CN103527537A - 负载敏感控制系统、方法和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负载敏感控制系统、方法和工程机械。负载敏感控制系统，包括：负载敏感泵，包括输出口和负载反馈口；阀组，包括负载反馈口；执行机构，负载敏感泵的输出口通过阀组与执行机构连接；第一阻尼单元，其输入端与负载敏感泵的输出口连接；第二阻尼单元，其输入端与阀组的负载反馈口连接，且第一阻尼单元的输出端和第二单元阻尼单元的输出端均与负载敏感泵的负载反馈口连接；第一阻尼单元的输入端与输出端之间的压力差小于预设值时，第一阻尼单元截止，否则第一阻尼单元导通。

Description

负载敏感控制系统、方法和工程机械

技术领域

本发明涉及液压领域，更具体地，涉及一种负载敏感控制系统、方法和工程机械。

背景技术

负载敏感控制系统因其较好的调节特性和节能特性广泛应用于工程机械，通过反馈管路将负载压力反馈至负载敏感泵的反馈口，使负载敏感泵输出的流量满足控制阀所需的流量。

由于负载敏感泵需要在负载反馈口的压力建立起来后才开始动作，这会造成整个负载敏感系统的响应滞后，同时对长距离管路系统而言，由于管径等因素的影响，会造成反馈的负载压力失真，使泵输出的流量不能满足操作者的需求，降低了执行机构的速度，从而影响了液压系统的操作性能。

中国专利CN102935861A公开了一种多桥车辆及其转向控制系统和转向控制方法，其通过电气逻辑控制电比例变量泵的排量，使其输出流量满足实际需求流量，同时控制变量泵和控制阀，减小转向过程中的延迟现象。然而，其采用电比例变量泵，控制逻辑复杂，成本较高、维护困难。

中国专利CN202659478U公开了一种负载敏感泵的负载压力反馈设备及工程机械，其通过检测多路阀最大负载反馈油路压力值及泵反馈口压力，通过对电磁阀的控制改变进入反馈口的流量，实现了多路阀最大负载反馈油路压力值快速反馈至负载敏感泵反馈口。然而，其需额外增加电比例元件，管路较复杂，通过电气元件的参数传递和控制器的逻辑程序控制其压力，可靠性不高。

中国专利CN102434507A公开了一种工程机械及其负载敏感控制系统、控制方法，其通过切换单元对负载敏感泵的负载反馈口的压力值与设定值进行比较，当该压力值小于设定值时，将负载铭感泵的输出口与负载反馈口连接，提高系统的远程敏感程度。然而，其通过切换单元的切换来改变负载反馈口油路的来源，切换单元可以是液控的，也可以是电控的，都存在响应速度的问题，同时对不同类型的切换单元，液控的存在液压泵带载启动的问题，电控的存在可靠性不高的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、可靠性高负载敏感控制系统、方法和工程机械。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种负载敏感控制系统，包括：负载敏感泵，包括输出口和负载反馈口；阀组，包括负载反馈口；执行机构，负载敏感泵的输出口通过阀组与执行机构连接；第一阻尼单元，其输入端与负载敏感泵的输出口连接；第二阻尼单元，其输入端与阀组的负载反馈口连接，且第一阻尼单元的输出端和第二单元阻尼单元的输出端均与负载敏感泵的负载反馈口连接；第一阻尼单元的输入端与输出端之间的压力差小于预设值时，第一阻尼单元截止，否则第一阻尼单元导通。

进一步地，负载敏感泵包括负载敏感阀，其具有第一设定压力；第一阻尼单元具有控制开启的第二设定压力；预设值为第一设定压力与第二设定压力之和。

进一步地，第一阻尼单元包括串联的第一单向阀和第一阻尼阀。

进一步地，第二阻尼单元包括并联的第二单向阀和第二阻尼阀。

进一步地，第一阻尼单元包括串联的第一单向阀和第一阻尼阀；第二阻尼单元包括并联的第二单向阀和第二阻尼阀；第二阻尼阀的阻尼孔径大于第一阻尼阀的阻尼孔径。

根据本发明的第二个方面，提供了一种负载敏感控制方法，包括：获取负载反馈压力；比较负载敏感泵的输出压力与负载反馈压力的压力差，如果压力差小于预设值时，那么仅使用负载反馈压力控制负载敏感泵；否则，利用输出压力对负载反馈压力进行补偿，并以补偿后的压力控制负载敏感泵。

