CN105829609B - 用于驱动振动机构的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于驱动压实辊(4、5)的振动机构(40)的液压系统(36)。该液压系统(36)包括：至少一个液压马达(37)，其可连接到振动机构(40)；和第一液压泵(38)，其流体地连接到所述至少一个液压马达(37)并且被布置用于将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达(37)。液压系统(36)还包括第二液压泵(39)，该第二液压泵(39)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)并且被布置用于将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达(37)。本公开还涉及一种用于控制压实辊的振动机构(40)的对应的方法。

Description

用于驱动振动机构的液压系统
技术领域
本公开涉及一种用于驱动压实辊的振动机构的液压系统。该液压系统包括：至少一个液压马达，所述至少一个液压马达可连接到振动机构；和液压泵，所述液压泵流体地连接到所述至少一个液压马达并且被布置用于将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达。本公开还涉及一种用于控制压实辊的振动机构的对应的方法。该液压系统可以安装在包括单个、两个或更多个压实辊的压实机上。
背景技术
压实机用于尤其在土方工程和道路施工中压实施工场所上的地面以实现光滑平坦的地面。地面可能包括土壤、碎石、沥青等。压实机包括将土壤挤压平坦的至少一个大致筒状压实辊。压实机部分地依赖于其静态质量并且部分地依赖于动态压实力以在压实辊与土壤表面之间的接触表面处形成高压实力。通过运行与至少一个压实辊相关联的振动机构来产生动态压实力。振动机构包括至少一个重物，所述至少一个重物从压实辊的滚动轴线偏心地偏移，并且在借助于振动驱动使重物旋转之后，由于偏心和相对高的惯性而产生离心力，由此产生动态压实力。
施工现场上的压实机通常以例如30秒的时序(sequence)向前和向后驱动。在每次方向改变期间，优选断开振动驱动以便避免对压实表面的有害作用。偏心质量具有高惯性，每当压实机使行进方向倒退时，偏心质量加速和减速。为了避免干扰压实机结构的固有频率以及提高生产率，振动驱动需要迅速(优选在10秒以内，更优选在5秒以内)被加速并且停止。振动驱动通常是液压性质。使惯性加速所需的扭矩与启动时间成反比。因此，偏心液压泵和马达的功率被设计用于该开始/停止活动。在稳定运行期间，所需的扭矩(旋转功率)通常显著小于启动扭矩的一半。
在用于振动驱动的、包括固定排量泵的传统液压系统中，在泵的供给流量与马达所消耗的流量之间的差引起的节流损失方面，丢失相对大量的能量。流量差随增加的马达转速而逐渐减小，经由减压阀被引导返回至箱。文献W02011095200描述了一种用于在不必损害加速水平的情况下减小能量损耗水平的解决方案。这种解决方案包括液压蓄能器和阀组件，液压蓄能器和阀组件用于在减速期间存储偏心机构的动能以及用于重新使用所述能量来使它们再次加速。然而，相对于压实机的燃料效率和成本效率而言，仍然存在提高的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压系统，该液压系统为偏心驱动器提供提高的燃料效率并且能够使用具有较小最大输出功率的动力源同时维持偏心驱动器的快速加速阶段。这至少部分地由权利要求1和15的特征化部分的特征来实现。
根据第一方面，本公开涉及一种用于驱动压实辊的振动机构的液压系统，其中该液压系统包括：至少一个液压马达，所述至少一个液压马达可连接到振动机构；和第一液压泵，所述第一液压泵流体地连接到所述至少一个液压马达并且被布置用于将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达。
根据第一方面，本公开的特征在于，液压系统还包括第二液压泵，所述第二液压泵流体地连接到所述至少一个液压马达并且被布置用于将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达。
在用于驱动振动系统的常规液压系统中，动力源，通常上柴油发动机，驱动单个固定排量液压泵以便将液压流体经由控制阀组件输送至液压马达。减压阀通过排除堆积在液压系统中的过多的潜在破坏性压力而提供液压系统的安全且适当的运行。单个固定排量泵必须具有充分的流通能力，以将液压马达和相关联的振动机构加速至公称速度。在振动机构的加速期期间，单个固定排量液压泵不断地输送高流量。由于泵的恒定流量，该能量的近似一半将在减压阀处被驱散，因为液压马达在偏心机构处连续地加速，并且经过液压泵的流量从零增加至泵全流量。减压阀影响液压马达的加速水平，对减压阀进行选择以避免由超压引起的对液压系统的任何损害。因此，在完全加速时间期间，单个固定排量泵系统将需要从发动机输出相对高的功率。
根据第一方面，液压系统包括第一液压泵和第二液压泵，所述第一液压泵和第二液压泵流体地连接到至少一个液压马达，并且两者都被布置用于将加压液压流体供应至液压马达。通过对第一液压泵和第二液压泵的适当地设定尺寸和操作，这种布置在维持偏心驱动器的快速加速阶段的同时实现偏心驱动器的提高的燃料效率。这些有利的方面可以例如通过如下方式实现：在液压马达加速阶段的第一部分期间，将加压液压流体从第一液压泵和第二液压泵中的仅一个供应至所述至少一个液压马达，以及在液压马达加速阶段的第二部分期间将加压液压流体从第一液压泵和第二液压泵两者供应至所述至少一个液压马达。该布置具有如下优点：与根据常规解决方案的单个固定排量泵的排量相比，每个液压泵可以呈现较小排量。在加速阶段期间，在相同的发动机速度下，小排量泵的运行需要比较大排量的运行小的发动机功率，因为在减压阀处将驱散较少的流量，即，能量。在单个液压泵的运行的某一时间段之后，也运行第二液压泵。可以对第一液压泵和第二液压泵的组合排量进行选择以对应于常规单泵设计的排量，使得可以将液压马达加速至期望的速度。
