CN105351164A - 轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制装置，包括：扭矩控制装置和电比例先导装置，所述扭矩控制装置和电比例先导装置相连接，扭矩控制装置设定好泵输入扭矩后，通过电磁铁输入不同大小的电流以控制泵的相应输入扭矩，一个输入电流对应泵的一个输入扭矩。通过上述方式，本发明轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法，能够根据输入电流的变化对应使泵输入扭矩发生改变，控制效率高。

Description

轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是涉及一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法。

背景技术

随着市场对小型挖掘机在操作舒适性、节能等方面的要求不断提高，促使各厂家加快了对各自现有的产品进行优化和更新换代步伐，传统的小型挖掘机用主泵的控制方式一般为负载敏感、压力切断及恒扭矩控制，已不能满足主机的发展需求，电比例流量控制、电比例压力控制、电比例扭矩控制等控制方式将为小型挖掘机未来所采用，以满足市场不同的需求。基于当前不断增长的市场需求，本发明提出了一种小型挖掘机用斜盘式液压柱塞泵电比例扭矩控制方式，其特点是在柱塞泵恒扭矩控制方式的基础上，增加电比例扭矩控制，通过电磁铁输入不同大小的电流以控制泵的相应输入扭矩，一个输入电流对应泵的一个输入扭矩。采用本发明提及的控制方式，在小型挖机上可以实现不同作业模式的扭矩需求，例如在不同电流下可以分别实现轻载模式、中间模式、高效率模式，其中轻载模式如平地等，只需要主泵较小的输入扭矩就可完成工作，在该模式下挖机的能耗将显著降低；中间模式为效率与能耗兼顾模式，常用来挖土、装车、甩土等工况，为普遍模式；而高效率模式常用在一些极端工况下，如挖掘石子工地、破碎水泥地等挖掘力大和效率要求高的工况。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法，能够根据输入电流的变化对应使泵输入扭矩发生改变，控制效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，包括：扭矩控制装置和电比例先导装置，所述扭矩控制装置和电比例先导装置相连接，所述电比例先导装置包括阀体，所述阀体的上端连接有比例电磁铁，所述阀体内设置有减压阀和先导阀，所述减压阀和和比例电磁铁相连接，所述阀体内设置有先导油口和连通油口，所述先导油口与减压阀相连接，所述连通油口分别与减压阀和先导阀相连接，所述先导阀与扭矩控制装置相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述扭矩控制装置包括控制阀体，所述控制阀体内设置有控制阀套和扭矩调节装置，所述控制阀套活动连接在控制阀体上，所述控制阀套内活动连接有控制阀芯，所述控制阀芯一端与扭矩调节装置相连接，另一端与先导阀相贴合，所述控制阀体上铰接有反馈杆，所述反馈杆一端连接在控制阀套上，另一端连接在伺服活塞上，所述控制阀体上设有泵负载油口、进入泵伺服活塞油口和泄油口。

在本发明一个较佳实施例中，所述减压阀内部设置有减压阀阀芯，所述减压阀阀芯上连接有比较弹簧，所述比例电磁阀和比较弹簧推动减压阀阀芯上下移动用以使先导油口和连通油口之间接通或断开以及使先导油口和泄油口之间接通或断开。

