CN107191441A - 液压系统、液压系统的控制方法以及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压系统、液压系统的控制方法以及工程机械。液压系统包括：泵(1)，提供液压流体；并联设置的两个支路，均与泵(1)的出口连通，每个支路中均设置有在液压流体的作用下运行的执行元件(2)和位于执行元件(2)与泵(1)之间的阀(3)；两个压力检测部件(4)，用于分别检测位于两个支路中的执行元件(2)的负载压力；以及控制器(5)，用于比较分别位于两个支路中的两个执行元件(2)的负载压力，并将两个执行元件(2)中负载较大的执行元件(2)所在的支路中的阀(3)的开度增大，和/或将负载较小的执行元件(2)所在的支路中的阀(3)的开度减小。本申请的液压系统能够充分利用泵(1)提供的液压流体。

Description

液压系统、液压系统的控制方法以及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种液压系统、液压系统的控制方法以及工程机械。

背景技术

包括起重机在内的工程机械往往具有多个液压执行元件，其中执行元件包括油缸和液压马达，且部分的执行元件能够由相同的泵提供液压流体。

例如，起重机包括车辆本体、安装车辆本体上并能够绕竖直的转动轴线转动的回转部、安装在回转部上并能够相对于回转部绕水平方向的转动轴线转动的起重臂和用于升降重物的卷扬装置。其中，卷扬装置包括主卷扬装置和副卷扬装置。主卷扬装置包括第一卷筒、绕设在第一卷筒上的第一绳状部件和连接在第一绳状部件的端部的第一吊钩。副卷扬装置包括第二卷筒、绕设在第二卷筒上的第二绳状部件和连接在第二绳状部件的端部的第二吊钩。

起重机的液压执行元件包括用于驱动回转部转动的回转液压马达、用于驱动起重臂相对于回转部绕水平方向的转动轴线转动的第一油缸、用于驱动起重臂伸缩的第二油缸。

图1示出了现有技术的起重机的卷扬装置的液压系统的示意图，如图1所示，卷扬装置的液压系统包括第一泵1’、与第一泵1’的出口通过第一管路连通的第一阀2’和与第二阀2’的出口连通的第一液压马达3’，第一液压马达3用于驱动主卷扬装置的卷筒转动。卷扬装置的液压系统还包括第二泵5’、与第二泵5’的出口通过第二管路连通的第二阀6’和与第二阀6’的出口连通的第二液压马达7’，第二液压马达7’用于驱动副卷扬装置的第二卷筒转动。卷扬装置的液压系统还包括用于连通上述的第一管路和第二管路的第三管路，第三管路中设置有第三阀4’。

当主卷扬装置和副卷扬装置均工作时，第三阀4’关闭，第一泵1’仅为第一执行元件3’提供液压流体，第二泵5’仅为第二执行元件7’提供液压流体。

当主卷扬装置和副卷扬装置两者中的一个工作时，可以打开第三阀4’，使得第一泵1’和第二泵5’同时为工作的主卷扬装置或副卷扬装置提供液压流体。

现有技术的卷扬装置的液压系统存在以下缺点：

1)泵提供的液压流体无法自由分配；第一液压马达3’和第二液压马达7’协同动作时，在第三阀4’关闭的情况下，第一泵1’仅给第一液压马达3’提供液压流体，第二泵5’仅给第二液压马达7’提供液压流体。如果第一液压马达3’和第二液压马达7’对液压流体的需求流量差别较大，容易造成一个泵流量利用不足，另一个泵流量不能满足需求的情况，造成液压系统的效率低下，不利于节能。

2)操纵性差：若在第一液压马达3’和第二液压马达7’协同动作时，第三阀4’打开以使第一泵1’和第二泵5’同时为第一液压马达3’和第二液压马达7’提供液压流体，当第一液压马达3’和第二液压马达7’中的一个是轻载，另一个重载时，由于轻载的液压马达对液压流体的阻力较小，液压流体更多的流向轻载的液压马达，从而造成重载的液压马达没有动作或者速度很小且不受操作者控制。

3)两个液压马达协同工作组合有限:在现有的液压系统中，如果两个执行元件都在第三阀4’的同一侧，无法通过第三阀4’为上述的两个执行元件分配液压流体。

发明内容

本发明旨在提供一种能够有效利用泵提供的液压流体的液压系统、液压系统的控制方法以及工程机械。

根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种液压系统，液压系统包括：

泵，提供液压流体；

并联设置的两个支路，均与泵的出口连通，每个支路中均设置有在液压流体的作用下运行的执行元件和位于执行元件与泵之间的阀；

两个压力检测部件，用于分别检测位于两个支路中的执行元件的负载压力；以及

控制器，用于比较分别位于两个支路中的两个执行元件的负载压力，并将两个执行元件中负载较大的执行元件所在的支路中的阀的开度增大，和/或将负载较小的执行元件所在的支路中的阀的开度减小。

