CN108167237A - 工程机械的液压控制系统和挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械的液压系统和挖掘机，所述液压控制系统包括：控制器、泵组件、设备控制回路，泵组件与设备控制回路连通，以输出具有液压能的液压油至设备控制回路，设备控制回路包括能够连接液压设备的连接管路，设备控制回路能够对泵组件输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，控制器与设备控制回路连接，并能够获取连接管路中的液压油的压力，并根据所述输出管路中的液压油的压力控制所述泵组件的输出流量。通过上述技术方案，设备控制回路可对泵组件输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，可实现自主控制的多功能小型手持液压工具的精细化作业，有利于液压系统智能化控制，进而实现燃油经济型。

Description

工程机械的液压控制系统和挖掘机

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，具体地，涉及一种工程机械的液压系统和挖掘机。

背景技术

目前，在一些大型的液压设备上，通常会在主控阀上预留有备用油口，用于安装液压锤、液压剪等作业属具。而这种油口通常无法为各种小型手持液压工具提供动力，即便可以应用也难以实现精细化控制。而且，液压系统执行机构的动作由操作手在驾驶室控制，远离作业场所，不便于操作，且存在安全隐患，另一方面，液压系统压力、流量受其它作业动作影响较大，无法实现自主控制的多功能小型手持液压工具的精细化作业；在间歇作业过程中，该液压系统无法实现智能化控制，进而影响燃油经济型。

发明内容

本发明的目的是提供一种工程机械的液压控制系统和挖掘机，以解决液压设备在工程机械上应用控制困难的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于工程机械的液压控制系统，所述液压控制系统能够驱动液压设备，其特征在于，所述液压控制系统包括：控制器、泵组件、设备控制回路，

所述泵组件与所述设备控制回路连通，以输出具有液压能的液压油至所述设备控制回路，所述设备控制回路包括能够连接所述液压设备的连接管路，所述设备控制回路能够对所述泵组件输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，

所述控制器与所述设备控制回路连接，并能够获取所述连接管路中的液压油的压力，并根据所述输出管路中的液压油的压力控制所述泵组件的输出流量。

优选地，所述输出管路包括：进油路、回油路，所述进油路的一端为主进油口，另一端为设备进油口，所述回油路的一端为主回油口，另一端为设备回油口，所述主进油口与所述泵组件连通，所述设备进油口用于连接所述液压设备的进油口，所述主回油口用于连接油箱，所述设备回油口用于连接所述液压设备的回油口，

所述设备控制回路还包括第一液压阀，所述第一液压阀同时串联在所述进油路和所述回油路上，用于控制所述进油路和所述回油路的通断。

优选地，所述设备控制回路还包括设置在所述进油路上的减压阀、单向阀以及储能器，

所述第一液压阀、所述减压阀、所述单向阀以及所述储能器沿所述主进油口至所述设备进油口的方向依次设置。

优选地，所述设备控制回路还包括安全阀，所述安全阀的一端连通所述回油路，另一端连通所述单向阀和所述设备进油口之间的进油路。

优选地，在所述减压阀和所述第一液压阀之间的进油路上还设置有调速阀。

优选地，在所述单向阀和所述设备进油口之间的所述进油路上设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接。

优选地，所述第一液压阀为液动液压阀，

所述液压系统还包括第一电磁动液压阀，所述第一电磁动液压阀的进油口与所述泵组件连通，所述第一电磁动液压阀的出油口与所述液动液压阀的液动控制油口连通，以控制所述液动液压阀的通断。

优选地，所述泵组件包括同轴联动的后泵和先导泵，所述主进油口与所述后泵连通，所述第一电磁动液压阀的进油口与所述先导泵连通。

优选地，所述泵组件还包括流量控制件，所述流量控制件与所述后泵的斜盘连接，以调整所述斜盘的倾角。

优选地，所述液压系统还包括流量控制比例阀，所述流量控制比例阀的进油口与所述先导泵连通，所述流量控制比例阀的出油口与所述流量控制件的进油口连通，所述控制器与所述流量控制比例阀电连接，以控制所述流量控制比例阀的减压比例。

