CN106081914A - 负载敏感系统、负载敏感控制方法及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负载敏感系统、负载敏感控制方法及起重机，其中，负载敏感系统包括泵和至少一个主阀，还包括控制器、第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置设于所述主阀的阀前管路，用于测量所述主阀的阀前压力，所述第二检测装置设于所述主阀的阀后管路，用于测量所述主阀的阀后压力，所述第一检测装置和所述第二检测装置均连接所述控制器，所述控制器能够根据接收到的阀前压力和阀后压力调节所述泵的排量。本发明通过实时检测主阀前后的压力变化，将变化值传输到控制器，控制器根据当前工况，调节泵的排量，解决了由于管路的长短以及通径大小出现的压力损失、压力波动、压力反馈延迟等问题，能够真实反馈负载压力，提高系统的可靠性。

Description

负载敏感系统、负载敏感控制方法及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种负载敏感系统、负载敏感控制方法及起重机。

背景技术

负载敏感技术在中小吨位起重机上应用的比较广泛，主要原因在于其具有良好的节能性，液压泵能够根据系统需求提供相应的流量，系统所需流量不受负载压力的影响。然而随着轮式起重机液压系统技术的快速发展，以及用户需求的不断提高，轮式起重机液压系统的节能性、适应工况的复杂性受到的关注越来越多，特别是在全球能源短缺的今天节能性问题显得更为突出。

LS液压系统(阀前补偿负载敏感系统)是液压技术人员针对节能性问题提出的一款节能液压系统，该系统在起重机上得到了成功的应用，大大提升了起重机液压系统的节能性。虽然LS液压系统能大幅度提升液压系统的节能性，但是也存在着以下缺陷。

1)LS液压系统采用负载敏感泵，即主阀阀前和阀后的压力分别作用到负载敏感泵的压差控制阀上，根据压差的变化来自动改变负载敏感泵的排量，由于LS液压系统的阀后压力通过管路反馈至泵，而在实际使用过程中，管路的长短以及通径大小都将会对反馈压力有影响，若选择不合适，则会出现压力损失、压力波动、压力反馈延迟等问题，影响负载压力的真实反馈，影响系统的可靠性。

2)LS液压系统通过弹簧来设定压差值，压差值为固定压差，调速性能较差，很难实现流量的全方位调节。当主阀处于中位时，即系统待机时，系统压力始终保持该压差值，将增加系统的油耗。

3)当起重机需要进行复合动作时，如果液压系统所需求的总流量大于油泵能提供的最大流量时，则LS液压系统的压力补偿器就会失去压力补偿作用，不能实现系统的复合动作或会出现一个动作快一个动作慢的情况。

现有技术中的LUDV液压系统也存在上述第一条缺陷和第二条缺陷。

下面对本发明中涉及到的技术术语进行解释。

复合动作：起重机的主动作伸缩、变幅、主卷、副卷等，操作两个及以上的动作称为复合动作。

流量饱和：起重机液压系统中，特别是复合动作时，常出现负载需求流量大于泵的供油量，即为流量饱和。

LS液压系统：为阀前补偿负载敏感系统，通过设在主阀芯前的压力补偿器来实现调速的作用，不能实现饱和流量的按需分配，即当出现流量饱和时，负载大的压力补偿器不起作用，主阀的阀前和阀后压差变小，负载小的压力补偿器有动作，负载大的压力补偿器动作慢或无动作。

LUDV液压系统：为阀后补偿负载敏感系统，通过设在主阀芯后的压力补偿器来实现调速的作用，系统流量出现饱和时，压力补偿器的压差调节不会失效，主阀芯前后的压差保证一致，系统将按比例把液压泵提供的流量分配给各执行元件。

发明内容

本发明的目的是提出一种负载敏感系统、负载敏感控制方法及起重机，能够真实反馈负载压力，提高系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种负载敏感系统，其包括泵和至少一个主阀，还包括控制器、第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置设于所述主阀的阀前管路，用于测量所述主阀的阀前压力，所述第二检测装置设于所述主阀的阀后管路，用于测量所述主阀的阀后压力，所述第一检测装置和所述第二检测装置均连接所述控制器，所述控制器能够根据接收到的阀前压力和阀后压力调节所述泵的排量。

在一优选或可选实施例中，所述泵包括电控变量泵，所述电控变量泵连接变量电磁阀，所述变量电磁阀连接所述控制器，所述控制器发出信号给所述变量电磁阀，所述变量电磁阀用于调节所述电控变量泵的排量。

