CN103256264A - 一种液压系统及包括该液压系统的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压系统及包括该液压系统的工程机械。公开的液压系统包括第一换向阀组和第二换向阀组；第一换向阀组的第一进油口与液压泵的排油口相通，工作口与主换向阀的进油口相通；第二换向阀组的进油口与主换向阀的第一工作口相通，工作口与液压执行元件的第一工作口相通，回油口与第一换向阀组的第二进油口相通；在负载状态：在第一换向阀组中，第一进油口和工作口相通；第二换向阀组中，进油口与工作口相通；在卸载状态：在第一换向阀组中，第二进油口和工作口相通；在第二换向阀组中，工作口与回油口相通。该液压系统可以在基本保持成本的同时，进一步提高卸载状态液压系统的节能效果。

Description

一种液压系统及包括该液压系统的工程机械

技术领域

本发明涉及一种液压节能技术，特别涉及一种液压系统及包括该液压系统的工程机械。

背景技术

当前，常用液压系统作为起重机的卷扬系统的动力源。该液压系统可以包括主换向阀和液压马达；液压马达作为液压系统的液压执行元件，执行预定的运作。主换向阀的两个工作口与液压马达的两个工作口相通，液压马达的输出轴与卷筒相连。改变主换向阀的状态，可以改变液压油的流向，进而控制液压马达的旋转方向，使卷筒以预定的方向旋转，实现对卷扬系统的控制。

在起重机进行起吊作业时，液压系统有两种状态，一种状态为负载状态，如在起钩时，卷筒形成负载，需要液压系统提供动力，使液压马达驱动卷筒旋转；另一种状态为卸载状态，如在落钩时，吊钩（或起吊物）带动卷筒旋转，此时，液压系统需要提供与负载相反方向的平衡力，使卷筒平稳旋转，吊钩平稳下落，以控制吊钩的下落速度。

液压系统可以采用以下的方式提供适当的平衡力，保持液压马达的输出轴以预定的速度稳定旋转。

一种方式是：在液压系统中设置液压锁止机构，液压锁止机构可以为现有的结构，如可以设置液控单向阀或者平衡阀，以控制卸载状态液压马达的回油流量。在液压马达的进油口压力达到预定值时，液压锁止机构打开，液压马达的输出轴旋转，液压马达出油口流量流经液压锁止机构时产生与负载相反方向的平衡力；在液压马达的进油口压力低于预定值时，液压锁止机构关闭，液压马达的输出轴停止旋转。这样可以通过液压锁止机构控制液压马达的出油口的回油流量，控制吊钩的下落的速度。在卸载状态，利用这种方式提供平衡力，液压系统的大部分液压能消耗在液压锁止机构中，并以发热的形式损耗掉，导致能量浪费严重，液压系统的节能效果不佳。

另一种方式是设置相应的液压制动器（通常为单作用制动油缸）。在卸载状态，利用液压制动器对液压马达输出轴的制动（通常直接对卷筒进行制动，间接制动液压马达）。因此，在卸载状态，液压系统的液压能消耗在制动器上，仍然存在能量浪费的问题，液压系统的节能效果不佳。

另外，当前，还可以利用闭式液压系统驱动卷筒。但闭式液压系统的成本很高，且控制方式复杂，导致液压系统的组装及控制成本较高。

当前，如何在保持成本的同时，进一步提高卸载状态下液压系统的节能效果是当前本领域技术人员需要解决的技术难题。

在其他工程机械中，在液压缸为液压执行元件时，在液压缸举升负载或拉动负载时，也形成负载状态；在液压缸受压而缩短或者受拉而伸长时，也会形成卸载状态。在卸载状态下，也存在消耗液压系统液压能的情形。进而，也存在相同的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种液压系统，该液压系统可以在保持成本的同时，进一步提高卸载状态液压系统的节能效果。

本发明还提供一种包括上述液压系统的工程机械。

本发明提供的液压系统包括液压泵、主换向阀和液压执行元件；所述主换向阀的第二工作口与所述液压执行元件的第二工作口相通；所述主换向阀的进油口与所述液压泵的排油口相通；还包括第一换向阀组和第二换向阀组；

所述第一换向阀组的第一进油口与所述液压泵的排油口相通，所述第一换向阀组的工作口与所述主换向阀的进油口相通；

所述第二换向阀组的进油口与所述主换向阀的第一工作口相通，所述第二换向阀组工作口与所述液压执行元件的第一工作口相通，回油口与所述第一换向阀组的第二进油口相通；

在所述液压系统的负载状态：在所述第一换向阀组中，第一进油口和工作口相通；所述第二换向阀组中，进油口与工作口相通；

在所述液压系统的卸载状态：在所述第一换向阀组中，第二进油口和工作口相通；在所述第二换向阀组中，工作口与回油口相通。

可选的，所述第一换向阀组包括第一单向阀和第二单向阀；所述第一单向阀的进油口形成所述第一换向阀组的第一进油口，所述第二单向阀的进油口形成所述第一换向阀组的第二进油口；所述第二单向阀的出油口和所述第一单向阀的出油口相连通，并形成所述第一换向阀组的工作口。

