CN103423225B - 一种低能耗液压开式行走系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能耗液压开式行走系统，其中，先导油源的出口分别与先导阀的两个减压阀的入口连接，两个减压阀的出口均与压力选择阀的入口连接，压力选择阀的出口与变量泵的控制油口连接；变量泵、换向阀、液压行走马达与先导阀数量相同并一一对应连接；两个减压阀的出口分别安装有压力检测器，压力检测器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的控制输出端分别与换向阀的控制输入端对应连接。本发明还公开了一种低能耗液压开式行走系统的控制方法，通过先导阀控制变量泵的排量，通过控制器控制换向阀换向。本发明采用单泵对单独马达供油，用泵容积变量来调速，提高系统效率，减少系统发热，降低能耗，达到节能减排的目的。

Description

一种低能耗液压开式行走系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压开式行走系统，尤其涉及一种低能耗液压开式行走系统及控制方法。

背景技术

行走系统广泛用于各种机械，如工程机械、农业机械等，用于实现机械的移动。行走系统分为开式行走系统和闭式行走系统，前者应用较多。

目前开式行走系统主要有两种，第一种是两个泵去分别向两个行走马达供油，通过节流-溢流方式去调速。该方式在调速时，由于节流会造成系统能耗损失，系统发热，油耗增加，尤其在调速范围较大时更为严重。

第二种方式是采用负载敏感技术，由一个泵或者两个泵向两个马达供油。该方式采用了泵容积调速，使得系统发热相应减小，尤其是在调速范围较大时更为明显。但是，该方式由于靠主油路上换向阀油口的压差来反馈所需流量给泵，整个系统在工作时始终存在1-3MPa的功能性节流损失，会有固定的能耗损失，尤其在行走系统始终工作在低压力、大流量时，无效能耗明显。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低能耗液压开式行走系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述低能耗液压开式行走系统包括一一对应连接的变量泵、换向阀和液压行走马达，还包括先导油源、先导阀、压力选择阀、压力检测器和控制器，所述先导阀包括两个减压阀，所述变量泵包括控制油口并通过所述控制油口的压力控制排量，所述先导油源的出口分别与所述先导阀的两个减压阀的入口连接，所述先导阀的两个减压阀的出口均与所述压力选择阀的入口连接，所述压力选择阀的出口与所述变量泵的控制油口连接；所述先导阀与所述变量泵数量相同并一一对应连接；所述先导阀的两个减压阀的出口分别安装有所述压力检测器，所述压力检测器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述换向阀的控制输入端对应连接。

本发明的基本原理是：通过先导阀对低压小流量的先导油进行手动控制，，并以此控制变量泵泵出的油量，该油量的大小即为主油路油量的大小，其直接决定液压行走马达的转速高低；同时，通过对先导阀的两个减压阀的出口压力进行检测，并通过控制器进行判断，从而确定先导阀处于前置位、中位还是后置位，并输出信号至换向阀，由换向阀控制液压行走马达的旋转方向，使其处于前进、停止和后退的状态。整个控制过程类似电路中的弱电路控制强电路的过程，从而使本发明所述低能耗液压开式行走系统同时兼具多种传统液压开式行走系统的优点。

作为优选，所述变量泵、所述换向阀、所述液压行走马达和所述先导阀均为两个。两个液压行走马达的液压开式行走系统应用最多，也有一个或更多个的，其结构类似。

根据需要，两个所述变量泵可以为分体结构或联体结构，所述联体结构为串联或并联结构；两个所述先导阀可以为分体结构或联体结构。

具体地，所述换向阀为电磁换向阀、电液控换向阀或电控插装阀。流量小的可直接用电磁换向阀，流量大的可选择电液控换向阀或电控插装阀。

根据应用需要，所述压力检测器可以为压力继电器或压力传感器。

所述先导油源可以为所述液压开式行走系统自带的先导油源；或者，所述先导油源也可以为6-20ml/r的小排量泵，所述小排量泵串联于所述变量泵后面。

作为优选，所述先导阀带有能够定位于任意位置的定位器，从而能够将车辆前进或后退速度稳定，不用手或者脚持续操作，减少劳动强度。

根据应用需求，所述先导阀为脚踏式先导阀或者手动式先导阀。

本发明所述低能耗液压开式行走系统的控制方法，通过先导阀控制变量泵的排量，通过控制器控制换向阀换向，其方法如下：

(1)当先导阀在中位时，先导阀的两个减压阀均无压力油输出，此时变量泵未接收到先导油信号，变量泵的排量为零，变量泵无压力油输出，液压行走马达不工作；同时，先导阀的两个减压阀出口的压力检测器均未检测到有效压力，反馈给控制器，控制器不发出信号，换向阀保持初始位置；