优选地，所述液压系统还包括：用于控制所述工程机械的主控阀，所述主控阀的进油口连通所述后泵，所述主控阀的出油口连通油箱。

优选地，所述主控阀包括主控进油路以及设置在所述主控进油路上的中位截止阀、调速阀和溢流阀，

所述调速阀连通油箱，所述溢流阀与所述调速阀并联，所述中位截止阀设置在所述调速阀的上游，

所述液压系统还包括：梭阀和第二电磁动液压阀，

所述梭阀的一个进油口连通所述流量控制比例阀，另一个进油口连通所述中位截止阀和所述调速阀之间的主控进油路，所述梭阀的出油口连通所述流量控制件的进油口；

所述第二电磁动液压阀的进油口与所述先导泵连通，所述第二电磁动液压阀的出油口与所述中位截止阀的液动控制油口连通，所述第二电磁动液压阀与所述控制器电连接。

为了解决上述问题，本发明另一方面提供一种挖掘机，包括本发明提供的液压控制系统。

通过上述技术方案，在工程机械的液压系统中设置了专门用于连接液压设备的设备控制回路，并通过控制器由作业人员直接控制液压设备，便于操作，减少了安全隐患；进一步，设备控制回路可对泵组件输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，可实现自主控制的多功能小型手持液压工具的精细化作业，而且在间歇作业过程中，有利于液压系统智能化控制，可实现随用随取、按需分配，进而实现燃油经济型。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施方式中液压控制系统的液压原理图；

图2是图1中设备控制回路的液压原理图；

图3是本发明一实施方式中液压控制系统的电气系统原理图；

图4是图3中电气系统原理图的控制方法流程图；

图5是图1中流量控制比例阀的输出压力和输入流量的曲线图；

图6是图1中流量控制比例阀的输出压力和后泵输出流量的特性曲线图；

图7是图1中安全阀的特性曲线图。

图中：

1-设备控制回路；11-进油路；12-回油路；13-第一液压阀；14-减压阀；15-单向阀；16-储能器；17-安全阀；18-调速阀；19-压力传感器；

2-液压设备；

3-主控阀；31-主控进油路；32-中位截止阀；33-调速阀；34-溢流阀；

4-第一电磁动液压阀；

5-第二电磁动液压阀；

6-梭阀；

7-流量控制比例阀；

8-泵组件；81-后泵；82-先导泵；83-流量控制件；

9-油箱；

具体实施方式

本发明的核心思想在于，提供一种工程机械的液压系统，该液压系统能够便于外接的液压设备的使用，并可对外接的液压设备进行精细化管理。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参阅图1，其示出了本实施方式中液压控制系统的液压原理图；图3是液压控制系统的电气系统原理图，所述液压控制系统包括：控制器、泵组件8、设备控制回路1，其中，所述泵组件8与所述设备控制回路1连通，以输出具有液压能的液压油至所述设备控制回路1，所述设备控制回路1包括能够连接所述液压设备的连接管路，所述设备控制回路1能够对所述泵组件8输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，从而使液压设备能够获得更精准的控制，所述控制器与所述设备控制回路1连接，并能够获取所述连接管路中的液压油的压力，并根据所述输出管路中的液压油的压力控制所述泵组件8的输出流量。当检测到连接管路中的液压油的压力不足时，控制器控制所述泵组件8的输出流量增加，以增大输出压力，当检测到连接管路中的液压油的压力过大时，可减小控制所述泵组件8的输出流量减小，以减少能量损失，节约成本。