可选的，所述的液压系统还包括分别连接在所述第二换向阀组的工作口和所述液压执行元件的第一工作口之间的负载单向阀和卸载溢流阀；所述负载单向阀的进油口与所述第二换向阀组的工作口相通，出油口与所述液压执行元件的第一工作口相通；所述卸载溢流阀的进油口与所述液压执行元件的第一工作口相通，出油口与所述第二换向阀组的工作口相通，液控口与所述液压执行元件的第二工作口相通。

可选的，所述的液压系统还包括梭阀和用于对所述液压执行元件进行制动的单作用制动油缸；

所述梭阀中，第一进油口与所述第二换向阀组的工作口相通，第二进油口与所述液压执行元件的第二工作口相通，出油口与所述单作用制动油缸的有杆腔相通。

可选的，所述的液压系统还包括液压蓄能器，所述液压蓄能器与所述第一换向阀组的第二进油口相通。

可选的，所述第二换向阀组包括第一换向阀和第二换向阀；所述第一换向阀的第一个工作口形成所述第二换向阀组的进油口；所述第二换向阀的第一个工作口形成所述第二换向阀组的回油口；所述第一换向阀的第二个工作口与所述第二换向阀组的第二个工作口相连通，并形成所述第二换向阀组的工作口；

在所述负载状态，所述第一换向阀的两个工作口导通，所述第二换向阀的两个工作口截止；在所述卸载状态，所述第一换向阀的两个工作口截止，所述第二换向阀的两个工作口导通。

可选的，所述第二换向阀组包括第三换向阀、第一插装阀和第二插装阀；

所述第一插装阀的第一工作口和第二插装阀的第一工作口相连通，并形成所述第二换向阀组的工作口；所述第一插装阀的第二工作口形成所述第二换向阀组的进油口，所述第二插装阀的第二工作口形成所述第二换向阀组的回油口；

所述第三换向阀中，进油口与所述第一插装阀的第一工作口相通，第一工作口和第二工作口分别与所述第一插装阀的液控口和第二插装阀的液控口相通，回油口与回油油路相通；

所述第三换向阀中，在所述负载状态，第一工作口和第二工作口分别与回油口和进油口相通；在所述卸载状态，第一工作口和第二工作口分别与进油口和回油口相通。

可选的，所述液压泵为负载敏感液压泵；

还包括负载感应单向阀，所述负载感应单向阀具有进油口和出油口；所述主换向阀还包括负载感应进油口和负载感应出油口；所述负载感应进油口和负载感应出油口分别与第一换向阀组的工作口和所述负载感应单向阀的进油口相通，所述负载感应单向阀的出油口与所述主换向阀的进油口和所述负载敏感液压泵的负载敏感口均相通。

在所述卸载状态或负载状态，所述负载感应进油口和负载感应出油口相通。

本发明提供的工程机械包括动力源，还包括上述任一种液压系统，所述动力源的输出轴与所述液压泵的输入轴相连。

可选的，所述工程机械为起重机，包括卷筒，所述液压执行元件为液压马达，所述液压马达的输出轴与所述卷筒相连。

本发明提供的液压系统中，除包括液压泵、主换向阀及液压执行元件之外，还包括第一换向阀组和第二换向阀组，第一换向阀组和第二换向阀组分别具有两种状态。所述液压系统的负载状态，从液压泵排出的高压油可以通过第一换向阀组到达主换向阀，再通过主换向阀到达第二换向阀组，再通过第二换向阀组到达液压执行元件的第一工作口；从液压执行元件的第二工作口回流的液压油能够以现有的方式回流；这样可以完成预定的操作作业，满足作业需要。在所述液压系统的卸载状态，液压执行元件在外负载作用下运作，液压执行元件的第一工作口排出的液压油通过第二换向阀组到达第一换向阀组的第二进油口，再通过第二换向阀组的工作口到达主换向阀，再通过主换向阀到达液压执行元件的第二工作口，实现液压循环，这样液压执行元件就起到将重力能转化为液压能的功能和作用（作为液压泵送元件工作），一方面可以为外负载提供平衡力，保证液压执行元件的稳定运作；另一方面可以利用外负载提供的能量，实现液压流量再生；这样，液压泵就不需要提供液压能，或者提供较少的液压能，进而大幅度地降低卸载状态下液压系统的能量消耗，提高液压系统的节能效果。利用本发明提供的液压系统，通过设置适当的换向阀组就可以实现，与闭式液压系统相比，由于不需要设置双向液压泵、补油泵等闭式液压系统的相应元件，成本大幅度地降低。这样，该液压系统可以在基本保持成本的同时，进一步提高卸载状态液压系统的节能效果。

