CN106321537A - 液压控制系统以及相应的移动式工作设备 - Google Patents

Abstract

液压控制系统包括：固定流量泵；具有变量泵出口和流量控制口的变量泵；被优先供油的第一液压执行器，其具有进油口和反馈口；至少一个第二液压执行器，其包括有进油口的主控阀；具有入口、第一和第二出口的优先阀，入口与第一出口始终连通，变量泵出口与入口液压耦合，第一出口与第一液压执行器的进油口液压耦合，第二出口和固定流量泵的出口均与主控阀进油口液压耦合；具有第一、第二入口和出口的梭阀，第一入口液压耦合于反馈口，梭阀的出口液压耦合于流量控制口；控制阀，其连接于第二入口与变量泵出口之间且适于在第二液压执行器被操作时连通变量泵出口与第二入口、在第二液压执行器未被操作时使第二入口与油箱连通。系统结构简单、高效可靠。

Description

液压控制系统以及相应的移动式工作设备

技术领域

本发明涉及一种液压控制系统以及一种相应的移动式工作设备。

背景技术

与机械传动装置等其他类型的传动装置相比，液压传动装置具有体积小、重量轻、动作灵敏、可实现频繁启动和换向、操纵简单和易于控制等诸多优点。因此，目前在许多机械设备中得到了广泛应用。

特别是在装载机、挖掘机、叉车等中，采用液压传动和控制系统具有更明显的优势。在这种液压传动和控制系统中，通常设置有两个并联的液压泵，以降低节流损失和溢流损失。优选其中一个为具有固定排量的齿轮泵，另一个为变量泵。这些泵能够向多个液压执行器输送液压油。液压执行器例如包括行驶驱动装置、液压臂的液压缸以及用于调节行驶方向的转向装置等。

出于安全等原因，各个液压执行器具有不同的优先级别。例如，转向装置必须优先于其他液压执行器被供给液压油，从而使车辆在任何情况下都能保持是可转向的。

然而，目前的液压控制系统存在结构复杂、可靠性不高、能量效率未最大化等缺点，为此需要提供一种改进的液压控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效可靠、结构简单的液压控制系统以及一种相应的移动式工作设备。

根据本发明的第一个方面，提供了一种液压控制系统，包括：固定流量泵；压力流量控制变量泵，其具有变量泵出口和流量控制口；需要确保被优先供油的第一液压执行器，其具有进油口和适于反馈第一执行器的负载状况的反馈口；至少一个第二液压执行器，其具有开中位的主控阀，所述主控阀具有进油口；优先阀，其具有入口、第一出口和第二出口，其中，所述入口与第一出口始终连通，所述变量泵出口与所述优先阀的入口液压耦合，所述第一出口与第一液压执行器的进油口液压耦合，所述第二出口和所述固定流量泵的出口均与所述主控阀的进油口液压耦合；梭阀，其具有第一入口、第二入口和出口，其中，所述第一入口液压耦合于第一液压执行器的反馈口，所述梭阀的出口液压耦合于所述流量控制口；以及控制阀，其连接于所述梭阀的第二入口与所述变量泵出口之间，且适于在第二液压执行器被操作时连通所述变量泵出口与所述第二入口、在第二液压执行器未被操作时使第二入口与油箱连通。

根据一个可选的实施方式，所述控制阀具有作为控制口的第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口，所述第一端口液压耦合于能够反映第二液压执行器被操作的液压连接点，所述第二端口与油箱连通，所述第三端口与所述梭阀的第二入口液压耦合，所述第四端口与所述变量泵出口液压耦合。

根据一个可选的实施方式，所述控制阀为3/2控制阀；和/或所述第一液压执行器为转向单元。

根据一个可选的实施方式，所述液压控制系统还具有先导阀和梭阀组，所述先导阀的多个端口与梭阀组的相应端口液压耦合，所述梭阀组的多个端口与主控阀的相应端口液压耦合，所述梭阀组还具有输出端口，所述输出端口选择所述先导阀的多个端口处的压力中的最大压力输出，所述输出端口与所述控制阀的第一端口液压耦合。

根据一个可选的实施方式，所述液压控制系统还具有先导阀，所述先导阀的多个端口与主控阀的相应端口液压耦合，所述固定流量泵的出口通过液压管路连接到所述主控阀的进油口，所述优先阀的第二出口连接到所述液压管路，以便能共同向主控阀供油；并且所述控制阀的第一端口与所述液压管路液压耦合。

