CN104895855B - 用于机器的液压系统、机器和液压系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机器的液压系统，包括第一定量泵和第二定量泵，第一定量泵和第二定量泵用于向驱动机器的作业工具的液压缸供给液压流体，其中，该液压系统还包括控制阀，该控制阀设有与第一定量泵流体连接的第一输入端口、与第二定量泵流体连接的第二输入端口、与驱动作业工具的液压缸流体连接的第一输出端口和与油箱流体连接的第二输出端口，其特征在于，所述控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置中，由第一定量泵和第二定量泵泵送的液压流体均被引导到所述液压缸，在第二工作位置中，仅由第二定量泵泵送的液压流体被引导到所述液压缸，而由第一定量泵泵送的液压流体直接被引导返回油箱。

Description

用于机器的液压系统、机器和液压系统控制方法

技术领域

本发明总体上涉及一种液压系统，更具体地涉及一种包括两个定量泵的液压系统以及包含该液压系统的机器。

背景技术

诸如轮式装载机、挖掘机、推土机、平地机或其它类型重型设备之类的机器通常使用被供应来自机器上的一个或多个泵的液压流体的多个致动器来完成各种任务。在这类机器中，推土机是一种应用广泛的多用途工程机械，推土机的作业工具包括安装在推土机前端的推土铲和安装在推土机后端的松土器，它们在机器的液压系统的驱动下实现松土、铲削和输运泥土、砂石等功能。比较高端的推土机的液压系统使用变量柱塞泵为作业工具提供液压流体。另外，为了节省能量，还可以结合负载敏感系统来控制液压流体的供给。其缺点是柱塞泵的成本比较高，从而导致整个机器的成本较高。与变量柱塞泵相比较，定量泵的成本较低。但是，使用定量泵需要考虑同时满足负载较小时作业工具移动速度块和负载较大时作业工具移动速度慢之间的矛盾。

本发明旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种用于机器的液压系统，该液压系统包括第一定量泵和第二定量泵，第一定量泵和第二定量泵用于向驱动机器的作业工具的液压缸供给液压流体，其中，该液压系统还包括控制阀，该控制阀设有与第一定量泵流体连接的第一输入端口、与第二定量泵流体连接的第二输入端口、与驱动作业工具的液压缸流体连接的第一输出端口和与油箱流体连接的第二输出端口，其特征在于，所述控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置中，由第一定量泵和第二定量泵泵送的液压流体均被引导到液压缸，在第二工作位置中，仅由第二定量泵泵送的液压流体被引导到液压缸，而由第一定量泵泵送的液压流体直接被引导返回油箱。

在另一个方面中，本发明涉及一种包括所述液压系统的机器。

在又一个方面中，本发明涉及一种用于机器的液压系统的控制方法，该液压系统包括第一定量泵、第二定量泵和油箱，第一定量泵和第二定量泵用于向驱动机器的作业工具的液压缸供给液压流体，该方法的特征在于，当液压系统中的负载反馈压力低于一设定压力时，将由第一定量泵和第二定量泵泵送的液压流体同时引导到液压缸，当负载反馈压力达到该设定压力时，仅将由第二定量泵泵送的液压流体引导到液压缸，而将由第一定量泵泵送的液压流体直接引导回油箱。

附图说明

下面将参考示意性的附图更详细地描述本发明。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本发明。在附图中：

图1示意性地示出根据本发明的液压系统，和

图2示出图1的液压系统中使用的控制阀的一个实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的用于一机器、例如履带式推土机的液压系统10，该液压系统10包括两个定量泵，即第一定量泵12和第二定量泵14，定量泵12和14可用于从油箱18抽取液压流体并且将液压流体输送至用于驱动机器的作业工具（未示出）的液压缸。作业工具可以具体化为铲斗、叉形装置、推进装置、切割装置、铲子、除雪机或者本领域已知的任何其它任务执行装置。作业工具在液压缸的驱动下能够完成各种动作，诸如举升、倾斜、枢转、旋转、摆动或者本领域已知的其它运动。

如图1所示，第一定量泵12和第二定量泵14可由发动机通过公共的驱动轴驱动，并且这两个定量泵输出的液压流体可经由控制阀16输送至适当的液压缸。控制阀16例如可以是二位四通阀，其设置有与第一定量泵12流体连接的第一输入端口P1、与第二定量泵14流体连接的第二输入端口P2、与驱动作业工具的液压缸流体连接的第一输出端口A和与油箱18流体连接的第二输出端口T。控制阀16可具有两个工作位置，在第一工作位置（图1中所示的左位），控制阀16将由第一定量泵12和第二定量泵14泵送的液压流体同时引导到液压缸，实现两个定量泵的合流，在第二工作位置（图1中所示的右位），控制阀16仅将由第二定量泵14泵送的液压流体引导到液压缸，而将由第一定量泵12泵送的液压流体引导返回油箱18。控制阀16在第一工作位置和第二工作位置之间的切换通过液压系统中的负载反馈压力自动控制。如图1所示，来自负载的反馈压力可以经由控制通道20到达控制阀16的反馈压力口22。当负载反馈压力较小时，控制阀16在左侧弹簧24的作用下被偏压在左位位置，此时，第一和第二定量泵在合流状态下工作，来自这两个定量泵的液压流体被同时输送至适当的液压缸，从而控制相应的作业工具快速移动，使得液压系统10的效率增加。当负载反馈压力达到控制阀16的一预先设定压力时，该负载反馈压力克服左侧弹簧24的偏压力，使控制阀16切换至右位位置。此时，仅由第二定量泵14泵送的液压流体被引导至液压缸，控制作业工具的移动，而由第一定量泵12泵送的液压流体则被直接引导回油箱18。这样可以减小系统的能量损失，并可避免系统过热。