在进一步的技术方案中，第一换向阀组包括两个单向阀，通过两个单向阀实现对液压油的控制；这样可以提高液压油路的稳定性和可靠性，为进一步保持液压系统的成本提供有利条件。

在进一步的技术方案中，还可以并联在第二换向阀组的工作口和所述液压执行元件的第一工作口之间的负载单向阀和卸载溢流阀。在负载状态下，负载单向阀可以为高压油的流动提供良好的液压通路；在卸载状态下，卸载溢流阀可以适当控制液压执行元件的回油流量，适当控制液压执行元件的运作速度。应当说明的是，此处卸载溢流阀与现有技术中的平衡阀作用并不相同，现有技术中，平衡阀的作用在于控制液压泵提供液压油的回油流量，消耗在该平衡阀上的液压能量较多；本发明提供的技术方案中，卸载溢流阀的控制的回油流量是控制液压执行元件（作为液压泵送元件工作）提供液压油的流量，消耗在该卸载溢流阀能量较少；二者消耗的能量来源不同。

在进一步的技术方案中，还包括梭阀和用于对所述液压执行元件进行制动的单作用制动油缸；所述梭阀中，第一进油口与所述第二换向阀组的工作口相通，第二进油口与所述液压执行元件的第二工作口相通，出油口与所述单作用制动油缸的有杆腔相通。该技术方案中，在卸载状态，可以自动将液压执行元件产生的液压能量的一部分通过梭阀传递给单作用制动油缸，再利用单作用制动油缸对液压执行元件进行制动，这样一方面可以保证卸载状态液压执行元件的可控性，另一方面可以充分利用液压执行元件产生的液压能，在保证控制目的的前提下，提高液压系统的节能效果。利用梭阀传感传递液压能，在负载状态，液压泵提供液压油可以通过梭阀传递液压能到单作用制动油缸，在液压系统压力达到预定值之前，单作用制动油缸可以保持对液压执行元件的制动，避免启动时液压执行元件失控，在液压系统压力达到预定值之后，自动打开单作用制动油缸，解除制动，并正常驱动液压执行元件运作。

进一步的技术方案中，液压系统还包括液压蓄能器，所述液压蓄能器与所述第一换向阀组的第二进油口相通。在卸载状态，液压蓄能器一方面可以吸收部分液压能量，另一方面可以释放一部分液压能，进而可以提高此时液压回路的稳定性，保证卸载状态工作的稳定性，减少液压泵的供油，进一步提高液压系统在卸载状态下的节能效果。另外，在卸载液压回路压力低于预定值时，蓄能器还可以向卸载液压回路中补充液压油。

进一步的技术方案中，所述液压泵为负载敏感液压泵，液压油路中设置适当的负载感应单向阀，负载敏感液压泵和负载感应单向阀配合工作，可以使液压泵根据负载大小提供相应的液压能，进一步提高液压系统的节能效果。

提供的包括上述任一种液压系统的工程机械，也具有相对应的技术效果。在工程机械为起重机，液压执行元件为驱动卷筒旋转的液压马达时，在卸载状态，液压马达可以更好地将负载（吊钩或/和起吊物）的重力能转化为液压能，更有利于提高液压系统的节能效果。

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。

图1为本发明实施例一提供的液压系统的液压原理示意图；

图2为本发明实施例二提供的液压系统的液压原理示意图；

图3为本发明实施例二中，第二换向阀组的另一种原理结构示意图；

图4为本发明实施例二中，负载感应单向阀和主换向阀的连接原理图。

图中：

液压泵1、负载敏感口LS；

第一换向阀组2、第一进油口P21、第二进油口P22、工作口A2；第一单向阀2.1；第二单向阀2.2；

阀体3；主换向阀3.1、负载感应进油口S1、负载感应出油口S2；负载感应单向阀3.2：进油口S3、出油口S4；

第二换向阀组4、进油口P4、工作口A4、回油口T4；第一换向阀4.1；第二换向阀4.2；第三换向阀4.3；第一插装阀4.4；第二插装阀4.5；

液压蓄能器5；

中间阀组6；梭阀6.3；负载单向阀6.1；卸载溢流阀6.2；

液压执行元件7、第一工作口A、第二工作口B；

单作用制动油缸8。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本文件中，除非有特别说明，所述左位、右位、上位、下位及中位等方位词均以相应附图为基础确定。以下以应用于起重机的液压系统为例对本发明提供的实施例进行描述

