CN104314903B - 快速响应装置、液压负载传感系统及工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速响应装置、液压负载传感系统及工程车辆，涉及工程机械领域，用以减少现有负载传感系统的延时时间。该快速响应装置包括：负载反馈阀、油泵和快速响应阀；快速响应阀的第一进油口与油泵的出油口连接，负载反馈阀的负载油口与快速响应阀的第二进油口连接，快速响应阀的出油口通过负载反馈油路与油泵的变量控制机构连接。其中，当负载反馈阀处于关闭状态，油泵的出油口输出的油液进入到快速响应阀中，以使得负载反馈油路中充满油液。当负载反馈阀处于开启状态，油泵的出油口输出的油液和负载反馈阀输出的油液都进入到快速响应阀中，以使得负载反馈油路中充满油液。上述技术方案能实现负载反馈油路中油压的快速建立。

Description

快速响应装置、液压负载传感系统及工程车辆

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种快速响应装置、液压负载传感系统及工程车辆。

背景技术

液压负载传感系统具有效率高、功率损失很小、能耗低、控制方式简单可靠并且能够实现同步动作的几个执行元件在运动时互不干扰等优点，所以已被广泛应用于各种工程车辆的液压系统上。液压负载传感系统是行业使用最为普遍的一种节能环保液压控制系统。

参见图1，液压负载传感系统具有油泵11、执行器14、负载反馈阀13以及负载反馈油路12。负载反馈油路12设置在负载反馈阀13与油泵11的变量控制机构之间。

参见图1，当负载反馈阀13带电处于工作位(左位或右位)时，执行器14的工作压力油由负载反馈阀13的LX口通过负载反馈油路12传递到油泵11的LS口，从而调节油泵11的变量控制机构动作。油泵11的LS口的压力始终等于负载反馈压力，这就是所谓的液压负载反馈系统。当车辆怠速(不动作)静置一段时间后，负载反馈油路12中的液压油在重力作用下慢慢流入油箱。如果负载反馈油路12很长，再次启动负载反馈阀13的时候，液压油需要填满整个负载反馈油路12，才能建立起压力，并将压力传递给油泵11的变量控制机构，导致动作延时。车辆静止的时间越长，启动时的延时越长。

随着工程车辆的大型化发展，执行器14的负载反馈阀13离油泵11的距离也越来越远。尤其是高空作业类车辆或高空灭火消防车，为了减少液电输送系统的管路数量，通常将负载反馈阀13放置在执行器14附近，这时负载反馈阀13离油泵11几十米升至上百米远，需要很长的负载反馈油路12连接。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：随着工程机械巨型化发展，为了减少液压传输管路的数量，负载反馈阀13往往放置在执行器14附近，执行器14距离油泵11很远，这时负载反馈油路12就会很长，几十米甚至上百米。当车辆怠速(不动作)静置过程中，油泵11处于低压卸荷状态，负载反馈阀13关闭，负载反馈阀13的LX口无液压油流出，负载反馈油路12中的液压油在重力作用下慢慢流入油箱。当负载反馈阀13再次通电工作时，负载反馈阀13的LX口流出的液压油需要填满整个负载反馈油路12之后才能建立压力，并将压力传递给油泵11的变量控制机构。可见，采用现有的负载传感系统必然会导致动作延时，尤其静置后第一次工作时，延时特别严重，响应非常慢，造成动作延迟，严重制约使用的可靠性。操作者往往以为机器出了问题，无动作，从而造成误操作。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种快速响应装置、液压负载传感系统及工程车辆，用以减少现有液压负载传感系统的延时时间。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种快速响应装置，包括：负载反馈阀、油泵和快速响应阀；

所述快速响应阀的第一进油口与所述油泵的出油口连接，所述负载反馈阀的负载油口与所述快速响应阀的第二进油口连接，所述快速响应阀的出油口通过负载反馈油路与所述油泵的变量控制机构连接；

