一种纯电动洗扫车及其液压系统论文和设计-田敬中

全文摘要

本实用新型涉及一种纯电动洗扫车及其液压系统。纯电动洗扫车的液压系统包括液压泵以及在液压泵的动力作用下输出执行动作的执行元件，所述执行元件包括液压马达和\/或液压油缸，所述液压系统还包括驱动所述液压泵工作的驱动电机、以及控制驱动电机转速以调节液压系统的系统流量进而改变所述执行元件的执行速度的电机控制器；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括与所述液压泵并联设置的用于在电机控制器故障时保证所述执行元件正常输出执行动作的手压泵。上述技术方案解决了现有技术中通过在液压系统的阀组中另外设置调节阀或阻尼塞来对液压执行元件进行调速而造成的液压系统能耗高和成本高的问题。

主设计要求

1.纯电动洗扫车的液压系统，包括液压泵以及在液压泵的动力作用下输出执行动作的执行元件，所述执行元件包括液压马达和\/或液压油缸，其特征在于：所述液压系统还包括驱动所述液压泵工作的驱动电机、以及控制驱动电机转速以调节液压系统的系统流量进而改变所述执行元件的执行速度的电机控制器；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括与所述液压泵并联设置的用于在电机控制器故障时保证所述执行元件正常输出执行动作的手压泵。

设计方案

2.根据权利要求1所述的纯电动洗扫车的液压系统，其特征在于：所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱体升降的箱体升降油缸；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制箱体升降油缸伸出或缩回的箱体三位四通换向阀，箱体三位四通换向阀和箱体升降油缸之间串接有单向平衡阀。

3.根据权利要求1所述的纯电动洗扫车的液压系统，其特征在于：所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱后门开闭的后门开闭油缸，所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制后门开闭油缸伸出或缩回的后门三位四通换向阀，后门三位四通换向阀和后门开闭油缸之间串接有双向平衡阀。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的纯电动洗扫车的液压系统，其特征在于：所述执行元件包括液压马达，液压马达包括成对设置的左扫盘马达和右扫盘马达，各扫盘马达均短接有马达控制阀，所述液压系统包括用于控制各扫盘马达运转的总控制阀。

5.一种纯电动洗扫车，包括车架和安装在车架上的液压系统，所述液压系统包括液压泵以及在液压泵的动力作用下输出执行动作的执行元件，所述执行元件包括液压马达和\/或液压油缸，其特征在于：所述液压系统还包括驱动所述液压泵工作的驱动电机、以及控制驱动电机转速以调节液压系统的系统流量进而改变所述执行元件的执行速度的电机控制器；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括与所述液压泵并联设置的用于在电机控制器故障时保证所述执行元件正常输出执行动作的手压泵。

6.根据权利要求5所述的纯电动洗扫车，其特征在于：所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱体升降的箱体升降油缸；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制箱体升降油缸伸出或缩回的箱体三位四通换向阀，箱体三位四通换向阀和箱体升降油缸之间串接有单向平衡阀。

7.根据权利要求5所述的纯电动洗扫车，其特征在于：所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱后门开闭的后门开闭油缸，所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制后门开闭油缸伸出或缩回的后门三位四通换向阀，后门三位四通换向阀和后门开闭油缸之间串接有双向平衡阀。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的纯电动洗扫车，其特征在于：所述执行元件包括液压马达，液压马达包括成对设置的左扫盘马达和右扫盘马达，各扫盘马达均短接有马达控制阀，所述液压系统包括用于控制各扫盘马达运转的总控制阀。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于洗扫车技术领域，具体涉及一种纯电动洗扫车及其液压系统。

背景技术

洗扫车是集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备，适合工厂、公路、公园、广场等路面的清扫工作。洗扫车是一种装备有垃圾箱、水箱和洗扫刷等专用装置的用于清扫、清洗道路污物的特种车辆，主要利用车身两侧的扫刷进行清扫，并利用吸盘将清扫的垃圾和污水吸走，完成道路清扫作业。