进一步地，在负载敏感泵的输出口与负载反馈口之间的设置第一阻尼单元；预设值是负载敏感泵的负载敏感阀的第一设定压力与第一阻尼单元的第二设定压力之和。

进一步地，在第一阻尼单元的输出端与负载反馈压力的输出端之间串联第二阻尼单元；使第二阻尼单元的阻尼孔径大于第一阻尼单元的阻尼孔径。

根据本发明的第三个方面，提供了一种工程机械，包括上述的负载敏感控制系统。

本发明通过第一阻尼单元能在不需要对反馈油路进行补偿时，切断来自负载敏感泵的输出口的补偿作用，使由第二阻尼单元构成的反馈油路被第一阻尼单元与负载敏感泵的输出油路互不干扰，因而，提高了系统的稳定性。

附图说明

构成本申请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示意性示出了本发明中的负载敏感控制系统的液压原理图；

图2示意性示出了本发明在系统待命时的原理图；以及

图3示意性示出了本发明在系统工作时的原理图。

图中附图标记：1、负载敏感泵；2、阀组；3、执行机构；4、第一阻尼单元；5、第二阻尼单元；6、负载敏感阀；7、第一单向阀；8、第一阻尼阀；9、第二单向阀；10、第二阻尼阀。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参考图1至图3，作为本发明的第一方面，提供了一种负载敏感控制系统，包括：负载敏感泵1，包括输出口和负载反馈口；阀组2（例如，可以是比例阀组等），包括负载反馈口；执行机构3，负载敏感泵1的输出口通过阀组2与执行机构3连接；第一阻尼单元4，其输入端与负载敏感泵1的输出口连接；第二阻尼单元5，其输入端与阀组2的负载反馈口连接，且第一阻尼单元4的输出端和第二单元阻尼单元的输出端均与负载敏感泵1的负载反馈口连接；第一阻尼单元4的输入端与输出端之间的压力差小于预设值时，第一阻尼单元4截止，否则第一阻尼单元4导通。特别地，第一阻尼单元4和第二阻尼单元5设置在靠近负载敏感泵1的位置。

工作时，负载敏感泵1所输出的压力油通过阀组2的压力油口供给执行机构3，以图1所示的实施例中，阀组2与负载敏感泵1的两个工作油口连接。阀组2的负载反馈口通过第二阻尼单元5后，反馈给负载敏感泵1的负载反馈口，从而控制负载敏感泵1的输出。同时，负载敏感泵1输出的压力油还通过第一阻尼单元4选择性地反馈给负载敏感泵1的负载反馈口，从而控制负载敏感泵1的输出。

其中，第一阻尼单元4的导通或截止，取决于第一阻尼单元4的输入端与输出端之间的压力差。当该压力差小于预设值时，第一阻尼单元4截止，这样，便能在不需要对反馈油路进行补偿时，切断来自负载敏感泵1的输出口的补偿作用，使由第二阻尼单元5构成的反馈油路被第一阻尼单元4与负载敏感泵1的输出油路互不干扰，因而，提高了系统的稳定性。否则，该压力差大于预设值时，第一阻尼单元4导通。此时，反馈油路需要利用第一阻尼单元4所形成的反馈补偿油路的补偿，以便能够快速、准确地感应操作者的需求。

本发明与CN102935861A相比，采用普通液压元件，成本低廉，通过自身压力比较进行控制，不需电气逻辑辅助控制，可靠性高；与CN202659478U相比，管路简单，通过自身压力比较进行控制，不需电气逻辑辅助控制，可靠性高；与CN202659478U相比，不需采用切换单元，响应更快，不需电气逻辑辅助控制，可靠性高，能保证液压泵的低压启动。可见，本发明中的负载敏感控制系统管路简单、通过液压的方式自行控制和补偿反馈压力，控制逻辑简单、性能可靠，具有成本低、便于维护的特点。