其中，当所述负载反馈阀处于关闭状态，所述油泵的出油口输出的油液进入到所述快速响应阀中，以使得所述负载反馈油路中充满油液；

当所述负载反馈阀处于开启状态，所述油泵的出油口输出的油液和所述负载反馈阀输出的油液都进入到所述快速响应阀中，以使得所述负载反馈油路中充满油液。

如上所述的快速响应装置，优选的是，所述快速响应阀包括液控换向阀；

所述油泵的出油口与所述液控换向阀的第一进油口连接，所述负载反馈阀的负载油口与所述液控换向阀的第二进油口连接，所述负载反馈阀的负载油口还与所述液控换向阀的第一控制油口连接，所述液控换向阀的出油口与所述油泵的变量控制机构通过负载反馈油路连接，所述液控换向阀的出油口还与所述液控换向阀的第二控制油口连接；

其中，所述液控换向阀的第一控制油口位于所述液控换向阀的弹簧端，所述液控换向阀的第二控制油口位于所述液控换向阀的无弹簧端。

如上所述的快速响应装置，优选的是，所述液控换向阀为液控二位三通换向阀。

如上所述的快速响应装置，优选的是，所述快速响应阀还包括单向阀；

所述负载反馈阀的负载油口与所述液控换向阀的第二进油口之间设置有所述单向阀。

如上所述的快速响应装置，优选的是，所述快速响应阀位于所述负载反馈阀附近或者与所述负载反馈阀为一体式结构。

如上所述的快速响应装置，优选的是，所述液控换向阀的弹簧端的弹簧预紧力为0.05MPa-0.5MPa。

本发明还提供一种液压负载传感系统，包括执行机构和本发明任一技术方案所提供的快速响应装置；

所述快速响应装置的负载反馈阀与所述执行机构连接。

如上所述的液压负载传感系统，优选的是，所述执行机构为油缸。

本发明还提供一种工程车辆，包括本发明任一技术方案所提供的液压负载传感系统。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

与现有技术中，直接将负载反馈阀的负载油口与油泵的变量控制机构通过负载反馈油路连接的方案不同，此处，增加了快速响应阀，且快速响应阀的两个进油口分别与油泵的出油口和负载反馈阀的负载油口连接。当负载反馈阀处于关闭状态时，由于油泵即便处于低压卸荷状态，油泵的出油口也有少量的低压油，该油液流至快速响应阀的第一进油口，而后流向与快速响应阀的出油口连接的负载反馈油路，以使得负载反馈油路中始终充满油液，所以当负载反馈阀再次启动时能够实现负载反馈油路中压力快速建立。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有技术中液压负载传感系统的工作原理图；

图2为本发明实施例提供的快速响应装置的快速响应阀的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的快速响应装置的应用原理示意图；

附图标记：

1、负载反馈阀； 2、油泵； 3、快速响应阀；

31、液控换向阀； 32、单向阀； 4、执行机构；

5、负载反馈油路； 11、油泵； 12、负载反馈油路；

13、负载反馈阀； 14、执行器。

具体实施方式

下面结合图2～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。

本实施例中需要用到的技术术语或名词解释。

负载反馈油路：将执行机构(或称为“执行器”)的压力或流量传递给油泵变量控制机构的液压回路，一般采用较长的液压软管或硬管连接。

负载传感液压系统(或称为负载传感系统)：是指将液压系统的执行机构入口压力或流量引回变量泵的变量机构或流量控制阀控制端，以使流入执行机构的油液流量不受负载变化影响，保持执行机构速度稳定。

本发明实施例提供一种快速响应装置，包括负载反馈阀1、油泵2和快速响应阀3。快速响应阀3的第一进油口与油泵2的出油口连接，负载反馈阀1的负载油口与快速响应阀3的第二进油口连接，快速响应阀3的出油口通过负载反馈油路5与油泵2的变量控制机构连接。