根据本公开的进一步方面，液压系统可以还包括流体地连接到所述至少一个液压马达的液压蓄能器。因此，偏心装置的动能的至少部分能够在其减速期间被转换成液压能并且临时存储在液压蓄能器中，并且在偏心装置的稍后加速之后，能够使用所存储的液压能来使偏心装置加速。使用蓄能器能够显著减小或甚至完全消除减压阀处的能量耗散，由此减少整体燃料消耗。
根据本公开的又一方面，第一液压泵和第二液压泵中的一个比第一液压泵和第二液压泵中的另一个具有更大的最大排量容积。两个泵大体上保证液压马达的公称速度被实现。由于与能量转换相关联的正常不可避免的能量损耗以及轴承中的摩擦等，偏心机构的旋转能量的回收量总是小于使偏心机构再次加速至相同的速度所需的能量。然而，由于能量损耗相对小，所以附加流体流形式的所需附加能量相对小。如果附加能量在蓄能器的完全排放之后供给，则必须由第一和第二泵供给的总流体流量相对较大，因为它对应于在公称马达转速下的流量。供给压力也必须相对高以提供所需的加速水平。当前发动机扭矩输入等于当前泵供给压力乘以当前总泵供给流量。因此，发动机必须能够在该短周期期间提供相对大的峰值输出功率，以将液压马达一直加速至公称速度。另外，动力传动系(尤其是发动机和泵)的部件需要针对该峰值功率被设计。
然而，如果来自较小泵的附加流体流量与来自蓄能器的流量同时被提供，则流量水平必须仅对应于因在减速/加速期间与液压蓄能器相关联的所述能量转换引起的所述能量损耗。因此，通过具有较小排量泵和较大排量泵、以及通过在加速阶段期间仅运行较小排量泵(即，作为加速泵)、以及通过仅在已经达到公称马达转速之后(即，在稳态模式下)运行较大排量泵，发动机峰值功率能够显著减小。较小的泵也可以被设计为能够在偏心机构的充分的加速水平所需的高压下输送流体的高压泵。然而，较大泵可以被设计成仅输送运转的偏心机构的稳态压力水平，该压力水平与加速压力低得多。因此，可以用较少的耐用材料以及以相对于公差而言较低的要求来制造较大泵，因而可以减小较大泵的成本。此外，因为较小的泵的容积排量(swept volume)甚至在高压下也相对小，所以来自发动机轴的所需的扭矩输出相对小。由于峰值功率的降低的要求，利用较佳的燃料效率和机械中的更容易安装的效果，能够减小所安装的发动机大小。此外，这种解决方案也能够通过将较小的泵和较大泵一起运行或通过仅运行液压系统的较大泵来实现振动频率的可变性。仅运行较大泵提供了较低频率模式，并且通过同时运行两个泵，提供较高频率模式，全都不需要任何附加部件以便提供两种不同的振动频率。
一旦这些偏心机构实现它们的公称速度，也能够连接较大泵。第一液压泵和第二液压泵中的较小排量泵具有在较大排量泵的10％-90％的范围内、优选在20％-70％的范围内、更优选在25％-50％的范围内的排量容积。将基于包括具体能量转换损耗的实际系统设计来确定第一和第二泵的实际相对大小。
本公开还涉及一种用于控制根据第一方面的压实辊的振动机构的方法。该振动机构被机械地连接到至少一个液压马达，所述至少一个液压马达布置成将被供给来自第一液压泵和第二液压泵的加压液压流体。该方法包括以下步骤：
在液压马达加速阶段的第一部分期间，通过将加压液压流体从第一液压泵和第二液压泵中的仅一个供应至所述至少一个液压马达来使所述液压马达加速，以及
在液压马达加速阶段的第二部分期间，通过将加压液压流体从第一液压泵和第二液压泵二者供应至所述至少一个液压马达来使所述液压马达加速。该方法将显示对应于上述第一方面的液压系统的优点。较小和较大液压泵使得能够使用更为成本有效且简单的部件来减小压实机的振动驱动器的能量消耗以及允许发动机峰值扭矩要求的显著降低。另外，较小排量泵可以设计成比所述较大液压泵耐受更大的容许压力，因为较大排量泵可以布置成在已经达到公称马达转速之后首先运行。在与较小排量泵相关的加速阶段已经终止并且已经达到稳态的阶段，不太复杂且不太昂贵的泵被认为是足够的。
另外的优点通过实施从属权利要求的一个或几个特征来实现。
根据本公开的又一方面，第一液压泵和第二液压泵中的一个是可变排量泵，并且第一液压泵和第二液压泵中的另一个是固定排量泵。这种布局使得能够实现在某一范围内的频率的无限可变性(如果需要)以便相对于环境材料优化压实结果。用可变排量泵更换仅较小排量泵以及保持较大排量泵用于基本稳态流是有益的。利用这两个泵，在低压下的高流量以及在高压下的小变速流的潜在组合允许低成本可变频率驱动。
本公开进一步涉及一种包括这种液压系统的压实机；包括用于执行所述方法的步骤的程序代码的计算机程序；计算机可读介质，其载有包括计算机程序，该计算机程序包括用于在所述程序产品在计算机上运行时执行所述方法的步骤的程序代码；以及用于控制所述液压系统的控制单元。
附图说明
在下文的详细描述中，参照附图，其中：
图1示出了示例性压实机，根据本公开的用于驱动振动机构的液压系统可以在该压实机上实施；
图2示出图1中的压实机的示例性压实辊；
图3示出本公开的第一实施例的示意版本；
图4示出第一实施例的更详细版本；
图5a示出说明本公开的教导的优点的图示；
图5b示出说明现有技术方案的性能的图示；
图6示出本公开的第二实施例；
图7示出本公开的第三实施例；
图8示出本公开的第四实施例；
图9示出说明根据本公开的液压系统的运行的第一变型例的流程图；
图10示出说明根据本公开的液压系统的运行的第三变型例的流程图；
图11示出说明根据本公开的液压系统的运行的第四变型例的流程图；
图12示出本公开的第五实施例；并且
图13示出根据本公开的控制单元的示例性布局。
具体实施方式
在下文中，将结合附图描述本公开的各个方面以说明(但非限制)本公开，其中相同的标记表示相同的元件，并且所描述的方面的变型不限于特定示出的实施例，而是能够适用于本公开的其它变型。