在一个实施例中，优选地，负载敏感泵1包括负载敏感阀6，其具有第一设定压力△P1；第一阻尼单元4具有控制开启的第二设定压力△P2；预设值为第一设定压力与第二设定压力之和，即△P1+△P2。例如，负载敏感泵1自带负载敏感阀6，令负载敏感泵1的输出口的压力为P1，第二阻尼单元5输出给负载敏感泵1的负载反馈口的反馈压力为P2，那么满足以下关系：P1=P2+△P1。

优选地，请参考图1，第一阻尼单元4包括串联的第一单向阀7和第一阻尼阀8。其中，第一单向阀7具有单向截止功能，用于限定第一阻尼单元4的液流方向只能按图1的从左向右的方向流动，且具有控制开启的第二设定压力△P2。特别地，第一阻尼阀8的阻尼孔径为Фd1，用于限定从第一阻尼单元4的输入端（即左端）进入的流量，从而限定负载敏感泵的输出的压力油中对反馈油路补偿流量的大小，以达到节能的目的。

优选地，请参考图1，第二阻尼单元5包括并联的第二单向阀9和第二阻尼阀10。其中，第二单向阀9具有单向截止功能，限定第二阻尼单元5的液流方向从其上端进入时，液流只能从第二阻尼阀10经过，且不具有开启压力，同时，还可保证从其下端进入、从其上端流出的液流经第二阻尼单元5时没有压差损失。特别地，第二阻尼阀10的阻尼孔径为Фd2。第二单向阀9保证阀组2的反馈压力能准确地传递到负载敏感泵1的负载反馈口。

优选地，第一阻尼单元4包括串联的第一单向阀7和第一阻尼阀8；第二阻尼单元5包括并联的第二单向阀9和第二阻尼阀10；第二阻尼阀10的阻尼孔径大于第一阻尼阀8的阻尼孔径。这样，请参考图2，可起到两个作用：（1）阻尼作用：由于第二阻尼阀10的阻尼作用，可保证负载敏感系统中压力油路（即负载敏感泵的输出油路）对反馈油路的补偿流量优先作用于负载敏感泵1的负载反馈口。（2）卸荷作用：由于第二阻尼阀10的阻尼孔径大于第一阻尼阀8的阻尼孔径，可保证执行机构3不工作时，负载敏感系统的压力油路对反馈油路的补偿流量通过第一阻尼阀8和第二阻尼阀10，经阀组2的负载反馈口卸荷，便于系统低压待命，同时保证液压泵启动时不带载。

请参考图2，在待命时，负载敏感泵1的初始位置处于最大排量，当发动机启动后，负载敏感泵1感应负载压力，若系统没有流量需求，负载敏感泵1的斜盘迅速回到接近零位，只提供维持系统泄漏的流量，从压力油路分支后的流量经第一阻尼单元4，由于第二阻尼阀10的阻尼孔径大于第一阻尼阀8的阻尼孔径，因而，会经过第二阻尼阀10，由阀组2的负载反馈口，再通过阀组的回油口卸荷。因而，整个系统处于低压待命状态，从而延长了液压元件和液压管路的使用寿命，也使系统更加节能，同时保证了负载敏感泵再次启动时不带载，反馈油路压力为低压，对负载敏感泵进行有效保护。

请参考图3，负载敏感系统工作时，当操作者输入操作命令后，从阀组2的负载反馈口反馈的负载压力经管路传输后，进入第二阻尼单元5的上端，打开第二单向阀9后，从第二阻尼单元5的下端流出，接着，一路进入负载敏感泵1的负载反馈口，另一路进第一阻尼单元4的右端，经第一阻尼阀8后进入第一单向阀7的弹簧腔。负载敏感泵1接受到反馈压力后，输出与系统相匹配的流量和压力，压力油经其输出口流出。其中，负载敏感泵1输出的压力油，一路进入阀组2的压力油口，另一路进入第一阻尼单元4的左端，进入第一单向阀7。对第一单向阀7而言，由于P1=P2+△P1。在第一单向阀7自身的第二设定压力△P2的作用下，第一单向阀7截止，则P1<P2+△P1+△P2，于是P2>P1-△P1-△P2（即P1-P2<△P1+△P2）。此时，负载敏感系统的压力油路和反馈油路互不干扰，系统的稳定性更好，负载敏感泵准确感应操作者的需求，输出与之相匹配的流量。

