CN103727082B - 液压***和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压***和工程机械。该液压***包括液压泵、主控制阀、压差调节阀和控制器；其中：压差调节阀设置于液压泵的排油口与主控制阀的负载反馈油口之间，用于调整排油口与负载油口的压差；控制器的输入端与油门相连，用于接收油门信号；第一输出端与压差调节阀相连，用于根据油门信号控制压差调节阀的压差调节量。上述液压***能够根据油门信号的大小来控制主控制阀阀杆流量，由此无论发动机是处于怠速还是处于高速，在主阀的阀杆的全部行程内都可以实现流量的调节，即怠速时的主阀的流量调节增益小，微动性好，高速时主阀的流量调节增益大，满足大流量高速的要求。

Description

液压***和工程机械

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种液压***和工程机械。

背景技术

起重机是一种用于起升输送物料的机具，被广泛应用于建筑工地、港口码头、油田、铁路、仓库、风电等工况下的起重作业和吊装作业。近年来，随着工程建设脚步的加快，起重机在诸多行业内发挥的作用也越来越大，对起重机微动性能的改进也越来越受到人们的重视。

目前，起重机大多采用阀控形式，即通过改变主阀阀杆的开口面积来实现流量的控制，在有限的控制行程内，阀杆的最大开口设计需要满足执行机构速度的要求。而为了保持流量的稳定，常在主阀的阀前或阀后设置压力补偿阀，来实现主阀前后压差恒定。该压差通常由压力补偿阀处的弹簧或油泵反馈处的弹簧确定(LUDV***)，为一固定值，因此主阀的输出流量仅与其阀杆的开口面积相关。现有的液压***存在的技术问题如下：

多数起重机油泵的输入转速可通过油门从怠速(800r/min左右)至高速(2000r/min)进行连续调节。怠速工况下，在主阀阀芯行程的前段，此时主阀的输出流量小于油泵的输出流量，主阀的输出流量可以根据阀口的面积变化进行连续调节，而在阀杆行程的后段，由于油泵的输出流量限制，主阀输出流量恒定，等于油泵的输出流量。因此，怠速时主阀仅利用了其全部行程的一部分实现流量调节或速度调节。另外，由于部分执行机构(如卷扬)的速度要求，需要主阀能够在发动机高速(如2000r/min)时输出大流量，因此需要主阀在有限的行程内实现的大的开口面积增益。这就降低了车辆在怠速工况时微动性和操控性。即现有的液压***难以兼顾整机的高速运转难以及良好微动性能的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种能够兼顾整机的高速运转以及良好微动性能的要求的液压***和工程机械。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供一种液压***，包括液压泵、主控制阀、压差调节阀和控制器；其中：所述压差调节阀设置于所述液压泵的排油口与所述主控制阀的负载反馈油口之间，用于调整所述排油口与所述负载油口的压差；所述控制器的输入端与油门相连，用于接收油门信号；第一输出端与压差调节阀相连，用于根据所述油门信号控制所述压差调节阀的压差调节量。

进一步地，所述液压泵为变量泵；所述压差调节阀包括控制滑阀和第一比例电磁铁；所述第一比例电磁铁与所述控制滑阀的阀芯弹簧的外端相连；所述控制滑阀的第一液控油口与所述变量泵的排油口相通，第二液控油口与所述主控制阀的负载反馈油口相通；反馈油口与变量泵的变量控制活塞相连；所述第一比例电磁铁与所述控制器相连。

进一步地，所述主控制阀包括：主换向阀和压力补偿阀，所述压力补偿阀的进油口与所述主换向阀的出油口相通；出油口与所述主换向阀的负载反馈油口相通。

进一步地，所述液压泵为定量泵，所述压差调节阀包括定差减压阀和第二比例电磁铁：所述第二比例电磁铁与所述减压阀的阀芯弹簧的外端相连；所述减压阀的进油口与所述定量泵的排油口相通，反馈油口与所述主控制阀的负载反馈油口相通；所述第二比例电磁铁与所述第控制器相连。

进一步地，所述油门为电子油门。

进一步地，所述控制器的第二输出端与所述液压泵的发动机相连，用于根据所述油门信号控制所述发动机的转速。

进一步地，所述控制器包括：接收单元，用于接受所述油门信号；转换单元，用于根据所述油门信号获得发动机转速信号；处理单元，用于根据所述发动机转速信号调节所述压差调节阀的压差调节量。