在一优选或可选实施例中，所述主阀连接两个第一电比例减压阀，两个所述第一电比例减压阀用于控制所述主阀的换向。

在一优选或可选实施例中，所述负载敏感系统还包括第二电比例减压阀，所述第二电比例减压阀连接所述控制器，所述泵排出的液压油通过所述第二电比例减压阀进入所述第一电比例减压阀，所述控制器根据接收到的阀前压力和阀后压力控制所述第二电比例减压阀的调定值，所述第一电比例减压阀和所述第二电比例减压阀相互配合调节所述主阀的开口量。

在一优选或可选实施例中，所述第二电比例减压阀的最大调定值大于所述第一电比例减压阀的最大调定值。

在一优选或可选实施例中，所述第二电比例减压阀不得电时，处于最大调定值，随着电流的增加，所述第二电比例减压阀的调定值变小。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于上述任一实施例中的负载敏感系统的负载敏感控制方法，其包括以下步骤：控制器内预置有阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1；控制器能够根据接收到的阀前压力和阀后压力计算出实时压力差值P2；

当P2低于P1时，控制器控制泵增大排量；当P2等于或高于P1时，控制器控制泵减小排量。

在一优选或可选实施例中，当主阀不工作，阀后压力为零，控制器控制泵的排量处于最小值。

在一优选或可选实施例中，当P2与P1的差值的绝对值越大，控制器控制泵的排量变化速度越大。

在一优选或可选实施例中，两个或两个以上第一电比例减压阀得电，即判断为复合动作，此时若检测到泵的排量已经处于最大排量，即进行复合动作控制：

当P2低于P1，控制器控制降低第二电比例减压阀的调定值，当P2高于或等于P1，则系统不存在流量饱和的情况，不对第二电比例减压阀进行调节。

在一优选或可选实施例中，当P2低于P1，P1与P2的差值越大，控制器控制降低第二电比例减压阀的调定值的速度就越大。

在一优选或可选实施例中，当发动机转速变化时，控制器内预置的阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1也随之改变。

为实现上述目的，本发明还提供了一种起重机，其包括上述任一实施例中的负载敏感系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的负载敏感系统利用电气控制与液压负载敏感系统结合，利用第一检测装置和第二检测装置实时检测主阀的前后的压力变化，将变化值传输到控制器，控制器根据当前工况，调节泵的排量，解决了由于管路的长短以及通径大小出现的压力损失、压力波动、压力反馈延迟等问题，能够真实反馈负载压力，提高系统的可靠性。

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为本发明提供的负载敏感系统的示意图。

附图中标号：

1-泵；11-电控变量泵；12-变量电磁阀；

2-主阀；3-控制器；4-第一检测装置；5-第二检测装置；6-第一电比例减压阀；7-第二电比例减压阀；

8-溢流阀；9-压力补偿器；10-二次溢流阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明提供的负载敏感系统的示意性实施例，该负载敏感系统可以采用本发明提供的实施例设置形成，也可以通过对LS液压系统(阀前补偿负载敏感系统)和LUDV液压系统(阀后补偿负载敏感系统)改造形成。

如图1所示，本发明提供的负载敏感系统包括泵1和至少一个主阀2，多个主阀2并联连接，泵1提供液压油给各个主阀2，主阀2的回油口连接至油箱。主阀2可以采用换向阀，换向阀具有多个工作位，例如：可以为三位换向阀，具有三个工作位。

本发明提供的负载敏感系统还包括控制器3、第一检测装置4和第二检测装置5。第一检测装置4设于主阀2的阀前管路，用于测量主阀2的阀前压力，泵1连接至阀前管路，阀前管路通过多个进油支路并联连接各个主阀2，泵1的出口压力在阀前管路上能够测量获得。第二检测装置5设于主阀2的阀后管路，用于测量主阀2的阀后压力，各个主阀2的负载压力反馈口通过压力反馈支路连接至阀后管路，即主阀2的负载压力通过负载压力反馈口和压力反馈支路反馈到阀后管路。第一检测装置4和第二检测装置5均连接控制器3，控制器3能够根据接收到的第一检测装置4和第二检测装置5传送的阀前压力和阀后压力调节泵1的排量。解决了由于管路的长短以及通径大小出现的压力损失、压力波动、压力反馈延迟等问题，能够真实反馈负载压力，提高系统的可靠性。

