CN100445575C - 用于控制至少两个液压消耗设备的控制布置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开的是一种用于控制至少两个液压消耗设备的控制布置和一种用于控制这种消耗设备的方法。这些消耗设备通过泵供给压力油，其中在泵和每个消耗设备之间设有各一个测量孔板和后置的压力补偿器。根据本发明，依据测量孔板被调节到的期望值进行泵的调节。

Description

用于控制至少两个液压消耗设备的控制布置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于向至少两个液压消耗设备供应压力油的控制布置，和一种用于控制这种消耗设备的方法。
背景技术
为了控制多个消耗设备，经常使用通过变量泵向消耗设备供应压力油的系统。在变量泵和每个消耗设备之间设有测量孔板和压力补偿器，其中压力补偿器能够设置在测量孔板的前面(流量调节原理)或者后面(流量分配原理)。
从EP 0566449A1中已知一种根据流量分配原理工作的液压控制布置，其根据负载敏感(LS)原理工作。在这种LS系统中，变量泵依据开动的液压消耗设备的最高负载压力总是如此调节，使得供给压力比最高的负载压力大确定的压力差。压力油通过两个可调节的测量孔板流入到两个液压消耗设备中，两个测量孔板中的第一个设置在从变量泵中出来的泵管道和第一液压消耗设备之间并且第二个设置在泵管道和第二液压消耗设备之间。通过在测量孔板的下游连接的压力补偿器(流量分配原理)可以实现，在供给的压力油足够量的情况下，在测量孔板上的确定压力差与液压消耗设备的负载压力无关，所以流向液压消耗设备的压力油量仅仅取决于各个测量孔板的孔口截面。如果继续打开空口截面，那么必须更多的压力油量通过它，以便产生确定的压力差。在这种情况下总是如此调节变量泵，使得它提供必需的压力油量。因此，这也称作根据需要的流量控制。
在测量孔板的下游连接的压力补偿器在打开方向上承受在各个测量孔板之后的压力并且在关闭方向上承受在向后控制腔中存在的控制压力，其通常相应于所有由相同液压泵供应的液压消耗设备的最高负载压力。如果在同时开动多个液压消耗设备时，打开测量孔板到如此程度，使得由液压泵提供的调节到极限的压力油量小于总共要求的压力油量，流向单独的液压消耗设备的压力油量与液压消耗设备的各个负载压力无关地按比例减小。因此，这种情况称作与负载无关的流量分配的控制(LUDV控制)(流量分配原理)。因为在这种LUDV控制中，同样测定最高的负载压力，并且由压力油源产生以确定压力差大于最高负载压力供应压力，所以LUDV控制实际上是负载敏感控制的一种特殊情况。
对于多个液压消耗设备，它们的压力油分别通过具有上游连接压力补偿器的测量孔板流入(流量调节原理)，所述压力补偿器在关闭方向上承受在测量孔板前面的压力并且在打开方向上承受各个液压消耗设备的负载压力和压力弹簧的压力，不可能获得与负载无关流量分配。如果同时开动多个液压消耗设备并且由变量泵提供的压力油量不足时，那么仅仅流向最高负载液压消耗设备的压力油量减小。
在前述的LS系统中，变量泵依据最高负载压力这样控制，使得调节在泵管道中的压力，所述压力比最高负载压力高出大与泵控制阀的控制弹簧的力相等的压力差(所谓的变量阀的Δp控制)。
一种相对于开头所述的EP 0566449A1改进的解决方案在DE 19904616A1中公开，但是在这种系统中同样使用前述的Δp控制。这种控制的缺点在于，由于由泵供应的压力总是必需比最高的负载压力高前述的Δp，所以产生巨大的系统损失，因为该压力差在20至40巴之间的范围。另外发现，Δp控制具有一定的易起振性，这加难了消耗设备的连续开动。
发明内容
与此相反，本发明的任务在于，进一步改进用于控制至少两个消耗设备的液压控制布置以及用于控制这种消耗设备的方法，减少能量损失和易起振性。