进一步地，所述液压***还包括：与所述主控制阀的工作油口相连的执行机构，

另一方面，本发明还提供一种工程机械，设置有上述任意一项所述的液压***。

进一步地，所述工程机械为起重机。

本发明提供一种液压***，现对于现有技术，本液压***中设置有压差调节量可调的压差调节阀，用于调节液压油排油口和负载反馈油口之间的压差，同时还设置有控制器，控制器通过油门信号大小调节压差调节阀的压差调节量，进而控制了液压泵排油口和负载反馈油口的压差，进而最终实现整个液压***能够根据油门信号的大小来控制主控制阀阀杆流量，由此无论发动机是处于怠速还是处于高速，在主阀的阀杆的全部行程内都可以实现流量的调节，即怠速时的主阀的流量调节增益小，微动性好，高速时主阀的流量调节增益大，满足大流量高速的要求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的液压***中输出流量与手柄小小形成的理论关系曲线；

图2为本发明实施例一提供的液压***的原理示意图；

图3为本发明实施例二提供的液压***示意图。

附图标记说明：

11变量泵 P0排油口

111变量控制活塞 112发动机

21主控制阀 LS1负载反馈油口

P1进油口 D1出油口

211主换向阀

212定差减压阀 C1进油口

C2出油口

311控制滑阀 A1第一液控油口

A2第二液控油口 A3反馈油口

312第一比例电磁铁

41控制器

51油门

12定量泵 P2排油口

122发动机

22主控制阀 LS2负载反馈油口

321减压阀 B1进油口

B2第二反馈油口 322第二比例电磁铁

42控制器

52油门

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种液压***，包括：液压泵、主控制阀、压差调节阀和控制器；其中，

压差调节阀设置于液压泵的排油口与主控制阀的负载反馈油口之间，用于调整上述排油口与负载反馈油口的压差；控制器的输入端与油门相连，用于接收油门信号；第一输出端与压差调节阀相连，用于根据油门信号控制压差调节阀的压差调节量。

本实施例提供的液压***中，液压泵在其发送机的作用下向整个液压***泵送压力油。主控制阀可以为现有的换向阀，用于通过控制液压油流向来控制液压执行机构的运作。该主控制阀设置有负载反馈油口，用于反馈负载的压力。压差调节阀用于调整主控制阀的进油口和负载反馈油口之间的压差，即主控制阀的阀芯进出口的压差压差，以下简称进出口压差；该压差调节阀设置于液压泵排油口与负载反馈油口之间，与现有技术不同的是：该压差调节阀的压差调节量可调，压差调节量的调节由控制器来实现。控制器的输入端接接收油门信号，控制器根据该油门信号来控制压差调节阀的压差调节量。由此实现液压泵排油口和负载反馈油口的压差可根据油门大小相应进行调节。

上述压差调节阀可以为阀芯弹簧的预压缩量可调的液压阀，即的阀芯弹簧预紧压力可调。具体调节原理如下：压差调节阀可接受控制器发送的控制信号，并据此通过调整阀芯弹簧的预压缩量，阀芯弹簧预压缩量的改变实现压差调节阀的压差调节量的调节。

在主控制阀开口面积一定的前提下，压差调节阀的压差调节量与液压***的输出流量成正比，二者关系如式（Ⅰ）所示：

Q=C_d×S×(ΔP)ⁿ 式（Ⅰ）

上式中：Q为液压***的输出流量，C_d为流量系数；S为主控制阀的开口面积；ΔP为液压油排油口与负载反馈油口之间的压力差，即主控制阀的进出口的的压差，也即上述压差调节阀的压差调节量，下同；n为与主控制阀节流口处的结构相关的系数，取0～1之间。

上述压差调节量ΔP可以与油门信号成正比；以起重机为例，请参见图1，在怠速工况下，油门无信号输出，控制器接收的油门信号为最小值，相应地，此时控制压差调节阀的阀芯弹簧预压缩量较小，即压差调节量也较小，此时主控制阀流量的增量减小，有利于提高整机的微动性能；在高速工况下，控制器接收的油门信号较大，相应地，此时控制压差调节阀的阀芯弹簧预压缩量较大，即压差调节量也较大，由此有利于满足整机高速运转的要求。