其中，当负载反馈阀1处于关闭状态，油泵2的出油口输出的油液进入到快速响应阀3中，以使得负载反馈油路5中充满油液。当负载反馈阀1处于开启状态，油泵2的出油口输出的油液和负载反馈阀1输出的油液都进入到快速响应阀3中，以使得负载反馈油路5中充满油液。

快速响应阀3有多种实现方式，后文将给出其优选实现方式。

与现有技术中直接将负载反馈阀13的负载油口与油泵11的变量控制机构通过负载反馈油路12连接的方案不同，上述技术方案中增加了快速响应阀3，且快速响应阀3的两个进油口分别与油泵2的出油口和负载反馈阀1的负载油口连接。当负载反馈阀1处于关闭状态时，由于油泵2即便处于低压卸荷状态，油泵2的出油口也有少量的低压油，该油液流至快速响应阀3的第一进油口，而后流向与快速响应阀3的出油口连接的负载反馈油路5，以使得负载反馈油路5中始终充满油液，所以当负载反馈阀1再次启动时能够实现负载反馈油路5中压力快速建立。

本实施例中，快速响应阀3优选采用下述实现方式：

参见图2和图3，快速响应阀3包括液控换向阀31。油泵2的出油口与液控换向阀31的第一进油口连接，负载反馈阀1的负载油口与液控换向阀31的第二进油口连接，负载反馈阀1的负载油口还与液控换向阀31的第一控制油口连接，液控换向阀31的出油口与油泵2的变量控制机构通过负载反馈油路5连接，液控换向阀31的出油口还与液控换向阀31的第二控制油口连接。其中，液控换向阀31的第一控制油口位于液控换向阀31的弹簧端，液控换向阀31的第二控制油口位于液控换向阀31的无弹簧端。

液控换向阀31处于常态下，在弹簧的作用下，液控换向阀31的第一进油口与液控换向阀31的出油口之间的油路连通，即图2中的下位。当液控换向阀31处于图2中的上位时，液控换向阀31的第二进油口与液控换向阀31的出油口之间的油路连通。

负载反馈阀1的负载油口与液控换向阀31的第二进油口之间最好是单向导通，即油液只能由负载反馈阀1的负载油口流向液控换向阀31的第二进油口，后文将给出其优选实现方式。

通过设置液控换向阀31，不直接将负载反馈阀1的负载油口的压力经由快速响应阀3的LS口传递给油泵2的变量控制机构，而是将油泵2的出油口的压力与LX口的负载压力通过液控换向阀31进行对比，按照液控换向阀31设定的弹簧压力将二者平衡，平衡阀后的压力油通过快速响应阀3的LS口及负载反馈油路5传递给油泵2的变量控制机构。

本实施例中，液控换向阀31具体为液控二位三通换向阀。液控二位三通换向阀采用液控方式，结构小巧，即可与负载反馈阀1做成一体式，也可单独装配，简单可靠。

上述技术方案提供的快速响应装置，采用快速响应阀3，将油泵2的出口油路P口压力与负载反馈阀1的负载压力通过液控换向阀31进行对比，按照液控换向阀31设定的弹簧压力将二者平衡。平衡后的压力油通过LS口再经过负载反馈油路5传递给油泵2的LS变量机构，快速响应阀3的弹簧的预紧力使得负载反馈油路5中始终充满低压油，从而使负载反馈油路5能快速建立油压，无论负载反馈油路5有多长，都能时刻做好执行机构4动作的响应准备。

