CN106224306B - 具有流量补偿功能的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有流量补偿功能的液压系统，包括压液压油箱、变量泵、转向器、流量放大阀、转向油缸、蓄能器、定变量控制阀块、模式选择开关、卸荷阀块、定量泵、第一节流孔、可变节流孔、第一单向阀、卸荷阀、第二节流孔、第二单向阀、卸荷溢流阀、模式选择电磁阀。根据实验测试结果，结合工程机械的实际工况，优化卸荷阀块的原理和结构，并集成模式选择电磁阀，可将定变量系统直接切换定量系统，提高工况适应性；另外，优化转向液压系统供油方式，采用流量补偿进一步提升转向系统的舒适性和稳定性。

Description

具有流量补偿功能的液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，尤其是涉及一种具有流量补偿功能的液压系统。

背景技术

液压系统广泛应用于工程机械,不同的用途和复杂的工况决定了液压系统的复杂性。目前常见的工程机械液压系统有定量泵系统, 定量泵与变量泵组合系统，全变量泵系统等。定量泵系统成本较低，但是能量损失大；全变量系统节能效果明显，但是成本较高，不利于普遍推广；定变量系统将其中某一个或某几个系统变量化，成本增加不大，相对其节能效果而言，定变量系统具有较高的性价比。

由于整机工作过程中，需要将整机液压在定量系统、定变量系统、全变量系统之间切换，从而满足多种施工工况，而一般的液压系统不能完成上述切换；由于变量系统存在一定的响应时间，快速换向时变量泵的斜盘需要回排再变排，导致瞬间流量不足，司机感觉手感沉重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种具有流量补偿功能的液压系统，优化卸荷阀的原理和结构，并集成模式选择电磁阀，可将定变量系统直接切换为定量系统，满足某些特殊工况；采用先导液压系统的蓄能器，为转向器提供瞬时流量，提升转向稳定性和舒适性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有流量补偿功能的液压系统，其特征是，包括液压油箱、变量泵、转向器、流量放大阀、转向油缸、蓄能器、定变量控制阀块、模式选择开关、卸荷阀块、定量泵，所述液压油箱分别与变量泵的吸油口、定变量控制阀块的T2口、定量泵的进油口、转向器的T口、卸荷阀块的T5油口相连；所述变量泵的出油口与流量放大阀的P1口相连，同时与定变量控制阀块的S1口相连，所述变量泵的X油口与定变量控制阀块的LS2油口相连；所述转向器分别与流量放大阀、定变量控制阀块相连；所述流量放大阀分别与转向油缸、定变量控制阀块相连；所述蓄能器分别与定变量控制阀块的Xa油口、转向器的进油口P口相连；所述定变量控制阀块的X1、X2、X3、XP油口与先导液压系统相连，所述定变量控制阀块的A口与工作液压系统相连；所述模式选择开关与卸荷阀块中的模式选择电磁阀的电磁线圈相连；所述卸荷阀块的P5口与定量泵的出油口相连，所述卸荷阀块的出油口P6与定变量控制阀块的P2油口相连。

进一步地，所述卸荷阀块包括模式选择电磁阀、卸荷阀、可变节流孔、第一节流孔、第二节流孔、第一单向阀、第二单向阀、卸荷溢流阀，所述模式选择电磁阀进油口与P6口相连；所述模式选择电磁阀的回油口与T5油口相连；所述卸荷阀的进油口与P5油口相连；所述卸荷阀的出油口与T5油口相连；所述可变节流孔与第一单向阀并联后，串联于P5油口和卸荷阀的控制腔之间；所述P5油口经第一节流孔与卸荷阀的弹簧腔和卸荷溢流阀的第一控制腔及进油口相连；所述卸荷溢流阀的第一控制腔通过模式选择电磁阀与P6油口相连；所述卸荷溢流阀的弹簧腔与回油口相连后与T5油口相连；所述第二单向阀设于P5油口与P6油口之间；所述第二节流孔设于卸荷阀弹簧腔与卸荷溢流阀的进油口之间。