可选地，压力检测部件用于检测驱动执行元件运行的液压流体的压力。

可选地，泵的数量为多个，每个泵能够独立工作。

可选地，还包括用于检测执行元件的速度的速度检测部件，在执行元件的速度大于执行元件的目标速度时，控制器控制执行元件所在的支路的阀的开度减小，在执行元件的运行速度小于执行元件的目标速度时，控制器控制执行元件所在的支路的阀的开度增大。

可选地，速度检测部件与执行元件一一对应地设置，速度检测部件用于检测相应的执行元件的运行速度。

根据本申请的另一方面，还提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的液压系统。

可选地，包括起重机，起重机包括：

第一卷筒、绕设在第一卷筒上的第一绳状部件和连接在第一绳状部件上的第一吊钩；

第二卷筒、绕设在第二卷筒上的第二绳状部件和连接在第二绳状部件上的第二吊钩，

分别位于两个支路的两个执行元件用于分别驱动第一卷筒和第二卷筒转动。

根据本申请的另一方面，还提供了一种上述的液压系统的控制方法，可选地，控制方法包括：

步骤1，检测两个支路中的两个执行元件的负载压力；以及

步骤2，比较分别位于两个支路中的两个执行元件的负载压力，并将两个执行元件中负载较大的执行元件所在的支路中的阀的开度增大，和/或将负载较小的执行元件所在的支路中的阀的开度减小。

可选地，还包括：

步骤3，检测执行元件的运行速度，在执行元件的速度大于执行元件的目标速度时，减小执行元件所在的支路的阀的开度，在执行元件的运行速度小于执行元件的目标速度时，增大执行元件所在的支路的阀的开度。

可选地，检测两个执行元件的负载压力包括检测用于驱动执行元件运行的液压流体的压力。

应用本申请的技术方案，泵提供的流量能够根据两个执行元件的负载压力分配到两个支路中，改善了现有技术中存在的泵提供的液压流体不能充分利用的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术的液压系统的结构示意图；

图2示出了本发明的实施例的液压系统的结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的起重机的局部的结构示意图；以及

图4示出了本发明的实施例的液压系统控制流程图。

图中：1、泵；2、执行元件；3、阀；4、压力检测部件；5、控制器；6、速度检测部件；7、第一卷筒；8、第一绳状部件；9、第二卷筒；10、第二绳状部件；11、回转部；12、起重臂；13、铰接部件；14、第一重物；15、第二重物。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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。

图2示出了本实施例的液压系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的液压系统包括：

包括：

泵1，提供液压流体；

并联设置的两个支路，均与泵1的出口连通，每个支路中均设置有在液压流体的作用下运行的执行元件2和位于执行元件2与泵1之间的阀3；

两个压力检测部件4，用于分别检测位于两个支路中的执行元件2的负载压力；以及

控制器5，用于比较分别位于两个支路中的两个执行元件2的负载压力，并将两个执行元件2中负载较大的执行元件2所在的支路中的阀3的开度增大，和/或将负载较小的执行元件2所在的支路中的阀3的开度减小。

上述的执行元件2包括液压马达或油缸。

执行元件2的负载越大，执行元件2运行需要越大压力的液压流体驱动，相应的执行元件2对液压流体流动的阻力也就越大。

分别位于两个支路中的两个执行元件2的负载压力差别越大，两个执行元件2对液压流体的阻力的差别越大，由于液压流体更容易流向阻力较小的支路，所以当上述的两个执行元件2的负载压力差别较大时，容易导致阻力的较大的支路中的执行元件2不能正常工作的问题。

为了解决上述的问题，在本实施例中，当两个执行元件2的负载压力差别较大时，将两个执行元件2中负载较大的执行元件2所在的支路中的阀3的开度增大。阀3的开度增大，减小了阀3对液压流体的阻力，从而使得负载较大的执行元件2所在支路对液压流体的阻力减小，进而使得两个支路对液压流体的阻力均衡，解决了现有技术中存在的负载较大的执行元件2不能正常工作的问题，使得泵1提供的能够分配至两个执行元件2，以使得两个执行元件2均能正常工作。

