CN104712603B - 一种汽车起重机的液压系统、汽车起重机及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车起重机的液压系统，包括：能量提供装置、闭式泵、电磁阀以及蓄能器，所述能量提供装置与所述闭式泵的主轴连接；还包括能够切换该汽车起重机的上下车工作状态的上下车切换阀，所述闭式泵经所述上下车切换阀和所述电磁阀与所述蓄能器连通。本发明还提供一种汽车起重机及控制方法。本发明能降低系统复杂度，并且能够实现下车行驶状态的制动能量回收与利用，降低成本。

Description

一种汽车起重机的液压系统、汽车起重机及控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别是一种汽车起重机的液压系统、汽车起重机及控制方法。
背景技术
一直以来，工程机械行业由于其产品数量大、耗油高、排放差，其节能问题己受到业界的广泛关注。汽车起重机作为工程机械的主要机型之一，与公路机动设备一样，穿梭于不同的城市与郊野，由于其质量重，行驶过程中制动、启停频繁，具有短暂、重复、周期性循环的工作特点。
目前液压混合动力技术被公认为是解决能源危机和环境污染的有效措施之一。液压混合动力利用液压泵/马达可工作于四象限的特点，回收工程机械浪费掉的制动动能，存储于高压液压蓄能器中，回收的能量可在整机的起动和加速过程中提供辅助功率，从而减小发动机的装机功率，降低油耗，减少有害气体的排放，提高制动装置和发动机的使用寿命。但目前现有的液压控制系统复杂，为实现发动机最优动力匹配，需针对不同工况设定相应控制参数，且针对上下车分别设置不同的动力源，配置成本高，相比非能量回收系统增加很多购置成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车起重机的液压系统、汽车起重机及控制方法，以降低配置成本和提高能量回收效率。
一种汽车起重机的液压系统，包括：能量提供装置、闭式泵、电磁阀以及蓄能器，所述能量提供装置与所述闭式泵的主轴连接；还包括能够切换该汽车起重机的上下车工作状态的上下车切换阀，所述闭式泵经所述上下车切换阀和所述电磁阀与所述蓄能器连通；在汽车起重机的上车工作状态下，所述闭式泵经所述上下车切换阀为上车闭式液压系统提供压力油；在汽车起重机的第一下车工作状态，所述能量提供装置能够通过所述闭式泵经所述上下车切换阀和所述电磁阀向所述蓄能器蓄能；在汽车起重机的第二下车工作状态，所述蓄能器能够经所述电磁阀和所述上下车切换阀为所述闭式泵提供辅助动力。
进一步地，还包括辅助泵，所述辅助泵与所述闭式泵具有共同的主轴，所述辅助泵经单向阀与所述上下车切换阀连通，所述单向阀的入口与所述辅助泵连通，所述单向阀的出口与所述上下车切换阀连通；在所述上车工作状态时，所述辅助泵能够经所述单向阀和所述上下车切换阀为上车开式液压系统提供压力油；在所述第一下车工作状态和第二下车工作状态时，所述辅助泵能够经所述单向阀和所述上下车切换阀向所述闭式泵提供恒压油源。
进一步地，还包括压力补偿泵，所述压力补偿泵的主轴与所述闭式泵的主轴共轴，经单向阀连接至油口，来向所述闭式泵补偿压力油。
进一步地，所述能量提供装置包括离合器和取力器，用于将行驶惯性能量输入给所述闭式泵。
进一步地，包括转速传感器，所述转速传感器用于检测所述闭式泵主轴的转速。
进一步地，包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述蓄能器的压力。
进一步地，包括控制器，所述控制器与所述转速传感器、压力传感器、电磁阀、上下车切换阀和所述闭式泵的斜盘角度控制装置电连接。
本发明还提供一种汽车起重机，其特征在于，包括上述的液压系统。
本发明还提供一种上述汽车起重机的控制方法，包括：在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵，所述闭式泵经所述上下车切换阀和所述电磁阀向所述蓄能器蓄能，所述蓄能器接收能量并储存；在第二下车工作状态，所述蓄能器经所述电磁阀和所述上下车切换阀为所述闭式泵提供辅助动力。