钢振动辊和鼓施加力，这种力增强压实作用。振动辊具有在轴上旋转的内部偏心配重。该旋转偏心配重使得辊在所有方向上移动，但其有效部分是上下移动。振动力是导致混凝土集料和土壤颗粒移动的快速上下运动。运动中的集料趋向于使本身更容易重定向，因此所述材料在辊的重量下更容易压实。对于像沙子、碎石和沥青的集料或颗粒材料而言，振动是特别有效的手段。相对大的压实机通常包括框架、可旋转地连接到该框架的前压实辊和后压实辊。该压实机还可以包括马达，用于可旋转地驱动组件，该组件用于使压实机振动，尤其使前压实辊和/或后压实辊振动。该压实机可以具有约10000kg的静态重量，因而每个辊施加约5000kg的静态重量。除了静态重量，每个振动辊可以施加仅由因定位在每个振动压实辊内的偏心旋转组件产生的离心力引起的约12000kg的动态重量。因此，总的有效压实重量通常可以增加至约17000kg。该示例清晰地示出了为压实辊提供旋转振动组件的优点。
图1示出串联式压实机1，该压实机1包括具有驾驶室3的车架2、前压实辊4和后压实辊5，每个压实辊分别经由可转向转环式联接器6、7安装在所述车架2底部的前后方。位于两个压实辊4、5之间的是发动机舱8，发动机舱8收容驱动发动机，通常是柴油发动机。所公开的压实机包括两个压实辊和一个驾驶室，但本公开应理解为仅是其中可以适当地实施根据本公开和液压系统方法的示例性压实机。根据本公开的液压系统和方法同样可以在具有至少一个压实辊的任何类型的压实机(例如，被其它对象(如牵引车或操作人)拉或推的压实机)中实施。
图2示出了示例性压实辊4、5的示意性简化截面图。压实辊4、5包括接触地面的筒形壁20。筒形壁20连接到结构支撑板23并且借助于两块外径向延伸板21可旋转地安装。径向延伸板21经由振动阻尼元件25(例如，橡胶金属元件)安装到结构支撑板23。马达35(例如液压马达或与齿轮箱结合的液压马达)紧固到车架支撑件24以驱动压实机1的压实辊4、5。轴承22被整合到马达35和径向延伸板21，以允许径向延伸板21和筒形壁20相对于车架支撑件24旋转以驱动压实机1。偏心机构30位于压实辊4、5的中心，并且通过滚动轴承29被可旋转地支撑在辊4、5内。偏心机构包括旋转轴线和从旋转轴线径向偏移的质心，使得偏心机构30在旋转之后产生从旋转轴线径向向外被引导的旋转离心力矢量。在此处，偏心机构被描绘为单件并具有恒定的质量中心偏移。然而，本公开同样适用于具有变质量中心偏移的偏心机构，这种偏移例如作为偏心机构的旋转方向和/或偏心机构30的转速的函数而变化。偏心机构30由液压马达37经由驱动轴28驱动，驱动轴28在两端处都借助于铰接接头连接，以便允许压实辊4、5以某一振幅和频率振动。从筒形壁20的内表面延伸的两个内径向延伸支撑板34承载轴承29，并且将由偏心机构30产生的振动传递至筒形壁20。
图3非常示意性地示出了根据本公开的第一实施例的、用于驱动压实辊的振动机构40的液压系统36。振动机构40通常包括至少一个偏心机构30，视情况还包括驱动轴28。液压系统36包括连接到振动机构40的液压马达37。液压系统36还包括第一液压泵和第二液压泵38、39，该第一液压泵和第二液压泵38、39流体地连接到至少一个液压马达37并布置成将加压液压流体经由流体供给路径41、42、43供应至液压马达37。第一液压泵和第二液压泵38、39部分地经由第一和第二单独供给路径41、42并且部分地经由公共供给路径43流体地连接到液压马达37。第一和第二单独供给路径41、42在联接点44处会合并合并到公共供给路径43。
单个动力源45(例如，内燃机或电动马达)经由机械变速器装置46可旋转地连接到第一液压泵和第二液压泵38、39，以便驱动所述泵38、39。本公开的图中仅示意性地描绘了机械变速器装置46，并且机械变速器装置46可以包括用于选择性地仅将第一泵38、仅将第二泵39或将两个泵38、39都连接至动力源的装置(未示出)，例如一个或多个离合器。当然，也可替代地使用分别为每个液压泵提供动力的单独的动力源。
液压系统36优选形成为开路系统，其中第一和第二泵38、39被布置成从在大约大气压力下存储液压流体一个或多个罐(未示出)抽吸液压流体，并且其中，离开液压马达37的流体被引导回所述箱。然而，液压系统36也可替代地形成为闭路系统，其中离开液压马达37的液压流体被引导回第一液压泵和第二液压泵38、39的流体进口端。开路系统和闭路系统的总布置图在现有技术中是已知的，并且图1和图3以及文献W02011095200中的对应文字被引用以作为其参照。
在图4中，更详细地示出了根据第一实施例的液压系统36的示例性布局。这里，液压系统36被图示为具有第一和第二固定排量泵38、39的开路布置。第一和第二泵可以具有大致相同的固定排量容积或不同的固定排量容积。第一液压泵和第二液压泵38、39的进口端口38i、39i流体地连接到箱47。类似于图3，动力源45经由机械变速器装置46驱动第一和第二泵38、39。泵38、39的出口38o、39o部分地经由单独流体供给路径41、42并且部分地经由公共供给路径43流体地连接到液压马达37的流体端口。
第一止回阀50设置在第一供给路径41处，并且其进口连接到第一泵38的出口端38o，从而允许从第一泵38到液压马达37的流体流动，但防止相反方向的流体流动。第二止回阀51设置在第二供给路径42处，并且其进口连接到第二泵39的出口端39o，从而允许从第二泵39到液压马达37的流体流动，但防止相反方向的流体流动。而且，因为每个止回阀50、51布置在联接点44(在此处，第一和第二单独供给路径41、42会合并合并)的上游处，所以允许从第一泵38到第二泵39的流体流动，防止相反方向的流体流动。
马达控制阀52布置在公共供给路径43中，以便控制液压马达37的运行。这里，马达控制阀52被示出为具有三个位置和四个端口的常闭式电控方向控制阀。流向液压马达37的流体流以及从液压马达37流出的流体流因此都流经马达控制阀52。该马达控制阀52使得液压马达37能够在两个方向上运行，如果偏心机构30在不同的旋转方向上具有不同的偏心率，则可能是有利的。马达控制阀52的密闭中心也确保在控制位置所述液压马达不接收任何流入。作为所公开的马达控制阀52的替代，更简单的阀装置可以设置在液压马达37的上游或下游，其中，离开液压马达的流体流向箱47。