请参考图1，该图为本发明实施例一提供的一种液压系统的液压原理示意图。该液压系统包括液压泵1、主换向阀3.1和液压执行元件7；其中，液压泵1在适当动力源驱动下运转，可以输出预定压力的液压油。主换向阀3.1可以为现有的换向阀，用于通过控制液压油流向控制液压执行元件7的运作；本例中，主换向阀为3.1为三位四通阀，具有进油口、第一工作口、第二工作口和回油口；具有三个位置：中位时，各油口保持截止；左位时，进油口和回油口分别和第一工作口和第二工作口相通；右位时，进油口和回油口分别和第二工作口和第一工作口相通。液压执行元件7为液压缸，可以将液压能转换为机械能，并驱动起重机的卷筒旋转。当然，主换向阀为3.1也可以为其他换向阀。

另外，该液压系统还包括第一换向阀组2和第二换向阀组4。第一换向阀组2具有第一进油口P21、第二进油口P22和工作口A2。第一换向阀组2具有多种具体选择。本实施例中，第一换向阀组2为两位三通阀，具有两个位置：左位时，第二进油口P22和工作口A2相通：右位时，第一进油口P21和工作口A2相通。第二换向阀组4具有进油口P4、回油口T4和工作口A4；该第二换向阀组4该具有两个位置：左位时，回油口T4和工作口A4相通：右位时，进油口P4和工作口A4相通。

上述液压元件的连接关系为：

主换向阀3.1的第二工作口与液压执行元件7的第二工作口B相通；主换向阀3.1的进油口与液压泵1的排油口相通。第一换向阀组2的第一进油口P21与液压泵1的排油口相通，工作口A2与主换向阀3.1的进油口相通。第二换向阀组4的进油口P4与主换向阀3.1的第一工作口相通，工作口A4与液压执行元件7的第一工作口A相通，回油口T4与第一换向阀组2的第二进油口P22相通。

上述液压系统的工作原理为：

在液压系统的负载状态，即在利用上述液压系统进行起吊作业的状态：主换向阀3.1处于左位，第一换向阀组2处于右位，第二换向阀组4处于右位。此时，在主换向阀3.1中，进油口和回油口分别和第一工作口和第二工作口相通；在第一换向阀组2中，第一进油口P21和工作口A2相通；第二换向阀组4中，进油口P4与其工作口A4相通。此时，从液压泵1排出的高压油可以通过第一换向阀组2到达主换向阀3.1，再通过主换向阀3.1到达第二换向阀组4，再通过第二换向阀组4到达液压执行元件7的第一工作口A；从液压执行元件7的第二工作口B回流的液压油能够通过主换向阀3.1回流；这样可以使液压马达以预定的方向旋转，使卷筒旋转，进行起吊作业。

在液压系统的卸载状态，即在外负载（吊钩或/和起吊物）下落时：主换向阀3.1处于右位，第一换向阀组2处于左位，第二换向阀组4处于左位。此时，在主换向阀3.1中，进油口和回油口分别和第二工作口和第一工作口相通；在第一换向阀组2中，第二进油口P22和其工作口A2相通；在第二换向阀组4中，工作口P4与回油口T4相通。液压执行元件起到将重力能转化为液压能的功能和作用（作为液压泵送元件工作），其第一工作口排出液压油，排出的液压油通过第二换向阀组4到达第一换向阀组2的第二进油口P22，再通过第二换向阀组2的工作口A2到达主换向阀3.1，再通过主换向阀3.1到达液压执行元件7的第二工作口B，形成卸载液压回路，并实现液压油循环。此时，控制主换向阀3.1的开度，同样可以控制外负载的下落速度。

这样，在液压系统的卸载状态下，液压执行元件7就起到将重力能转化为液压能的功能和作用，一方面可以为外负载提供平衡力，保证液压执行元件7的稳定运作；另一方面可以利用外负载提供的能量，实现液压流量再生；这样，液压泵1就不需要提供液压能，或者提供较少的液压能，就可以实现对卷筒旋转速度的控制，进而大幅度地降低卸载状态下液压系统的能量消耗，提高液压系统的节能效果。与闭式液压系统相比，利用该实施例提供的液压系统，由于不需要设置双向液压泵、补油泵等闭式液压系统的相应元件，通过设置适当的换向阀组就可以在基本保持成本的同时，进一步提高卸载状态液压系统的节能效果。

请再参考图1，实施例一中，液压系统还包括分别连接在第二换向阀组4的工作口和液压执行元件7的第一工作口A之间的负载单向阀6.1和卸载溢流阀6.2；负载单向阀6.1和卸载溢流阀6.2并联在液压油路上。其中，负载单向阀6.1的进油口与第二换向阀组4的工作口A4相通，出油口与液压执行元件7的第一工作口A相通；这样，第二换向阀组4的工作口就可以通过负载单向阀6.1与液压执行元件7的第一工作口A相通。卸载溢流阀6.2的进油口与液压执行元件7的第一工作口A相通，出油口与第二换向阀组4的工作口A4相通，液控口与液压执行元件7的第二工作口B相通。这样，在液压执行元件7的第二工作口B压力达到预定值时，卸载溢流阀6.2的进油口和出油口才能导通。