进一步地，包括：若当前蓄能器压力可用，则调节所述闭式泵，使其工作在马达工况，当所述能量提供装置工作时，蓄能器储存的压力输出机械能，以辅助所述汽车起重机起步或爬坡，当所述闭式泵的主轴转速到达预定转速，所述蓄能器停止释放能量，所述上下车切换阀换向，所述汽车起重机工作于上车工作状态，所述闭式泵直接给所述汽车起重机的上车回转系统或卷扬闭式系统提供压力油源。
进一步地，所述汽车起重机的液压系统还包括辅助泵，所述辅助泵与所述闭式泵具有共同的主轴，所述辅助泵的吸油口与油箱连通，所述辅助泵的出油口经单向阀与所述上下车切换阀连通；所述控制方法还包括：
在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵和所述辅助泵，所述辅助泵向所述闭式泵提供恒压油源；
在第二下车工作状态，蓄能器将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵和所述辅助泵，通过所述辅助泵卸载多余油压；
在上车工作状态，通过所述闭式泵和辅助泵分别向上车闭式液压系统和上车开式液压系统提供压力油源。
进一步地，在上车工作状态，所述闭式泵直接给上车回转或卷扬闭式系统提供压力油源，所述辅助泵给上车主系统变幅或伸缩系统提供压力油源。
本发明通过一套压力油源分别给上车和下车液压系统提供压力油，降低了系统复杂度，并且能够实现下车行驶状态的制动能量回收与利用，降低了成本。
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是本发明的汽车起重机液压系统的一个具体实施例的原理图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1示出了本发明的汽车起重机液压系统的一个具体实施例。如图1所示的汽车起重机的液压系统，包括：能量提供装置、闭式泵4、电磁阀10以及蓄能器12，所述能量提供装置与所述闭式泵4的主轴连接；还包括能够切换该汽车起重机的上下车工作状态的上下车切换阀8，所述闭式泵4经所述上下车切换阀8和所述电磁阀10与所述蓄能器12连通；在汽车起重机的上车工作状态下，所述闭式泵4经所述上下车切换阀8为上车闭式液压系统提供压力油；在汽车起重机的第一下车工作状态，所述能量提供装置能够通过所述闭式泵4经所述上下车切换阀8和所述电磁阀10向所述蓄能器12蓄能；在汽车起重机的第二下车工作状态，所述蓄能器12能够经所述电磁阀10和所述上下车切换阀8为所述闭式泵4提供辅助动力。本发明的闭式泵在能量回收及利用时根据需要工作在泵和马达两种工况，整体成本大大降低，提高了应用的可实施性，不产生多余的能耗。
另外，还包括辅助泵6，所述辅助泵6与所述闭式泵4具有共同的主轴，所述辅助泵6经单向阀7与所述上下车切换阀8连通，所述单向阀7的入口与所述辅助泵6连通，所述单向阀7的出口与所述上下车切换阀8连通；在所述上车工作状态时，所述辅助泵6能够经所述单向阀7和所述上下车切换阀8为上车开式液压系统提供压力油；在所述第一下车工作状态和第二下车工作状态时，所述辅助泵6能够经所述单向阀7和所述上下车切换阀8向所述闭式泵4提供恒压油源。通过上下车切换阀控制，闭式泵供给上车闭式液压系统的油源，辅助泵供给上车开式液压系统的油源，两者互不干扰，并能充分发挥各自功能。
为了实现闭式泵的压力补偿，还包括压力补偿泵41，所述压力补偿泵41的主轴与所述闭式泵4的主轴共轴，经单向阀连接至油口，来向所述闭式泵4补偿压力油。
为了达到蓄能目的，所述能量提供装置包括离合器2和取力器1，用于将行驶惯性能量输入给所述闭式泵4。当然，可根据实际情况的需要，选择其他类型的能量提供装置。
为了实时检测转速和蓄能器的内压，本发明还包括转速传感器3，所述转速传感器3用于检测所述闭式泵4主轴的转速；以及包括压力传感器11，所述压力传感器11用于检测所述蓄能器12的压力。为了便于更加可靠和精确地控制，本发明还包括控制器，所述控制器与所述转速传感器3、压力传感器11、电磁阀10、上下车切换阀8和所述闭式泵4的斜盘角度控制装置电连接。