图1中示出的控制阀16是二位四通阀。应当理解，在不脱离本发明的思想的情况下可以采用其它适当类型的阀，只要其能够实现上面所述的控制功能即可。

图2示意性地示出控制阀16的一个实施例。在该实施例中，控制阀16被构造为包括单向阀2、顺序阀4和逻辑阀6的阀组，其中，第二输入端口P2通过流体通道30直接与第一输出端口A流体连接，第一输入端口P1通过流体通道31和32经由单向阀2与第一输出端口A流体连接。逻辑阀6为二位四通阀，其包括输入口61、输出口62、压力控制口63和压力反馈口64。输入口61一方面流体连接至流体通道31，另一方面通过节流部与压力控制口63流体连接。另外，输入口61还与压力反馈口64流体连接。输出口62与第二输出端口T流体连接。顺序阀4为二位四通阀，其包括输入口41、输出口42和压力控制口43。输入口41与逻辑阀6的压力控制口63流体连接，输出口42与第二输出端口T流体连接，压力控制口43流体连接至流体通道32（即，压力控制口43与第一输出端口A流体连接）。顺序阀4可以在使其输入口41和输出口42流体断开的第一位置与使其输入口41和输出口42流体连通的第二位置之间切换。顺序阀4配置为在压力控制口43处的压力达到一预先设定压力时从第一位置切换到第二位置。逻辑阀6可以在使其输入口61和输出口62流体断开的第一位置与使其输入口61和输出口62流体连通的第二位置之间切换。

当第一输出端口A处的压力（该压力对应于液压系统10的负载反馈压力）较小时，顺序阀4和逻辑阀6均处于它们的流体断开位置，因此，来自第二定量泵14的液压流体从第二输入端口P2经过流体通道30到达第一输出端口A，来自第一定量泵12的液压流体从第一输入端口P1经过流体通道31、单向阀2和流体通道32到达第一输出端口A。此时，第一和第二定量泵12、14在合流状态下工作。

当第一输出端口A处的压力达到所述预先设定压力时，顺序阀4的压力控制口43处的压力也达到所述预先设定压力，因此顺序阀4切换到其第二位置，蓄积在压力控制口63和输入口41之间的液压流体经由顺序阀4流回油箱18，导致压力控制口63处的压力降低，结果逻辑阀6切换到其第二位置。因此，来自第一定量泵12的液压流体从第一输入端口P1通过逻辑阀6直接返回油箱18。只有来自第二定量泵14的液压流体被引导至驱动作业工具的液压缸。

将单向阀2、顺序阀4和逻辑阀6设计成阀组的形式可以节省液压系统10的布置空间，这能够进一步降低包括该液压系统的机器的成本。应当理解，在不脱离本发明的思想的情况下，本领域技术人员可以设想具有其它结构构型的控制阀16，而不局限于图2所示的实施例。

根据本发明的液压系统10通过控制阀16利用来自负载的反馈压力自动地控制第一和第二定量泵12、14的合流或不合流，在负载较小时使第一和第二定量泵同时向液压缸大流量快速供给液压流体，控制作业工具快速移动，从而提高机器的工作效率，而在负载较大、负载反馈压力达到一预定压力值时，控制阀16仅将来自第二定量泵14的液压流体引导至液压缸以便控制作业工具的移动，而将来自第一定量泵12的液压流体直接引导回油箱，从而减小能量损失并避免系统过热。根据本发明的液压系统10的结构简单，并且与变量泵相比较，定量泵的使用大幅降低了包含该液压系统的机器的制造成本。

工业适用性

根据本发明的液压系统10特别适用于推土机，尤其是履带式推土机。下面以推土机为例说明本发明的液压系统10的操作。应当理解，液压系统10适用于任何需要对驱动作业工具的液压缸进行控制的机器。

推土机的作业工具包括推土铲和松土器，推土机的液压系统包括用于控制推土铲的举升和下降的提升液压缸、用于控制推土铲的倾斜的倾斜液压缸、和用于控制松土器的抬高和落下的松土器液压缸。

