一种静液压四驱控制系统以及农用机械的制作方法

1.本发明涉及液压驱动技术领域，具体涉及一种静液压四驱控制系统以及农用机械。


背景技术：

2.大型农机的驱动系统在整个农机功能实现上起着举足轻重的作用，大马力农用机械首先需要强大的行走驱动系统，不然一切为零。目前市场上的大型农机，以收割机械为例，多数采用一泵一马达的静液压四驱方案，行走泵由发动机驱动，行走马达安装在变速箱上，前后桥之间采用传动轴连接，其驱动能力受限于驱动马达的排量以及机械结构强度的限制，在恶劣湿滑的地况条件下脱困能力不足，且驱动系统对发动机功率的利用率低。也有采用一泵两马达的静液压四驱方案，行走泵由发动机驱动，一台行走马达安装在前桥传动箱上，另一台行走马达安装在后桥传动箱上，此种方案两驱状态下一台马达处于零排量，马达发热严重，寿命低；四驱状态下驱动轮防打滑策略以牺牲驱动能力为主，在恶劣湿滑的地况条件下出现打滑时，驱动力损失严重，打滑的车轮容易出现飞车现象，严重影响机械结构件的使用寿命。现有的这些静液压四驱方案结构复杂，故障率高且不易维修。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述技术问题的一种或几种，提供了一种静液压四驱控制系统以及农用机械。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种静液压四驱控制系统，包括行走泵、四驱切换阀、防打滑阀组、先导控制阀组、第一行走马达、第二行走马达和第三行走马达，所述行走泵的两个油口分别通过两条第一液压管路与第一行走马达连接，所述行走泵的两个油口分别通过第二液压管路和第三液压管路与四驱切换阀的pr口和pv口连接，所述四驱切换阀的ar口通过第四液压管路与防打滑阀组的p口连接，所述四驱切换阀的av口通过两条第五液压管路分别与第二行走马达的第一油口和第三行走马达的第一油口连接；所述防打滑阀组的a口和b口分别通过两条第六液压管路与第二行走马达的第二油口和第三行走马达的第二油口连接；所述先导控制阀组还分别通过先导液压管路与四驱切换阀以及所述防打滑阀组连接并进行先导控制。
5.本发明的有益效果是：本发明的静液压四驱控制系统，采用闭式液压系统，一泵三马达的驱动方案，其中一台行走马达驱动变速箱，另外两台行走马达直接驱动车轮，驱动能力强。并通过四驱切换阀来实现四驱状态和两驱状态之间的切换，驱动功率利用率高；而且通过设置防打滑阀组，可以实现四驱防打滑功能，脱困能力强。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，所述四驱切换阀采用两位六通换向阀，所述四驱切换阀的g口和f口分别通过第一先导液压管路和第二先导液压管路与先导控制阀组的g口和f口连接，所述先导控制阀组的x口通过第三先导液压管路与所述防打滑阀组的x口连接，所述先导控制阀组的t
口与油箱连接。
8.进一步，还包括闭式系统补油泵，所述先导控制阀组的p口通过第一补油管路与闭式系统补油泵连接，所述闭式系统补油泵与所述行走泵同轴安装，两条第一液压管路之间连接有第二补油管路，所述第二补油管路上安装有两个补油溢流阀，两个补油溢流阀之间的第二补油管路还通过第三补油管路与所述第一补油管路连通，所述第三补油管路上还连接有溢流阀。
9.采用上述进一步方案的有益效果是：闭式系统补油泵可以实现系统补油功能，还能够实现先导控制功能。
10.进一步，所述先导控制阀组包括两位三通换向阀和第一两位四通换向阀，所述两位三通换向阀的p口以及第一两位四通换向阀的p口均通过第一补油管路与闭式系统补油泵连接，所述两位三通换向阀的t口以及第一两位四通换向阀的t口均接入油箱，所述两位三通换向阀的x口通过第三先导液压管路与所述防打滑阀组的x口连接；所述四驱切换阀的g口和f口分别通过第一先导液压管路和第二先导液压管路与第一两位四通换向阀的g口和f口连接。