在本发明一个较佳实施例中，所述所述减压阀阀芯和阀体之间连接形成第一压力腔，所述先导油口和连通油口接通后由液压油向第一压力腔产生液压力作用于减压阀阀芯。

在本发明一个较佳实施例中，所述先导阀内部设置有先导阀阀芯，所述先导阀阀芯上连接有复位弹簧，所述先导阀阀芯与扭矩控制装置的控制阀芯相贴合。

在本发明一个较佳实施例中，所述先导阀阀芯和阀体之间连接形成第二压力腔，所述先导油口和连通油口接通后由液压油向第二压力腔产生液压力作用于先导阀阀芯，先导阀阀芯将作用于传递至控制阀芯上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的控制方法，包括以下步骤：a：扭矩控制装置设定泵输入扭矩；b：当比例电磁铁电流较低或者为0时，减压阀阀芯受比较弹簧的向上推力FS而移动，使得连通油口和泄油口相连通，此时先导阀阀芯的第二压力腔受到连通油口的液压力为F3=0；c：当比例电磁铁电流逐渐增大时，比例电磁阀对减压阀的压力Fd逐渐增大，直至大于比较弹簧的作用力，使减压阀向下移动，减压阀向下移动后连通油口和先导油口接通，减压阀阀芯受到连通油口作用于第一压力腔的液压力F2逐渐增大，当Fd=Fs+F2时，减压阀阀芯停止移动，此时先导油口的液压力开始减小，同时连通油口的液压力也减小，减小后的连通油口的液压力作用于先导阀阀芯的第二压力腔上，作用力为F3，F3作用于扭矩控制装置的控制阀芯上；d：扭矩控制装置的控制阀芯受F3作用，根据F3大小以控制泵的相应输入扭矩。

在本发明一个较佳实施例中，步骤d中先设定好扭矩调节装置的泵输入扭矩，当泵负载压力泵负载油口在超过通过的值至泵最高使用范围内变动时，控制泵负载油口进入进入泵伺服活塞油口的压力油，推动伺服活塞带动斜盘角度产生变化，同时伺服活塞带动反馈杆旋转以带动控制阀套向伺服活塞反方向移动，使进入泵伺服活塞油口与泄油口相接通，此时伺服活塞停止移动，最终实现泵负载与斜盘角度的对应变化，既实现泵输入扭矩的控制T=P*q/（2π）接近于一个定值。

本发明的有益效果是：本发明轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法，能够根据输入电流的变化对应使泵输入扭矩发生改变，控制效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的局部结构放大示意图；

图3是图1所示轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的局部结构放大示意图；

图4是图1所示轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的局部结构放大示意图；

图5是图1所示轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的扭矩曲线图；

图6是图1所示柱塞泵电比例扭矩控制装置的电比例扭矩控制原理示意图；

附图中各部件的标记如下：1、扭矩控制装置，1a、控制阀体，1b、控制阀芯，1c、控制阀套，1d、扭矩调节装置，1e、反馈杆，1f、杠杆销，2、电比例先导装置，2a、比例电磁阀，2b、减压阀，2c、阀体，2d、先导阀，P、泵负载油口，Pi、先导油口，Ps、进入泵伺服活塞油口，T、泄油口，U、调节反馈杆U形槽，Po、连通油口，C、第一压力腔，B、第二压力腔，A、压力作用腔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，包括：扭矩控制装置1和电比例先导装置2，扭矩控制装置1和电比例先导装置2相连接，电比例先导装置2包括阀体2c，阀体2c的上端连接有比例电磁铁2a，阀体2c内设置有减压阀2b和先导阀2d，减压阀2c和比例电磁铁2a相连接，阀体2c内设置有先导油口Pi和连通油口Po，先导油口Pi与减压阀2c相连接，连通油口Po分别与减压阀2c和先导阀2d相连接，先导阀2d与扭矩控制装置1相连接。扭矩控制装置1包括控制阀体1a，控制阀1a体内设置有控制阀套1c和扭矩调节装置1d，控制阀套1c活动连接在控制阀体1a上，控制阀套1c内活动连接有控制阀芯1b，控制阀芯1b一端与扭矩调节装置1d相连接，另一端与先导阀2d相贴合，控制阀体1上铰接有反馈杆1e，反馈杆1e一端连接在控制阀套1c上，另一端连接在伺服活塞（图中未画出）上，控制阀芯1b和控制阀套1c之间有2个不同的直径配合，两直径之间设置有压力作用腔A，D直径大于d,故产生向右的作用力F1；反馈杆1e通过杠杆销1f铰链在控制阀体1a上，一端通过销与阀套的长槽孔链接，另一端通过调节反馈杆U形槽U与泵的伺服活塞（图中未画出）连接，既通过反馈杆1e的杠杆作用阀套与伺服活塞的移动方向相反；扭矩调节装置1d设置在控制阀芯1b的一端，通过弹簧力作用于控制阀芯1n上，该弹簧力与负载泵负载油口的液压作用力相反。扭矩控制装置1设置有泵负载油口P、进入泵伺服活塞油口Ps和泄油口T，通过液压力和弹簧力的共同作用以控制进入泵伺服活塞油口Ps连通泵负载油口P或泄油口T；泵伺服活塞随着进入泵伺服活塞油口压力的变化产生位移，控制阀套1c通过反馈杆1e的杠杆作用产生与伺服活塞相反方向的位移。扭矩控制装置1的工作原理为先设定好扭矩调节装置1d的弹簧力，既设定好泵输入扭矩，当进入泵伺服活塞油口的液压力在超过通过的值至泵最高使用范围内变动时，该装置能控制泵负载油口P的液压油进入进入泵伺服活塞油口Ps，推动伺服活塞带动斜盘角度产生变化，同时伺服活塞带动反馈杆1e旋转以带动控制阀套1c向伺服活塞反方向移动，使进入泵伺服活塞油口Ps与泄油口T接通，此时伺服活塞停止移动，最终实现泵负载与斜盘角度的对应变化，既实现泵输入扭矩的控制T=P*q/（2π）接近于一个定值。