进一步地，所述转向器的R口与流量放大阀的R1油口相连，所述转向器的L口与流量放大阀的L1油口相连。

进一步地，所述流量放大阀的R2口与转向油缸的无杆腔相连，所述流量放大阀的L2口与转向油缸的有杆腔相连。

进一步地，所述流量放大阀的EF口与定变量控制阀块的EF1口相连，所述流量放大阀的T1口与定变量控制阀块的T2口相连，所述流量放大阀的LS口与定变量控制阀块的LS1口相连。

进一步地，所述定变量控制阀块的S2油口、Xa油口分别与转向器的P口相连。

本发明所达到的有益效果：

（1）可将工程机械定变量系统直接切换为定量系统，满足某些特殊工况，如堆垛工况需求；

（2）采用先导液压系统的蓄能器，为转向器提供瞬时流量，提升转向稳定性和舒适性；

（3）采用集成阀块，减少管路连接，简化系统；

（4）采用卸荷阀块来保护定量泵，防止其承受高压冲击，并在工作液压系统超载过程中节省发动机功率；可通过模式选择开关控制模式选择电磁阀,进而控制卸荷阀块实现卸荷阀功能或者溢流阀功能，从而适应不同工况需求。

附图说明

图1为本发明的液压系统原理图；

图2为本发明卸荷阀块的结构示意图；

图3为变量系统转向压力特性曲线。

图中各主要附图标记的含义为：

1.液压油箱，2.变量泵，3.转向器，4.流量放大阀，5.转向油缸，6.蓄能器，7.定变量控制阀块，8.模式选择开关，9.卸荷阀块，10.定量泵，11.第一节流孔，12.可变节流孔，13.第一单向阀，14.卸荷阀，15.第二节流孔，16.第二单向阀，17.卸荷溢流阀，18.模式选择电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种具有流量补偿功能的液压系统，包括液压油箱1、变量泵2、转向器3、流量放大阀4、转向油缸5、蓄能器6、定变量控制阀块7、模式选择开关8、卸荷阀块9、定量泵10。

所述液压油箱1分别与变量泵2的吸油口、定变量控制阀块7的T2口、定量泵10的进油口、转向器3的T口、卸荷阀块9的T5油口相连。所述变量泵2的出油口与流量放大阀4的P1口相连，同时与定变量控制阀块7的S1口相连，所述变量泵2的X油口与定变量控制阀块7的LS2油口相连。

所述转向器3分别与流量放大阀4、定变量控制阀块7相连，所述转向器3的R口与流量放大阀4的R1油口相连，所述转向器3的L口与流量放大阀4的L1油口相连。所述定变量控制阀块7的S2油口、Xa油口分别与转向器3的P口相连。

所述流量放大阀4分别与转向油缸5、定变量控制阀块7相连，所述流量放大阀4的R2口与转向油缸5的无杆腔相连，所述流量放大阀4的L2口与转向油缸5的有杆腔相连。所述流量放大阀4的EF口与定变量控制阀块7的EF1口相连，所述流量放大阀4的T1口与定变量控制阀块7的T2口相连，所述流量放大阀4的LS口与定变量控制阀块7的LS1口相连。

所述蓄能器6分别与定变量控制阀块7的Xa油口、转向器3的进油口P口相连。所述定变量控制阀块7的X1、X2、X3、XP油口与先导液压系统相连，所述定变量控制阀块7的A口与工作液压系统相连。

所述模式选择开关8与卸荷阀块9中的模式选择电磁阀18的电磁线圈相连。所述卸荷阀块9的P5口与定量泵10的出油口相连，所述卸荷阀块9的出油口P6与定变量控制阀块7的P2油口相连。

