CN108180181A - 一种液压系统、基于该液压系统的控制系统及强制搅拌机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工程机械技术领域，提供了一种液压系统，包括负载敏感泵、电比例溢流阀、电比例控制多路阀、搅拌马达和液压卷扬，负载敏感泵用以提供液压流体，电比例溢流阀用以控制系统输出的最大压力，电比例控制多路阀为与负载敏感泵适配连通的负载敏感多路阀，电比例控制多路阀包括用以控制卸荷通断的控制联以及用以控制液压流量的第一换向联和第二换向联，搅拌马达并联有两个，且进出油口与第一换向联连通，搅拌马达的正转进油口安装有压力传感器，马达轴上安装有转速传感器，液压卷扬的进出油口与第二换向联连通。本发明能够自动增加输出扭矩防卡死，提高了搅拌机对复杂料况的适用性，降低了操作复杂度，且系统节能效率高，可调性好。

Description

一种液压系统、基于该液压系统的控制系统及强制搅拌机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种液压系统、基于该液压系统的控制系统及强制搅拌机。
背景技术
强制搅拌机是一款用于搅拌建筑材料的机械，多采用双轴的搅拌方式，卡死停机是目前强制搅拌机搅拌过程中的一个共性难题。
现有技术中大部分液压驱动的强制搅拌机，采用的液压系统是：泵-换向阀-节流阀-马达，整机效率低，节流损失导致的发热量大，且可调性差，采用的上述液压系统，当料况较差或操作不当引起搅拌主机负载过大时，搅拌轴卡死，停止旋转，进而导致液压系统压力油大部分溢流，既不节能，又浪费了搅拌机容器内的物料。
因此，开发一种液压系统、基于该液压系统的控制系统及强制搅拌机，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。
发明内容
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种液压系统、基于该液压系统的控制系统及强制搅拌机，以提高搅拌机对复杂料况的适用性，降低操作复杂度，且系统节能效率高，可调性好。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种液压系统，包括
负载敏感泵，所述负载敏感泵为带压力切断功能的变量泵，用以向液压系统提供液压流体；
电比例溢流阀，所述电比例溢流阀与所述负载敏感泵相连，用以控制系统输出的最大压力；
电比例控制多路阀，所述电比例控制多路阀为与所述负载敏感泵适配连通的负载敏感多路阀，所述电比例控制多路阀包括用以控制卸荷通断的控制联以及用以控制液压流量的第一换向联和第二换向联；
液压搅拌马达，所述液压搅拌马达安装有两个，且两所述液压搅拌马达的进出油口与所述第一换向联连通，所述液压搅拌马达的正转进油口安装有压力传感器，所述液压搅拌马达的马达轴上安装有转速传感器；
液压卷扬，所述液压卷扬的进出油口与所述第二换向联连通。
作为一种改进的技术方案，所述电比例溢流阀为小流量先导级溢流阀，所述电比例溢流阀通过第一比例电磁铁控制，且所述电比例溢流阀为所述第一比例电磁铁直接驱动滑阀阀芯的板式阀或插装阀结构。
作为一种改进的技术方案，所述控制联通过开关电磁铁控制，所述开关电磁铁通电起压，失电卸荷；
所述第一换向联通过第二比例电磁铁控制，所述第二比例电磁铁控制阀芯动作，以控制到达所述液压搅拌马达的流量；
所述第二换向联通过第三比例电磁铁控制，所述第三比例电磁铁控制阀芯动作，以控制到达所述液压卷扬的流量。
作为一种改进的技术方案，两所述液压搅拌马达的排量相同，两所述液压搅拌马达的进出油口通过管径与油路连通，且与油路并联安装以实现初步同步，且两所述液压搅拌马达的马达轴通过齿轮结构啮合连接以实现机械同步。