在液压系统的负载状态下，负载单向阀6.1可以为高压油的流动提供良好的液压通路；在液压系统的卸载状态下，在液压执行元件7的第二工作口B压力小于预定值时，卸载溢流阀6.2的进油口和出油口保持截止，此时，可以防止在卸载开始状态，液压马达在外负载作用下失控（吊钩自由下落）；在液压执行元件7的第二工作口B压力大于预定值时，卸载溢流阀6.2的进油口和出油口导通，此时，液压执行元件7的第一工作口A可以正常回油，进而可以适当控制液压执行元件7的运作速度。

本领域技术人员可以理解，在卸载状态，在由于液压油的泄漏而使卸载液压回路压力低于预定值时，可以通过液压泵1向卸载液压回路中补充液压油。为了及时向卸载液压回路中补充液压油，可以在第一换向阀组2中设置适当的单向阀，并使该单向阀的进油口和出油口分别第一进油口P21和工作口A2；这样在液压系统的卸载状态，可以使液压泵1顺利地向卸载液压回路补充液压油。

应当说明的是，本实施例中，卸载溢流阀6.2与现有技术中的平衡阀相比，用于产生平衡力的液压油的来源并不同。现有技术中，平衡阀的用于产生平衡力的液压油流量全部来源于系统油泵；而本实施例中，卸载溢流阀6.2的用于产生平衡力的液压油流量主要来源于液压执行元件7的循环流量（液压执行元件7作为泵送元件工作；卸载液压回路压力低于预定值时，液压泵1或其他装置才补充供给少量液压流量）。另外，从能量消耗上讲，消耗在现有技术中平衡阀上的液压能量较多；本发明提供的技术方案中，卸载溢流阀6.2控制的回油流量是控制液压执行元件7（作为液压泵送元件工作）提供液压油的流量消耗在该卸载溢流阀6.2能量较少。

实施例一中，为了便于安装，负载单向阀6.1和卸载溢流阀6.2可以集成为一个中间阀组6。

请参考图2，该图为本发明实施例二提供的液压系统的液压原理示意图。在实施例一的基础上，本发明提供的实施例二中，第一换向阀组2可以包括两个单向阀：第一单向阀2.1和第二单向阀2.2；两个单向阀可以集成在一个阀体中。其中，第一单向阀2.1的进油口可以形成第一换向阀组2的第一进油口P21，第二单向阀2.2的进油口可以形成第一换向阀组2的第二进油口P22；第二单向阀2.2的出油口和第一单向阀2.1的出油口相连通，并可以形成第一换向阀组2的工作口A2。

在液压系统的负载状态下，第一单向阀2.1的进油口和出油口自动导通，第二单向阀2.2的进油口和出油口自动截止。在液压系统的卸载状态下，第一单向阀2.1的进油口和出油口自动截止，第二单向阀2.2的进油口和出油口自动导通，形成卸载液压回路。这样可以提高液压油路的稳定性和可靠性，为进一步保持液压系统的成本提供有利条件。在卸载液压回路的压力低于预定值时，第一单向阀2.1还可以自动导通，使液压泵1通过第一单向阀2.1向卸载液压回路中补充液压油。

另外，该实施例中，第二换向阀组4可以包括第一换向阀4.1和第二换向阀4.2；第一换向阀4.1的第一个工作口形成第二换向阀组4的进油口P4；第二换向阀4.2的第一个工作口形成第二换向阀组4的回油口T4；第一换向阀4.1的第二个工作口与第二换向阀组4的第二个工作口相连通，并形成第二换向阀组4的工作口A4。本例中，第一换向阀4.1和第二换向阀4.2均为两位两通阀。在液压系统的负载状态，第一换向阀4.1处于右位，两个工作口导通，第二换向阀4.2处于下位，两个工作口截止；此时，液压油可以通过第一换向阀4.1向液压执行元件流动，即从进油口P4流向工作口A4。在液压系统的卸载状态，第一换向阀4.1的两个工作口保持截止，第二换向阀4.2的两个工作口导通；此时，液压油可以从工作口A4流向回油口T4。这样，通过改变第一换向阀4.1和第二换向阀4.2位置适应液压系统状态改变的需要。

另外，第二换向阀组4不限于上述结构，还可以应用现有的其他阀的组合实现状态改变，进而适应液压系统状态改变的需要。请参考图3，该图为本发明实施例二中，第二换向阀组的另一种原理结构示意图。