根据一个可选的实施方式，所述固定流量泵与所述主控阀之间还设有卸荷阀；和/或所述固定流量泵为齿轮泵。

根据一个可选的实施方式，所述优先阀还具有与所述第一液压执行器的反馈口液压耦合的反馈口，以在压力流量控制变量泵的输出压力达到设定值时连通所述优先阀的入口与第二出口。

根据一个可选的实施方式，所述优先阀的第二出口与所述卸荷阀液压耦合，以允许在所述第二出口处的压力达到预定值打开卸荷阀。

根据本发明的第二个方面，提供了一种移动式工作设备，所述移动式工作设备配备有所述的液压控制系统。

根据一个可选的实施方式，所述移动式工作设备是装载机或叉车或挖掘机。

本发明的液压控制系统结构简单、可靠性高，同时能够避免节流损失和溢流损失。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1以装载机为例示出了根据本发明的一个示例性实施例的液压控制系统的系统框图。

图2示出了根据本发明的另一个示例性实施例的液压控制系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1以装载机为例示出了根据本发明的一个示例性实施例的液压控制系统的系统框图。

如图1所示，装载机的液压控制系统主要包括：负载敏感压力流量控制变量泵1、转向单元2、优选为齿轮泵的固定流量泵3、优先阀4、梭阀组5、先导阀6、至少一个液压工作单元7、3/2控制阀8以及梭阀9。所述转向单元2用于调节装载机的行驶方向。所述至少一个液压工作单元7例如可以是装载机的悬臂上的液压缸。显然，所述至少一个液压工作单元7的数量和类型不受限制，而是可以为任何数量和任意合适的类型。转向单元2和液压工作单元7实际上均为液压执行器。

所述转向单元2包括转向阀21。所述转向阀21具有两个转向缸接口22、23，它们与两个转向缸24、25连接，利用所述转向缸来实现转向。所述转向阀21还具有泵接口26、回油口27和反馈口28。所述回油口27通过回油管路10连接到油箱11，泵接口26与优先阀4的第一出口41连接，反馈口28与梭阀9的第一入口91和优先阀4的反馈口42连接。回油管路10上设有散热器12，以对变热的回流油进行散热冷却。

优选地，所述转向阀21是闭中位的。当转向单元2被操作时，反馈口28与转向缸接口22、23连接。当转向单元2未被操作时，反馈口28与回油口27连接。

除了第一出口41和反馈口42以外，所述优先阀4还具有第二出口43和入口44。第二出口43连接到所述液压工作单元7的主控阀71的进油口72，入口44连接到负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101。所述优先阀4的阀芯被弹簧45保持在第一位置。在该第一位置，所述入口44与第一出口41连通，第二出口43截止。在阀芯的弹簧侧通过反馈口42被施加有反馈压力，在弹簧的对侧施加有第一出口41处的压力。所述弹簧45的预紧力对应于一优先压力差，其可被调节到例如15bar。如果第一出口41处的压力与反馈口42处的反馈压力之差大于所述优先压力差，则阀芯向第二位置移动。在这种情况下，入口44与第二出口43连通，入口44与第一出口41之间的通路被稍微节流(但不会被关闭，以保证向转向单元2的液压供给在任何情况下都不会被中断)。

优选地，液压工作单元7的主控阀71是开中位的。

固定流量泵3具有恒定的排量(流量)。固定流量泵3的出口31通过卸荷阀13连接到主控阀71的进油口72。固定流量泵3将液压油从油箱11中仅向液压工作单元7输送，而不向转向单元2输送。卸荷阀13还连接到回油管路10，以将卸荷产生的液压油回流到油箱11中。

在回油管路10邻近油箱11的位置处设有回油过滤器14，以过滤掉油中的杂质。

负载敏感压力流量控制变量泵1具有可连续调节的流量，且例如可被实施斜盘式泵。所述流量利用调节缸102和回程缸103调节。所述回程缸103与负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101连接。在这种情况下，一旦负载敏感压力流量控制变量泵1被驱动装置(未示出)转动，则负载敏感压力流量控制变量泵1将会朝最大的流量方向(最大摆角)移动。所述回程缸103内还设有弹簧，因此，即使负载敏感压力流量控制变量泵1不转动，也能调节出最大流量。

所述调节缸102与回程缸103以相反的方式作用，其趋向于使负载敏感压力流量控制变量泵1的流量降低(摆角降低)。所述调节缸102由第一调节阀104和第二调节阀105致动。第一调节阀104被优选可手动调节的弹簧106挤压在第一位置。在该第一位置，所述调节缸102与油箱11和第二调节阀105连接。在弹簧106的对侧，负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力施加到第一调节阀104上，从而在足够高的输出压力下可将第一调节阀104移动到第二位置。在该第二位置，所述调节缸102被负载敏感压力流量控制变量泵1加压。当负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力高于弹簧106设定的压力值时，负载敏感压力流量控制变量泵1将会朝向减小的流量方向被调节，进而可限定负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力的上限。