作为一种改进的技术方案，所述液压卷扬为轴/盘配流摆线马达单侧带平衡阀、带刹车的卷筒结构，所述液压卷扬正向进油收绳提升，反向进油打开平衡阀放绳下降，油路断开平衡阀锁定负载。
本发明同时公开了一种基于上述所述液压系统的控制系统，包括控制器，所述控制器的输入端与所述压力传感器和所述转速传感器电连接，所述控制器的输出端分别与所述电比例溢流阀、所述开关电磁铁、所述第二比例电磁铁和所述第三比例电磁铁电连接，所述压力传感器和所述转速传感器分别将所述液压搅拌马达的负载压力值、转速值转化为电信号输入到所述控制器中，所述控制器通过放大电路分别驱动所述电比例溢流阀、所述开关电磁铁、所述第二比例电磁铁和所述第三比例电磁铁动作。
作为一种改进的技术方案，所述控制器驱动所述开关电磁铁得电，所述第二比例电磁铁、所述第三比例电磁铁输入变化，所述电比例控制多路阀的所述第一换向联、所述第二换向联阀芯开度变化，从而控制所述液压搅拌马达、所述液压卷扬的流量变化，实现无极调速。
作为一种改进的技术方案，所述液压搅拌马达负载增大时，所述压力传感器读值压力升高，所述控制器增大所述电比例溢流阀、所述第一比例电磁铁输入电流/电压，增大所述液压系统的最大输出压力，同时减小所述第一换向联的所述第二比例电磁铁输入电流/电压，减小所述液压搅拌马达的输入流量，降低转速，从而增大系统输出扭矩。
作为一种改进的技术方案，当搅拌轴卡死时，所述压力传感器读值压力迅速升高，超过阈值后，所述控制器驱动所述第一换向联的所述第二比例电磁铁动作，所述第一换向联的阀芯反向动作，所述液压搅拌马达反向进油，使搅拌轴反向转动，反转一段时间后，自动回复正转。
本发明同时公开了一种强制搅拌机，包括上述所述的液压系统，且采用上述所述液压系统的控制系统。
由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果；
通过负载敏感回路及远程压力控制构成的液压系统，负载敏感阀和负载敏感泵搭配使用，使得执行元件液压搅拌马达和液压卷扬的流量完全由负载敏感泵供应，系统节能效率高，可调性好；通过传感器构成闭环控制，控制系统成熟可靠，自动化程度高，设有的压力传感器测量进油压力，反应搅拌机搅拌负载大小，设有的转速传感器检测转速保证转速不至于过高或过低，保证物料搅拌效果，同时能叠加进不同的控制逻辑，具备无极调速控制、负载增大时自动增扭及搅拌轴卡死时自动反转的功能，能够有效提高强制搅拌机在面对各种难和料况下的适用性，同时极大降低了操作难度，部分程度降低了对操作员经验的依赖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的液压系统原理图；
图2为本发明控制系统的结构框图；
附图标记：1-负载敏感泵；2-电比例溢流阀；3-电比例控制多路阀；301-控制联；302-第一换向联；303-第二换向联；4-液压搅拌马达；5-压力传感器；6-转速传感器；7-液压卷扬；8-总供油管路；9-第一供油管路；10-第一回油管路；11-第二供油管路；12-第二回油管路；13-总回油管路；14-控制器；15-第一比例电磁铁；16-开关电磁铁；17-第二比例电磁铁；18-第三比例电磁铁。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种液压系统，包括负载敏感泵1、电比例溢流阀2、电比例控制多路阀3、液压搅拌马达4和液压卷扬7；负载敏感泵1为带压力切断功能的变量泵，通过过滤器与油箱连通，负载敏感泵1的出油口连通有总供油管路8，用以向液压系统提供液压流体，本实施例中，负载敏感泵1可选用带独立控制单元的轴向斜盘柱塞泵，便于实现与负载敏感多路阀的配合使用，且输出压力高，转速高，斜盘变量可靠，技术成熟。
电比例溢流阀2与负载敏感泵1相连，用以控制系统输出的最大压力，本实施例中，电比例溢流阀2为小流量先导级的溢流阀，电比例溢流阀2通过第一比例电磁铁15控制，且电比例溢流阀2为第一比例电磁铁15直接驱动滑阀阀芯的板式阀或插装阀结构，第一比例电磁铁15通过标准的模拟电流或电压即可驱动。