目前的洗扫车大多都是通过液压系统驱动洗扫装置来完成洗扫作业，但是洗扫车的液压系统在对多执行元件的调速方面存在许多弊端。例如，在对扫盘马达调速方面，大多数洗扫车的液压系统都是通过设置节流阀或比例流量阀分流来实现有级或无级调速，如授权公告号为CN207961104U的中国实用新型专利所公开的一种洗扫车避障控制系统及洗扫车，该洗扫车避障控制系统包括与油箱组成循环回路的液压控制管路，液压控制管路包括伸缩缸控制管路和与伸缩缸控制管路连接的马达控制管路；其中，马达控制回路上串接有比例流量阀，通过调节比例流量阀的阀口大小来实现对扫盘转速的调节。

不仅如此，现有的洗扫车在产品调试阶段，对于油缸动作速度调节也多是通过设置节流阀或直接添加阻尼赛来实现。现有技术中的这些调速方法虽然可以实现预想的动作效果，但是由于需要在液压系统的阀组中另外设置比例流量阀、节流阀或是在管路中另外设置阻尼塞，大大增加了洗扫车的制造成本；另外，增设的各个比例流量阀或节流阀均是通过调节电流等电控方式来调节阀口的大小，这就大大增加了整个液压系统的能耗，系统的发热量增大，导致系统中各液压执行元件的寿命缩短，进而使得液压系统的操作不智能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纯电动洗扫车的液压系统，以解决现有技术中通过在阀组中另外设置调节阀或阻尼塞来对液压执行元件进行调速而造成的液压系统能耗高和成本高的问题；本实用新型的目的还在于提供一种成本低、能耗小的纯电动洗扫车。

为实现上述目的，本实用新型提供的纯电动洗扫车的液压系统的技术方案是：

纯电动洗扫车的液压系统，包括液压泵以及在液压泵的动力作用下输出执行动作的执行元件，所述执行元件包括液压马达和或液压油缸，所述液压系统还包括驱动所述液压泵工作的驱动电机、以及控制驱动电机转速以调节液压系统的系统流量进而改变所述执行元件的执行速度的电机控制器；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括与所述液压泵并联设置的用于在电机控制器故障时保证所述执行元件正常输出执行动作的手压泵。

纯电动洗扫车的液压系统的有益效果：由于液压系统的系统流量等于电机转速与液压泵排量的乘积，同时在数值上也等于液压油缸的压力油腔中活塞面积与液压油缸运动速度的乘积，还等于液压马达的排量与液压马达转速的乘积，该纯电动洗扫车的液压系统通过电机控制器来控制驱动电机的转速，进而调节液压系统的系统流量，通过调节系统流量来对执行元件进行调速，能够克服传统意义上通过设置比例流量阀或节流阀或添加阻尼塞等常规调速方式而产生的高能耗、高发热情况，有效延长了液压系统的使用寿命，具有经济性高、可靠性高、低能耗的特点；而且该液压系统采用液压泵和手压泵并联的形式，无论在电机控制器正常工作还是故障的情况下都能保证液压油的供应以保证执行元件的正常动作，使该液压系统在实际工作中有较强的应急性能。

进一步地，所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱体升降的箱体升降油缸；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制箱体升降油缸伸出或缩回的箱体三位四通换向阀，箱体三位四通换向阀和箱体升降油缸之间串接有单向平衡阀。

有益效果：通过三位四通换向阀的换向使箱体升降油缸在伸出和缩回之间切换，进而实现垃圾箱体的上升和下降，单向平衡阀能防止箱体升降油缸进油腔突然失压而在其自重作用下下降，保证箱体升降油缸运动的平稳性。

进一步地，所述执行元件包括液压油缸，液压油缸包括用于控制垃圾箱后门开闭的后门开闭油缸，所述纯电动洗扫车的液压系统还包括用于控制后门开闭油缸伸出或缩回的后门三位四通换向阀，后门三位四通换向阀和后门开闭油缸之间串接有双向平衡阀。

有益效果：通过三位四通换向阀的换向使后门开闭油缸在伸出和缩回之间切换，进而实现洗扫车后门的开启和关闭，由于后门开闭油缸既受拉力，又受压力，双向平衡阀能产生背压来保持平衡，使后门开闭油缸运动更加平稳。

进一步地，所述执行元件包括液压马达，液压马达包括成对设置的左扫盘马达和右扫盘马达，各扫盘马达均短接有马达控制阀，所述液压系统包括用于控制各扫盘马达运转的总控制阀。