本发明还提供一种汽车起重机，其包括上述的液压系统。
本发明还提供了一种上述液压系统的控制方法，在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵4，所述闭式泵4经所述上下车切换阀8和所述电磁阀10向所述蓄能器12蓄能，所述蓄能器12接收能量并储存；在第二下车工作状态，所述蓄能器12经所述电磁阀10和所述上下车切换阀8为所述闭式泵4提供辅助动力。这样，实现了汽车起重机的能量回收和合理利用。特别地，若当前蓄能器12压力可用，则调节所述闭式泵4，使其工作在马达工况，当所述能量提供装置工作时，蓄能器12储存的压力输出机械能，以辅助所述汽车起重机起步或爬坡，当所述闭式泵4的主轴转速到达预定转速，所述蓄能器12停止释放能量，所述上下车切换阀8换向，所述汽车起重机工作于上车工作状态，所述闭式泵4直接给所述汽车起重机的上车回转系统或卷扬闭式系统提供压力油源。
另外，所述汽车起重机的液压系统还包括辅助泵6，所述辅助泵6与所述闭式泵4具有共同的主轴，所述辅助泵6的吸油口与油箱5连通，所述辅助泵6的出油口经单向阀7与所述上下车切换阀8连通；所述控制方法还包括：在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵4和所述辅助泵6，所述辅助泵6向所述闭式泵4提供恒压油源；在第二下车工作状态，蓄能器12将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵4和所述辅助泵6，通过所述辅助泵6卸载多余油压；在上车工作状态，通过所述闭式泵4和辅助泵6向上车开式液压系统提供压力油源。这样，本发明一方面通过闭式泵和串联的辅助泵系统实现下车行驶的制动能量回收与利用；另外，通过切换阀，串联的闭式泵和辅助泵给上车液压系统提供压力油源。
具体地，在上车工作状态，所述闭式泵4直接给上车回转或卷扬闭式系统提供压力油源，所述辅助泵6给上车主系统变幅或伸缩系统提供压力油源。
下面结合本发明的结构，对本发明的操作方式进行简要介绍：
下车作业时，通过系统传感器检测脚制动踏板位置，变速箱档位和蓄能器压力等参数，控制器(内置算法)判断目前条件是否可以进行制动能量回收，若可以，则离合器2工作，取力器1将产品行驶惯性能量(机械能)输入给闭式泵4和辅助泵6，辅助泵负责给闭式泵A口提供恒压油源，闭式泵的B口作为压力油口输出一定的压力油源经能量控制阀10进入蓄能器12并储存；同样在下次产品启动时，系统压力传感器11检测到当前蓄能器压力可利用，然后调节闭式泵变量机构使其工作在马达工况，同时辅助泵出口流量卸荷，当离合器工作时，蓄能器储存的压力能释放使得传动轴旋转，输出机械能辅助产品起步或爬坡，当传动轴转速传感器检测其转速低于一定值后，控制器输出信号停止释放能量动作。
上车作业时，通过取力装置检测使得离合器常工作，上下车切换阀换向工作在上车作业状态，闭式泵直接给上车回转或卷扬闭式系统提供压力油源，辅助泵给上车主系统变幅或伸缩系统提供压力油源。
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 (12)

1.一种汽车起重机的液压系统，其特征在于，包括：能量提供装置、闭式泵(4)、电磁阀(10)以及蓄能器(12)，所述能量提供装置与所述闭式泵(4)的主轴连接；还包括能够切换该汽车起重机的上下车工作状态的上下车切换阀(8)，所述闭式泵(4)经所述上下车切换阀(8)和所述电磁阀(10)与所述蓄能器(12)连通；在汽车起重机的上车工作状态下，所述闭式泵(4)经所述上下车切换阀(8)为上车闭式液压系统提供压力油；在汽车起重机的第一下车工作状态，所述能量提供装置能够通过所述闭式泵(4)经所述上下车切换阀(8)和所述电磁阀(10)向所述蓄能器(12)蓄能；在汽车起重机的第二下车工作状态，所述蓄能器(12)能够经所述电磁阀(10)和所述上下车切换阀(8)为所述闭式泵(4)提供辅助动力。