泵组件8可为工程机械提供所需要的液压能，一般工程机械可以是挖掘机、推土机等设备，通常，泵组件8包括多个共联的液压泵，分别用于为工程机械的不同工作系统提供液压能。液压设备可以是手持液压锤、液压钳等小型液压设备，这些小型液压设备所需的液压压力与工程机械的其他工作系统需要的压力通常差别加大，而增加了设备控制回路1后可以单独对外接的液压设备进行调压和/或调速，从而提高了外接液压设备的精准控制能力。

具体地，请结合参阅图2，所述输出管路包括：进油路11、回油路12，所述进油路11的一端为主进油口(即图中P口)，另一端为设备进油口(即图中P1口)，所述回油路12的一端为主回油口(即图中T口)，另一端为设备回油口(即图中T1口)，所述主进油口与所述泵组件8连通，所述设备进油口用于连接所述液压设备的进油口，所述主回油口用于连接油箱，所述设备回油口用于连接所述液压设备的回油口，

所述设备控制回路1还包括第一液压阀13，所述第一液压阀13同时串联在所述进油路11和所述回油路12上，用于控制所述进油路11和所述回油路12的通断。其中，第一液压阀13为二位四通阀，其在设备控制回路1中的连接如图2所示，通过接通第一液压阀13可实现驱动液压设备。进一步，所述设备控制回路1还包括设置在所述进油路11上的减压阀14、单向阀15以及储能器16，减压阀14可起到压力调整的作用，使P1口的压力控制在要求的范围内，单向阀15可控制进油路11中的液压油流向，避免液压油导流，也保证了设备的使用安全，通常减压阀14可将压力减至16Mpa，储能器16用于储存液压能，使在第一液压阀13开通的时候保证设备控制回路1有一定的备用液压能，便于手持液压设备的二次启动，储能器16的最大蓄能压力可为16Mpa。其中，所述第一液压阀13、所述减压阀14、所述单向阀15以及所述储能器16沿所述主进油口至所述设备进油口的方向依次设置。

进一步，为了保证液压设备的使用安全，所述设备控制回路1还包括安全阀17，所述安全阀17的一端连通所述回油路12，另一端连通所述单向阀15和所述设备进油口之间的进油路11。当液压设备的负载突然增加时，进油路11中的压力会突然增大，这时候进油路11中的液压油可通过安全阀17溢流到回油路12中，从而减小进油路11中的压力，其中安全阀17的溢流压力可根据不同的液压设备具体设置，对于常用的液压工具，可设计为18Mpa。

进一步，为了控制进油路11中液压油的流速，在所述减压阀14和所述第一液压阀13之间的进油路11上还设置有调速阀18。

为了检测连接管路中的液压油的压力，可在所述单向阀15和所述设备进油口之间的所述进油路11上设置有压力传感器19，所述压力传感器19与所述控制器连接。

由于第一液压阀13是直接连通泵组件8，所以第一液压阀13在开通关闭的过程中会引起较大的压力波动，第一液压阀13开通关闭的切换通常也需要较大的驱动力，所以，所述第一液压阀13采用液动液压阀。进一步，所述液压系统还包括第一电磁动液压阀4，所述第一电磁动液压阀4的进油口与所述泵组件8连通，所述第一电磁动液压阀4的出油口与所述液动液压阀的液动控制油口连通，以控制所述液动液压阀的通断。

其中，所述泵组件8包括同轴联动的后泵81和先导泵82，所述主进油口与所述后泵81连通，所述第一电磁动液压阀4的进油口与所述先导泵82连通。后泵81的功率较大，通常用于液压的驱动，先导泵82的功率相比后泵81较低，通常用于液压的控制，控制器可与第一电磁动液压阀4电连接，以控制第一电磁动液压阀4开通或关闭，当第一电磁动液压阀4开通时，先导泵82输出的液压油经第一电磁动液压阀4流通至第一液压阀13的液动控制油口，从而驱动第一电磁动液压阀4开通。