有益效果：左、右马达均短接有马达控制阀，并且在总控制阀的作用下能够实现左扫盘马达、右扫盘马达的单独工作，也可以实现左、右扫盘马达的同时工作，进而实现洗扫车的左扫、右扫或全扫。

本实用新型提供的纯电动洗扫车的技术方案是：

一种纯电动洗扫车，包括车架和安装在车架上的液压系统，所述液压系统包括液压泵以及在液压泵的动力作用下输出执行动作的执行元件，所述执行元件包括液压马达和或液压油缸，所述液压系统还包括驱动所述液压泵工作的驱动电机、以及控制驱动电机转速以调节液压系统的系统流量进而改变所述执行元件的执行速度的电机控制器；所述纯电动洗扫车的液压系统还包括与所述液压泵并联设置的用于在电机控制器故障时保证所述执行元件正常输出执行动作的手压泵。

纯电动洗扫车的有益效果：纯电动洗扫车的液压系统通过电机控制器来控制驱动电机的转速，进而调节液压系统的系统流量，通过调节系统流量来对执行元件进行调速，而未通过传统意义上设置比例流量阀或节流阀或添加阻尼塞等方式来对执行元件进行调速，降低了洗扫车的制造成本，而且也避免了采用传统方式对执行元件调速带来的高能耗和高发热，有效延长了液压系统的使用寿命，减少了洗扫车内液压执行元件的更换频率，具有经济性高、可靠性高、低能耗的特点；而且该洗扫车的液压系统采用液压泵和手压泵并联的形式，无论在电机控制器正常工作还是故障的情况下都能保证液压油的供应以保证执行元件的正常动作，使洗扫车在实际工作中有较强的应急性能。

附图说明

图1为本实用新型提供的纯电动洗扫车的液压控制系统原理图。

附图标记说明：1-液压油箱，2-进油过滤器，3-截止阀，4-电机，5-液压泵，6-第一单向阀，7-溢流阀，8-第一二位二通电磁换向阀，9-第一三位四通电磁换向阀，10-第二三位四通电磁换向阀，11-单向平衡阀，12-箱体升降油缸，13-后门开闭油缸，14-双向平衡阀，15-左扫盘马达，16-右扫盘马达，17-第二二位二通电磁换向阀，18-第三二位二通电磁换向阀，19-第四二位二通电磁换向阀，20-第二单向阀，21-手压泵，22-回油过滤器，23-电机控制器，DT1～DT8为电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的提供的纯电动洗扫车的液压系统的具体实施例：

如图1所示，纯电动洗扫车的液压系统包括液压油箱1、与液压油箱1连接的进油过滤器2、与进油过滤器2连接的截止阀3，截止阀3的出油口分别连接有通过电机4驱动的液压泵5以及与液压泵5并联设置的可手动操作的手压泵21。其中，电机4由电机控制器23控制转速；液压泵5为定量油泵，通过进油过滤器2和截止阀3从液压油箱1中吸油，液压泵5的出油口连接有第一单向阀6；手压泵21在电机控制器23故障时保证液压系统的正常运行，手压泵21的出油口连接有第二单向阀20。第一单向阀6和第二单向阀20能够防止液压系统中的高压油倒流对液压泵5和手压泵21造成损坏，第一单向阀6和第二单向阀20的出油口交汇并连接有液压控制管路。

液压控制管路包括负载控制管路和与负载控制管路串接的马达控制管路，负载控制管路和马达控制管路与液压油箱1形成循环回路。纯电动洗扫车的液压系统还包括在液压泵5或手压泵21的动力作用下输出执行动作的执行元件，执行元件包括液压油缸和液压马达。液压油缸包括可实现洗扫车后门开启和关闭的后门开闭油缸13、能实现垃圾箱体上升和下降的箱体升降油缸12；液压马达包括能实现洗扫车的扫盘动作的左扫盘马达15和右扫盘马达16。