如图4所示的机械变速器装置46缺乏用于将单个动力源45从第一和第二泵38、39断开的任何装置，因此，当扭矩从动力源45被供应至液压泵38、39时，第一和第二泵38、39不断地提供流体流。第一控制阀53被定位在第一返回路径54中，第一返回路径54将箱47与在第一止回阀50上游的第一供给路径41连接。类似地，第二控制阀55被定位在第二返回路径56中，第二返回路径54将箱47与在第二止回阀50上游的第二供给路径42连接。这里，第一和第二控制阀二者都被描绘为常开式电控方向阀，但其它变型也是可以的。而且，减压阀57位于第三返回路径58中，该第三返回路径58将箱47与分别在第一和第二止回阀50、51下游的第二供给路径41、42连接。用于保护液压系统的部件不会过压的减压阀通常被设定得相对高，例如约50-400巴，优选为100-300巴。
现在将参照图5a描述图4的液压系统36的运行，图5a示出了在偏心机构30从静止到公称速度的加速期间通过本公开的教导实现的能量损耗水平的减小。在该示例中，第一液压泵和第二液压泵38、39具有相同的排量容积。时间间隔t0-t1对应于第一加速阶段，且时间间隔t1-12对应于第二加速阶段。在时间t0之前，液压马达37的转速59是零，动力源以预定的恒定速度驱动第一和第二泵38、39，以在大致零进给压力p下输送恒定且相等的流量q(体积/时间)，因为第一和第二控制阀53、55是打开的。马达控制阀52处于关闭位置，从而防止任何流体到达马达37。在时间t0，第一控制阀53关闭第一返回路径54，并且马达控制阀52被设置为使得能够实现从公共供给路径43到液压马达37的流动。该动力源的尺寸适于保持大致恒定的输出速度，并且第一固定排量泵38以与进给压力p乘以供给流量q成比例的能量水平输送液压流量。在时间t0，来自第一泵的大致所有流体流都经过减压阀57，因为液压马达37静止。因此，在时间t0，功率损耗对应于p x q。进给压力p被认为是恒定的，并且液压马达37将因此以恒定值加速，直到当经过液压马达37的流量等于经过第一泵38的流量时的时间点t1为止。因为在时间t0和t1之间马达的消耗从零增加到q的流量，所以在减压阀57中，供给功率的一半被耗散并失去。这种能量损耗被示出为阴影线三角形区域E1并且对应于(t1-t0)x(p x q)/2。从第一泵38经过马达的蓄积流量对应于区域A1。
在时间t1，第二控制阀55关闭第二返回路径54。马达控制阀52和第一控制阀53在它们先前的位置上保持不变。结果，第二固定排量泵39以与进给压力p乘以供给流量q成比例的能量水平输送液压流动。在时间t1，从第二泵经过减压阀57的大致所有流量以及在时间t1的功率损耗因此对应于p x q。液压马达37将以恒定值继续加速，一直到经过液压马达37的流量等于经过第一和第二泵38、39的组合流量时的时间点t2为止。在减压阀57中，从第二泵39供应的功率的一半被耗散并失去。该能量损耗被示出为阴影线三角形区域E2并且对应于(t2-t1)x(p x q)/2。从第二泵39经过马达的蓄积流量对应于区域A2。必须将能量损耗E1+E2的总水平与单个液压泵布置成驱动液压马达的情形相比较。在图5b中示出这种布置的能量损耗，其中能量损耗被示出为阴影线三角形区域E3并且对应于(t2-t0)x(p x 2q)/2。因此，当使用两个同等大小的泵代替单级泵时，根据图4的液压系统36使得能量损耗能够减小一半。
还值得注意的事实是：图4的双泵实施例也使得能够缩短必须出自动力源的峰值功率的时间周期。对应于图5a的双泵液压系统的动力源在t0-t1的时间段内必须仅输送对应于流量q乘以进给压力p的峰值功率，并且在t1-t2的时间段内必须输送对应于2倍流量2q乘以进给压力p的峰值功率。因此，仅在加速阶段的一半期间需要动力源的峰值功率。然而，在对应于图5b的单级泵实施例中，在完整的时间间隔t0-t2期间，动力源必须在峰值功率下运行，因为泵排量是恒定值2q，并且进给压力p也是恒定值。
图6示出液压系统36的第二实施例，该液压系统36还包括液压蓄能器60以及液压马达37，该液压蓄能器60流体地连接到第一和第二泵38、39的出口38o、39o。蓄能器60连接到公共供给路径43。蓄能器60流体地连接到液压马达37，并且在偏心减速阶段期间由液压马达37经由蓄能器控制阀61蓄能。为了检测蓄能器的蓄能状态，可以在供给路径63中设置有压力开关或压力传感器62。在下一个加速阶段中，该蓄能器被流体地连接到液压马达37并在加速阶段期间释能。仅与对蓄能器蓄能和释能相关联的能量损耗必须从液压泵补充供给，以便使偏心机构30加速返回至公称速度。因为与对蓄能器蓄能和释能相关联的能量损耗通常相对小，所以，用于使偏心机构30加速的来自动力源的功率输出几乎被消除。因此，液压蓄能器60使得能够进一步减小或完全消除所述减压阀57处的能量耗散，这取决于对减压阀57的设定，均无需使用可变排量泵。
希望允许小型化该动力源45而不缩短偏心机构加速时间。当蓄能器60首先用于将偏心机构30加速至公称速度的大概95％的速度、随后在将偏心机构30一直加速到公称速度的短时间段内使用第一和第二泵38、39中的一个或两个时，小型化通常是不可能的，因为泵38、39必须在所述短时间段内以高压和高流量供应加压流体。因此，在所述短时间段内仍然需要发动机全功率，因此排除了小型化该动力源的可能性。图6的液压系统通过在对蓄能器释能之前和/或在对蓄能器释能的同时(即，当需要较小的流量时)运行液压泵中的一个来解决该问题。在恒定压力下降低水平的所需流量使得能实现降低水平的输入功率。因此，第一和第二泵的单独的、差不多同时或连续的运行使得能够与液压蓄能器一起使用较小的内燃机，同时仍然能够被偏心机构迅速加速至公称速度。然而，通过使液压泵具有不同的排量容积，实现了更进一步的优点。通过提供较小排量液压泵和较大排量液压泵以及通过在从蓄能器排出加压液压流体之前和/或与从蓄能器排出加压液压流体同时运行较小排量液压泵，发动机峰值功率的进一步减小是可能的，由此使得能够进一步小型化内燃机和使用耐较小压力的大排量液压泵。