继续参阅图1，具体地，所述泵组件8还包括流量控制件83，所述流量控制件83与所述后泵81的斜盘连接，以调整所述斜盘的倾角。

所述液压系统还包括流量控制比例阀7，所述流量控制比例阀7的进油口与所述先导泵82连通，所述流量控制比例阀7的出油口与所述流量控制件83的进油口连通，所述控制器与所述流量控制比例阀7电连接，以控制所述流量控制比例阀7的减压比例，流量控制比例阀7的减压比例的变化会导致其输送至流量控制件83的液压油压力变化，从而通过流量控制件83改变后泵81斜盘的倾角，后泵81斜盘的倾角变化会使后泵81的输出流量改变。图5是流量控制比例阀7的输出压力和输入流量的曲线图，随着输入流量的增加，流量控制比例阀7的输出压力也增加。进一步参阅图6，图6是流量控制比例阀7的输出压力和后泵81输出流量的特性曲线图。

对于工程机械本身的控制，所述液压系统还包括：用于控制所述工程机械的主控阀3，所述主控阀3的进油口连通所述后泵81，所述主控阀3的出油口连通油箱。所述主控阀3包括多个液压控制阀，分别用于控制工程机械的行走系统、润滑系统、工作系统等。对于主控阀3，可以理解为主控阀3和设备控制回路1为并列的两路液压回路。

具体的，所述主控阀3包括主控进油路31以及设置在所述主控进油路31上的中位截止阀32、调速阀33和溢流阀34，所述调速阀33连通油箱，所述溢流阀34与所述调速阀33并联，所述中位截止阀32设置在所述调速阀33的上游，

所述液压系统还包括：梭阀6和第二电磁动液压阀5，所述梭阀6的一个进油口连通所述流量控制比例阀7，另一个进油口连通所述中位截止阀32和所述调速阀33之间的主控进油路31，所述梭阀6的出油口连通所述流量控制件83的进油口；从而使来自主控进油路31的液压油和流量控制比例阀7的液压油均可控制流量控制件83，梭阀6根据两个进油口的压力大小，开通压力较大的一个进油口。进一步，所述第二电磁动液压阀5的进油口与所述先导泵82连通，所述第二电磁动液压阀5的出油口与所述中位截止阀32的液动控制油口连通，所述第二电磁动液压阀5与所述控制器电连接。

结合图3和图4，以液压设备的工作压力为16MPa为例，介绍本实施方式中液压控制系统的控制过程，具体如下：

控制器控制第一电磁动液压阀4得电，第一液压阀开通，使进油路11打开。同时控制器实时采集所述连接管路中的液压油的压力，当检测到液压设备使用时压力低于16MPa时，控制器获取该信号后打开第二电磁动液压阀5，截断主控进油路31至油箱的通道，并输出电流控制流量控制比例阀7，从而增大后泵81流量以适用液压设备的工作压力要求。当压力高于或等于16MPa时，控制器获取信号后关闭第二电磁动液压阀5，打开主控进油路31至油箱的通道，并停止控制控制流量控制比例阀7，从而减小后泵81输出流量以实现节能。通过这种控制可使液压设备的流量使用实现随用随取、按需分配。另外，该系统可应用在破拆救援装备上，实现灾害救援现场为各种小型手持液压设备提供液压动力源。

本实施方式中另一方面提供一种挖掘机，并包括本实施方式中的液压控制系统。该挖掘机可方便的为小型手持液压工具或液压设备提供精准的液压驱动和控制，节省能源，进而实现燃油经济型。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种用于工程机械的液压控制系统，所述液压控制系统能够驱动液压设备，其特征在于，所述液压控制系统包括：控制器、泵组件(8)、设备控制回路(1)，

所述泵组件(8)与所述设备控制回路(1)连通，以输出具有液压能的液压油至所述设备控制回路(1)，所述设备控制回路(1)包括能够连接所述液压设备的连接管路，所述设备控制回路(1)能够对所述泵组件(8)输出的具有液压能的液压油调速和/或调压，