图1中示出的液压系统10通过适当的流体管路连接到提升液压缸、倾斜液压缸和松土器液压缸，并且例如通过相应的手柄以及换向阀控制来自控制阀16的液压流体被引导至哪个液压缸，从而实现期望的动作。

下面以提升液压缸为例进行说明。

当液压系统10工作时，第一定量泵12和第二定量泵14从油箱18抽取液压流体，并且经过控制阀16将液压流体引导至提升液压缸以便控制推土铲的升降。当负载较小时，控制阀16使得第一和第二定量泵12、14在合流状态下工作，二者同时向提升液压缸大流量快速供给液压流体，由此快速地移动推土铲上升或者下降，从而提高工作效率。当推土铲遇到较大的载荷（例如铲运的物料较重）时，液压系统的工作压力增大，当系统压力达到前面所述的预先设定压力时，控制阀16将来自第二定量泵14的液压流体引导至提升液压缸，控制推土铲的升降，并且引导来自第一定量泵12的液压流体直接返回油箱。

以类似的方式，液压系统10能够根据负载的大小自动地调节被引导至倾斜液压缸和/或松土器液压缸的液压流体的流量，以便在工作效率和减小能量损失及避免系统过热之间取得一定的平衡。

上面借助具体实施例对本发明的液压系统进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本发明的发明思想的情况下对本发明的液压系统做出多种改变和变形。结合对说明书的考虑及所公开的液压系统的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。

Claims (7)

1.一种用于机器的液压系统（10），包括第一定量泵（12）和第二定量泵（14），所述第一定量泵（12）和第二定量泵（14）用于向驱动机器的作业工具的液压缸供给液压流体，其中，所述液压系统还包括控制阀（16），所述控制阀（16）设有与所述第一定量泵（12）流体连接的第一输入端口（P1）、与所述第二定量泵（14）流体连接的第二输入端口（P2）、与驱动作业工具的液压缸流体连接的第一输出端口（A）和与油箱（18）流体连接的第二输出端口（T），其特征在于，所述控制阀（16）具有第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置中，由所述第一定量泵（12）和第二定量泵（14）泵送的液压流体均被引导到所述液压缸，在第二工作位置中，仅由所述第二定量泵（14）泵送的液压流体被引导到所述液压缸，而由所述第一定量泵（12）泵送的液压流体直接被引导返回油箱（18）。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述控制阀（16）配置成使得当所述第一输出端口（A）处的压力低于一设定压力时，所述控制阀（16）处于第一工作位置，当所述第一输出端口（A）处的压力达到所述设定压力时，所述控制阀（16）处于第二工作位置。

3.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于，所述控制阀（16）构造为一阀组，所述阀组包括单向阀（2）、顺序阀（4）和逻辑阀（6），其中：

-所述第二输入端口（P2）直接与所述第一输出端口（A）流体连接；

-所述第一输入端口（P1）通过所述单向阀（2）与所述第一输出端口（A）流体连接；

-所述顺序阀（4）和逻辑阀（6）配置和连接成使得当所述第一输出端口（A）处的压力低于一设定压力时，来自所述第一定量泵（12）的液压流体经过所述单向阀（2）到达所述第一输出端口（A），当所述第一输出端口（A）处的压力达到所述设定压力时，来自所述第一定量泵（12）的液压流体经过所述逻辑阀（6）返回油箱（18）。

4.一种机器，包括根据前述权利要求中任一项所述的液压系统（10）。

5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述机器是履带式推土机。

6.一种用于机器的液压系统的控制方法，所述液压系统（10）包括第一定量泵（12）、第二定量泵（14）和油箱（18），所述第一定量泵（12）和第二定量泵（14）用于向驱动机器的作业工具的液压缸供给液压流体，所述方法的特征在于，当所述液压系统中的负载反馈压力低于一设定压力时，将由所述第一定量泵（12）和第二定量泵（14）泵送的液压流体同时引导到所述液压缸，当负载反馈压力达到所述设定压力时，仅将由所述第二定量泵（14）泵送的液压流体引导到所述液压缸，而将由所述第一定量泵（12）泵送的液压流体直接引导回油箱（18）。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制通过控制阀（16）实现，所述控制阀（16）设有与所述第一定量泵（12）流体连接的第一输入端口（P1）、与所述第二定量泵（14）流体连接的第二输入端口（P2）、与所述液压缸流体连接的第一输出端口（A）和与油箱（18）流体连接的第二输出端口（T），所述控制阀（16）具有第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置中，由所述第一定量泵（12）和第二定量泵（14）泵送的液压流体均被引导到所述液压缸，在第二工作位置中，仅由所述第二定量泵（14）泵送的液压流体被引导到所述液压缸，而由所述第一定量泵（12）泵送的液压流体直接被引导返回油箱（18），所述控制阀（16）配置成使得当所述第一输出端口（A）处的压力低于所述设定压力时，所述控制阀（16）处于第一工作位置，当所述第一输出端口（A）处的压力达到所述设定压力时，所述控制阀（16）处于第二工作位置。