由上述内容可知，本发明实施例提供的液压***可通过控制器实现油门信号大小与压差调节阀的压差量的关联调节，进而调整主控制阀进出口的的压差，最终实现整个液压***能够根据油门信号的大小来控制主控制阀的流量变化，由此无论发动机是处于怠速还是处于高速，在主阀的阀杆的全部行程内都可以实现流量的调节，即怠速时的主阀的流量调节增益小，微动性好，高速时主阀的流量调节增益大，满足大流量高速的要求。

压差调节阀的具体结构形式以及与其它液压元件的连接关系，可以根据液压泵的类型来进行选择。下面结合附图，分别以变量泵液压***和定量泵液压***为例进一步对本发明的各优选实施例作说明：

请参见图2，该图示出了本发明实施例一提供的液压***的原理，该液压***为负载敏感泵液压***，该***中的液压泵为变量泵11；压差调节阀包括控制滑阀311和第一比例电磁铁312；

第一比例电磁铁312设置于控制滑阀311的阀芯弹簧的外端；

控制滑阀311的第一液控油口A1与变量泵11的排油口P0相通，第二液控油口A2与主控制阀21的负载反馈油口LS1相通；反馈油口A3与变量泵11的变量控制活塞111相连；

上述第一比例电磁铁312与控制器41相连。

本实施例的液压***中，压差调节阀中的控制滑阀311的一端（图2中为左端）设置有第一液控油口和阀芯弹簧，第一液控油口与主控制阀21的负载反馈油口LS1，阀芯弹簧与第一比例电磁铁312相连；另一端（图2中为右端）设置有第二液控油口，该第二液控油口与变量泵11的排油口P0相连。主控制阀21的负载反馈油口LS1的压力和控制滑阀31一端的阀芯弹簧力共同作用与控制滑阀311另一端的泵排油口口压力相平衡，构如式（Ⅱ）所示的平衡式：

P0×S1=P_LS1×S2+F_弹 式（Ⅱ）

这里，P0为变量泵11的排油口P0处的压力，P_LS1为主控制阀21的负载反馈油口LS1的压力，F_弹为弹簧预紧压力；S1为控制滑阀311的阀杆两端中与泵排出油相接触的一端的面积，S2为控制滑阀311的阀杆另一端的面积。其中，

F_弹=ΔP*S2，同时考虑通常来讲S1=S2，以下假设S1=S2=S，由此得到

由此可知，ΔP与F_弹成正比，再结合式（Ⅰ）可知，液压***的输出流量Q与F_弹也成正比。本领域技术人员可以据此来调整液压***的输出流量Q。

该阀芯弹簧的预紧压力F_弹的调节，即是对液压泵油排油口与负载反馈油口之间的压力差的调节，该调解是由第一比例电磁铁312实现的。第一比例电磁铁132与控制器41相连，用于将控制器41发送的控制电信号转变为力和位移，进而推动阀芯弹簧移动，使阀芯弹簧的预紧压力F_弹与控制器41的控制电信号关联，而该控制电信号又与控制器41接收的油门信号有关，因而通过控制器41使得阀芯弹簧的预紧压力F_弹与油门信号相关，即ΔP与油门信号相关。ΔP又决定了液压***的输出流量Q。因此，该液压***的能够实现输出流量与油门信号相关。

此外，为了使主控制阀21节流口两端的压差恒定，该主控制阀21内可以设置有压力补偿阀212，用于实现主控制阀21进出口处的压力差等于压差调节阀两端的压力差。具体而言，主控制阀21可以包括：主换向阀211和压力补偿阀212，压力补偿阀212的进油口C1与主换向阀211的出油口D1相通；出油口C2与主换向阀211的负载反馈油口LS1相通。

上述主换向阀211的结构可以与现有技术相同，其进油口P1与载敏感变量泵11的排油口P0相通，其工作油口与执行机构相连。本实施中，主换向阀211为三位六通电磁换向阀。

上述控制器41用于根据接收到的油门信号通过调整阀芯弹簧的预压缩量来调整压差调节的压差调节量ΔP。请参见图3，该控制器41具体可以包括：

接收单元411，用于接收油门信号；

转换单元412，用于根据油门信号获得发动机转速信号；

处理单元413，用于根据发动机转速信号调节压差调节阀的压差调节量。

由此，本领域技术人员可以通过该控制器41对主控制阀进出口的压力差进行连续调节。当不踩油门时，以及怠速时，压力差较小，当发动机转速上升时，其压力差也会相应的逐渐上升，当发动机转速达到最大时，压力差达到最大值。