11.进一步，所述防打滑阀组包括第二两位四通换向阀和分集流阀，所述先导控制阀组的x口通过第三先导液压管路与所述第二两位四通换向阀的x口连接，所述四驱切换阀的ar口通过第四液压管路与第二两位四通换向阀的p口连接，所述第二两位四通换向阀的第一输出端口分别通过两条第一阀内通道与防打滑阀组的a口和b口连接，所述第二两位四通换向阀的第二输出端口通过第二阀内通道与所述分集流阀的第一端口连接，所述分集流阀的两个第二端口分别通过第三阀内通道与防打滑阀组的a口和b口连接。
12.采用上述进一步方案的有益效果是：分集流阀的设置，可以实现前进时液压分流，也可以实现后退时液压集流。
13.进一步，还包括控制器以及分别与控制器连接的第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第四速度传感器和变速箱，所述第一速度传感器集成在所述第二行走马达上并将采集的第二行走马达的第一运行速率发送至控制器，所述第二速度传感器集成在所述第三行走马达上并将采集的第三行走马达的第二运行速率发送至控制器；所述第三速度传感器和第四速度传感器分别集成在所述变速箱的两侧半轴上并将采集的变速箱两侧半轴的第三运行速率和第四运行速率发送至控制器；两驱状态：闭式系统补油泵的油压通过先导控制阀组输出并控制四驱切换阀的通路保持断开，使行走泵输出的液压油被四驱切换阀截止，无法向四驱切换阀阀后的第二行走马达和第三行走马达传递，第二行走马达和第三行走马达为自由轮状态；行走泵输出的液压油全部用于驱动第一行走马达旋转，呈现两驱状态；四驱状态：闭式系统补油泵的油压通过先导控制阀组输出并控制四驱切换阀换向，使行走泵输出的液压油通过四驱切换阀和防打滑阀组传递到第二行走马达和第三行走马达，同时行走泵输出的液压油也驱动第一行走马达旋转，呈现四驱状态。
14.进一步，四驱状态下，所述控制器用于将第一运行速率和第二运行速率的第一差值与第一预设差值进行比对，当所述第一差值大于第一预设差值时，控制器控制先导控制阀组换向，使闭式系统补油泵的油压通过先导控制阀组的x口输出，驱动防打滑阀组换向，使行走泵输出的液压油除了流向第一行走马达外，还通过防打滑阀组传递到第二行走马达
的第二油口和第三行走马达的第二油口。
15.进一步，四驱状态下，所述控制器还用于将第一运行速率分别与第三运行速率和第四运行速率进行对比，并用于将第二运行速率分别与第三运行速率和第四运行速率进行对比，当第一运行速率大于第三运行速率以及第四运行速率，同时第二运行速率也大于第三运行速率和第四运行速率时，控制器控制先导控制阀组换向，使四驱切换阀断开使四驱状态切换为两驱状态，行走泵输出的液压油全部用于驱动第一行走马达旋转。
16.进一步，所述变速箱中集成有差速锁，四驱状态下，所述控制器用于将第三运行速率和第四运行速率的第二差值与第二预设差值进行对比，当第二差值大于第二预设差值时，控制器控制变速箱中的差速锁开启。
17.进一步，差速锁开启后，所述控制器还用于将第三运行速率分别与第一运行速率和第二运行速率进行对比，并用于将第四运行速率分别与第一运行速率和第二运行速率进行对比，当第三运行速率大于第一运行速率以及第二运行速率，同时第四运行速率也大于第一运行速率和第二运行速率时，控制器控制第一行走马达的排量降低。
18.一种农用机械，包括上述的静液压四驱控制系统，还包括农用机械本体，所述农用机械本体的底部安装有两个前轮、两个后轮以及发动机，所述发动机与所述行走泵连接并驱动行走泵运行，所述第一行走马达与变速箱连接，所述变速箱分别通过两侧的驱动半轴与两个前轮连接，所述第二行走马达和第三行走马达分别与两个后轮连接。
19.本发明的农用机械，驱动系统对发动机功率利用率高，燃油经济性更好，四驱驱动力更强，而且能够有效应对恶劣湿滑的地况条件，防止车轮打滑，脱困能力强。
附图说明