该任务在控制布置方面通过一种用于向至少两个液压消耗设备供应液压油的控制布置完成，其包括：具有可变供油量的泵；两个可调节的测量孔板，它们中的第一个设置在从泵中出来的供应管道和第一液压消耗设备之间并且第二个设置在供应管道和第二液压消耗设备之间；和两个压力补偿器，它们中第一个连接在第一测量孔板下游并且第二个连接在第二测量孔板的下游，并且它们的可调活塞在前面上在打开方向上可承受在各个测量孔板之后的压力，在关闭方向上可承受最高负载压力或者从其中导出的压力，其中泵和测量孔板是可调节的，其特征在于，控制装置，其用于向泵输出控制信号，其中考虑对于测量孔板规定的期望值的总和，以控制泵的流量。在方法方面通过一种用于控制至少两个液压消耗设备的方法完成，所述消耗设备可通过具有可变供油量的泵供应液压油，其中每个消耗设备与一个测量孔板相关联，所述测量孔板设置在泵和各个消耗设备之间并且在所述测量孔板的下游分别连接有压力补偿器，压力补偿器的可调活塞在打开方向上承受在上游连接的测量孔板之后的压力并且在关闭方向上承受最高负载压力或者从其中导出的压力，其特征在于，泵被依据对于测量孔板规定的期望值的总和控制，以控制泵的流量。
根据本发明，变量泵(具有可变容量的泵)和设置在每个消耗设备上游的可调测量孔板可按比例控制，优选地用电控制，其中变量泵依据对于测量孔板规定的期望值进行控制。也就是说，与开头所述的LS系统相比，变量泵不依据相应于最高负载压力的压力信号调节，而是依据操作员规定的期望值调节，以便例如以确定的速度移动消耗设备。然后依据这些期望值如此进行变量泵的调节，使得它能够向所有消耗设备供应预设的期望体积流量。也就是说，变量泵必需被调节到一旋转角度，在该角度上它提供消耗设备要求的总流量。
这样的系统原理上构成体积流量控制，其中由于泵的体积的损失产生的体积流量误差不是重要的，因为当体积流量太低并且因而消耗设备的速度太低时，操作员将手动地进行再调节并且因此补偿体积流量误差。因为作为体积流量控制而与最高负载压力无关地进行变量泵的控制，所以该系统比已知的LS控制布置具有基本上更小的易起振性。
根据本发明的控制布置和根据本发明的方法的另一个优点在于，在消耗设备单独运行时，可以在微调控制范围之外完全打开测量孔板，其中向消耗设备的体积流量由变量泵的控制而确定：那么在测量孔板的节流损失是最小的。在多个消耗设备运行时，可以减小节流损失，根据本发明的有利改进，其中接收最高压力油体积流量的消耗设备、即在调节为最高期望值的消耗设备的测量孔板完全打开，并且其他测量孔板的截面相应于压力油体积流量的比例跟着打开，所以相对于传统的解决方案使系统损失最小化。但是这种情况不经常发生，因为通常消耗设备不以最大速度运行。
通过中央控制装置控制变量泵和测量孔板，所述中央控制装置优选地包括数据存储器，其中存储变量泵和测量孔板的特性曲线。
变量泵优选地设有转速传感器，通过它可以检测实际的泵转速，从而可以简单地通过存储的特性曲线调节期望体积流量。
根据本发明的控制布置优选地构成有充液阀，通过它在牵引负载的情况下压力油能够被补充到消耗设备的低压侧。在这种情况下在根据本发明的解决方案中，反向调节泵，所以与传统的解决方案相比继续减小系统的损失。
优选地通过计算操纵杆的调节或者检测测量孔板的可调活塞的位置来检测期望值。
附图说明
在下面，根据线路图描述本发明的优选的实施例。
附图示出根据本发明的液压控制布置1的线路图，其实际上组成改变的LUDV系统。
具体实施方式
根据本发明的控制布置具有变量泵2，通过它可向两个或者多个消耗设备4、6供应压力油。消耗设备4、6的控制借助于控制器例如操纵杆8进行，控制信号通过它输出到控制装置10。这些信号实际上构成以确定速度移动消耗设备的指令。