可选地，将负载较小的执行元件2所在的支路中的阀3的开度减小，以使得两个支路对液压流体的阻力能够均衡。

执行元件2包括腔室和可运动地设置在腔室内的活动部件。腔室具有用于引入液压流体的进口，腔室的进口与阀3的出口通过连通管路连接。

压力检测部件4用于检测驱动执行元件2运行的液压流体的压力。压力检测部件4可以设置在上述的连通管路上，或检测执行元件2的上述的腔室内的液压流体的压力。

由于执行元件2的负载压力越大，驱动执行元件2运行所需的液压流体压力也就越大，所以驱动执行元件2运行的液压流体的压力能够反映执行元件2的负载压力。

进一步地，用于驱动执行元件2运行的液压流体的压力能够更直接、准确地反映执行元件2对液压流体的阻力。

泵1的数量为多个，每个泵1能够独立工作。每个泵1能够单独控制启停，以使液压系统能够根据执行元件2的需要，控制工作的泵1的数量。

液压系统还包括用于检测执行元件2的速度的速度检测部件6，在执行元件2的速度大于执行元件2的目标速度时，控制器5控制执行元件2所在的支路的阀3的开度减小，在执行元件2的运行速度小于执行元件2的目标速度时，控制器5控制执行元件2所在的支路的阀3的开度增大。

控制器5根据速度检测部件6检测到的执行元件2的速度控制阀3的开度，以将执行元件2的速度调整至目标速度。

通过调节阀3的开度将执行元件2的速度调整至目标速度的过程中，改变了阀3对液压流体的阻力，同时也改变两个支路对液压流体阻力的平衡。控制器5可根据两个执行元件2的负载压力调节另一支路的阀3的开度，两个支路对液压流体的阻力均衡。

速度检测部件6与执行元件2一一对应地设置，速度检测部件6用于检测相应的执行元件2的运行速度。

根据本申请的另一方面，本实施例还提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的液压系统。

本实施例的工程机械为起重机，图3示出了本实施例的起重机的局部的结构示意图。如图3所示，本实施例包括车辆本体、能够相对于车辆本体绕竖直方向的转动轴线转动的回转部11、能够相对于回转部11绕水平方向的转动轴线转动的起重臂12，起重臂12与回转部11通过铰接部件13铰接。起重机还包括：

第一卷筒7、绕设在第一卷筒7上的第一绳状部件8和连接在第一绳状部件8上的第一吊钩，用以连接第一重物14。

第二卷筒9、绕设在第二卷筒9上的第二绳状部件10和连接在第二绳状部件10上的第二吊钩，用于连接第二重物15。

分别位于两个支路的两个执行元件2用于分别驱动第一卷筒7和第二卷筒9转动。

根据本申请的另一方面，本实施例还提供了一种液压系统的控制方法，液压系统的控制方法包括：

步骤1，检测两个支路中的两个执行元件2的负载压力。

步骤2，比较分别位于两个支路中的两个执行元件2的负载压力，并将两个执行元件2中负载较大的执行元件2所在的支路中的阀3的开度增大，和/或将负载较小的执行元件2所在的支路中的阀3的开度减小。

步骤3，检测执行元件2的运行速度，在执行元件2的速度大于执行元件2的目标速度时，减小执行元件2所在的支路的阀3的开度，在执行元件2的运行速度小于执行元件2的目标速度时，增大执行元件2所在的支路的阀3的开度。

检测两个执行元件2的负载压力包括检测用于驱动执行元件2运行的液压流体的压力，用以反映执行元件的负载压力。

本实施例的液压系统的控制装置包括用于存储压力检测部件4所检测到的执行元件2的负载压力的动态压力记忆模块、用于比较两个执行元件2的负载压力的压力预判模块、用于根据两个执行元件2的负载压力计算阀3的开度的阀计算模块和用于计算阀3的开度调节所需的电流的控制电流计算模块。

图4示出了本实施例的液压系统的控制流程图。如图4所示，在本实施例中，液压系统的工作过程包括：

单动作，只有一个支路的执行元件2工作，压力检测部件4检测工作的执行元件2的负载压力，压力记忆模块存储执行元件2的负载压力。

第二动作加入，另一支路的执行元件2也开始工作，两个压力检测部件4分别检测两个支路的执行元件2的负载压力，压力预判模块比较两个执行元件2的负载压力的大小，以判断哪个执行元件2的负载较大。