20.图1为本发明静液压四驱控制系统两驱状态的结构原理示意图；图2为本发明静液压四驱控制系统四驱状态的结构原理示意图；图3为本发明静液压四驱控制系统四驱状态下防打滑状态的结构原理示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、发动机；2、行走泵；3、闭式系统补油泵；4、补油溢流阀；5、背压单向阀；6、溢流阀；7、第一行走马达；8、变速箱；9、先导控制阀组；9-1、两位三通换向阀；9-2、第一两位四通换向阀；10、四驱切换阀；11、防打滑阀组；11-1、第二两位四通换向阀；11-2、分集流阀；12、第二行走马达；13、第三行走马达；14、第三车轮；15、第四车轮；16、第一车轮；17、第二车轮。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
23.如图1~图3所示，本实施例的一种静液压四驱控制系统，包括行走泵2、四驱切换阀10、防打滑阀组11、先导控制阀组9、第一行走马达7、第二行走马达12和第三行走马达13，所述行走泵2的两个油口分别通过两条第一液压管路与第一行走马达7连接，所述行走泵2的两个油口分别通过第二液压管路和第三液压管路与四驱切换阀10的pr口和pv口连接，所述四驱切换阀10的ar口通过第四液压管路与防打滑阀组11的p口连接，所述四驱切换阀10的av口通过两条第五液压管路分别与第二行走马达12的第一油口和第三行走马达13的第一
油口连接；所述防打滑阀组11的a口和b口分别通过两条第六液压管路与第二行走马达12的第二油口和第三行走马达13的第二油口连接；所述先导控制阀组9还分别通过先导液压管路与四驱切换阀10以及所述防打滑阀组11连接并进行先导控制，所述先导控制阀组9为控制系统提供先导油压。
24.其中，所述第一行走马达7可以采用高速马达，安装在车桥变速箱上，可以为变量马达，也可以为定量马达；第二行走马达12和第三行走马达13可以采用径向柱塞低速大扭矩轮边马达，第二行走马达12和第三行走马达13可以直接驱动车轮，驱动能力强。第二行走马达12和第三行走马达13可以为变量马达，也可以为定量马达；第二行走马达12和第三行走马达13的泄油并联后通过背压单向阀5与油箱连接。
25.具体的，四驱切换阀10的f口连接先导控制阀组9的f口，四驱切换阀10的g口连接先导控制阀组9的g口，如图1所示，四驱切换阀10图示状态将行走泵2的油液截止，不能向四驱切换阀10的阀后传递，为两驱状态；四驱切换阀10换向后，行走泵2的液压油可以传递到阀后的第二行走马达12和第三行走马达13，为四驱状态。
26.如图1~图3所示，本实施例的所述四驱切换阀10采用两位六通换向阀，所述四驱切换阀10的g口和f口分别通过第一先导液压管路和第二先导液压管路与先导控制阀组9的g口和f口连接，所述先导控制阀组9的x口通过第三先导液压管路与所述防打滑阀组11的x口连接，所述先导控制阀组9的t口与油箱连接。四驱切换阀10常位在f位，可利用先导控制阀组9的先导油压进一步维持在f位，四驱切换阀10的av口和ar口一个为进油口，一个为回油口。
27.如图1~图3所示，本实施例的静液压四驱控制系统还包括闭式系统补油泵3，所述先导控制阀组9的p口通过第一补油管路与闭式系统补油泵3连接，所述闭式系统补油泵3与所述行走泵2同轴安装并安装在行走泵2后面，闭式系统补油泵3也可以安装在其他pto驱动口上；两条第一液压管路之间连接有第二补油管路，所述第二补油管路上安装有两个补油溢流阀4，两个补油溢流阀4之间的第二补油管路还通过第三补油管路与所述第一补油管路连通，所述第三补油管路上还连接有溢流阀6。闭式系统补油泵可以通过两个补油溢流阀4实现系统补油功能，补油压力由溢流阀6控制，还能够实现先导控制功能。