2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括辅助泵(6)，所述辅助泵(6)与所述闭式泵(4)具有共同的主轴，所述辅助泵(6)经单向阀(7)与所述上下车切换阀(8)连通，所述单向阀(7)的入口与所述辅助泵(6)连通，所述单向阀(7)的出口与所述上下车切换阀(8)连通；在所述上车工作状态时，所述辅助泵(6)能够经所述单向阀(7)和所述上下车切换阀(8)为上车开式液压系统提供压力油；在所述第一下车工作状态和第二下车工作状态时，所述辅助泵(6)能够经所述单向阀(7)和所述上下车切换阀(8)向所述闭式泵(4)提供恒压油源。
3.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，还包括压力补偿泵(41)，所述压力补偿泵(41)的主轴与所述闭式泵(4)的主轴共轴，经单向阀连接至油口，来向所述闭式泵(4)补偿压力油。
4.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述能量提供装置包括离合器(2)和取力器(1)，用于将行驶惯性能量输入给所述闭式泵(4)。
5.如权利要求2、3或4所述的液压系统，其特征在于，包括转速传感器(3)，所述转速传感器(3)用于检测所述闭式泵(4)主轴的转速。
6.如权利要求5所述的液压系统，其特征在于，包括压力传感器(11)，所述压力传感器(11)用于检测所述蓄能器(12)的压力。
7.如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器与所述转速传感器(3)、压力传感器(11)、电磁阀(10)、上下车切换阀(8)和所述闭式泵(4)的斜盘角度控制装置电连接。
8.一种汽车起重机，其特征在于，包括如权利要求1～7任一个所述的液压系统。
9.一种如权利要求8所述的汽车起重机的控制方法，其特征在于，包括：在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵(4)，所述闭式泵(4)经所述上下车切换阀(8)和所述电磁阀(10)向所述蓄能器(12)蓄能，所述蓄能器(12)接收能量并储存；在第二下车工作状态，所述蓄能器(12)经所述电磁阀(10)和所述上下车切换阀(8)为所述闭式泵(4)提供辅助动力。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括：若当前蓄能器(12)压力可用，则调节所述闭式泵(4)，使其工作在马达工况，当所述能量提供装置工作时，蓄能器(12)储存的压力输出机械能，以辅助所述汽车起重机起步或爬坡，当所述闭式泵(4)的主轴转速到达预定转速，所述蓄能器(12)停止释放能量，所述上下车切换阀(8)换向，所述汽车起重机工作于上车工作状态，所述闭式泵(4)直接给所述汽车起重机的上车回转系统或卷扬闭式系统提供压力油源。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述汽车起重机的液压系统还包括辅助泵(6)，所述辅助泵(6)与所述闭式泵(4)具有共同的主轴，所述辅助泵(6)的吸油口与油箱(5)连通，所述辅助泵(6)的出油口经单向阀(7)与所述上下车切换阀(8)连通；所述控制方法还包括：
在第一下车工作状态，能量提供装置将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵(4)和所述辅助泵(6)，所述辅助泵(6)向所述闭式泵(4)提供恒压油源；
在第二下车工作状态，蓄能器(12)将所述汽车起重机的行驶机械能输入给闭式泵(4)和所述辅助泵(6)，通过所述辅助泵(6)卸载多余油压；
在上车工作状态，通过所述闭式泵(4)和辅助泵(6)向上车开式液压系统提供压力油源。
12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在上车工作状态，所述闭式泵(4)直接给上车回转或卷扬闭式系统提供压力油源，所述辅助泵(6)给上车主系统变幅或伸缩系统提供压力油源。
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