(2)当先导阀在前置位置时，先导阀的前置位减压阀有压力油输出，后置位减压阀无压力油输出，此时变量泵接收到先导油信号，变量泵的排量为先导油压力对应的排量，变量泵有所需液压油输出；同时，先导阀的前置减压阀出口的压力检测器有压力信号输出，后置减压阀出口的压力检测器无压力信号输出，控制器根据两个压力检测器反馈回来的信号，判断换向阀应工作在车辆前进位置，控制器发出信号，换向阀换向到车辆前行工作位，变量泵泵出的压力油通过换向阀流入液压行走马达的相应油口，确保液压行走马达正确旋向，使车辆前行；

(3)当先导阀在后置位置时，先导阀的后置位减压阀有压力油输出，前置位减压阀无压力油输出，此时变量泵接收到先导油信号，变量泵的排量为先导油压力对应的排量，变量泵有所需液压油输出；同时，先导阀的后置减压阀出口的压力检测器有压力信号输出，前置减压阀出口的压力检测器无压力信号输出，控制器根据两个压力检测器反馈回来的信号，判断换向阀应工作在车辆后退位置，控制器发出信号，换向阀换向到车辆后退工作位，变量泵泵出的压力油通过换向阀流入液压行走马达的相应油口，确保液压行走马达正确旋向，使车辆后退；

(4)当要改变车辆的运行速率的时候，变动先导阀在工作区的位移即可，当先导阀工作在前置位时，车辆前行，如需将前行速度调快，需将先导阀向远离中位的方向移动，变量泵泵出的流量增大，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速增大；如需将前行速度调慢，需将先导阀向靠近中位的方向移动，变量泵泵出的流量减小，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速减小；当先导阀工作在后置位时，车辆后退，如需将后退速度调快，需将先导阀向远离中位的方向移动，变量泵泵出的流量增大，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速增大；如需将后退速度调慢，需将先导阀向靠近中位的方向移动，变量泵泵出的流量减小，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速减小。

本发明的有益效果在于：

本发明采用单独的变量泵对单独的液压行走马达供油，并采用泵容积变量来调速，避免了节流调速、负载反馈等功能性的节流损失，提高了系统的效率，减少了系统发热，降低了能耗，达到了节能减排的目的；本发明采用先导阀作为车辆行走方向控制的操作装置，靠先导阀的减压阀出口的压力检测器来反馈操作的工作区域，从而实现车辆移动方向的控制。由于本发明所述低能耗液压开式行走系统采用的先导阀、变量泵、压力检测器、控制器都是现有成熟产品，便于实现，并且实现成本低，所以可以大量的用于行走车辆，尤其适用于连续行走的工程机械或者农业机械。

附图说明

图1是本发明所述低能耗液压开式行走系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述：

如图1所示，本发明所述低能耗液压开式行走系统包括一一对应连接的变量泵、换向阀、液压行走马达和先导阀，还包括先导油源51、压力选择阀、压力检测器和控制器91，变量泵包括第一变量泵21和第二变量泵22，换向阀包括第一换向阀31和第二换向阀32，液压行走马达包括第一液压行走马达41和第二液压行走马达42，先导阀包括第一先导阀61和第二先导阀62，压力选择阀(选择压力大的液路导通)包括第一压力选择阀81和第二压力选择阀82，压力检测器包括第一压力检测器71、第二压力检测器72、第三压力检测器73和第四压力检测器74，第一先导阀61和第二先导阀62均包括两个减压阀(图中未标记)，第一变量泵21和第二变量泵22均包括控制油口(图中未标记)并通过控制油口的压力控制排量，先导油源51的出口分别与第一先导阀61的两个减压阀的入口和第二先导阀62的两个减压阀的入口连接，第一先导阀61的两个减压阀的出口均与第一压力选择阀81的入口连接，第二先导阀62的两个减压阀的出口均与二压力选择阀82的入口连接，第一压力选择阀81的出口与第一变量泵21的控制油口连接，第二压力选择阀82的出口与第二变量泵22的控制油口连接；共计四个减压阀的出口分别安装有第一压力检测器71、第二压力检测器72、第三压力检测器73和第四压力检测器74，各压力检测器的信号输出端与控制器91的信号输入端连接，控制器91的控制输出端分别与第一换向阀31的控制输入端和第二换向阀32的控制输入端对应连接。