当P2≤P1-△P1-△P2（即P1-P2≥△P1+△P2）时，在压力油路的压力P1的作用下，第一单向阀7开启，压力油路中的油液补偿到反馈油路中，由于第二阻尼阀10的阻尼作用和第二单向阀9的单向截止作用，补偿油液作用于负载敏感泵1的负载反馈口，增加反馈管路中的流量，使得系统能快速、准确地感应操作者的需求，匹配系统实际需求的流量，直至系统达到新的平衡，在△P2的作用下第一单向阀7重新关闭。

作为本发明的第二方面，请参考图1至图3，提供了一种负载敏感控制方法，包括：获取负载反馈压力；比较负载敏感泵1的输出压力与负载反馈压力的压力差，如果压力差小于预设值时，那么仅使用负载反馈压力控制负载敏感泵1；否则，利用输出压力对负载反馈压力进行补偿，并以补偿后的压力控制负载敏感泵1。

优选地，在负载敏感泵1的输出口与负载反馈口之间的设置第一阻尼单元4；预设值是负载敏感泵1的负载敏感阀6的第一设定压力与第一阻尼单元4的第二设定压力之和。

优选地，在第一阻尼单元4的输出端与负载反馈压力的输出端之间串联第二阻尼单元5；使第二阻尼单元5的阻尼孔径大于第一阻尼单元4的阻尼孔径。

作为本发明的第三方面，提供了一种工程机械，包括上述的负载敏感控制系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种负载敏感控制系统，其特征在于，包括：

负载敏感泵（1），包括输出口和负载反馈口；

阀组（2），包括负载反馈口；

执行机构（3），所述负载敏感泵（1）的输出口通过所述阀组（2）与所述执行机构（3）连接；

第一阻尼单元（4），其输入端与所述负载敏感泵（1）的输出口连接；

第二阻尼单元（5），其输入端与所述阀组（2）的负载反馈口连接，且所述第一阻尼单元（4）的输出端和所述第二单元阻尼单元（）的输出端均与所述负载敏感泵（1）的负载反馈口连接；

所述第一阻尼单元（4）的输入端与输出端之间的压力差小于预设值时，所述第一阻尼单元（4）截止，否则所述第一阻尼单元（4）导通。

2.根据权利要求1所述的负载敏感控制系统，其特征在于，

所述负载敏感泵（1）包括负载敏感阀（6），其具有第一设定压力；

所述第一阻尼单元（4）具有控制开启的第二设定压力；

所述预设值为所述第一设定压力与所述第二设定压力之和。

3.根据权利要求1所述的负载敏感控制系统，其特征在于，所述第一阻尼单元（4）包括串联的第一单向阀（7）和第一阻尼阀（8）。

4.根据权利要求1所述的负载敏感控制系统，其特征在于，所述第二阻尼单元（5）包括并联的第二单向阀（9）和第二阻尼阀（10）。

5.根据权利要求1所述的负载敏感控制系统，其特征在于，

所述第一阻尼单元（4）包括串联的第一单向阀（7）和第一阻尼阀（8）；

所述第二阻尼单元（5）包括并联的第二单向阀（9）和第二阻尼阀（10）；

所述第二阻尼阀（10）的阻尼孔径大于所述第一阻尼阀（8）的阻尼孔径。

6.一种负载敏感控制方法，其特征在于，包括：

获取负载反馈压力；

比较负载敏感泵（1）的输出压力与所述负载反馈压力的压力差，如果所述压力差小于预设值时，那么仅使用所述负载反馈压力控制所述负载敏感泵（1）；否则，利用所述输出压力对所述负载反馈压力进行补偿，并以补偿后的压力控制所述负载敏感泵（1）。

7.根据权利要求6所述的负载敏感控制方法，其特征在于，

在所述负载敏感泵（1）的输出口与负载反馈口之间的设置第一阻尼单元（4）；

所述预设值是所述负载敏感泵（1）的负载敏感阀（6）的第一设定压力与所述第一阻尼单元（4）的第二设定压力之和。

8.根据权利要求7所述的负载敏感控制方法，其特征在于，

在所述第一阻尼单元（4）的输出端与所述负载反馈压力的输出端之间串联第二阻尼单元（5）；

使所述第二阻尼单元（5）的阻尼孔径大于所述第一阻尼单元（4）的阻尼孔径。

9.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的负载敏感控制系统。

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