如图2所示，所述卸荷阀块9包括模式选择电磁阀18、卸荷阀14、可变节流孔12、第一节流孔11、第二节流孔15、第一单向阀13、第二单向阀16、卸荷溢流阀17。

所述模式选择电磁阀18进油口与P6口相连；所述模式选择电磁阀18的回油口与T5油口相连；所述卸荷阀14的进油口与P5油口相连；所述卸荷阀14的出油口与T5油口相连；所述可变节流孔12与第一单向阀13并联后，串联于P5油口和卸荷阀14的控制腔之间；所述P5油口经第一节流孔11与卸荷阀14的弹簧腔和卸荷溢流阀17的第一控制腔及进油口相连；所述卸荷溢流阀17的第一控制腔通过模式选择电磁阀18与P6油口相连；所述卸荷溢流阀17的弹簧腔与回油口相连后与T5油口相连；所述第二单向阀16设于P5油口与P6油口之间；所述第二节流孔15设于卸荷阀14弹簧腔与卸荷溢流阀17的进油口之间。

具体实施步骤如下：

1）切换工作模式：正常工作模式下，模式选择开关8不得电，卸荷溢流阀17的控制腔通过模式选择电磁阀18与P6油口相通，卸荷阀块9是否卸荷由P6油口的压力决定。按下模式选择开关8,模式选择电磁阀18得电，卸荷溢流阀17的控制腔被截止，此时液压系统由定变量系统切换为定量系统。此时，工作液压系统为定量系统、转向液压系统为变量系统，可以减小联合工况下整机的牵引力，适应堆垛工况。此种工作模式还适用于轻载工况。

2）转向液压系统流量补偿：从左向右转向过程中，转向油缸5无杆腔内部高压通过定变量控制阀块7的LS2口反馈至变量泵2的X口；换向时，转向油缸5无杆腔内部压力释放，转向油缸5有杆腔内部压力逐渐升高，所以X口压力会由高到低再到高，如图三所示，此时变量泵2排量也会有一个从大到小再到大的过程，在换向瞬间，变量泵2输出的压力和流量均较小，不足以保证转向器3正常工作所需的压力和流量，所以会出现换向瞬间手感沉重；当司机快速转动方向盘时，变量泵2需要响应时间来增加排量，输出更多的流体，所以也会出现瞬间手感加重的情况。本发明将蓄能器6与转向器3的进油口P口连通，由于蓄能器6中一直保持有一定压力和体积的流体，能够在变量泵2瞬时流量不足时进行补偿，达到消峰补谷的作用。这样一来，转向的手感和稳定性得到改善，整机的舒适性和稳定性得到提升。

3）卸荷缓冲与保护：通过调整卸荷溢流阀17压力，当工作液压系统的总负载超过设定值时，卸荷阀14开启，只有变量泵2供油，从而降低工作装置运动速度，减小系统内部压力冲击，使整机工作更加平稳、安全。模式选择开关8不得电时，工作过程中，卸荷阀块9的P6油口压力升高，达到设定压力后卸荷阀块9开始卸荷，从而保护定量泵10，防止多余流量溢流，节省发动机功率。此时，工作液压系统的高压由变量泵2承受，当系统压力进一步升高时，达到变量泵2切断压力时，变量泵2排量自动回排到最小，消除溢流损失。具体实现过程如下：当P6油口压力达到卸荷压力时,卸荷溢流阀17开启，P5油口部分流体经过第一节流孔11，然后经过卸荷溢流阀17流至T5口;流过第一节流孔11的流体在节流口两端形成压力差，此压力差作用在卸荷阀14的控制腔和弹簧腔,使得卸荷阀14开启，第二单向阀16将P6口高压油与P5口低压油隔离开来，从而保护定量泵10。卸荷阀14开启过程中，第二节流孔15减缓卸荷阀14阀芯开启速度，防止阀芯撞击阀座，延长阀芯寿命。当P6油口压力低于设定压力时，卸荷溢流阀17关闭，流经第一节流孔11的流量变为零，卸荷阀14两端压力差降为零，卸荷阀14阀芯在弹簧力作用下复位，此时由于第一单向阀13和可变节流孔12的作用下，阀芯的复位速度可控，从而避免阀芯快速关闭导致的压力冲击。

