CN109268352A - 液压控制***以及相应的移动式工作设备 - Google Patents
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Abstract
液压控制***包括:固定流量泵;具有变量泵出口和流量控制口的变量泵;具有泵接口和反馈口的第一液压执行器;第二液压执行器,其包括有进油口的主控阀;具有入口和第一、第二出口的优先阀,入口与第一出口始终连通,变量泵出口与入口液压耦合,第一出口与第一液压执行器的进油口液压耦合,第二出口和固定流量泵的出口均与进油口液压耦合;具有第一、第二入口和出口的梭阀,第一入口液压耦合于反馈口,出口液压耦合于流量控制口;检测装置,其检测表示要对第二液压执行器进行操作的指示信号;及电控式控制阀,其连接于第二入口与变量泵出口之间且在检测装置检测到指示信号时连通变量泵出口与第二入口、否则使第二入口与油箱连通。***简单、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压控制***以及一种相应的移动式工作设备。
背景技术
与机械传动装置等其他类型的传动装置相比,液压传动装置具有体积小、重量轻、动作灵敏、可实现频繁启动和换向、操纵简单和易于控制等诸多优点。因此,目前在许多机械设备中得到了广泛应用。
特别是在装载机、挖掘机、叉车等中,采用液压传动和控制***具有更明显的优势。在这种液压传动和控制***中,通常设置有两个并联的液压泵,以降低节流损失和溢流损失。优选其中一个为具有固定排量的齿轮泵,另一个为变量泵。这些泵能够向多个液压执行器输送液压油。液压执行器例如包括行驶驱动装置、液压臂的液压缸以及用于调节行驶方向的转向装置等。
然而,在目前的液压控制***中,低负载和负负载时可能使得***压力无法达到预定的值,从而使得相应的控制阀无法打开而阻止了变量泵向转向装置以外的主执行机构的液压输送,这会引起一系列的问题,例如导致主执行机构(非转向动作)动作变慢,还有可能液压缸有吸空现象。而且,现有的控制阀采用液压控制方式,使得液压控制***的结构复杂、成本较高、可靠性差。
为此需要提供一种改进的液压控制***。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效可靠、结构简单的液压控制***以及一种相应的移动式工作设备。
根据本发明的第一个方面,提供了一种液压控制***,包括:固定流量泵;压力流量控制变量泵,其具有变量泵出口和流量控制口;需要确保被优先供油的第一液压执行器,其具有泵接口和适于反馈第一液压执行器的负载状况的反馈口;至少一个第二液压执行器,其包括具有进油口的主控阀;优先阀,其具有入口、第一出口和第二出口,所述入口与第一出口始终连通,所述变量泵出口与所述入口液压耦合,所述第一出口与第一液压执行器的泵接口液压耦合,所述第二出口和所述固定流量泵的出口均与所述进油口液压耦合;梭阀,其具有第一入口、第二入口和出口,所述第一入口液压耦合于所述反馈口,所述梭阀的出口液压耦合于所述流量控制口;检测装置,其用于检测表示要对第二液压执行器进行操作的指示信号;以及电控式控制阀,其连接于所述第二入口与所述变量泵出口之间,且适于在所述检测装置检测到表示要对所述第二液压执行器进行操作的指示信号时连通所述变量泵出口与所述第二入口、否则使第二入口与油箱连通。
根据一个可选实施例,所述电控式控制阀具有电控端口、第一液压端口、第二液压端口以及第三液压端口,所述电控端口与检测装置通信连接,以便从检测装置接收控制信号,所述第一液压端口与油箱连通,所述第二液压端口与所述梭阀的第二入口液压耦合,所述第三液压端口与所述变量泵出口液压耦合;和/或所述检测装置通过检测第二液压执行器的部件的动作来检测表示要对所述第二液压执行器进行操作的指示信号。
根据本发明的第二个方面,提供了一种移动式工作设备,所述移动式工作设备配备有所述液压控制***。
本发明的液压控制***结构简单、可靠性高,同时能够避免节流损失和溢流损失。
附图说明
下面,通过参看附图更详细地描述本发明,可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括:
图1以装载机为例示出了根据本发明的一个示例性实施例的液压控制***的***框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白,以下将结合附图以及多个实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,而不是用于限定本发明的保护范围。
图1以装载机为例示出了根据本发明的一个示例性实施例的液压控制***的***框图。
如图1所示,装载机的液压控制***主要包括:负载敏感压力流量控制变量泵1、转向单元2、优选为齿轮泵的固定流量泵3、优先阀4、至少一个液压工作单元5、电控式3/2控制阀6、梭阀7以及用于检测表示要对所述液压工作单元5进行操作的指示信号的检测装置8。所述转向单元2用于调节装载机的行驶方向。所述至少一个液压工作单元5例如可以是装载机的悬臂上的液压缸。显然,所述至少一个液压工作单元5的数量和类型不受限制,而是可以为任何数量和任意合适的类型。转向单元2和液压工作单元5实际上均为液压执行器。
所述转向单元2包括转向阀21。所述转向阀21具有两个转向缸接口22、23,它们分别与两个转向缸24、25连接,利用这两个转向缸来实现转向。所述转向阀21还具有泵接口26、回油口27和反馈口28。所述回油口27通过回油管路9连接到油箱10,泵接口26与优先阀4的第一出口41连接,反馈口28与梭阀7的第一入口71和优先阀4的反馈口42连接。回油管路9上设有散热器11,以对变热的回流油进行散热冷却。
优选地,所述转向阀21是闭中位的。当转向单元2***作时,反馈口28与转向缸接口22、23连接。当转向单元2未***作时,反馈口28与回油口27连接。
除了第一出口41和反馈口42以外,所述优先阀4还具有第二出口43和入口44。第二出口43连接到所述液压工作单元5的主控阀51的进油口52,入口44连接到负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101。所述优先阀4的阀芯被弹簧45保持在第一位置。在该第一位置,所述入口44与第一出口41连通,第二出口43截止。在阀芯的弹簧侧通过反馈口42被施加有反馈压力,在弹簧的对侧施加有第一出口41处的压力。所述弹簧45的预紧力对应于一优先压力差,其可被调节到例如15bar。如果第一出口41处的压力与反馈口42处的反馈压力之差大于所述优先压力差,则优先阀4的阀芯向第二位置移动。在这种情况下,入口44与第二出口43连通,入口44与第一出口41之间的通路被稍微节流(但不会被关闭,以保证向转向单元2的液压供给在任何情况下都不会被中断)。
优选地,液压工作单元5的主控阀51是开中位的。
固定流量泵3具有恒定的排量(流量)。固定流量泵3的出口31通过卸荷阀12连接到主控阀51的进油口52。卸荷阀12可限制固定流量泵3的输出压力的最大值,卸荷阀12通过预加载弹簧被保持在关闭位置。当***压力达到预定阈值时,卸荷阀12打开,从而可将液压油从固定流量泵3的出口直接引导到油箱10。固定流量泵3将液压油从油箱10中仅向液压工作单元5输送,而不向转向单元2输送。
在回油管路9邻近油箱10的位置处设有回油过滤器13,以过滤掉油中的杂质。
负载敏感压力流量控制变量泵1具有可连续调节的流量,且例如可被实施为斜盘式泵。所述流量利用调节缸102和回程缸103调节。所述回程缸103与负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101连接。在这种情况下,一旦负载敏感压力流量控制变量泵1被驱动装置(未示出)转动,则负载敏感压力流量控制变量泵1将会朝最大的流量方向(最大摆角)移动。所述回程缸103内还设有弹簧,因此,即使负载敏感压力流量控制变量泵1不转动,也能调节出最大流量。
