上车搅拌系统和下车行驶系统,上车搅拌系统包括闭式主泵13、伺服阀18、搅拌机构19、发动机20、主变速箱21和离合器Ⅱ22,发动机20通过主变速箱21和离合器Ⅱ22连接,离合器Ⅱ22的输出端与闭式主泵13的输入轴相连,闭式主泵13的输出口与伺服阀18的入口相连,闭式主泵13的输出口还与安全阀Ⅰ17相连接,安全阀Ⅰ17限制上装搅拌作业时的系统的安全压力,伺服阀18与搅拌机构19的输入端相连;下车行驶系统包括发动机20、主变速箱21和离合器Ⅱ22,发动机20的输出端与主变速箱21的输入端相连,变速箱21的输出端与主减速器32的输入端相连,主减速器32连接中桥驱动轮33和后驱动轮34,中桥驱动轮33和后驱动轮34连动前车轮1,实现整车的行驶;还包括液压再生控制系统;液压再生控制系统包括上车搅拌再生控制系统和下车行驶再生控制系统;上车搅拌再生控制系统包括蓄能器Ⅰ4、二位方向阀5、泵马达Ⅰ6、离合器Ⅰ8和第一耦合器9,泵马达Ⅰ6的出口与二位方向阀5的入口连接,二位方向阀5的出口与蓄能器Ⅰ4的入口相连,泵马达Ⅰ6的输入轴与离合器Ⅰ8的一端相连,离合器Ⅰ8的另一端与第一耦合器9的第一输入轴左端相连接,闭式主泵13的输入轴与第一耦合器9的第一输入轴一端相连,第一耦合器9的第一输入轴 另一端与离合器Ⅱ22的一端相连;下车行驶再生控制系统包括第二耦合器26、泵马达Ⅱ28、方向阀29、蓄能器Ⅱ30和离合器Ⅲ35,泵马达Ⅱ28的出口与方向阀29的入口连接,方向阀29的出口与蓄能器Ⅱ30的入口相连,泵马达Ⅱ28与第二耦合器26第一输入轴一端通过离合器Ⅲ35连接,第二耦合器26第二输出轴输入端与变速箱21相连,第二耦合器26第二输出轴输出端与主减速器32相连;液压再生控制系统还包括制动器2、制动控制单元23和液压再生控制器25,发动机20通过CAN总线与液压再生控制器25相连,液压再生控制器25实现对液压再生控制系统的控制,制动控制单元23的入口与制动器2的输出口相连,制动控制单元23的输出口与液压再生控制器25的输入口相连,液压再生控制器25的输出口与比例阀Ⅰ3、二位换向阀5、比例阀Ⅱ7、润滑控制单元Ⅰ10、比例溢流阀16、润滑控制单元Ⅱ24、比例阀Ⅲ27、换向阀29的控制端相连。
[0018] 为实现对整车多余能量的回收与利用,本实用新型采用基于CAN总线的整车能量控制方案,包括上装多余功率和下车行驶多余功率的回收与利用。
[0019] 为实现对上装多余功率的回收与利用,本实用新型采用上车搅拌再生控制系统:上车搅拌再生控制系统包括蓄能器Ⅰ4、二位方向阀5、泵马达Ⅰ6、离合器Ⅰ8和第一耦合器9,泵马达Ⅰ6的出口与二位方向阀5的入口连接,二位方向阀5的出口与蓄能器Ⅰ4的入口相连,泵马达Ⅰ6的输入轴与离合器Ⅰ8的一端相连,离合器Ⅰ8的另一端与第一耦合器9的第一输入轴左端相连接,闭式主泵13的输入轴与第一耦合器9的第一输入轴一端相连,第一耦合器9的第一输入轴另一端与离合器Ⅱ22的一端相连。当搅拌作业或整车行驶过程中,液压再生控制器25通过CAN总线
感知发动机20工作状态信息包括:实时转速、
发动机扭矩等信息,计算出此时发动机实际输出功率及实际需求功率,进而控制泵马达Ⅰ6工作在泵工况或马达工况,同时通过比例阀Ⅰ3对泵马达Ⅰ6的摆角进行实时控制,实现上装多余功率的回收与利用,均衡发动机20的输出扭矩,使得发动机20始终工作在最佳燃油经济点:上装能量回收时,泵马达Ⅰ6工作在泵工况,泵马达Ⅰ6将发动机20输出的多余功率通过二位方向阀5储存在蓄能器Ⅰ4中,完成上装多余功率的回收;下车能量利用时,当液压再生控制器25感知到发动机20的输出功率不足时,泵马达Ⅰ6工作在马达工况时,蓄能器Ⅰ4中的能量通过二位方向阀5释放,驱动泵马达Ⅰ6,实现作业助力。