变量泵2的出口连接于泵管道12，其分支为两个供应管道14、16。在每个供应管道14、16中设置有可用电比例调节的测量孔板18或20，在每个的下游连接有压力补偿器22或24。两个压力补偿器22、24的出口分别通过输送管道26、28与消耗设备相连。在现在的情况下，消耗设备4、6是液压缸，它们的汽缸内腔连接到输送管道26或28。在实际中，测量孔板18或20构成为可电力地或液压地比例调节的方向阀。在现在的液压线路图中，为了简便起见省略了将所述的汽缸内腔30、32与油箱T连接的回流和放油管路，它们的通流截面优选地同样通过各个构成测量孔板18、20的比例阀打开或关闭。
压力补偿器22、24在打开方向上承受各个测量孔板18、20下游的压力并且在关闭方向上承受相应于在两个消耗设备4、6的最高负载压力的压力。最高负载压力通过LS管道34和换向阀36而从最高负载压力所处的输送管道26、28流出。
通过依据由操纵杆8调节的控制信号(期望值)的控制单元10控制两个测量孔板18、20。
如前所述，在这样的系统中在两个测量孔板18、20的后面的压力相等，并且向消耗设备4、6的体积流量的大小相应于两个测量孔板18、20的打开横截面。通过在下游连接的压力补偿器22、24，在测量孔板18、20下游存在的压力节流到各个存在的负载压力。
在示出的实施例中，变量泵2设有用于检测泵压力的压力传感器，用于检测泵速度的转速传感器以及用于检测泵的旋转角度的旋转角度传感器。在控制装置的数据存储器中，变量泵2和两个按比例调节的测量孔板18、20的特性曲线被存储，所以借助于上述传感器中的所有或一些以及特性曲线通过变量泵2可以进行非常精确的体积流量控制。根据本发明的控制布置的操作如下：
为了开动两个消耗设备4、6，操作员通过一个或多个操纵杆8产生控制信号，其被输出到控制装置10。为了相应地控制消耗设备4、6，变量泵2必须提供确定的压力油体积流量，其相应于通过操纵杆8调节的期望体积流量的总和。换句话说，变量泵2必须依据操纵杆8的调节而被调节到能提供总的体积流量的旋转角度。通过检测实际的泵压力、实际的泵转速以及由泵特性曲线调节的旋转角度，可以以简单的方式依据期望值进行变量泵2的相应的调节。也就是说，根据本发明，泵控制器不接收通常相应于最高负载压力的压力信号，而是仅仅依据由操纵杆调节的期望值控制变量泵。
在通过操纵杆8的期望值调节中，可以补偿变量泵2的容积损失导致的体积流量误差，因为如果消耗设备4、6没有具有希望的速度，操作者可以立即通过操纵杆8进行重新调节。
本发明的另一个特点在于，在通过控制装置10并行地运行消耗设备4、6时，确定必须被供应最大的压力油体积流量的消耗设备4、6。这也可以以简单的方式通过在操纵杆8上调节的期望值实现，所以不要求其他的传感器。被供应最大压力油体积流量的消耗设备4、6的测量孔板18、20然后借助于控制装置10完全打开，并且然后另一个测量孔板20或18的开口截面相应地打开，所以与传统的解决方案相比使系统的损失最小化。在其中控制仅仅一个消耗设备4、6的情况下，可以在微调范围之外完全打开测量孔板18或20，以便使系统损失最小化。于是向消耗设备的压力油体积流量仅仅通过变量泵控制。
在本发明的一个有利的实施例中，消耗设备4、6的汽缸内腔30、32分别通过充液阀与油箱T连接，所以在牵引负载的情况下，通过未示出的充液阀能够将液压油补充到汽缸内腔30、32(低压侧)中。在低压侧中的压力被检测并且通过控制装置10向变量泵2输出控制信号，所以变量泵2的旋转角度向回移动并且没有压力油通过泵输送。通过该线路与传统的线路相比使损失更加最小化。
在前述的实施例中，通过操纵杆8预定期望值。在具有滑阀行程测量的比例阀中，额定体积流量同样从测量孔板18、20的阀芯的行程中计算，也就是说在这种情况下，不直接使用在操纵杆8上调节的信号，而是基于该信号使用在测量孔板18、20的阀芯上的调节的实际值。
因为在根据本发明的系统中通过变量泵2控制体积流量，易起振性基本上小于至今已知的解决方案。通过取消调节阀的LS控制线，与开头所述的Δp系统相比使线路技术的费用最小化。
变量泵如前述这样构成，使得可以调节几何上的排出体积，但是能够使用不变容量泵或者具有变速驱动的变量泵。