所述调节缸102与回程缸103以相反的方式作用,其趋向于使负载敏感压力流量控制变量泵1的流量降低(摆角降低)。所述调节缸102由第一调节阀104和第二调节阀105致动。第一调节阀104被优选可手动调节的弹簧106挤压在第一位置。在该第一位置,所述调节缸102与油箱10和第二调节阀105连接。在弹簧106的对侧,负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力施加到第一调节阀104上,从而在足够高的输出压力下可将第一调节阀104移动到第二位置。在该第二位置,所述调节缸102被负载敏感压力流量控制变量泵1加压。当负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力高于弹簧106设定的压力值时,负载敏感压力流量控制变量泵1将会朝向减小的流量方向被调节,进而可限定负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力的上限。
第二调节阀105被弹簧107挤压在第一位置。在该第一位置处,所述调节缸102经由第一调节阀104与油箱10连接。在第二调节阀105的弹簧对侧,负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力施加到第二调节阀105上,从而在足够高的输出压力下可将第二调节阀105移动到第二位置。在该第二位置,所述调节缸102通过第一调节阀104被负载敏感压力流量控制变量泵1加压。在弹簧107侧还设有与梭阀7的出口72连接的流量控制口108。从而,负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力与流量控制口108处的压力之差越小,调节缸102就朝向增大流量的方向移动。
电控式3/2控制阀6具有电控端口61、第一液压端口62、第二液压端口63以及第三液压端口64。电控端口61通过信号线14或通过无线方式与检测装置8电连接,在检测装置8检测到表示要对液压工作单元5进行操作的指示信号(例如检测到液压工作单元5的操作手柄***纵)时,检测装置8向电控式3/2控制阀6的电控端口61发送相应的控制信号,以控制电控式3/2控制阀6的操作。第一液压端口62与油箱10连通。第二液压端口63与梭阀7的第二入口73连接。第三液压端口64与负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101连接。
液压工作单元5还具有输出端口A1、B1、A2、B2,它们连接到相应的液压缸53、54、55。
当仅转向单元2***作(即,液压工作单元5未***作)时,优先阀4将负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101与泵接口26保持连通,从而使得负载敏感压力流量控制变量泵1输送的液压油直接地被泵送到转向单元2,以驱动转向单元2实现期望的转向。此时,优先阀4的第二出口43是截止的,从而液压油不会流向液压工作单元5。另一方面,此时由于液压工作单元5未***作,从而,检测装置8不会向电控式3/2控制阀6的电控端口61发送控制信号。在这种情况下,电控式3/2控制阀6的第一液压端口62和第二液压端口63连通且通向油箱10(第一工作位置),电控式3/2控制阀6的第三液压端口64是截止的(即,负载敏感压力流量控制变量泵1输送的液压油不会进入到电控式3/2控制阀6中)。当转向单元2***作时,反馈口28会将反馈压力施加到梭阀7的第一入口71,而此时第二入口73通向油箱10而处于低压,因此梭阀7的出口72将输出反馈压力,并施加到流量控制口108。通过流量控制口108可调节负载敏感压力流量控制变量泵1的输出流量。从这个意义上讲,转向单元2、负载敏感压力流量控制变量泵1、优先阀4、梭阀7以及电控式3/2控制阀6此时构成负载敏感液压***。换言之,负载敏感压力流量控制变量泵1根据反馈口28处的反馈压力向转向单元2提供所需的流量,此时优先阀4并没有动作,因此可以避免任何节流损失和溢流损失。