[0020] 进一步,为实现对第一耦合器9的润滑,第一耦合器9第一输入轴的右端与润滑泵Ⅰ11的输入轴相连,润滑泵Ⅰ11吸油口与第一耦合器9的油底壳相连,润滑泵Ⅰ11压油口与润滑控制单元Ⅰ11的入口相连,润滑控制单元Ⅰ11的输出口与第一耦合器9的润滑入口相 连。
[0021] 进一步,为实现对泵马达Ⅰ6的摆角控制,泵马达Ⅰ6摆角缸控制口的与比例阀Ⅰ3的出口连接,比例阀Ⅰ3的入口与先导泵15的出口连接,先导泵15连接比例溢流阀16,比例溢流阀16实现先导泵15先导压力的比例控制。
[0022] 为实现上车搅拌作业时压力冲击的自适应均衡,比例阀Ⅱ7的出口与蓄能器Ⅰ4的入口相连,比例阀Ⅱ7的进口与梭阀12的出口相连,梭阀12的入口与上车搅拌系统的负载口相关联,梭阀12实现上车压力冲击感应,液压再生控制器25根据梭阀12的压
力反馈,实时调整比例阀Ⅱ7的开口,实现对冲击压力的自适应吸收。
[0023] 为实现对下车制动能量的回收与利用,本实用新型采用下车行驶再生控制系统:下车行驶再生控制系统包括第二耦合器26、泵马达Ⅱ28、方向阀29、蓄能器Ⅱ30和离合器Ⅲ35,泵马达Ⅱ28的出口与方向阀29的入口连接,方向阀29的出口与蓄能器Ⅱ30的入口相连,泵马达Ⅱ28与第二耦合器26第一输入轴一端通过离合器Ⅲ35连接,第二耦合器
26第二输出轴输入端与变速箱21相连,第二耦合器26第二输出轴输出端与主减速器32相连;液压再生控制系统还包括制动器2、制动控制单元23和液压再生控制器25,发动机20通过CAN总线与液压再生控制器25相连,制动控制单元23的入口与制动器2的输出口相连,制动控制单元23的输出口与液压再生控制器25的输入口相连,液压再生控制器25的输出口与比例阀Ⅰ3、二位换向阀5、比例阀Ⅱ7、润滑控制单元Ⅰ10、比例溢流阀16、润滑控制单元Ⅱ24、比例阀Ⅲ27、换向阀29的控制端相连;液压再生控制器25通过CAN总线监测系统状态,以控制泵马达Ⅱ28工作在泵工况或马达工况:下车能量回收时,泵马达Ⅱ28工作在泵工况,泵马达Ⅱ28将整车制动动能通过换向阀29储存在蓄能器Ⅱ30中,此时,泵马达Ⅱ28独立制动或者发动机20泵马达Ⅱ28联合制动,完成机械能向液压压力能的转化;
下车能量利用时,泵马达Ⅱ28工作在马达工况时,蓄能器30中的能量通过换向阀29释放,驱动泵马达Ⅱ28,此时,泵马达28Ⅱ独立驱动或者发动机20泵马达Ⅱ28联合驱动,实现整车驱动,完成压力能向机械能的转化。
[0024] 进一步,为实现对泵马达Ⅱ28的润滑,第二耦合器26润滑入口与润滑控制单元Ⅱ24的输出口相连,润滑控制单元Ⅱ24的入口与润滑泵Ⅱ14的压油口相连,润滑泵Ⅱ14的输入轴与闭式主泵13的辅助法兰连接口相连。
[0025] 进一步,为实现对泵马达Ⅱ28的摆角控制,泵马达Ⅱ28摆角缸控制口与比例阀Ⅲ27相连接,比例阀Ⅲ27与先导泵15相连,泵马达Ⅱ28的出口相连安全阀Ⅱ31,安全阀Ⅱ31有 效限制再生系统最高压力。
[0026] 作为本实用新型的改进,本实用新型中润滑泵Ⅱ14与先导泵15为双联泵,润滑泵Ⅱ14和先导泵15的输入轴与闭式主泵13的辅助法兰连接口相连,润滑泵Ⅱ14提供第二耦合器26所需的
润滑油液,先导泵15同时提供泵马达Ⅰ6、泵马达Ⅱ28所需的控制油液,以实现对泵马达Ⅰ6、泵马达28Ⅱ的摆角控制。