然而，如已经提及的，将偏心机构加速至公称速度所需的附加流量相对小。这方面可以进一步通过为第一液压泵和第二液压泵中的一个提供比第一液压泵和第二液压泵中的另一个较大排量容积来实现。可以根据预期的能量损耗水平选择较小排量液压泵，使得蓄能器排出流量和来自较小排量液压泵的输出流合起来对于将马达加速至公称速度而言是充分的。优选地，第一液压泵和第二液压泵中的较小液压泵可以具有在较大排量泵的10％-90％的范围内、优选在20％-70％的范围内、更优选在25％-50％的范围内的排量容积。使用较小排量泵来加速偏心机构使得甚至能够进一步减少发动机尺寸，因为需用功率与排量容积成比例。此外，该较小液压泵也可以设计成比所述较大排量泵耐受更高的运行压力，由此使得能够用较不耐用、较轻且较便宜材料(例如，铝)来制造较大排量泵。通常，该较小排量泵用于将偏心机构加速至公称速度，并且较大排量泵仅在稳态模式下运行，在该稳态模式下，进给压力低得多。在稳态运行下，无流体经过减压阀57。如果大排量泵的排量容积大到足以在公称速度下驱动马达，则仅较小排量泵可另外用于改变偏心机构的频率。大排量泵的运行单独提供第一频率，并且，大排量泵和小排量泵二者的同时运行提供第二较高的频率。
参考图7，图7示出液压系统36的第三实施例，偏心机构运行频率的变化能够替代地通过将第一液压泵和第二液压泵38、39中的一个液压泵39设置为可变排量泵并将第一液压泵和第二液压泵38、39中的另一个液压泵38设置为固定排量泵来布置。优选地，较小排量泵39是可变排量泵，因为与大的可变排量泵相比，小的可变排量泵成本较低。可变排量泵39优选为能够提供在最小和最大流量水平之间的任何流量水平的连续可变排量泵。因此，与如图6中所示的具有两个固定排量泵的方案相比，可能的偏心频率的范围显著增大了。
对于上述实施例1-3中的每一个，第一供给路径和第二供给路径41、42两者都没有任何附加的液压马达。第一供给路径和第二供给路径41、42因此没有任何液压马达。此外，马达方向控制阀52设置在联接点44和马达37之间的公共供给路径43中。
参考图8，图8示出了液压系统36的第四实施例，蓄能器供给路径64设置在第二排量泵39的出口端39o与蓄能器60的进口之间。蓄能器供给路径64没有像第二和第三实施例中那样连接到公共供给路径43。因此，第二泵39的出口端39o不连接到马达控制阀或马达37。优选地，第二排量泵39具有比第一泵38小的排量容积。两个泵38、39在此被示出为固定排量泵，但其中一个泵(第一泵38或第二泵39)可以是可变排量泵。在压实循环期间，较小排量的第二泵39能够独立于偏心机构的运行模式而用于对蓄能器60蓄能。因此，该设计延长了对液压蓄能器蓄能的潜在时间，从而使得第二泵39的排量大小需要进一步减小。
对于上述实施例1-4中的每一个，马达方向控制阀52被布置成控制从第一液压泵38到液压马达37的流动和/或从第二液压泵39到液压马达37的流动。
下面将参照图9-11的流程图来描述在压实机的偏心机构的典型减速阶段和后续加速阶段期间、根据实施例2和3的液压系统的运行的几个优选示例。第一泵38是较大的固定排量泵，并且第二泵39是较小的固定排量泵。
图9的流程图示意性地示出了第一变型，其中偏心机构处于运行中，并且流体从第一和第二泵38、39中的一者或二者被供给。该流程图的第一步S91涉及接收使偏心机构的运行停止的指令。结果，在步骤S92中，来自泵38、39的供给流被转至箱47，并且马达输出流连接至蓄能器而用于对其蓄能。当马达转速达到零时，蓄能器控制阀和/或马达控制阀被设置在关闭位置。在步骤S93中接收使偏心机构再次达到公称速度的指令之后，来自第二泵39的输出流被防止经由第二控制阀55溢出到所述箱，蓄能器控制阀61被打开以便能够实现蓄能器60和蓄能器供给路径63之间的流动，并且马达控制阀被设定成使得使马达加速的来自公共供给路径43的流动是期望的方向。结果，马达被加速。在达到公称速度之后，在步骤S94中，来自第一泵(与第二泵39一起或本身)的流体流被供应至马达以使马达保持在公称速度。因此，通过较小排量马达的运行而使得能够使用动力源45的较小输出功率，实现了加速。
这些部件能够以如下方式被设定尺寸：在加速的第一阶段期间，蓄能器60将消费来自第二泵39的流体流的一部分，使得减压阀损耗减小或完全消除。在该加速的第二阶段期间，一旦马达转速已经进一步增加，到马达37的额外流体流将来自蓄能器60。在所描述的第一变型例中，蓄能器60和第二泵39二者都受到控制，以差不多同时将加压流体供应至马达37。然而，根据第二较不有利的变型例，在第一加速阶段期间，第二泵39也可替代地被控制为加压流体的单个源，并且在第二加速阶段期间，蓄能器60可以被控制为加压流体的单个源。然而，这种控制策略将导致损耗，因为从第二马达39供应的流体流的逐渐减小的部分将因此不可避免地经由减压阀57被驱散回箱47。
图10的流程图示意性地示出了第三变型例，其中偏心机构处于运行中并且流体从第一和第二泵38、39中的一者或二者供给。该流程图的第一步S101涉及接收使偏心机构的运行停止的指令。结果，在步骤S102中，来自第一和第二泵38、39的供应流被转至箱47，而马达输出流连接到蓄能器以便对其蓄能。当马达转速达到零时，蓄能器控制阀和/或马达控制阀被设置在关闭位置。在该变型例中，在马达的静止期间，即，在马达控制阀处于关闭位置中的情况下，通过第二泵39对蓄能器进行的额外蓄能至少部分地在步骤S103中执行。结果，在加速阶段期间，蓄能器60的蓄能水平可因此增加到超过使偏心机构加速至公称速度所需的蓄能水平，而无需来自任何泵38、29的加压流体。因此，在步骤S104中接收使偏心机构再次具有公称速度的指令之后，来自第一和第二泵38、39二者的输出流能够分别经由第一和第二控制阀53、55流动至所述箱，同时，蓄能器控制阀61被打开以使得来自蓄能器60的加压流体能够流至马达37。结果，马达被加速。在步骤S105中达到公称速度之后，来自蓄能器的流体流停止，并且来自第一泵38(与第二泵39一起或本身)的流体流被供应至马达37以使该马达保持在公称速度。因此，在无对动力源45的任何显著功率需求的情况下实现了加速。在偏心机构静止阶段期间，使偏心机构加速所需的额外功率转而被输入到蓄能器中。