该第二换向阀组4可以包括集成在一个阀体上的第三换向阀4.3、第一插装阀4.4和第二插装阀4.5。其中，第一插装阀4.4的第一工作口和第二插装阀4.5的第一工作口相连通，并形成第二换向阀组4的工作口A4；第一插装阀4.4的第二工作口形成第二换向阀组4的进油口P4，第二插装阀4.5的第二工作口形成第二换向阀组4的回油口T4。第三换向阀4.3中，进油口与第一插装阀4.4的第一工作口相通，第一工作口和第二工作口分别与第一插装阀4.4的液控口和第二插装阀4.5的液控口相通，回油口与回油油路相通。第三换向阀4.3可以为一个二位四通阀。

在液压系统的负载状态，第三换向阀4.3可以位于右位，第三换向阀4.3中，第一工作口和第二工作口分别与回油口和进油口相通。此时，第一插装阀4.4液控口通过第三换向阀4.3与回油油路相通，液控口液压油压力较低，第一插装阀4.4的第一工作口和第二工作口导通，高压油可以到达第一插装阀4.4的第一工作口，并流向工作口A4。同时，第二插装阀4.5液控口通过第三换向阀4.3与第一插装阀4.4的第一工作口相通，第二插装阀4.5的液控口液压油压力较高，使第二插装阀4.5的第一工作口和第二工作口保持截止，液压油不能从工作口A4流向回油口T4。

在液压系统的卸载状态，第三换向阀4.3可以位于左位，第三换向阀4.3中，第一工作口和第二工作口分别与进油口和回油口相通。此时，第二插装阀4.5液控口通过第三换向阀4.3与回油油路相通；第二插装阀4.5的第一工作口和第二工作口导通，液压油可以通过第二插装阀4.5流向回油口T4。同时，第一插装阀4.4液控口通过第三换向阀4.3与第一插装阀4.4的第一工作口(即工作口A4相通，此时，工作口A4液压油压力较高)相通，第一插装阀4.4的液控口液压油压力较高，使第一插装阀4.4的第一工作口和第二工作口保持截止，液压油不能从工作口A4流向进油口P4。

利用上述第二换向阀组4，通过改变第三换向阀4.3位置，也可以适应液压系统状态改变的需要。该第二换向阀组4通过一个换向阀控制第二换向阀组4的状态，具有控制简单，可靠的优点。

请再参考图2，实施例二提供的液压系统中，还可以包括梭阀6.3和用于对液压执行元件7进行制动的单作用制动油缸8。其中，梭阀6.3可以集成在实施例一中的中间阀组6上。梭阀6.3具有两个进油口和一个出油口。单作用制动油缸8包括配合使用的缸筒和活塞，活塞外端安装制动片，该制动片与卷筒或液压马达的输出轴摩擦配合，可以对卷筒或液压马达进行制动。且单作用制动油缸8的无杆腔中设置压缩弹簧，在该压缩弹簧作用下，活塞外端具有向外伸出的趋势。梭阀6.3中，第一进油口与第二换向阀组4的工作口A4相通，第二进油口与液压执行元件7的第二工作口B相通，出油口与单作用制动油缸8的有杆腔相通。

上述梭阀6.3和单作用制动油缸8的工作原理为：

在液压系统的负载状态，梭阀6.3的第一进油口为高压油，第二进油口为低压油；此时，高压油通过梭阀6.3的第一进油口、出油口流向单作用制动油缸8的有杆腔。在液压系统压力达到预定值之前，单作用制动油缸8可以保持对液压执行元件7的制动，避免启动时液压执行元件7失控；在液压系统压力达到预定值之后，单作用制动油缸8有杆腔内的液压油克服压缩弹簧作用力，使活塞缩回，进而可以打开单作用制动油缸8，解除对液压马达的制动，此时，液压油可以正常驱动液压执行元件7运作。

在液压系统的卸载状态，梭阀6.3的第二进油口为高压油，第一进油口为低压油；此时，高压油通过梭阀6.3的第二进油口、出油口流向单作用制动油缸8的有杆腔。在液压执行元件7的第一工作口A压力达到预定值之前，单作用制动油缸8可以保持对液压执行元件7的制动，避免液压执行元件7失控；在液压执行元件7的第一工作口A压力达到预定值之后，单作用制动油缸8有杆腔内的液压油可以克服压缩弹簧作用力，使活塞缩回，进而可以打开单作用制动油缸8，解除对液压马达的制动，此时，液压马达可以在外负载作用下正常旋转。

利用上述梭阀6.3和单作用制动油缸8的结合，可以保证卸载状态液压执行元件7的可控性，另一方面可以充分利用液压执行元件7产生的液压能，在保证控制目的的前提下，提高液压系统的节能效果。