28.如图1~图3所示，本实施例的所述先导控制阀组9包括两位三通换向阀9-1和第一两位四通换向阀9-2，所述两位三通换向阀9-1的p口以及第一两位四通换向阀9-2的p口均通过第一补油管路与闭式系统补油泵3连接，所述两位三通换向阀9-1的t口以及第一两位四通换向阀9-2的t口均接入油箱，所述两位三通换向阀9-1的x口通过第三先导液压管路与所述防打滑阀组11的x口连接；所述四驱切换阀10的g口和f口分别通过第一先导液压管路和第二先导液压管路与第一两位四通换向阀9-2的g口和f口连接。
29.如图1~图3所示，本实施例的所述防打滑阀组11包括第二两位四通换向阀11-1和分集流阀11-2，所述先导控制阀组9的x口通过第三先导液压管路与所述第二两位四通换向阀11-1的x口连接，所述四驱切换阀10的ar口通过第四液压管路与第二两位四通换向阀11-1的p口连接，所述第二两位四通换向阀11-1的第一输出端口分别通过两条第一阀内通道与防打滑阀组11的a口和b口连接，所述第二两位四通换向阀11-1的第二输出端口通过第二阀内通道与所述分集流阀11-2的第一端口连接，所述分集流阀11-2的两个第二端口分别通过第三阀内通道与防打滑阀组11的a口和b口连接。分集流阀的设置，可以实现前进时液压分
流，也可以实现后退时液压集流。
30.如图1~图3所示，本实施例的静液压四驱控制系统还包括控制器以及分别与控制器连接的第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第四速度传感器和变速箱8，所述第一速度传感器集成在所述第二行走马达12上并将采集的第二行走马达12的第一运行速率发送至控制器，所述第二速度传感器集成在所述第三行走马达13上并将采集的第三行走马达13的第二运行速率发送至控制器；所述第三速度传感器和第四速度传感器分别集成在所述变速箱8的两侧半轴上并将采集的变速箱8两侧半轴的第三运行速率和第四运行速率发送至控制器；其中，为了便于说明，所述第一行走马达7与变速箱8连接，所述变速箱8分别通过两侧的驱动半轴与两个前轮连接，所述第二行走马达12和第三行走马达13分别与两个后轮连接。两个前轮分别为第一车轮16和第二车轮17，两个后轮分别为第三车轮14和第四车轮15。
31.两驱状态：闭式系统补油泵3的油压通过先导控制阀组9输出并控制四驱切换阀10的通路保持断开，使行走泵2输出的液压油被四驱切换阀10截止，无法向四驱切换阀10阀后的第二行走马达12和第三行走马达13传递，第二行走马达12和第三行走马达13为自由轮状态；行走泵2输出的液压油全部用于驱动第一行走马达7旋转，呈现两驱状态；具体的，先导控制阀组9中的换向阀都不换向，闭式系统补油泵3的油压通过第一两位四通换向阀9-2从先导控制阀组9的f口输出，驱动四驱切换阀10保持图1所示的工作位，行走泵2输出的高压油被四驱切换阀10截止，不能向四驱切换阀10的阀后传递，第二行走马达12和第三行走马达13在背压单向阀5的作用下，马达柱塞缩回，为自由轮状态。行走泵2输出的高压油全部驱动第一行走马达7旋转，此时行走系统为两驱状态，如图1所示。
32.四驱状态：闭式系统补油泵3的油压通过先导控制阀组9输出并控制四驱切换阀10换向，使行走泵2输出的液压油通过四驱切换阀10和防打滑阀组11传递到第二行走马达12和第三行走马达13，同时行走泵2输出的液压油也驱动第一行走马达7旋转，呈现四驱状态。具体的，先导控制阀组9中的第一两位四通换向阀9-2换向，闭式系统补油泵3的油压通过第一两位四通换向阀9-2从先导控制阀组9的g口输出，驱动四驱切换阀10换向，行走泵2输出的高压油通过四驱切换阀10和防打滑阀组11传递到第二行走马达12和第三行走马达13，用于驱动后侧的第三车轮14和第四车轮15旋转。同时行走泵2输出的高压油也驱动第一行走马达7旋转，此时行走系统为四驱状态，如图2所示。