上述各部件均为常规部件，根据需要，各部件可以作如下选择：

第一变量泵21和第二变量泵22可以为分体结构或联体结构，第一先导阀61和第二先导阀62可以为分体结构或联体结构，所述联体结构为串联或并联结构，第一换向阀31和第二换向阀32可以为电磁换向阀(流量小时)、电液控换向阀(流量大时)或电控插装阀(流量大时)，第一压力检测器71、第二压力检测器72、第三压力检测器73和第四压力检测器74可以为压力继电器或压力传感器，先导油源51可以为液压开式行走系统自带的先导油源或6-20ml/r的小排量泵(小排量泵串联于第二变量泵22的后面)。第一先导阀61和第二先导阀62带有能够定位于任意位置的定位器(图中未示出)，从而能够将车辆前进或后退速度稳定，不用手或者脚持续操作，减少劳动强度；第一先导阀61和第二先导阀62可以为脚踏式先导阀或者手动式先导阀。

图1中还示出了发动机11和油箱10，实际应用中，发动机11、第一变量泵21、第二变量泵22、先导油源51和油箱10可以合为一体，形成整体结构。

结合图1，本发明所述低能耗液压开式行走系统的控制方法，通过先导阀控制变量泵的排量，通过控制器控制换向阀换向，下面以第一变量泵21、第一换向阀31、第一液压行走马达41、第一先导阀61、第一压力选择阀81、第一压力检测器71和第二压力检测器72组成的第一套独立装置以及控制器91共同形成的行走系统为例，具体介绍本行走系统的控制方法和工作原理如下(第二变量泵22、第二换向阀32、第二液压行走马达42、第二先导阀62、第二压力选择阀82、第三压力检测器73和第四压力检测器74组成的第二套独立装置以及控制器91共同形成的行走系统，以及两套独立装置和控制器91共同组成的行走系统，与此类似)：

(1)当第一先导阀61在中位时，第一先导阀61的两个减压阀均无压力油输出，此时第一变量泵21未接收到先导油信号，第一变量泵21的排量为零，第一变量泵21无压力油输出，第一液压行走马达41不工作；同时，第一先导阀61的两个减压阀出口的第一压力检测器71和第二压力检测器72均未检测到有效压力，反馈给控制器91，控制器91不发出信号，第一换向阀31保持初始位置；

(2)当第一先导阀61在前置位置时，第一先导阀61的前置位减压阀有压力油输出，后置位减压阀无压力油输出，此时第一变量泵21接收到先导油信号，第一变量泵21的排量为先导油压力对应的排量，第一变量泵21有所需液压油输出；同时，第一先导阀61的前置减压阀出口的第一压力检测器71有压力信号输出，后置减压阀出口的第二压力检测器72无压力信号输出，控制器91根据两个压力检测器71、72反馈回来的信号，判断第一换向阀31应工作在车辆前进位置，控制器91发出信号，第一换向阀31换向到车辆前行工作位，第一变量泵21泵出的压力油通过第一换向阀31流入第一液压行走马达41的相应油口，确保第一液压行走马达41正确旋向，使车辆前行；

(3)当第一先导阀61在后置位置时，第一先导阀61的后置位减压阀有压力油输出，前置位减压阀无压力油输出，此时第一变量泵21接收到先导油信号，第一变量泵21的排量为先导油压力对应的排量，第一变量泵21有所需液压油输出；同时，第一先导阀61的后置减压阀出口的第二压力检测器72有压力信号输出，前置减压阀出口的第一压力检测器71无压力信号输出，控制器根据两个压力检测器71、72反馈回来的信号，判断第一换向阀31应工作在车辆后退位置，控制器91发出信号，第一换向阀31换向到车辆后退工作位，第一变量泵21泵出的压力油通过第一换向阀31流入第一液压行走马达41的相应油口，确保第一液压行走马达41正确旋向，使车辆后退；

(4)当要改变车辆的运行速率的时候，变动第一先导阀61在工作区的位移即可，当第一先导阀61工作在前置位时，车辆前行，如需将前行速度调快，需将第一先导阀61向远离中位的方向移动，此时，第一先导阀61给出增大的先到压力，第一变量泵21在接收更高压力的先导油后，排量增大，泵出的流量增大；同时，第一压力检测器71和第二压力检测器72给出的信号不变，控制器91不向第一换向阀31发送信号，第一换向阀31的工作位不变，增大了流量的压力油按第一液压行走马达41原来的油口位置进入，第一液压行走马达41在旋向不变的情况下，转速增大；如需将前行速度调慢，需将第一先导阀61向靠近中位的方向移动，此时，第一先导阀61给出减小的先到压力，第一变量泵21在接收更低压力的先导油后，排量减小，泵出的流量减小；同时，第一压力检测器71和第二压力检测器72给出的信号不变，控制器91不向第一换向阀31发送信号，第一换向阀31的工作位不变，减小了流量的压力油按第一液压行走马达41原来的油口位置进入，第一液压行走马达41在旋向不变的情况下，转速减小；