计算流量分配比例，根据两个执行元件2的负载的大小判断两个支路的流量分配比例。

通流量计算，根据上述的流量分配比列计算阀3的阀口的过流面积。。

控制电流计算，控制电流计算模块根据阀口的过流面积和控制电流值的对应关系计算用于控制阀3的开度的电流的大小。

控制电流输出，控制器通过控制电流调节阀3的开度，以使阀3的过流面积达到上述的计算值，从而使得上述的另一支路的执行元件2工作。

速度检测，上述的速度检测部件6检测执行元件2的速度，在执行元件2的速度大于执行元件2的目标速度时，减小执行元件2所在的支路的阀3的开度，在执行元件2的运行速度小于执行元件2的目标速度时，增大执行元件2所在的支路的阀3的开度。

在本实施例中，速度检测部件6检测执行元件2的速度，并将检测到的速度与计算流量分配比例模块计算出的速度进行比较，利用比较值修正控制电流值，调节执行元件速度，形成速度闭环反馈控制，最终实现复合动作速度的精确控制。

本实施例具有以下的优点：

1、效率高：两个执行元件2协同动作时，可根据操作意图按任意比例向不同动作分配泵1的总流量，可保证泵1的流量得到充分利用，从而提高工作效率；

2、操纵性好：两个执行元件2协同动作时，泵1的流量根据手柄的开度进行分配，最终达到两个执行元件2协同动作的速度和操作者的操纵意图匹配；

3两个执行元件2协同动作组合性强：可实现任意两个动作或多个动作的两个执行元件2协同动作，不受合流阀的限制，可以实现自由组合。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压系统，其特征在于，包括：

泵(1)，提供液压流体；

并联设置的两个支路，均与所述泵(1)的出口连通，每个支路中均设置有在所述液压流体的作用下运行的执行元件(2)和位于所述执行元件(2)与所述泵(1)之间的阀(3)；

两个压力检测部件(4)，用于分别检测位于所述两个支路中的所述执行元件(2)的负载压力；以及

控制器(5)，用于比较分别位于所述两个支路中的两个所述执行元件(2)的负载压力，并将所述两个执行元件(2)中负载较大的所述执行元件(2)所在的所述支路中的阀(3)的开度增大，和/或将负载较小的所述执行元件(2)所在的支路中的阀(3)的开度减小。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述压力检测部件(4)用于检测驱动所述执行元件(2)运行的液压流体的压力。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述泵(1)的数量为多个，每个所述泵(1)能够独立工作。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括用于检测所述执行元件(2)的速度的速度检测部件(6)，在所述执行元件(2)的速度大于所述执行元件(2)的目标速度时，所述控制器(5)控制所述执行元件(2)所在的所述支路的阀(3)的开度减小，在所述执行元件(2)的运行速度小于所述执行元件(2)的目标速度时，所述控制器(5)控制所述执行元件(2)所在的所述支路的阀(3)的开度增大。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述速度检测部件(6)与所述执行元件(2)一一对应地设置，所述速度检测部件(6)用于检测相应的所述执行元件(2)的运行速度。

6.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的液压系统。

7.根据权利要求6所述的工程机械，其特征在于，包括起重机，所述起重机包括：

第一卷筒(7)、绕设在第一卷筒(7)上的第一绳状部件(8)和连接在所述第一绳状部件(8)上的第一吊钩；

第二卷筒(9)、绕设在第二卷筒(9)上的第二绳状部件(10)和连接在第二绳状部件(10)上的第二吊钩，

分别位于所述两个支路的两个所述执行元件(2)用于分别驱动所述第一卷筒和第二卷筒转动。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的液压系统的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，检测所述两个支路中的所述两个执行元件(2)的负载压力；以及

步骤2，比较分别位于所述两个支路中的两个所述执行元件(2)的负载压力，并将所述两个执行元件(2)中负载较大的所述执行元件(2)所在的所述支路中的阀(3)的开度增大，和/或将负载较小的所述执行元件(2)所在的支路中的阀(3)的开度减小。

9.根据权利要求8所示的液压系统的控制方法，其特征在于，还包括：

步骤3，检测所述执行元件(2)的运行速度，在所述执行元件(2)的速度大于所述执行元件(2)的目标速度时，减小所述执行元件(2)所在的所述支路的阀(3)的开度，在所述执行元件(2)的运行速度小于所述执行元件(2)的目标速度时，增大所述执行元件(2)所在的所述支路的阀(3)的开度。

10.根据权利要求8所示的液压系统的控制方法，其特征在于，所述检测两个执行元件(2)的负载压力包括检测用于驱动所述执行元件(2)运行的液压流体的压力。