当仅液压工作单元5需要操作或转向单元2与液压工作单元5同时需要操作时,检测装置8会检测到表示要对液压工作单元5进行操作的指示信号(例如操作手柄的移动)而向电控式3/2控制阀6的电控端口61发送相应的控制信号,这使得电控式3/2控制阀6处于第二工作位置,此时第三液压端口64和第二液压端口63连通,从而负载敏感压力流量控制变量泵1经出口101输出的液压油能够作用于梭阀7的第二入口73。此时,梭阀7选择经第一入口71输入的反馈压力(在转向单元2未***作时,反馈压力为***背压)和负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力中的较大者,并通过出口72输送到负载敏感压力流量控制变量泵1的流量控制口108。显然,由于压降等原因,反馈压力必然低于负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力,因此,负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力最终将会施加于负载敏感压力流量控制变量泵1的流量控制口108上,此时负载敏感压力流量控制变量泵1将会变换到最大排量(流量)。在这种情况下,优先阀4可在转向单元2与液压工作单元5之间分配流量。如果液压控制***的***压力超过负载敏感压力流量控制变量泵1的设定压力,则负载敏感压力流量控制变量泵1将会自动减小输出流量,因此也没有任何溢流损失。
根据本发明,由于采用了检测装置8直接检测表示要对液压工作单元5进行操作的指示信号,因此,可以可靠地获知要对液压工作单元5进行操作的命令,并能将这一命令直接、可靠地反馈给电控式3/2控制阀6来控制电控式3/2控制阀6。然而,在现有的液压控制***中,通过先导阀和梭阀组通过***压力间接判断要对液压工作单元进行操作,即,传导给机械式3/2控制阀的***压力达到一阈值(例如5bar)才切换机械式3/2控制阀。在这种情况下,如果液压工作单元只是执行一些简单的低载(甚至负负载)操作,例如动臂下降或铲斗外摆,***压力可能达不到该阈值,从而机械式3/2控制阀不能正常切换而使得优先阀不能将液压油从负载敏感压力流量控制变量泵分配给液压工作单元。
而且,如上所述,本发明的液压控制***省去了先导阀、梭阀组以及相应的液压元件,从而使得液压控制***的结构更为简单,成本更低,可靠性更高。
如图1所示,检测装置8包括第一检测单元81和第二检测单元82,它们分别布置在示例性的主控阀51的两个阀芯上,用以检测阀芯的移动。当操作手柄被移动时,会通过操作手柄与阀芯之间的传动机构带动阀芯移动,从而能可靠地检测到要对液压工作单元5进行操作。然而,如果将检测单元布置在阀芯上,可能需要对阀芯进行重新设计。事实上,对于本领域的技术人员来说,不管检测装置8设置在何处,只要能够检测到要对液压工作单元5进行操作即可,例如,只要操作手柄一***作,就可检测到要对液压工作单元5进行操作。例如,检测装置8可以设置在操作手柄的传动机构的任何位置处。
需要指出的是,当使用电控式操作装置、例如操作面板对液压工作单元进行控制时,电控式3/2控制阀6可以直接从该电控式操作装置接收控制信号来切换电控式3/2控制阀6。此时,检测装置不是通过检测某一部件的移动来检测要对液压工作单元进行操作。
根据本发明的一个优选实施例,第一检测单元81和/或第二检测单元82可以为位置开关。
根据本发明的一个优选实施例,电控式3/2控制阀6可以为电磁式3/2控制阀。当然,也可采用其他任何合适的控制阀。
此外,优选地,如图1所示,源自优先阀4的第二出口43的液压管路与固定流量泵3的输出管路会合,然后连接到液压工作单元5的主控阀51的进油口52。
根据本发明的液压控制***,当仅转向单元***作时,固定流量泵空转运行,而负载敏感压力流量控制变量泵以设定的所需压力运行。当要操作至少一个液压工作单元时,通过检测表示要进行该操作的电信号控制相应的控制阀,负载敏感压力流量控制变量泵以最大流量运行,不管此时转向单元是否***作。
对于本领域的技术人员来说,显然,本发明的液压控制***也可应用于其他需要该液压控制***的设备,例如叉车、挖掘机等,而不仅限于装载机。
而且,对于本领域的技术人员而言,本发明的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此,本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反,本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。