图11的流程图示意性地示出第四变型例，其中，偏心机构处于运行中，并且流体从第一和第二泵38、39中的一者或二者被供给。该流程图的第一步S111涉及接收使偏心机构的运行停止的指令。结果，在步骤S112中，从第一泵38供应的流体流被转至箱47，而马达输出流结合来自第二泵39的输出流对蓄能器60蓄能。当马达转速达到零时，蓄能器控制阀和/或马达控制阀被设置在关闭位置。在该变型例中，在减速阶段期间，通过第二泵39对蓄能器进行的额外蓄能因此被执行。结果，在加速阶段期间，蓄能器60的蓄能水平增加到超过使偏心机构加速至公称速度所需的蓄能水平，而无需来自任何泵38、29的加压流体。结果，在步骤S113中接收使偏心机构再次具有公称速度的指令之后，来自第一和第二泵38、39二者的输出流能够分别经由第一和第二控制阀53、55流动至所述箱，同时，蓄能器控制阀61被打开，以使得来自蓄能器60的加压流体能够流至马达37。结果，马达被加速。在步骤S114中达到公称速度之后37，来自蓄能器的流体流停止，并且来自第一泵38(与第二泵39一起或本身)的流体流被供应至马达37以使该马达保持在公称速度。因此，在无对动力源45的任何显著功率需求的情况下实现了加速。在偏心机构减速阶段期间，使偏心机构加速所需的附加功率则被输入到蓄能器中。这在偏心机构静止阶段期间发动机功率需要用于其它操作(例如使压实机的驱动方向反向)的情况下是有益的。
上文的变型例2、3和4的组合当然也是可以的，其中，在偏心机构减速、静止和加速阶段中的一个或多个期间，第二控制阀55被至少部分地设置在关闭状态。此类机械的可能的运行模式将是合并这些不同的操作变型例以便优化发动机峰值功率减小。在偏心速度小于来自所使用的供给泵的相关流的阶段期间，存在到蓄能器的连接部以便通过这种额外流蓄能，避免了任何减压损耗。蓄能器蓄能时间能够延长，此外，借助于小泵从减速阶段的开始直至加速阶段结束对蓄能器蓄能，在加速阶段结束的时间点，大排量的第一泵能够受到控制以将加压流体供应至马达并取代来自蓄能器的流体流。通过尽可能延长蓄能时间，能够使用较小排量泵，由此导致在所述泵的工作期间减小的发动机功率。
参考图12，公开了液压系统36的第五实施例。该液压系统类似于参照图6-7示出和描述的液压系统，但差别是使用单个可变排量液压泵39代替两个液压泵。液压系统36被构造成：在液压泵39在低排量运行范围内运行的同时，通过从液压蓄能器60供应加压液压流体而将液压马达37加速至公称速度。随后，当液压马达37已经达到公称速度时，液压系统36被构造成通过从在高排量运行范围内运行的泵39供应加压液压流体而使液压马达在稳态模式下运行。通过在马达37的加速阶段期间使可变排量液压马达39在低排量运行范围内运行，在马达37的加速阶段期间，需要相对高的进给压力来对马达37迅速加速，需要动力源45的减小的功率输出，因为所需的功率输出与排量容积成比例。然而，低排量运行范围不输送足够的流体流以使马达37保持在公称速度。
因此，在减压阀上无任何或至少无过多功率损耗的情况下已经达到公称速度之后，可变排量泵39被简单地控制为在中高排量运行范围内运行，以提供足够的流体流以便使马达37保持在公称速度。类似于参照图6和图7的公开内容，该液压系统能够被构造成在液压马达加速阶段的至少一部分期间将加压液压流体从液压蓄能器60和液压泵39同时供应至液压马达37，或者构造成：首先将加压液压流体从液压泵39供应至液压蓄能器60，随后通过仅从液压蓄能器60供应加压液压流体而将液压马达37加速至公称速度。
所描述的用于运行液压系统的方法特别适合于受到控制单元或计算机的控制。图13示意性地示出这种控制单元的布局。本公开涉及一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行上述方法的步骤。本公开还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质携载有包括程序代码的计算机程序，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码用于执行上述方法的步骤。最后，本公开涉及一种用于控制液压系统的控制单元，所述控制单元包括存储器和处理器，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器可运行，以运行所述程序代码来执行上述方法的所有步骤。
图13示出根据本公开的控制单元150的示意图。控制单元150包括非易失性存储器152、处理器151和读写存储器156。存储器152被布置成存储用于控制液压系统150的计算机程序。数据处理单元151例如能够包括微型计算机。该程序能够以可执行程序的形式或在压缩状态下存储。数据处理单元151被定制为经由数据总线157与存储器152通信。此外，数据处理单元151被定制为经由数据总线158与读写存储器156通信。数据处理单元151也被定制为通过使用数据总线160与数据端口159通信。根据本发明的方法能够由数据处理单元151执行，数据处理单元151运行该存储器152中存储的程序。
本文中使用的术语“流体地连接”不仅包括如下布局：其中两个液压部件(例如，液压泵、液压马达或液压蓄能器)经由流路(例如，管)直接连接，而且还包括如下布局：其中所述两个液压部件经由阀构件连接，所述阀构件能够被控制以实现所述两个液压部件之间的在至少一个方向上的流体流动。所述阀构件例如可以是方向控制阀或止回阀。
在权利要求中所提及的附图标记不应视为限制由权利要求保护的主题的范围，其唯一功能是使权利要求更容易理解。
如将要意识到的是，本公开能够在各个显而易见的方面进行修改，所有这些修改均未脱离所附权利要求的范围。例如，已经公开了具有单个液压马达的液压系统，但本公开也包含具有串联设置的两个液压马达的变型例。当压实机包括两个压实鼓(均具有偏心机构)时，可有利地实施这种布置。此外，该液压系统可另外被设计为还包括用于压实机的推进的液压驱动马达。因此，这些附图及其书面描述在性质上应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (29)