负载控制管路包括箱体升降油缸12和控制箱体升降油缸12进出油以实现箱体升降油缸12伸出或缩回的第一三位四通电磁换向阀9，箱体升降油缸12和第一三位四通电磁换向阀9之间设有单向平衡阀11进行锁紧以保证箱体升降油缸12运动的平稳性。负载控制管路还包括后门开闭油缸13和控制后门开闭油缸13进出油以实现后门开闭油缸13伸出或缩回的第二三位四通电磁换向阀10，由于后门开闭油缸13既受到压力，也受到拉力，为保证后门开闭油缸运动的平稳性，在第二三位四通电磁换向阀10和后门开闭油缸13之间设有双向平衡阀14。箱体升降油缸12和后门开闭油缸13各自独立工作，互不影响。

马达控制管路包括串接在一起的左扫盘马达15和右扫盘马达16，左扫盘马达15与第三二位二通电磁换向阀18短接，右扫盘马达与第二二位二通电磁换向阀17短接；马达控制管路还包括用于控制左、右扫盘马达运转的总控制阀，总控制阀即为第四二位二通电磁换向阀19，其进油口与第一单向阀6的出油口连通，其出油口与左扫盘马达15的进油口连通。

纯电动洗扫车的液压系统还包括设置在第一单向阀6与第四二位二通电磁换向阀19之间的管路上的溢流阀7和充当卸荷阀的第一二位二通电磁换向阀8，第一二位二通电磁换向阀8在失电情况下将压力油直接通过T1口经过回油过滤器22流回液压油箱1中。

对应整个液压系统的动作，电机控制器23对电机设定有三个或更多个转速模式，由于液压系统的系统流量大小等于电机转速与液压泵排量的乘积，同时也等于执行元件油缸的运动速度与执行元件油缸压力油腔中活塞面积的乘积，还等于执行元件马达的运行速度与马达排量的乘积，因此，通过电机控制器23调节电机的转速即可相应调节执行元件油缸和执行元件马达的运行速度。本实施例中，即箱体升降油缸12和后门开闭油缸13的运行速度以及左扫盘马达15和右扫盘马达16的转速均可通过对电机4转速的调节而做相应的变化，因此，无需在液压系统中设置比例流量阀、节流阀或增设阻尼塞即可对执行元件进行调速，能够大大降低整个液压系统的能耗，减小制造成本。

该纯电动洗扫车的液压系统能够完成举升垃圾箱体、下降垃圾箱体、打开洗扫车后门、关闭洗扫车后门、左扫、右扫和全扫等一系列动作。举升垃圾箱体、下降垃圾箱体、打开洗扫车后门、关闭洗扫车后门的过程中，不需要根据路况来调节垃圾箱体的举升速度和洗扫车后门的开关速度，因此，在这些过程中，电机4的转速均为恒定值。在进行举升垃圾箱体时，箱体升降油缸12伸出，通过电机控制器23将电机4的转速设定为恒转速n_{1<\/sub>，此时，仅电磁铁DT1和电磁铁DT2得电，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第一三位四通电磁换向阀9的P口流入，并从A口流出，然后进入单向平衡阀11的V1口，经过单向平衡阀11内部的单向阀后从C1口流出，进入箱体升降油缸12的无杆腔，有杆腔的油液通过单向平衡阀11的C2口从V2口流出，再经过第一三位四通电磁换向阀9的B口到T口通道，从T1口流回到液压油箱1中。}

下降垃圾箱体时，箱体升降油缸12缩回，电机4的转速仍为恒转速n_{1<\/sub>，此时，仅电磁铁DT1和电磁铁DT3得电，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第一三位四通电磁换向阀9的P口流入，并从B口流出，然后经单向平衡阀11的V2口从C2口流入到箱体升降油缸12的有杆腔，无杆腔的油液通过单向平衡阀11的C1口经V1口从第一三位四通电磁换向阀9的A口到T口通道，最后从T1口流回到液压油箱1中。}

开启纯电动洗扫车的后门时，后门开闭油缸13缩回，通过电机控制器23将电机4的转速设定为恒转速n_{2<\/sub>，此时，仅电磁铁DT1和电磁铁DT5得电，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第二三位四通电磁换向阀10的P口流入，并从B口流出，然后经双向平衡阀14的V2口从C2口流入到后门开闭油缸13的有杆腔，无杆腔的油液通过双向平衡阀14的C1口经溢流阀从V1口从第二三位四通电磁换向阀10的A口到T口通道，最后从T1口流回到液压油箱1中。}