所述控制器与所述设备控制回路(1)连接，并能够获取所述连接管路中的液压油的压力，并根据所述输出管路中的液压油的压力控制所述泵组件(8)的输出流量。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述输出管路包括：进油路(11)、回油路(12)，所述进油路(11)的一端为主进油口，另一端为设备进油口，所述回油路(12)的一端为主回油口，另一端为设备回油口，所述主进油口与所述泵组件(8)连通，所述设备进油口用于连接所述液压设备的进油口，所述主回油口用于连接油箱，所述设备回油口用于连接所述液压设备的回油口，

所述设备控制回路(1)还包括第一液压阀(13)，所述第一液压阀(13)同时串联在所述进油路(11)和所述回油路(12)上，用于控制所述进油路(11)和所述回油路(12)的通断。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述设备控制回路(1)还包括设置在所述进油路(11)上的减压阀(14)、单向阀(15)以及储能器(16)，

所述第一液压阀(13)、所述减压阀(14)、所述单向阀(15)以及所述储能器(16)沿所述主进油口至所述设备进油口的方向依次设置。

4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，所述设备控制回路(1)还包括安全阀(17)，所述安全阀(17)的一端连通所述回油路(12)，另一端连通所述单向阀(15)和所述设备进油口之间的进油路(11)。

5.根据权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，在所述减压阀(14)和所述第一液压阀(13)之间的进油路(11)上还设置有调速阀(18)。

6.根据权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，在所述单向阀(15)和所述设备进油口之间的所述进油路(11)上设置有压力传感器(19)，所述压力传感器(19)与所述控制器连接。

7.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一液压阀(13)为液动液压阀，

所述液压系统还包括第一电磁动液压阀(4)，所述第一电磁动液压阀(4)的进油口与所述泵组件(8)连通，所述第一电磁动液压阀(4)的出油口与所述液动液压阀的液动控制油口连通，以控制所述液动液压阀的通断。

8.根据权利要求7所述的液压控制系统，其特征在于，所述泵组件(8)包括同轴联动的后泵(81)和先导泵(82)，所述主进油口与所述后泵(81)连通，所述第一电磁动液压阀(4)的进油口与所述先导泵(82)连通。

9.根据权利要求8所述的液压控制系统，其特征在于，所述泵组件(8)还包括流量控制件(83)，所述流量控制件(83)与所述后泵(81)的斜盘连接，以调整所述斜盘的倾角。

10.根据权利要求9所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压系统还包括流量控制比例阀(7)，所述流量控制比例阀(7)的进油口与所述先导泵(82)连通，所述流量控制比例阀(7)的出油口与所述流量控制件(83)的进油口连通，所述控制器与所述流量控制比例阀(7)电连接，以控制所述流量控制比例阀(7)的减压比例。

11.根据权利要求10所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压系统还包括：用于控制所述工程机械的主控阀(3)，所述主控阀(3)的进油口连通所述后泵(81)，所述主控阀(3)的出油口连通油箱。

12.根据权利要求11所述的液压控制系统，其特征在于，所述主控阀(3)包括主控进油路(31)以及设置在所述主控进油路(31)上的中位截止阀(32)、调速阀(33)和溢流阀(34)，

所述调速阀(33)连通油箱，所述溢流阀(34)与所述调速阀(33)并联，所述中位截止阀(32)设置在所述调速阀(33)的上游，

所述液压系统还包括：梭阀(6)和第二电磁动液压阀(5)，

所述梭阀(6)的一个进油口连通所述流量控制比例阀(7)，另一个进油口连通所述中位截止阀(32)和所述调速阀(33)之间的主控进油路(31)，所述梭阀(6)的出油口连通所述流量控制件(83)的进油口；

所述第二电磁动液压阀(5)的进油口与所述先导泵(82)连通，所述第二电磁动液压阀(5)的出油口与所述中位截止阀(32)的液动控制油口连通，所述第二电磁动液压阀(5)与所述控制器电连接。

13.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-12任意一项所述的液压控制系统。