如图2所示，本实施例中，液压系统还可以包括液压蓄能器5，液压蓄能器5可以与第一换向阀组2的第二进油口P22相通。在卸载状态，液压蓄能器5一方面可以吸收部分液压能量，另一方面可以释放一部分液压能，进而可以提高此时液压回路的稳定性，保证卸载状态工作的稳定性，减少液压泵1的供油，进一步提高液压系统在卸载状态下的节能效果。另外，在卸载液压回路压力低于预定值时，蓄能器5还可以向卸载液压回路中补充液压油。

实施例二中，液压泵1可以为负载敏感液压泵；与负载敏感液压泵相对应，液压系统中还包括负载感应单向阀3.2。负载感应单向阀3.2可以和主换向阀3.1集成在一个阀体3中。

请结合图2，并参考图4，图4为本发明实施例二中，负载感应单向阀3.2和主换向阀3.1的连接原理图。负载感应单向阀3.2可以为现有的与负载敏感液压泵对应的提动式单向阀；本实施例中，负载感应单向阀3.2为一个液压控两位两通阀；进油口S3同时与负载感应单向阀3.2上方液控口和一工作油口相通。出油口S4与同时与负载感应单向阀3.2下方液控口和一工作油口相通；负载感应单向阀3.2的阀芯下端与阀体之间还设置复位弹簧。同时，主换向阀3.1还包括负载感应进油口S1和负载感应出油口S2。其中，负载感应进油口S1和负载感应出油口S2分别与第一换向阀组2的工作口A2和负载感应单向阀3.2的进油口S3相通，负载感应单向阀3.2的出油口S4与主换向阀3.1的进油口和负载敏感液压泵的负载敏感口LS均相通。即主换向阀3.1的进油口通过负载感应进油口S1、负载感应出油口S2、负载感应单向阀3.2与液压泵1的排油口相通。

在液压系统的卸载状态或负载状态时，负载感应进油口S1和负载感应出油口S2相通。即主换向阀3.1在上位时，其负载感应进油口S1和负载感应出油口S2相通，其进油口和回油口分别与其第一工作口和第二工作口相通；主换向阀3.1在下位时，其负载感应进油口S1和负载感应出油口S2相通，其进油口和回油口分别与其第二工作口和第一工作口相通。

负载敏感反应原理可以与现有的负载敏感控制原理相同，即在进油口S3的压力小于预定值，即上方液控口压力不足以克服下方液控口压力和复位弹簧作用力之和时，负载感应单向阀3.2的进油口S3和出油口S4保持截止；在进油口S3的压力大于预定值，即上方液控口压力能够克服下方液控口压力和复位弹簧作用力之和，推动阀芯向上移动时，负载感应单向阀3.2的进油口S3和出油口S4导通，可以向液压执行元件7提供液压能。

基于负载敏感液压泵和负载感应单向阀配合工作，可以使液压泵根据负载大小提供相应的液压能，进一步提高液压系统的节能效果。

上述液压系统中，以液压马达为液压执行元件为例进行描述，在液压缸或为液压执行元件时，在液压缸举升负载或拉动负载时，也形成负载状态；在液压缸受压而缩短或者受拉而伸长时，也会形成卸载状态。在卸载状态下，液压缸会在外负载作用下而缩短或伸长，此时，液压缸也可以作为液压泵送元件工作，吸入低压的液压油，并排出高压的液压油，同样可以应用上述实施例提供的液压系统。

可以理解，上述主换向阀3为液控阀，当然也可以为电控阀或手控阀；另外，其他相应控制阀也可以选用电控阀、液控阀。

在提供上述液压系统的基础上，本发明实施例还提供一种工程机械，该工程机械包括动力源，还包括上述任一种液压系统，所述动力源的输出轴与液压泵1的输入轴相连。由于具有上述液压系统，该工程机械也具有相对应的技术效果，在此不再赘述。

所述工程机械可以为起重机，进而可以包括卷筒，液压执行元件7为液压马达，所述液压马达的输出轴与所述卷筒相连。在卸载状态，液压马达可以更好地将负载（吊钩或/和起吊物）的重力能转化为液压能，更有利于提高液压系统的节能效果。

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)

1.一种液压系统，包括液压泵（1）、主换向阀（3.1）和液压执行元件（7）；所述主换向阀（3.1）的第二工作口与所述液压执行元件（7）的第二工作口（B）相通；所述主换向阀（3.1）的进油口与所述液压泵（1）的排油口相通；其特征在于，还包括第一换向阀组（2）和第二换向阀组（4）；

所述第一换向阀组（2）的第一进油口（P21）与所述液压泵（1）的排油口相通，所述第一换向阀组（2）的工作口（A2）与所述主换向阀（3.1）的进油口相通；

所述第二换向阀组（4）的进油口（P4）与所述主换向阀（3.1）的第一工作口相通，所述第二换向阀组（4）工作口（A4）与所述液压执行元件（7）的第一工作口（A）相通，回油口（T4）与所述第一换向阀组（2）的第二进油口（P22）相通；