当第一先导阀61工作在后置位时，其控制过程与上相似，不同之处仅在于将第一先导阀61的前置位改为后置位，车辆前行变成车辆后退，其它完全相同。

Claims (9)

1.一种低能耗液压开式行走系统，包括一一对应连接的变量泵、换向阀和液压行走马达，其特征在于：还包括先导油源、先导阀、压力选择阀、压力检测器和控制器，所述先导阀包括两个减压阀，所述变量泵包括控制油口并通过所述控制油口的压力控制排量，所述先导油源的出口分别与所述先导阀的两个减压阀的入口连接，所述先导阀的两个减压阀的出口均与所述压力选择阀的入口连接，所述压力选择阀的出口与所述变量泵的控制油口连接；所述先导阀与所述变量泵数量相同并一一对应连接；所述先导阀的两个减压阀的出口分别安装有所述压力检测器，所述压力检测器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述换向阀的控制输入端对应连接。

2.根据权利要求1所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述变量泵、所述换向阀、所述液压行走马达和所述先导阀均为两个。

3.根据权利要求2所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：两个所述变量泵为分体结构或联体结构，所述联体结构为串联或并联结构；两个所述先导阀为分体结构或联体结构。

4.根据权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述换向阀为电磁换向阀、电液控换向阀或电控插装阀。

5.根据权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述压力检测器为压力继电器或压力传感器。

6.根据权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述先导油源为所述液压开式行走系统自带的先导油源；或者，所述先导油源为6-20ml/r的小排量泵，所述小排量泵串联于所述变量泵后面。

7.根据权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述先导阀带有能够定位于任意位置的定位器。

8.根据权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统，其特征在于：所述先导阀为脚踏式先导阀或者手动式先导阀。

9.一种如权利要求1、2或3所述的低能耗液压开式行走系统的控制方法，其特征在于：通过先导阀控制变量泵的排量，通过控制器控制换向阀换向，其方法如下：

(1)当先导阀在中位时，先导阀的两个减压阀均无压力油输出，此时变量泵未接收到先导油信号，变量泵的排量为零，变量泵无压力油输出，液压行走马达不工作；同时，先导阀的两个减压阀出口的压力检测器均未检测到有效压力，反馈给控制器，控制器不发出信号，换向阀保持初始位置；

(2)当先导阀在前置位置时，先导阀的前置位减压阀有压力油输出，后置位减压阀无压力油输出，此时变量泵接收到先导油信号，变量泵的排量为先导油压力对应的排量，变量泵有所需液压油输出；同时，先导阀的前置减压阀出口的压力检测器有压力信号输出，后置减压阀出口的压力检测器无压力信号输出，控制器根据两个压力检测器反馈回来的信号，判断换向阀应工作在车辆前进位置，控制器发出信号，换向阀换向到车辆前行工作位，变量泵泵出的压力油通过换向阀流入液压行走马达的相应油口，确保液压行走马达正确旋向，使车辆前行；

(3)当先导阀在后置位置时，先导阀的后置位减压阀有压力油输出，前置位减压阀无压力油输出，此时变量泵接收到先导油信号，变量泵的排量为先导油压力对应的排量，变量泵有所需液压油输出；同时，先导阀的后置减压阀出口的压力检测器有压力信号输出，前置减压阀出口的压力检测器无压力信号输出，控制器根据两个压力检测器反馈回来的信号，判断换向阀应工作在车辆后退位置，控制器发出信号，换向阀换向到车辆后退工作位，变量泵泵出的压力油通过换向阀流入液压行走马达的相应油口，确保液压行走马达正确旋向，使车辆后退；

(4)当要改变车辆的运行速率的时候，变动先导阀在工作区的位移即可，当先导阀工作在前置位时，车辆前行，如需将前行速度调快，需将先导阀向远离中位的方向移动，变量泵泵出的流量增大，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速增大；如需将前行速度调慢，需将先导阀向靠近中位的方向移动，变量泵泵出的流量减小，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速减小；当先导阀工作在后置位时，车辆后退，如需将后退速度调快，需将先导阀向远离中位的方向移动，变量泵泵出的流量增大，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速增大；如需将后退速度调慢，需将先导阀向靠近中位的方向移动，变量泵泵出的流量减小，同时，压力检测器给出的信号不变，控制器不向换向阀发送信号，换向阀的工作位不变，液压行走马达在旋向不变的情况下，转速减小。