另外，减压阀2b内部设置有减压阀阀芯，减压阀阀芯上连接有比较弹簧，比例电磁阀2a和比较弹推动减压阀阀芯上下移动用以使先导油口Pi和连通油口Po之间接通或断开以及使先导油口Pi和泄油口T之间接通或断开。

另外，减压阀阀芯和阀体2c之间连接形成第一压力腔C，先导油口Pi和连通油口Po接通后由液压油向第一压力腔C产生液压力作用于减压阀阀芯。

另外，先导阀2d内部设置有先导阀阀芯，先导阀阀芯上连接有复位弹簧，先导阀阀芯与扭矩控制装置1的控制阀芯1b相贴合。

另外，先导阀阀芯和阀体2c之间连接形成第二压力腔B，先导油口Pi和连通油口Po接通后由液压油向第二压力腔B产生液压力作用于先导阀阀芯2d1，先导阀阀芯将作用于传递至控制阀芯1b上。

比例电磁铁2a推杆电磁推力Fd作用于减压阀阀芯2b1一端，减压阀阀芯2b1与阀体2c之间设置有2个不同直径配合，d1大于d2，之间有第一压力腔C，当先导油口Pi与连通油口Po接通后，连通油口Po压力油作用于第一压力腔C产生液压力F2，方向与电磁推力Fd相反，减压阀2b一端设置有比较弹簧，弹力为Fs；先导阀阀芯与阀体2c之间也设置有2个不同直径配合，d4大于d3，之间有第二压力腔B，当先导油口Pi与连通油口Po接通后，连通油口Po的液压力F3作用于第一压力腔B上，先导阀阀芯2d1一侧设置有复位弹簧2d2，确保先导阀阀芯2d1紧贴在扭矩控制装置1的控制阀芯1b上。

一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的控制方法，包括以下步骤：a：扭矩控制装置设定泵输入扭矩；b：当比例电磁铁2a电流较低或者为0时，减压阀阀芯受比较弹簧的向上推力FS而移动，使得连通油口Po和泄油口T相连通，此时先导阀阀芯的第二压力腔受到连通油口Po的液压力为F3=0；c：当比例电磁铁2a电流逐渐增大时，比例电磁阀2a对减压阀2b的压力Fd逐渐增大，直至大于比较弹簧的作用力，使减压阀2b向下移动，减压阀2b向下移动后连通油口Po和先导油口Pi接通，减压阀阀芯受到连通油口Po作用于第一压力腔C的液压力F2逐渐增大，当Fd=Fs+F2时，减压阀阀芯停止移动，此时先导油口Pi的液压力开始减小，同时连通油口Po的液压力也减小，减小后的连通油口Po的液压力作用于先导阀阀芯的第二压力腔B上，作用力为F3，F3作用于扭矩控制装置1的控制阀芯1a上；d：扭矩控制装置1的控制阀芯1b受F3作用，根据F3大小以控制泵的相应输入扭矩。步骤d中先设定好扭矩调节装置1的泵输入扭矩，当泵负载压力泵负载油口P在超过通过的值至泵最高使用范围内变动时，控制泵负载油口P进入进入泵伺服活塞油口Ps的压力油，推动伺服活塞带动斜盘角度产生变化，同时伺服活塞带动反馈杆1e旋转以带动控制阀1c套向伺服活塞反方向移动，使进入泵伺服活塞油口Ps与泄油口T相接通，此时伺服活塞停止移动，最终实现泵负载与斜盘角度的对应变化，既实现泵输入扭矩的控制T=P*q/（2π）接近于一个定值。