上述实施例中的第一检测装置4和第二检测装置5可以采用压力传感器。

本发明提供的负载敏感系统利用电气控制与液压负载敏感系统结合，利用第一检测装置4和第二检测装置5实时检测主阀2前后的压力变化，将变化值传输到控制器3，控制器3根据当前工况，计算是否需要进行相关元件变量的调节，从而实现液压系统的节能、复合动作、适应复杂工况等功能。

采用本发明提供的负载敏感系统，能够有效提高起重机液压系统的节能性、复合动作性能、适应工况的复杂性等。

本发明提供的负载敏感系统取消了负载反馈压力通过管路传递至泵1的方式，本发明提供的负载敏感系统中的泵1可以采用电控变量泵11，通过电控变量泵11为系统提供油源，电控变量泵11可以连接变量电磁阀12，变量电磁阀12连接控制器3，控制器3发出信号给变量电磁阀12，电控变量泵11的排量变化能够通过变量电磁阀12控制调节。

本发明提供的负载敏感系统中，主阀2可以连接两个第一电比例减压阀6，两个第一电比例减压阀6用于控制主阀2的换向，以使主阀2处于不同的工作位。当两个第一电比例减压阀6不得电的情况下，主阀2处于中位，为卸荷状态。

本发明提供的负载敏感系统还可以包括第二电比例减压阀7，第二电比例减压阀7连接控制器3，泵1排出的液压油通过第二电比例减压阀7进入第一电比例减压阀6，控制器3根据接收到的阀前压力和阀后压力控制第二电比例减压阀7的调定值，第二电比例减压阀7能够将油路的油压调节至适合第一电比例减压阀6工作的油压，来给第一电比例减压阀6供油，通过第一电比例减压阀6将油压进一步转化，再作用到主阀2。本发明通过第一电比例减压阀6和第二电比例减压阀7的相互配合，能够调节主阀2的开口量，提高复合动作时的效果，解决了饱和流量分配问题。

上述实施例中，第二电比例减压阀7的最大调定值可以大于第一电比例减压阀6的最大调定值。

第二电比例减压阀7不得电时，处于最大调定值，保证了电比例减压阀失效的情况下，不会影响系统的主动作。随着电流的增加，第二电比例减压阀7的调定值变小。

基于上述各个实施例中提供的负载敏感系统，本发明还提供了一种负载敏感控制方法，在该负载敏感控制方法中，控制器3内预置有阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1；控制器3接收第一检测装置4发送的阀前压力和第二检测装置5发送的阀后压力，并能够根据接收到的阀前压力和阀后压力计算出实时压力差值P2；控制器3将计算得到的P2与其内预置的P1进行比较：

当P2低于P1时，控制器3控制电控变量泵11增大排量；当P2等于或高于P1时，控制器3控制电控变量泵11减小排量。

本发明通过增加主阀2的阀前压力检测和阀后压力检测，并将检测的结果输入至控制器3，通过控制器3计算出P2，并将P2与P1进行对比计算，并将结果输出给变量电磁阀12，通过变量电磁阀12来控制电控变量泵11的排量变化。进一步地，当P2与P1的差值的绝对值越大，控制器3控制电控变量泵11的排量变化速度越大。

在上述负载敏感控制方法中，当主阀2不工作，阀后压力为零，即阀后无压力时，此时控制器3控制电控变量泵11的变量电磁阀12，使电控变量泵11的排量处于最小值，以降低待机时的油耗。

在上述负载敏感控制方法中，可以通过检测设备检测第一电比例减压阀6，并将检测信号发送给控制器3，当控制器3判断有两个或两个以上第一电比例减压阀6得电时，进一步判断为复合动作，此时若检测到电控变量泵11的排量已经处于最大排量，即进行复合动作控制，如下。

控制器3将计算得到的P2与其内预置的P1进行比较，当P2低于P1，控制器3控制降低第二电比例减压阀7的调定值，当P2高于或等于P1，则系统不存在流量饱和的情况，不对第二电比例减压阀7进行调节。

进一步地，当P2低于P1，P1与P2的差值越大，则控制器3控制降低第二电比例减压阀7的调定值的速度就越大。

上述各个负载敏感控制方法的实施例中，当发动机转速变化时，控制器3内预置的阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1也随之改变，提高了系统的调速性能。控制器3可以电连接发动机的转速检测装置，并根据发动机的转速检测装置传送的转速变化信号，使其内预置的压力差值P1随之改变。