关闭纯电动洗扫车的后门时，后门开闭油缸13伸出，电机4的转速仍为恒转速n_{2<\/sub>，此时，仅电磁铁DT1和电磁铁DT4得电，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第二三位四通电磁换向阀10的P口流入，并从A口流出，然后进入双向平衡阀14的V1口，经过双向平衡阀14内部的单向阀后从C1口流出，进入后门开闭油缸13的无杆腔，有杆腔的油液通过双向平衡阀14的C2口经溢流阀后从V2口流出，再经过第二三位四通电磁换向阀10的B口到T口通道，从T1口流回到液压油箱1中。}

由于纯电动洗扫车的扫盘在清扫作业时，需要根据路况来调节扫盘的转速，例如，在路面上大部分为类似塑料带等质地较软的垃圾时，可将扫盘的转速调低；路面上有较多类似于石子等坚硬垃圾时，可将扫盘的转速调高。因此，纯电动洗扫车的左、右扫盘马达在单独转动或同时转动时，需要通过电机控制器23对电机4的转速进行调节以实现左扫盘马达15和右扫盘马达16的转速的无级调节，操作更加智能。在纯电动洗扫车左扫时，仅左扫盘马达15工作，此时只有电磁铁DT1、DT6、DT7、DT8得电，而右扫盘马达16被第二二位二通电磁换向阀17短接，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第四二位二通电磁换向阀19只进入到左扫盘马达15中驱动左扫盘马达15转动，然后经第二二位二通电磁换向阀17从E口流回至液压油箱1中。

纯电动洗扫车右扫时，仅右扫盘马达16工作，此时只有电磁铁DT1和电磁铁DT6得电，而左扫盘马达15被第三二位二通电磁换向阀18短接，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第四二位二通电磁换向阀19进入到第三二位二通电磁换向阀18中并流出后只进入到右扫盘马达16中驱动右扫盘马达16转动，然后从右扫盘马达16的出口流出，再经E口流回至液压油箱1中。

纯电动洗扫车全扫时，左、右扫盘马达同时工作，此时，电磁铁DT1、DT6、DT7得电，液压油箱1中的液压油经液压泵5从P1口泵出，从第四二位二通电磁换向阀19进入到左扫盘马达15中驱动左扫盘马达15转动，由于左扫盘马达15和右扫盘马达16串接，从左扫盘马达15中流出的压力油进入到右扫盘马达16中驱动右扫盘马达16转动，然后从右扫盘马达16的出口流出，再经E口流回至液压油箱1中。

当电机控制器23故障时，电机4不转，液压泵5不工作，通过手动操动手压泵21以及各电磁铁的得电组合，可以实现上述举升垃圾箱体、下降垃圾箱体、打开洗扫车后门、关闭洗扫车后门、左扫、右扫和全扫等一系列动作。此为电机4和液压泵5不能正常工作时的应急保障措施，使该液压系统在实际工作中有较强的应急性能。

本实施例中电机4采用型号为BTZ155S0530S1，额定功率为5.5KW的油泵电机，由深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司制造，电机控制器23采用型号为GVD550-5L20-018的二合一控制器，由深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司制造。

上述实施例中，执行元件包括液压马达和液压油缸，在其他实施例中，执行元件可以仅包括液压马达，此时仅调节液压马达的转速，或者执行元件仅包括液压油缸，此时仅调节液压油缸的伸缩速度。

上述实施例中，液压油缸包括后门开闭油缸和箱体升降油缸，在其他实施例中，可以仅设置后门开闭油缸，而不设置箱体升降油缸，此时，垃圾箱体的升降可通过人工抬起或放下来实现；当然，也可以仅设置箱体升降油缸，而不设置后门开闭油缸，后门的开闭通过在纯电动洗扫车上设置专门的锁紧结构来实现后门的开启和关闭。

本实用新型提供的纯电动洗扫车的具体实施例：

纯电动洗扫车包括车架和安装在车架上的液压系统，液压系统的结构与上述实施例中纯电动洗扫车的液压系统的结构相同，在此不再一一赘述。

设计图

一种纯电动洗扫车及其液压系统论文和设计

一种纯电动洗扫车及其液压系统论文和设计-田敬中

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