33.其中，四驱状态下，所述控制器用于将第一运行速率和第二运行速率的第一差值与第一预设差值进行比对，当所述第一差值大于第一预设差值时，控制器判断为第三车轮14或第四车轮15打滑。此时，控制器控制先导控制阀组9换向，使闭式系统补油泵3的油压通过先导控制阀组9的x口输出，驱动防打滑阀组11换向，使行走泵2输出的液压油除了流向第一行走马达7外，还通过防打滑阀组11传递到第二行走马达12的第二油口和第三行走马达13的第二油口。具体的，控制器控制先导控制阀组9中的两位三通换向阀9-1换向，闭式系统补油泵3的油压通过两位三通换向阀9-1从先导控制阀组9的x口输出，驱动防打滑阀组11中的第二两位四通换向阀11-1换向，此时行走泵2输出的高压油除流向第一行走马达7外，其余只能通过分集流阀11-2传递到第二行走马达的第二油口和第三行走马达的第二油口，第二行走马达12和第三行走马达13分别驱动车辆后侧第三车轮14和第四车轮15同时同速旋转，此时两个车轮都具有了驱动力，如图3所示。
34.其中，四驱状态下，所述控制器还用于将第一运行速率分别与第三运行速率和第四运行速率进行对比，并用于将第二运行速率分别与第三运行速率和第四运行速率进行对比，当第一运行速率大于第三运行速率以及第四运行速率，同时第二运行速率也大于第三运行速率和第四运行速率时，控制器判断车辆第三车轮14和第四车轮15同时打滑。此时，控制器控制先导控制阀组9换向，使四驱切换阀10断开使四驱状态切换为两驱状态，行走泵2输出的液压油全部用于驱动第一行走马达7旋转。具体的，控制器控制先导控制阀组9中第一两位四通换向阀9-2换向，将四驱状态切换两驱状态，如图1所示，打滑的车轮失去动力，行走泵2输出的高压油全部驱动第一行走马达7旋转；此时具有附着力的车辆前侧的第一车轮16和第二车轮17旋转，车辆具有了驱动力。
35.其中，所述变速箱8中集成有差速锁，四驱状态下，所述控制器用于将第三运行速率和第四运行速率的第二差值与第二预设差值进行对比，当第二差值大于第二预设差值时，控制器判断为第一车轮16或第二车轮17打滑。控制器控制变速箱8中的差速锁开启，第一车轮16和第二车轮17在差速锁的作用下同时旋转，车辆具有了驱动力。
36.进一步的，差速锁开启后，所述控制器还用于将第三运行速率分别与第一运行速率和第二运行速率进行对比，并用于将第四运行速率分别与第一运行速率和第二运行速率进行对比，当第三运行速率大于第一运行速率以及第二运行速率，同时第四运行速率也大于第一运行速率和第二运行速率时，控制器判断为车辆的第一车轮16和第二车轮17同时打滑，控制器控制第一行走马达7的排量降低，在当前已打滑车轮附着力下提高静液压系统的压力，静液压系统压力升高后，第二行走马达12和第三行走马达13的驱动力能力提高，直到车辆脱困。
37.本实施例的静液压四驱控制系统，采用闭式液压系统，一泵三马达的驱动方案，其中一台行走马达驱动变速箱，另外两台行走马达直接驱动车轮，驱动能力强。并通过四驱切换阀来实现四驱状态和两驱状态之间的切换，驱动功率利用率高；而且通过设置防打滑阀组，可以实现四驱防打滑功能，脱困能力强。
38.本实施例还提供了一种农用机械，包括上述的静液压四驱控制系统，还包括农用机械本体，所述农用机械本体的底部安装有两个前轮、两个后轮以及发动机1，所述发动机1与所述行走泵2连接并驱动行走泵2运行，所述第一行走马达7与变速箱8连接，所述变速箱8分别通过两侧的驱动半轴与两个前轮连接，所述第二行走马达12和第三行走马达13分别与两个后轮连接。两个前轮分别为第一车轮16和第二车轮17，两个后轮分别为第三车轮14和第四车轮15。
39.本实施例的农用机械，驱动系统对发动机功率利用率高，燃油经济性更好，四驱驱动力更强，而且能够有效应对恶劣湿滑的地况条件，防止车轮打滑，脱困能力强。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”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。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。