第二调节阀105被弹簧107挤压在第一位置。在该第一位置处，所述调节缸102经由第一调节阀104与油箱11连接。在第二调节阀105的弹簧对侧，负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力施加到第二调节阀105上，从而在足够高的输出压力下可将第二调节阀105移动到第二位置。在该第二位置，所述调节缸102通过第一调节阀104被负载敏感压力流量控制变量泵1加压。在弹簧107侧还设有与梭阀9的出口92连接的流量控制口108。从而，负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力与流量控制口108处的压力之差越小，调节缸102就朝向增大流量的方向移动。

3/2控制阀8具有作为控制口的第一端口81、第二端口82、第三端口83和第四端口84。第一端口81与梭阀组5的输出端口51连接。第二端口82与油箱11连接。第三端口83与梭阀9的第二入口93连接。第四端口84与负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101连接。

先导阀6优选被构造为操作手柄。先导阀6的端口a1、b1、a2、b2分别与梭阀组5的图中下侧的端口a1、b1、a2、b2连接，梭阀组5的图中上侧的端口a1、b1、a2、b2分别与液压工作单元7的端口a1、b1、a2、b2连接。

液压工作单元7还具有输出端口A1、B1、A2、B2，它们连接到相应的液压缸73、74、75。

装载机的液压控制系统还包括先导油过滤器15和先导油供给阀16，其中，先导油过滤器15的一端连接到负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101，另一端连接到先导油供给阀16。先导油供给阀16的输出口17连接到先导阀6的进油口18，以向先导阀6供给液压油。先导油供给阀16的回油口19和先导阀6的回油口20也均连接到回油管路10。

当仅转向单元2被操作时(即，液压工作单元7未被操作)，优先阀4将负载敏感压力流量控制变量泵1的出口101与泵接口26保持连通，从而使得负载敏感压力流量控制变量泵1输送的液压油直接地被泵送到转向单元2，以驱动转向单元2实现期望的转向。此时，优先阀4的第二出口43是截止的，从而液压油不会流向液压工作单元7。另一方面，此时由于先导阀6未被操纵，从而梭阀组5也不会向3/2控制阀8的第一端口81施加压力。在这种情况下，3/2控制阀8的第二端口82和第三端口83连通且通向油箱11(第一工作位置)，3/2控制阀8的第四端口84是截止的(即，负载敏感压力流量控制变量泵1输送的液压油不会进入到3/2控制阀8中)。当转向单元2被操作时，反馈口28会将反馈压力施加到梭阀9的第一入口91，而此时第二入口93通向油箱11而处于低压，因此梭阀9的出口92将输出反馈压力，并施加到流量控制口108。通过流量控制口108可调节负载敏感压力流量控制变量泵1的输出流量。从这个意义上讲，转向单元2、负载敏感压力流量控制变量泵1、优先阀4、梭阀9以及3/2控制阀8此时构成负载敏感液压系统。换言之，负载敏感压力流量控制变量泵1根据反馈口28处的反馈压力向转向单元2提供所需的流量，此时优先阀4并没有动作，因此可以避免任何节流损失和溢流损失。

当仅液压工作单元7(即先导阀6)被操作或转向单元2与液压工作单元7同时被操作时，与先导阀6连接的梭阀组5会选择先导阀6的多个端口处的最大压力作为控制压力通过梭阀组5的输出端口51施加到控制阀8的第一端口81，这使得控制阀8处于第二工作位置，此时第四端口84和第三端口83连通，从而负载敏感压力流量控制变量泵1经出口101输出的液压油能够作用于梭阀9的第二入口93。此时，梭阀9选择经第一入口91输入的反馈压力(在转向单元2未被操作时，反馈压力为系统背压)和负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力中的较大者，并通过出口92输送到负载敏感压力流量控制变量泵1的流量控制口108。显然，由于压降等原因，反馈压力必然低于负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力，因此，负载敏感压力流量控制变量泵1的输出压力最终将会施加于负载敏感压力流量控制变量泵1的流量控制口108上，此时负载敏感压力流量控制变量泵1将会变换到最大排量(流量)。在这种情况下，优先阀4可在转向单元2与液压工作单元7之间分配流量。如果液压控制系统的系统压力超过负载敏感压力流量控制变量泵1的设定压力，则负载敏感压力流量控制变量泵1将会自动减小输出流量，因此也没有任何溢流损失。