1.一种用于驱动压实辊(4、5)的振动机构(40)的液压系统(36)，所述液压系统(36)包括：至少一个液压马达(37)，所述至少一个液压马达(37)能够连接到所述振动机构(40)；和第一液压泵(38)，所述第一液压泵(38)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)并布置成将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达(37)，其特征在于，所述液压系统(36)还包括第二液压泵(39)，所述第二液压泵(39)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)并布置成将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达(37)，
其中，所述液压系统(36)被构造成：在液压马达加速阶段的第一部分期间将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的仅一个供应至所述至少一个液压马达(37)，并在所述液压马达加速阶段的第二部分期间将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)二者供应至所述至少一个液压马达(37)。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)还包括液压蓄能器(60)，所述液压蓄能器(60)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)。
3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)具有相同的排量容积，或者，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个比所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的另一个具有更大的最大排量容积。
4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的较小排量泵具有在较大排量泵的10％-90％的范围内的排量容积。
5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的较小排量泵具有在较大排量泵的20％-70％的范围内的排量容积。
6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的较小排量泵具有在较大排量泵的25％-50％的范围内的排量容积。
7.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个被设计成比所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的另一个耐受更高的运行压力。
8.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个是可变排量泵，而所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的另一个是固定排量泵。
9.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：在液压马达减速阶段期间将加压液压流体从所述至少一个液压马达(37)供应至所述液压蓄能器(60)，并在液压马达加速阶段期间将加压液压流体从所述液压蓄能器(60)供应至所述至少一个液压马达(37)。
10.根据权利要求2或9所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：
通过从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个以及所述液压蓄能器(60)至少部分地同时或依次供应加压液压流体，将所述液压马达(37)加速至公称速度，并且
当所述液压马达(37)已经达到所述公称速度时，通过将加压液压流体至少从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的另一个供应至所述液压马达(37)而使所述液压马达(37)在稳态模式下运行。
11.根据权利要求10所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：在所述液压马达加速阶段的至少一部分期间，将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个以及所述液压蓄能器(60)同时供应至所述至少一个液压马达(37)。
12.根据权利要求10所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：首先，将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个供应至所述液压蓄能器(60)；随后，通过仅从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速至公称速度。
13.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)经由第一供给路径(41)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)，所述第二液压泵(39)经由第二供给路径(42)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)，并且所述第一供给路径和第二供给路径(41、42)二者都没有任何附加的液压马达。
14.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)部分地经由公共供给路径(43)且部分地经由单独供给路径(41、42)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)，所述单独供给路径(41、42)在联接点(44)处会合并合并到所述公共供给路径(43)，并且在所述公共供给路径(43)中设置有至少一个液压流动控制部件。