本发明提供的负载敏感控制方法，改变了传统负载敏感系统的流量控制方式并增加了复合动作控制，提高了液压系统的控制精度并改善了复合动作性能。

本发明提供的附图1中仅显示了两个并联的主阀2和与之配合的压力补偿器9、二次溢流阀10等，实际起重机液压系统包含多个动作，相应的可以具有两个以上并联的主阀2和与之相配合的压力补偿器、二次溢流阀、单向阀等，以实现多个复合动作的控制。附图1显示的负载敏感系统中还包括多个溢流阀8的设置等。

本发明还提供了一种起重机，其包括上述任一实施例中的负载敏感系统。

本发明提供的负载敏感系统取消了传统负载敏感系统管路对负载反馈压力的影响，通过压力检测来取代通过管路进行反馈压力传递的方式，提高了负载敏感系统响应精度；采用电比例减压阀进行主阀2控制压力的二次调节，解决了饱和流量分配问题，提高了复合动作性能；智能化控制，方便调节控制。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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 (13)

1.一种负载敏感系统，包括泵(1)和至少一个主阀(2)，其特征在于：还包括控制器(3)、第一检测装置(4)和第二检测装置(5)，所述第一检测装置(4)设于所述主阀(2)的阀前管路，用于测量所述主阀(2)的阀前压力，所述第二检测装置(5)设于所述主阀(2)的阀后管路，用于测量所述主阀(2)的阀后压力，所述第一检测装置(4)和所述第二检测装置(5)均连接所述控制器(3)，所述控制器(3)能够根据接收到的阀前压力和阀后压力调节所述泵(1)的排量。

2.如权利要求1所述的负载敏感系统，其特征在于：所述泵(1)包括电控变量泵(11)，所述电控变量泵(11)连接变量电磁阀(12)，所述变量电磁阀(12)连接所述控制器(3)，所述控制器(3)发出信号给所述变量电磁阀(12)，所述变量电磁阀(12)用于调节所述电控变量泵(11)的排量。

3.如权利要求1所述的负载敏感系统，其特征在于：所述主阀(2)连接两个第一电比例减压阀(6)，两个所述第一电比例减压阀(6)用于控制所述主阀(2)的换向。

4.如权利要求3所述的负载敏感系统，其特征在于：所述负载敏感系统还包括第二电比例减压阀(7)，所述第二电比例减压阀(7)连接所述控制器(3)，所述泵(1)排出的液压油通过所述第二电比例减压阀(7)进入所述第一电比例减压阀(6)，所述控制器(3)根据接收到的阀前压力和阀后压力控制所述第二电比例减压阀(7)的调定值，所述第一电比例减压阀(6)和所述第二电比例减压阀(7)相互配合调节所述主阀(2)的开口量。

5.如权利要求4所述的负载敏感系统，其特征在于：所述第二电比例减压阀(7)的最大调定值大于所述第一电比例减压阀(6)的最大调定值。

6.如权利要求4所述的负载敏感系统，其特征在于：所述第二电比例减压阀(7)不得电时，处于最大调定值，随着电流的增加，所述第二电比例减压阀(7)的调定值变小。

7.一种基于权利要求1所述的负载敏感系统的负载敏感控制方法，其特征在于：控制器(3)内预置有阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1；控制器(3)能够根据接收到的阀前压力和阀后压力计算出实时压力差值P2；

当P2低于P1时，控制器(3)控制泵(1)增大排量；当P2等于或高于P1时，控制器(3)控制泵(1)减小排量。

8.如权利要求7所述的负载敏感控制方法，其特征在于：当主阀(2)不工作，阀后压力为零，控制器(3)控制泵(1)的排量处于最小值。

9.如权利要求7所述的负载敏感控制方法，其特征在于：当P2与P1的差值的绝对值越大，控制器(3)控制泵(1)的排量变化速度越大。

10.如权利要求7所述的负载敏感控制方法，其特征在于：两个或两个以上第一电比例减压阀(6)得电，即判断为复合动作，此时若检测到泵(1)的排量已经处于最大排量，即进行复合动作控制：

当P2低于P1，控制器(3)控制降低第二电比例减压阀(7)的调定值，当P2高于或等于P1，则系统不存在流量饱和的情况，不对第二电比例减压阀(7)进行调节。

11.如权利要求10所述的负载敏感控制方法，其特征在于：当P2低于P1，P1与P2的差值越大，控制器(3)控制降低第二电比例减压阀(7)的调定值的速度就越大。

12.如权利要求7所述的负载敏感控制方法，其特征在于：当发动机转速变化时，控制器(3)内预置的阀前压力和阀后压力的设定压力差值P1也随之改变。

13.一种起重机，其特征在于：包括如权利要求1～6任一项所述的负载敏感系统。