承上述，负载反馈阀1的负载油口与液控换向阀31的第二进油口之间最好是单向导通。此处具体采用下述实现方式：

参见图2和图3，快速响应阀3还包括单向阀32。负载反馈阀1的负载油口与液控换向阀31的第二进油口之间设置有单向阀32。

前面讲到，负载反馈阀1处于关闭状态时：快速响应阀3的LS口的压力与弹簧压力相等时，液控换向阀31处于平衡位置。所谓平衡位置，也就是中间某个位置，这个位置快速响应阀3的P口和LX口都与快速响应阀3的LS口都相通。若没有单向阀32，快速响应阀3的LS口的压力同样会流到快速响应阀3的LX口，由于快速响应阀3的LX口的压力作用在液控换向阀31的弹簧端，这会推动液控换向阀31的阀芯向无弹簧端移动，导致快速响应阀3的LS口压力增加。快速响应阀3的LS口压力的增加又推动液控换向阀31的阀芯向弹簧端移动，使得快速响应阀3的LX口压力也增加，这又推动液控换向阀31的阀芯向无弹簧端移动，如此反复，直到油泵2的压力到达系统最高压力，系统高压卸荷。这样不仅造成很大的能量损失，而且系统温升会很高。增加单向阀32，会防止快速响应阀3的P口的压力流到快速响应阀3的LX口，避免压力循环往复叠加，导致高压卸荷，从而使得保持怠速时，油泵2始终处于低压卸荷状态。

为了减少液压传输管路的数量，快速响应阀3位于负载反馈阀1附近或者与负载反馈阀1为一体式结构。

油泵2怠速时排量的大小取决于液控换向阀31的弹簧预紧力的大小。因此为了减少怠速功率损失，液控换向阀31的弹簧端的弹簧预紧力为0.05MPa-0.5MPa。

下面结合该快速响应装置在负载传感液压系统中的应用详细讲述其工作原理。如图3所示，快速响应阀3安装在负载反馈阀1附近(或者与负载反馈阀1做成一体式)。

当车辆怠速(不动作)静置过程中，负载反馈阀1处于关闭状态。虽然油泵2处于低压卸荷状态，但是油泵2出口仍有低压油，该油力油通过油泵2的P油路进入快速响应阀3的P口。快速响应阀3中的液控换向阀31在弹簧的作用下处于图3所示位置，则快速响应阀3的P口的压力油通过液控换向阀31流至快速响应阀3的LS口，并流入负载反馈油路5。同时，快速响应阀3的P口的压力会作用在液控换向阀31的无弹簧端，推动阀芯向弹簧端移动。阀芯移动后，快速响应阀3的P口通流面积减小，快速响应阀3的LS口压力也减小，直到该压力与弹簧作用力平衡时，阀芯处于平衡位置。此时快速响应阀3的LS口的压力等于弹簧预紧压力，该快速响应阀3的LS口的压力通过负载反馈油路5的管路流至油泵2的变量机构，使油泵2处于小排量状态。

承上述，油泵2怠速时排量的大小取决于快速响应阀3的弹簧预紧力的大小。因此为了减少油泵2怠速功率损失，弹簧预紧力一般都很小，在0.05MPa-0.5MPa之间。此时油泵2出来的液压油源源不断地从油泵2的P口经由快速响应阀3的LS口流到负载反馈油路5，使得负载反馈油路5中始终充满压力油。因此，不管静止多长时间，当再次启动负载反馈阀1时，负载反馈的液压油能快速建立压力，传递给油泵2的LS变量调节机构，消除了延时现象。

当负载反馈阀1开启、车辆正常动作时，执行机构4的负载压力油会流到快速响应阀3的LX口，同时该压力会作用在快速响应阀3的弹簧端，打破了液控换向阀31阀芯的平衡状态，推动阀芯向无弹簧端移动，使得快速响应阀3的P口通流面积增大，于是快速响应阀3的LS口的压力增大，该压力信号传递到油泵2的变量控制机构上，油泵2的排量也增大。同时，快速响应阀3的LS口增大的压力也推动液控换向阀31向弹簧端移动，使得液控换向阀31重新处于新的平衡阀状态。此时快速响应阀3的LS口的压力等于弹簧预紧力+负载反馈压力。

相对于现有的传统的负载反馈系统来说，快速响应阀3的LS口的压力增加了一点，即快速响应阀3的弹簧预紧力。由于该压力很小，因此对系统的能量损失来说是很小的，但是消除了传统负载反馈的延时问题。