Claims (10)
1.一种液压控制***,包括:
固定流量泵(3);
压力流量控制变量泵(1),其具有变量泵出口(101)和流量控制口(108);
第一液压执行器(2),其具有泵接口(26)和适于反馈第一液压执行器(2)的负载状况的反馈口(28);
至少一个第二液压执行器(5),其包括具有进油口(52)的主控阀(51);
优先阀(4),其具有入口(44)、第一出口(41)和第二出口(43),所述入口(44)与第一出口(41)始终连通,所述变量泵出口(101)与所述入口(44)液压耦合,所述第一出口(41)与第一液压执行器(2)的泵接口(26)液压耦合,所述第二出口(43)和所述固定流量泵(3)的出口(31)均与所述进油口(52)液压耦合;
梭阀(7),其具有第一入口(71)、第二入口(73)和出口(72),所述第一入口(71)液压耦合于所述反馈口(28),所述梭阀(7)的出口(72)液压耦合于所述流量控制口(108);
检测装置(8),其用于检测表示要对第二液压执行器(5)进行操作的指示信号;以及
电控式控制阀(6),其连接于所述第二入口(73)与所述变量泵出口(101)之间,且适于在所述检测装置(8)检测到表示要对所述第二液压执行器(5)进行操作的指示信号时连通所述变量泵出口(101)与所述第二入口(73)、否则使第二入口(73)与油箱(10)连通。
2.如权利要求1所述的液压控制***,其特征在于,
所述电控式控制阀(6)具有电控端口(61)、第一液压端口(62)、第二液压端口(63)以及第三液压端口(64),所述电控端口(61)与检测装置(8)通信连接,以便从检测装置(8)接收控制信号,所述第一液压端口(62)与油箱(10)连通,所述第二液压端口(63)与所述梭阀(7)的第二入口(73)液压耦合,所述第三液压端口(64)与所述变量泵出口(101)液压耦合;和/或
所述检测装置(8)通过检测第二液压执行器(5)的部件的动作来检测表示要对所述第二液压执行器(5)进行操作的指示信号。
3.如权利要求1或2所述的液压控制***,其特征在于,
所述电控式控制阀(6)为3/2控制阀;和/或
所述第一液压执行器(2)为转向单元;和/或
所述主控阀(51)具有至少一个阀芯,所述检测装置(8)设置在阀芯上和/或第二液压执行器(5)的操作手柄上和/或从所述操作手柄到阀芯之间的传动机构上。
4.如权利要求3所述的液压控制***,其特征在于,
所述电控式控制阀(6)为电磁式3/2控制阀;和/或
所述主控阀(51)具有两个阀芯,所述检测装置(8)具有分别布置在所述两个阀芯上的第一检测单元(81)和第二检测单元(82),所述第一检测单元(81)和/或第二检测单元(82)为位置开关;和/或
所述转向单元包括转向阀(21),所述转向阀(21)是闭中位的。
5.如前面权利要求中任一所述的液压控制***,其特征在于,
所述固定流量泵(3)的出口(31)通过液压管路连接到所述主控阀(51)的进油口(52),所述优先阀(4)的第二出口(43)连接到所述液压管路,以便能共同向主控阀(51)供油。
6.如前面权利要求中任一所述的液压控制***,其特征在于,
所述固定流量泵(3)与所述主控阀(51)之间还设有卸荷阀(12);和/或
所述固定流量泵(3)为齿轮泵。
7.如前面权利要求中任一所述的液压控制***,其特征在于,
所述优先阀(4)还具有与所述第一液压执行器(2)的反馈口(28)液压耦合的反馈口(42),以在压力流量控制变量泵(1)的输出压力达到设定值时连通所述优先阀(4)的入口(44)与第二出口(43);和/或
所述主控阀(51)是开中位的。
8.如前面权利要求中任一所述的液压控制***,其特征在于,
所述压力流量控制变量泵(1)被实施为斜盘式泵。
9.一种移动式工作设备,其特征在于,所述移动式工作设备配备有权利要求1-8中任一所述的液压控制***。
10.如权利要求9所述的移动式工作设备,其特征在于,
所述移动式工作设备是装载机或叉车或挖掘机。
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