因此扭矩控制装置和电比例变扭矩装置组合起来的功能是扭矩控制装置设定好泵输入扭矩后，通过电磁铁输入不同大小的电流以控制泵的相应输入扭矩，一个输入电流对应泵的一个输入扭矩。

区别于现有技术，本发明轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置及其控制方法，能够根据输入电流的变化对应使泵输入扭矩发生改变，控制效率高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，包括：扭矩控制装置和电比例先导装置，所述扭矩控制装置和电比例先导装置相连接，所述电比例先导装置包括阀体，所述阀体的上端连接有比例电磁铁，所述阀体内设置有减压阀和先导阀，所述减压阀和和比例电磁铁相连接，所述阀体内设置有先导油口和连通油口，所述先导油口与减压阀相连接，所述连通油口分别与减压阀和先导阀相连接，所述先导阀与扭矩控制装置相连接。

2.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，所述扭矩控制装置包括控制阀体，所述控制阀体内设置有控制阀套和扭矩调节装置，所述控制阀套活动连接在控制阀体上，所述控制阀套内活动连接有控制阀芯，所述控制阀芯一端与扭矩调节装置相连接，另一端与先导阀相贴合，所述控制阀体上铰接有反馈杆，所述反馈杆一端连接在控制阀套上，另一端连接在伺服活塞上，所述控制阀体上设有泵负载油口、进入泵伺服活塞油口和泄油口。

3.根据权利要求2所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，所述减压阀内部设置有减压阀阀芯，所述减压阀阀芯上连接有比较弹簧，所述比例电磁阀和比较弹簧推动减压阀阀芯上下移动用以使先导油口和连通油口之间接通或断开以及使先导油口和泄油口之间接通或断开。

4.根据权利要求3所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，所述减压阀阀芯和阀体之间连接形成第一压力腔，所述先导油口和连通油口接通后由液压油向第一压力腔产生液压力作用于减压阀阀芯。

5.根据权利要求3所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，所述先导阀内部设置有先导阀阀芯，所述先导阀阀芯上连接有复位弹簧，所述先导阀阀芯与扭矩控制装置的控制阀芯相贴合。

6.根据权利要求5所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置，其特征在于，所述先导阀阀芯和阀体之间连接形成第二压力腔，所述先导油口和连通油口接通后由液压油向第二压力腔产生液压力作用于先导阀阀芯，先导阀阀芯将作用于传递至控制阀芯上。

7.一种如权利要求1所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a：扭矩控制装置设定泵输入扭矩；

b：当比例电磁铁电流较低或者为0时，减压阀阀芯受比较弹簧的向上推力FS而移动，使得连通油口和泄油口相连通，此时先导阀阀芯的第二压力腔受到连通油口的液压力为F3=0；

c：当比例电磁铁电流逐渐增大时，比例电磁阀对减压阀的压力Fd逐渐增大，直至大于比较弹簧的作用力，使减压阀向下移动，减压阀向下移动后连通油口和先导油口接通，减压阀阀芯受到连通油口作用于第一压力腔的液压力F2逐渐增大，当Fd=Fs+F2时，减压阀阀芯停止移动，此时先导油口的液压力开始减小，同时连通油口的液压力也减小，减小后的连通油口的液压力作用于先导阀阀芯的第二压力腔上，作用力为F3，F3作用于扭矩控制装置的控制阀芯上；

d：扭矩控制装置的控制阀芯受F3作用，根据F3大小以控制泵的相应输入扭矩。

8.根据权利要求7所述的轴向柱塞泵电比例扭矩控制装置的控制方法，其特征在于，步骤d中先设定好扭矩调节装置的泵输入扭矩，当泵负载压力泵负载油口在超过通过的值至泵最高使用范围内变动时，控制泵负载油口进入进入泵伺服活塞油口的压力油，推动伺服活塞带动斜盘角度产生变化，同时伺服活塞带动反馈杆旋转以带动控制阀套向伺服活塞反方向移动，使进入泵伺服活塞油口与泄油口相接通，此时伺服活塞停止移动，最终实现泵负载与斜盘角度的对应变化，既实现泵输入扭矩的控制T=P*q/（2π）接近于一个定值。