如图1所示，卸荷阀13可限制固定流量泵3的输出压力的最大值，卸荷阀13通过预加载弹簧被保持在关闭位置。当系统压力达到预定阈值时，卸荷阀13打开，从而可将液压油从固定流量泵3的出口直接引导到油箱11。

如图1所示，源自优先阀4的第二出口43的液压管路与固定流量泵3的输出管路会合，然后连接到液压工作单元7的主控阀71的进油口72。

图2示出了根据本发明的另一个示例性实施例的液压控制系统的系统框图。

图2所示的实施例与图1所示的实施例的不同之处仅在于，没有梭阀组，此时3/2控制阀8的第一端口81(控制口)连接到反映系统压力的管路上，例如如图2所示连接到固定流量泵3的通向液压工作单元7的管路上。图2所示的实施例的控制操作过程与图1的类似，在此为了清楚起见，不再赘述。

根据本发明的液压控制系统，当仅转向单元被操作时，固定流量泵空转运行，而负载敏感压力流量控制变量泵以设定的所需压力运行。当至少一个液压工作单元被操作时，负载敏感压力流量控制变量泵以最大流量运行，不管此时转向单元是否被操作。

对于本领域的技术人员来说，显然，本发明的液压控制统也可应用于其他需要该液压控制系统的设备，例如叉车、挖掘机等，而不仅限于装载机。

而且，对于本领域的技术人员而言，本发明的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (10)

1.一种液压控制系统，包括：

固定流量泵；

压力流量控制变量泵，其具有变量泵出口和流量控制口；

需要确保被优先供油的第一液压执行器，其具有进油口和适于反馈第一执行器的负载状况的反馈口；

至少一个第二液压执行器，其具有开中位的主控阀，所述主控阀具有进油口；

优先阀，其具有入口、第一出口和第二出口，其中，所述入口与第一出口始终连通，所述变量泵出口与所述优先阀的入口液压耦合，所述第一出口与第一液压执行器的进油口液压耦合，所述第二出口和所述固定流量泵的出口均与所述主控阀的进油口液压耦合；

梭阀，其具有第一入口、第二入口和出口，其中，所述第一入口液压耦合于第一液压执行器的反馈口，所述梭阀的出口液压耦合于所述流量控制口；以及

控制阀，其连接于所述梭阀的第二入口与所述变量泵出口之间，且适于在第二液压执行器被操作时连通所述变量泵出口与所述第二入口、在第二液压执行器未被操作时使第二入口与油箱连通。

2.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，

所述控制阀具有作为控制口的第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口，所述第一端口液压耦合于能够反映第二液压执行器被操作的液压连接点，所述第二端口与油箱连通，所述第三端口与所述梭阀的第二入口液压耦合，所述第四端口与所述变量泵出口液压耦合。

3.如权利要求1或2所述的液压控制系统，其特征在于，

所述控制阀为3/2控制阀；和/或

所述第一液压执行器为转向单元。

4.如权利要求2或3所述的液压控制系统，其特征在于，

所述液压控制系统还具有先导阀和梭阀组，所述先导阀的多个端口与梭阀组的相应端口液压耦合，所述梭阀组的多个端口与主控阀的相应端口液压耦合，所述梭阀组还具有输出端口，所述输出端口选择所述先导阀的多个端口处的压力中的最大压力输出，所述输出端口与所述控制阀的第一端口液压耦合。

5.如权利要求2或3所述的液压控制系统，其特征在于，

所述液压控制系统还具有先导阀，所述先导阀的多个端口与主控阀的相应端口液压耦合，所述固定流量泵的出口通过液压管路连接到所述主控阀的进油口，所述优先阀的第二出口连接到所述液压管路，以便能共同向主控阀供油；并且

所述控制阀的第一端口与所述液压管路液压耦合。

6.如前面权利要求中任一所述的液压控制系统，其特征在于，

所述固定流量泵与所述主控阀之间还设有卸荷阀；和/或

所述固定流量泵为齿轮泵。

7.如前面权利要求中任一所述的液压控制系统，其特征在于，

所述优先阀还具有与所述第一液压执行器的反馈口液压耦合的反馈口，以在压力流量控制变量泵的输出压力达到设定值时连通所述优先阀的入口与第二出口。

8.如权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，

所述优先阀的第二出口与所述卸荷阀液压耦合，以允许在所述第二出口处的压力达到预定值打开卸荷阀。

9.一种移动式工作设备，其特征在于，所述移动式工作设备配备有权利要求1-8中任一所述的液压控制系统。

10.如权利要求9所述的移动式工作设备，其特征在于，

所述移动式工作设备是装载机或叉车或挖掘机。