当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，在上述实施例的基础上增加先导液压系统锁止球阀或电磁阀、转向油缸变为左右两根转向油缸、转向器与流量放大阀之间增加液压限位阀、增加工作装置控制阀或者油缸、增加回油滤清器、增加液压油散热器等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

Claims (4)

1. 具有流量补偿功能的液压系统，其特征是，包括液压油箱（1）、变量泵（2）、转向器（3）、流量放大阀（4）、转向油缸（5）、蓄能器（6）、定变量控制阀块（7）、模式选择开关（8）、卸荷阀块（9）、定量泵（10），所述液压油箱（1）分别与变量泵（2）的吸油口、定变量控制阀块（7）的T2口、定量泵（10）的进油口、转向器（3）的T口、卸荷阀块（9）的T5油口相连；所述变量泵（2）的出油口与流量放大阀（4）的P1口相连，同时与定变量控制阀块（7）的S1口相连，所述变量泵（2）的X油口与定变量控制阀块（7）的LS2油口相连；所述转向器（3）分别与流量放大阀（4）、定变量控制阀块（7）相连, 所述转向器（3）的R口与流量放大阀（4）的R1油口相连，所述转向器（3）的L口与流量放大阀（4）的L1油口相连；所述流量放大阀（4）分别与转向油缸（5）、定变量控制阀块（7）相连；所述蓄能器（6）分别与定变量控制阀块（7）的Xa油口、转向器（3）的进油口P口相连；所述定变量控制阀块（7）的X1、X2、X3、XP油口与先导液压系统相连，所述定变量控制阀块（7）的A口与工作液压系统相连；所述模式选择开关（8）与卸荷阀块（9）中的模式选择电磁阀（18）的电磁线圈相连；所述卸荷阀块（9）的P5口与定量泵（10）的出油口相连，所述卸荷阀块（9）的出油口P6与定变量控制阀块（7）的P2油口相连；所述卸荷阀块（9）包括模式选择电磁阀（18）、卸荷阀（14）、可变节流孔（12）、第一节流孔（11）、第二节流孔（15）、第一单向阀（13）、第二单向阀（16）、卸荷溢流阀（17），所述模式选择电磁阀（18）进油口与P6口相连；所述模式选择电磁阀（18）的回油口与T5油口相连；所述卸荷阀（14）的进油口与P5油口相连；所述卸荷阀（14）的出油口与T5油口相连；所述可变节流孔（12）与第一单向阀（13）并联后，串联于P5油口和卸荷阀（14）的控制腔之间；所述P5油口经第一节流孔（11）与卸荷阀（14）的弹簧腔和卸荷溢流阀（17）的第一控制腔及进油口相连；所述卸荷溢流阀（17）的第一控制腔通过模式选择电磁阀（18）与P6油口相连；所述卸荷溢流阀（17）的弹簧腔与回油口相连后与T5油口相连；所述第二单向阀（16）设于P5油口与P6油口之间；所述第二节流孔（15）设于卸荷阀（14）弹簧腔与卸荷溢流阀（17）的进油口之间。

2.根据权利要求1所述的具有流量补偿功能的液压系统，其特征是，所述流量放大阀（4）的R2口与转向油缸（5）的无杆腔相连，所述流量放大阀（4）的L2口与转向油缸（5）的有杆腔相连。

3.根据权利要求1所述的具有流量补偿功能的液压系统，其特征是，所述流量放大阀（4）的EF口与定变量控制阀块（7）的EF1口相连，所述流量放大阀（4）的T1口与定变量控制阀块（7）的T2口相连，所述流量放大阀（4）的LS口与定变量控制阀块（7）的LS1口相连。

4.根据权利要求1所述的具有流量补偿功能的液压系统，其特征是，所述定变量控制阀块（7）的S2油口、Xa油口分别与转向器（3）的P口相连。