15.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的液压系统，其特征在于，至少一个阀(52)被布置成控制从所述第一液压泵(38)到所述至少一个液压马达(37)的流动和/或从所述第二液压泵(39)到所述至少一个液压马达(37)的流动。
16.一种用于驱动压实辊(4、5)的振动机构(40)的液压系统(36)，所述液压系统(36)包括：至少一个液压马达(37)，所述至少一个液压马达(37)能够连接到所述振动机构(40)；和可变排量的液压泵，所述液压泵流体地连接到所述至少一个液压马达(37)并布置成将加压液压流体供应至所述至少一个液压马达(37)，所述液压系统(36)还包括液压蓄能器(60)，所述液压蓄能器(60)流体地连接到所述至少一个液压马达(37)，其特征在于，所述液压系统(36)形成开路系统，所述开路系统被构造成：
在所述液压泵在低排量运行范围内运行的同时，通过从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速到公称速度，以及
当所述液压马达(37)已经达到所述公称速度时，通过从在高排量运行范围内运行的所述液压泵供应加压液压流体而使所述液压马达(37)在稳态模式下运行。
17.根据权利要求16所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：在所述液压马达加速阶段的至少一部分期间，将加压液压流体从所述液压蓄能器(60)和所述液压泵同时供应至所述至少一个液压马达(37)。
18.根据权利要求16所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统(36)被构造成：首先，将加压液压流体从所述液压泵供应至所述液压蓄能器(60)；随后，通过仅从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速至公称速度。
19.一种压实机(1)，其包括根据前述权利要求1-18中的任一项的液压系统(36)。
20.一种用于控制压实辊(4、5)的振动机构(40)的方法，其中，所述振动机构(40)被机械地连接到至少一个液压马达(37)，所述至少一个液压马达(37)布置成将被供应有来自第一液压泵(38)和第二液压泵(39)的加压液压流体，所述方法包括以下步骤：
在液压马达加速阶段的第一部分期间，通过将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的仅一个供应至所述至少一个液压马达(37)而使所述液压马达(37)加速；以及
在所述液压马达加速阶段的第二部分期间，通过将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)二者供应至所述至少一个液压马达(37)而使所述液压马达(37)加速。
21.根据权利要求20所述的方法，包括以下步骤：
在液压马达减速阶段期间，将加压液压流体从所述至少一个液压马达(37)供应至液压蓄能器(60)；以及
在液压马达加速阶段期间，将加压液压流体从所述液压蓄能器(60)供应至所述至少一个液压马达(37)。
22.根据前述权利要求20-21中的任一项所述的方法，包括以下步骤：
通过从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个以及所述液压蓄能器(60)至少部分地同时或依次供应加压液压流体，将所述液压马达(37)加速至公称速度；以及
当所述液压马达(37)已经达到所述公称速度时，通过将加压液压流体至少从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的另一个供应至所述液压马达(37)而使所述液压马达(37)在稳态模式下运行。
23.根据权利要求22所述的方法，包括以下步骤：在所述液压马达加速阶段的至少一部分期间，将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个以及所述液压蓄能器(60)同时供应至所述至少一个液压马达(37)。
24.根据权利要求22所述的方法，包括以下步骤：
将加压液压流体从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一个供应至所述液压蓄能器，随后
通过仅从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速至公称速度。
25.根据前述权利要求20-21中的任一项所述的方法，包括：通过选择性地从所述第一液压泵(38)和第二液压泵(39)中的一者或二者将加压液压流体供应至所述液压马达(37)来调节所述振动机构(40)的振动频率。
26.一种用于控制压实辊(4、5)的振动机构(40)的方法，其中，所述振动机构(40)被机械地连接到至少一个液压马达(37)，所述至少一个液压马达(37)布置成将被供应有来自开路液压系统中的可变排量的液压泵和/或液压蓄能器(60)的加压液压流体，所述方法包括以下步骤：
在所述液压泵在低排量运行范围内运行的同时，通过从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速到公称速度；以及
当所述液压马达(37)已经达到所述公称速度时，通过从在高排量运行范围内运行的所述液压泵供应加压液压流体而使所述液压马达(37)在稳态模式下运行。
27.根据权利要求26所述的方法，包括以下步骤：在所述液压马达加速阶段的至少一部分期间，将加压液压流体从所述液压蓄能器(60)和所述液压泵同时供应至所述至少一个液压马达(37)。
28.根据权利要求26所述的方法，包括以下步骤：
将加压液压流体从所述液压泵供应至所述液压蓄能器(60)，随后
通过仅从所述液压蓄能器(60)供应加压液压流体而将所述液压马达(37)加速至公称速度。
29.一种用于控制液压系统的控制单元，所述控制单元被构造成执行根据权利要求20-28中的任一项所述的方法的步骤。
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