本发明实施例还提供一种液压负载传感系统，包括执行机构4和本发明任一技术方案所提供的快速响应装置。快速响应装置的负载反馈阀1与执行机构4连接。

上述技术方案提供的液压负载传感系统，不仅具备现有液压负载传感系统的所有功能，而且解决了现有液压负载传感系统、尤其是长反馈管路系统执行元件动作响应慢这个行业难题，节约了时间，提高了系统可靠性。

进一步地，执行机构4为油缸。

本发明实施例再提供一种工程车辆，包括本发明任一技术方案所提供的液压负载传感系统。

上述技术方案提供的工程车辆，具有上述液压负载传感系统，可使液压负载传感系统中的负载反馈油路5快速建立压力，尤其针对远距离长反馈管路的系统，能实现执行元件动作快速响应，解决了负载传感系统响应慢这个行业难题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种快速响应装置，其特征在于，包括：负载反馈阀(1)、油泵(2)和快速响应阀(3)；

所述快速响应阀(3)的第一进油口与所述油泵(2)的出油口连接，所述负载反馈阀(1)的负载油口与所述快速响应阀(3)的第二进油口连接，所述快速响应阀(3)的出油口通过负载反馈油路(5)与所述油泵(2)的变量控制机构连接；

其中，当所述负载反馈阀(1)处于关闭状态，所述油泵(2)的出油口输出的油液进入到所述快速响应阀(3)中，以使得所述负载反馈油路(5)中充满油液；

当所述负载反馈阀(1)处于开启状态，所述油泵(2)的出油口输出的油液和所述负载反馈阀(1)输出的油液都进入到所述快速响应阀(3)中，以使得所述负载反馈油路(5)中充满油液。

2.根据权利要求1所述的快速响应装置，其特征在于，所述快速响应阀(3)包括液控换向阀(31)；

所述油泵(2)的出油口与所述液控换向阀(31)的第一进油口连接，所述负载反馈阀(1)的负载油口与所述液控换向阀(31)的第二进油口连接，所述负载反馈阀(1)的负载油口还与所述液控换向阀(31)的第一控制油口连接，所述液控换向阀(31)的出油口与所述油泵(2)的变量控制机构通过所述负载反馈油路(5)连接，所述液控换向阀(31)的出油口还与所述液控换向阀(31)的第二控制油口连接；

其中，所述液控换向阀(31)的第一控制油口位于所述液控换向阀(31)的弹簧端，所述液控换向阀(31)的第二控制油口位于所述液控换向阀(31)的无弹簧端。

3.根据权利要求2所述的快速响应装置，其特征在于，所述液控换向阀(31)为液控二位三通换向阀。

4.根据权利要求2或3所述的快速响应装置，其特征在于，所述快速响应阀(3)还包括单向阀(32)；

所述负载反馈阀(1)的负载油口与所述液控换向阀(31)的第二进油口之间设置有所述单向阀(32)。

5.根据权利要求1-3任一项所述的快速响应装置，其特征在于，所述快速响应阀(3)位于所述负载反馈阀(1)附近或者与所述负载反馈阀(1)为一体式结构。

6.根据权利要求4所述的快速响应装置，其特征在于，所述快速响应阀(3)位于所述负载反馈阀(1)附近或者与所述负载反馈阀(1)为一体式结构。

7.根据权利要求2-3任一项所述的快速响应装置，其特征在于，所述液控换向阀(31)的弹簧端的弹簧预紧力为0.05MPa-0.5MPa。

8.根据权利要求4所述的快速响应装置，其特征在于，所述液控换向阀(31)的弹簧端的弹簧预紧力为0.05MPa-0.5MPa。

9.一种液压负载传感系统，其特征在于，包括执行机构(4)和权利要求1-8任一项所述的快速响应装置；

所述快速响应装置的负载反馈阀(1)与所述执行机构(4)连接。

10.根据权利要求9所述的液压负载传感系统，其特征在于，所述执行机构(4)为油缸。

11.一种工程车辆，其特征在于，包括权利要求9或10所述的液压负载传感系统。