在所述液压系统的负载状态：在所述第一换向阀组（2）中，第一进油口（P21）和工作口（A2）相通；所述第二换向阀组（4）中，进油口（P4）与工作口（A4）相通；

在所述液压系统的卸载状态：在所述第一换向阀组（2）中，第二进油口（P22）和工作口（A2）相通；在所述第二换向阀组（4）中，工作口（A4）与回油口（T4）相通。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述第一换向阀组（2）包括第一单向阀（2.1）和第二单向阀（2.2）；所述第一单向阀（2.1）的进油口形成所述第一换向阀组（2）的第一进油口（P21），所述第二单向阀（2.2）的进油口形成所述第一换向阀组（2）的第二进油口（P22）；所述第二单向阀（2.2）的出油口和所述第一单向阀（2.1）的出油口相连通，并形成所述第一换向阀组（2）的工作口（A2）。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括分别连接在所述第二换向阀组（4）的工作口和所述液压执行元件（7）的第一工作口（A）之间的负载单向阀（6.1）和卸载溢流阀（6.2）；所述负载单向阀（6.1）的进油口与所述第二换向阀组（4）的工作口（A4）相通，出油口与所述液压执行元件（7）的第一工作口（A）相通；所述卸载溢流阀（6.2）的进油口与所述液压执行元件（7）的第一工作口（A）相通，出油口与所述第二换向阀组（4）的工作口（A4）相通，液控口与所述液压执行元件（7）的第二工作口（B）相通。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括梭阀（6.3）和用于对所述液压执行元件（7）进行制动的单作用制动油缸（8）；

所述梭阀（6.3）中，第一进油口与所述第二换向阀组（4）的工作口（A4）相通，第二进油口与所述液压执行元件（7）的第二工作口（B）相通，出油口与所述单作用制动油缸（8）的有杆腔相通。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括液压蓄能器（5），所述液压蓄能器（5）与所述第一换向阀组（2）的第二进油口（P22）相通。

6.根据权利要求1至5任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第二换向阀组（4）包括第一换向阀（4.1）和第二换向阀（4.2）；所述第一换向阀（4.1）的第一个工作口形成所述第二换向阀组（4）的进油口（P4）；所述第二换向阀（4.2）的第一个工作口形成所述第二换向阀组（4）的回油口（T4）；所述第一换向阀（4.1）的第二个工作口与所述第二换向阀组（4）的第二个工作口相连通，并形成所述第二换向阀组（4）的工作口(A4)；

在所述负载状态，所述第一换向阀（4.1）的两个工作口导通，所述第二换向阀（4.2）的两个工作口截止；在所述卸载状态，所述第一换向阀（4.1）的两个工作口截止，所述第二换向阀（4.2）的两个工作口导通。

7.根据权利要求1至5任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第二换向阀组（4）包括第三换向阀（4.3）、第一插装阀（4.4）和第二插装阀（4.5）；

所述第一插装阀（4.4）的第一工作口和第二插装阀（4.5）的第一工作口相连通，并形成所述第二换向阀组（4）的工作口（A4）；所述第一插装阀（4.4）的第二工作口形成所述第二换向阀组（4）的进油口（P4），所述第二插装阀（4.5）的第二工作口形成所述第二换向阀组（4）的回油口（T4）；

所述第三换向阀（4.3）中，进油口与所述第一插装阀（4.4）的第一工作口相通，第一工作口和第二工作口分别与所述第一插装阀（4.4）的液控口和第二插装阀（4.5）的液控口相通，回油口与回油油路相通；

所述第三换向阀（4.3）中，在所述负载状态，第一工作口和第二工作口分别与回油口和进油口相通；在所述卸载状态，第一工作口和第二工作口分别与进油口和回油口相通。

8.根据权利要求1至5任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵（1）为负载敏感液压泵；

还包括负载感应单向阀（3.2），所述负载感应单向阀（3.2）具有进油口（S3）和出油口（S4）；所述主换向阀（3.1）还包括负载感应进油口（S1）和负载感应出油口（S2）；所述负载感应进油口（S1）和负载感应出油口（S2）分别与第一换向阀组（2）的工作口（A2）和所述负载感应单向阀（3.2）的进油口（S3）相通，所述负载感应单向阀（3.2）的出油口（S4）与所述主换向阀（3.1）的进油口和所述负载敏感液压泵的负载敏感口（LS）均相通。

在所述卸载状态或负载状态，所述负载感应进油口（S1）和负载感应出油口（S2）相通。

9.一种工程机械，包括动力源，其特征在于，还包括权利要求1至8任一项所述的液压系统，所述动力源的输出轴与所述液压泵的输入轴相连。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为起重机，包括卷筒，所述液压执行元件（7）为液压马达，所述液压马达的输出轴与所述卷筒相连。

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