参见图3，该图示出了本发明实施例二提供的液压***的原理，该液压***为定量泵液压***，该***中的液压泵为定量泵12；压差调节阀包括减压阀321和第二比例电磁铁322：

第二比例电磁铁322与减压阀321的阀芯弹簧的外端相连；减压阀321的进油口B1与定量泵12的排油口P2相通，反馈油口B2与主控制阀22的负载反馈油口LS2相通；

第二比例电磁铁322与控制器42相连。

本实施例提供的液压***中的液压泵为定量泵12，压差调节阀为阀芯弹簧的预紧压力可调的减压阀321，即压差可调的减压阀。控制器42通过获得的油门信号来控制第二比例电磁铁322的位移量，进而调节减压阀321的阀芯弹簧的预紧压力，最终控制减压阀321的压差量，即主控制阀22进出口的的压差。

本实施例提供的控制器42的具体结构和控制过程可以与上一实施例相同，即包括上述接受单元、转换单元和处理单元。此外，本实施例的控制器42的第二输出端可以与定量泵12的发动机122相连，即该控制器42还可以根据接收的油门信号控制发动机122的转速。上述油门52优选采用电子油门。

此外，需要说明的是，上述实施例提供的液压***还可以包括现有的液压***中的其它元件，如执行机构，该执行机构与主控制阀的工作油口相连。该执行机构具体可以为油缸或液压马达等。

本发明实施例三还提供了一种工程机械，例如起重机，该工程机械设有上述任一种液压***，由于上述任一种液压***具有上述技术效果，因此，设有该液压***的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压***，其特征在于，包括液压泵、主控制阀、压差调节阀和控制器；其中：

所述压差调节阀设置于所述液压泵的排油口与所述主控制阀的负载反馈油口之间，用于调整所述排油口与负载反馈油口的压差；

所述控制器的输入端与油门相连，用于接收油门信号；第一输出端与压差调节阀相连，用于根据所述油门信号控制所述压差调节阀的压差调节量。

2.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述液压泵为变量泵(11)；所述压差调节阀包括控制滑阀(311)和第一比例电磁铁(312)；

所述第一比例电磁铁(312)与所述控制滑阀(311)的阀芯弹簧的外端相连；所述控制滑阀(311)的第一液控油口(A1)与所述变量泵(11)的排油口(P0)相通，第二液控油口(A2)与所述主控制阀(21)的负载反馈油口(LS1)相通；反馈油口(A3)与变量泵(11)的变量控制活塞(111)相连；

所述第一比例电磁铁(312)与所述控制器(41)相连。

3.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于，所述主控制阀(21)包括：主换向阀(211)和压力补偿阀(212)，所述压力补偿阀(212)的进油口(C1)与所述主换向阀(211)的出油口(D1)相通；出油口(C2)与所述主换向阀(211)的负载反馈油口(LS1)相通。

4.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述液压泵为定量泵(12)，所述压差调节阀包括定差减压阀(321)和第二比例电磁铁(322)：

所述第二比例电磁铁(322)与所述减压阀(321)的阀芯弹簧的外端相连；所述减压阀(321)的进油口(B1)与所述定量泵(12)的排油口(P2)相通，反馈油口(B2)与所述主控制阀(22)的负载反馈油口(LS2)相通；

所述第二比例电磁铁(322)与控制器(42)相连。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的液压***，其特征在于，所述油门为电子油门。

6.根据权利要求5所述的液压***，其特征在于，所述控制器的第二输出端与所述液压泵的发动机相连，用于根据所述油门信号控制所述发动机的转速。

7.根据权利要求6所述的液压***，其特征在于，所述控制器包括：

接收单元，用于接受所述油门信号；

转换单元，用于根据所述油门信号获得发动机转速信号；

处理单元，用于根据所述发动机转速信号调节所述压差调节阀的压差调节量。

8.根据权利要求5所述的液压***，其特征在于，还包括：与所述主控制阀的工作油口相连的执行机构。

9.一种工程机械，其特征在于，设置有权利要求1至8任意一项所述的液压***。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，其为起重机。