公开的是一种用于控制至少两个液压消耗设备的控制布置和一种用于控制这种消耗设备的方法。这些消耗设备通过泵供给压力油，其中在变量泵和每个消耗设备之间设有各一个测量孔板和后置的压力补偿器。根据本发明，依据测量孔板被调节到的期望值进行泵的调节。
附图标记
1控制布置
2变量泵
4消耗设备
6消耗设备
8操纵杆
10控制装置
12泵管道
14供应管道
16供应管道
18测量孔板
20测量孔板
22压力补偿器
24压力补偿器
26输送管道
28输送管道
30汽缸内腔
32汽缸内腔
34LS管道
36换向阀

Claims (12)

1.一种用于向至少两个液压消耗设备(4、6)供应液压油的控制布置，包括：具有可变供油量的泵(2)；两个可调节的测量孔板(18、20)，它们中的第一个设置在从泵(2)中出来的供应管道(14)和第一液压消耗设备(4)之间并且第二个设置在供应管道(16)和第二液压消耗设备(6)之间；和两个压力补偿器(22、24)，它们中第一个连接在第一测量孔板(18)下游并且第二个连接在第二测量孔板(20)的下游，并且它们的可调活塞在前面上在打开方向上可承受在各个测量孔板之后的压力，在关闭方向上可承受最高负载压力或者从其中导出的压力，其中泵(2)和测量孔板(18、20)是可调节的，其特征在于，控制装置(10)，其用于向泵(2)输出控制信号，其中考虑对于测量孔板(18、20)规定的期望值的总和，以控制泵的流量。
2.如权利要求1所述的控制布置，其中泵(2)的供油量可借助于比例磁铁而电调节。
3.如权利要求1或2所述的控制布置，其中借助于控制装置(10)可完全打开具有最高期望值的测量孔板(18、20)，并且另一个测量孔板(18、20)可相应地打开。
4.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，其中控制装置(10)具有数据存储器，其中存储变量泵(2)和测量孔板(18、20)的特性曲线。
5.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，其中泵(2)是轴向柱塞泵。
6.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，具有用于检测泵转速的转速传感器。
7.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，具有充液阀，通过它将消耗设备(4、6)的压力腔与油箱连接，从而在牵引负载的情况下，压力油可被补充到压力腔(30、32)中。
8.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，其中期望值被依据操纵杆(8)的调节或者依据测量孔板(18、20)的可调活塞位置而检测。
9.如权利要求1-2中任一项所述的控制布置，其中泵(2)和测量孔板(18、20)是可比例调节的。
10.一种用于控制至少两个液压消耗设备的方法，所述消耗设备可通过具有可变供油量的泵(2)供应液压油，其中每个消耗设备与一个测量孔板(18、20)相关联，所述测量孔板设置在泵和各个消耗设备(4、6)之间并且在所述测量孔板的下游分别连接有压力补偿器(22、24)，压力补偿器的可调活塞在打开方向上承受在上游连接的测量孔板(18、20)之后的压力并且在关闭方向上承受最高负载压力或者从其中导出的压力，其特征在于，泵(2)被依据对于测量孔板(18、20)规定的期望值的总和控制，以控制泵的流量。
11.如权利要求10所述的方法，其中设置为最高期望值的测量孔板(18、20)被完全打开，并且另一个测量孔板相应地打开。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中在牵引负载的情况下，泵的供油量减小并且通过充液阀向消耗设备(4、6)的低压侧补充液压油。
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