电比例控制多路阀3为与负载敏感泵1适配连通的负载敏感多路阀，电比例控制多路阀3包括用以控制卸荷通断的控制联301以及用以控制液压流量的第一换向联302和第二换向联303，本实施例中，第一换向联302和第二换向联303均可采用电液控制带手动越权控制。
控制联301通过开关电磁铁16控制，开关电磁铁16通电起压，失电卸荷。
第一换向联302通过与总供油管路8连通的第一供油管路9实现对液压搅拌马达4的供油，通过第一回油管路10实现回油，第一换向联302安装有三位十通比例阀，且通过第二比例电磁铁17控制，第二比例电磁铁17控制阀芯动作，从而控制到达液压搅拌马达4的流量，实现搅拌速度的控制。
第二换向联303通过与总供油管路8连通的第二供油管路11实现对液压卷扬7的供油，通过第二回油管路12实现回油，第二换向联303安装有三位十通比例阀，且通过第三比例电磁铁18控制，第三比例电磁铁18控制阀芯动作，从而控制到达液压卷扬7的流量，实现控制液压卷扬7提升/下降的速度。
第一回油管路10和第二回油管路12连通有总回油管路13，总回油管路13通过冷却器与油箱连通。
液压搅拌马达4安装有两个，且两液压搅拌马达4的进出油口与第一换向联302连通，即进油口与第一供油管路9连通，出油口与第一回油管路10连通，两液压搅拌马达4的排量相同，两液压搅拌马达4的进出油口通过管径与油路连通，且与油路并联安装以实现初步同步，且两液压搅拌马达4的马达轴通过齿轮结构啮合连接以实现机械同步，具体安装使用时，可在两液压搅拌马达4的马达轴上分别同轴固定安装两个齿轮，且两个齿轮啮合设置，由于齿轮啮合连接的结构为本领域技术人员所共识的常规技术手段，故其详细连接结构在此不作赘述，本实施例中，液压搅拌马达4可选用柱塞型马达，柱塞型马达排量大，输出扭矩大，转速低，能够满足搅拌机搅拌工作的使用需求。
液压搅拌马达4的正转进油口安装有压力传感器5，以测量进油压力，反应搅拌机的搅拌负载大小；液压搅拌马达4的马达轴上安装有转速传感器6，当然，转速传感器6可安装于搅拌机的搅拌轴上，且与搅拌轴同轴安装，本实施例中，转速传感器6可采用绝对值编码器结构，测量搅拌轴正反转的转速及转向。
液压卷扬7的进出油口与第二换向联303连通，即进油口与第二供油管路11连通，出油口与第二回油管路12连通，本实施例中，液压卷扬7采用轴/盘配流摆线马达单侧带平衡阀、带刹车的卷筒结构，液压卷扬7正向进油收绳提升，反向进油打开平衡阀放绳下降，油路断开平衡阀锁定负载。
如图2所示，本发明同时提供了一种液压系统的控制系统，该控制系统是基于上述所述的液压系统实现的，包括控制器14，控制器14的输入端与压力传感器5和转速传感器6电连接，控制器14的输出端分别与电比例溢流阀2、开关电磁铁16、第二比例电磁铁17和第三比例电磁铁18电连接，压力传感器5和转速传感器6分别将液压搅拌马达4的负载压力值、转速值转化为电信号输入到控制器14中，控制器14通过放大电路分别驱动电比例溢流阀2、开关电磁铁16、第二比例电磁铁17和第三比例电磁铁18动作。
控制器14驱动开关电磁铁16得电，第二比例电磁铁17、第三比例电磁铁18输入变化，电比例控制多路阀3的第一换向联302、第二换向联303阀芯开度变化，从而控制液压搅拌马达4、液压卷扬7的流量变化，实现对搅拌机、液压卷扬7速度的无极调速控制；当给第二比例电磁铁17、第三比例电磁铁18的开启电流逐步上升、关闭电流逐步下降时，搅拌启动/停止的负载冲击能有效减小，液压卷扬7提升/下降过程更加平稳。
液压搅拌马达4负载增大时，压力传感器5读值压力升高，控制器14增大电比例溢流阀2、第一比例电磁铁15输入电流/电压，增大液压系统的最大输出压力，同时减小第一换向联302的第二比例电磁铁17输入电流/电压，减小液压搅拌马达4的输入流量，降低转速，从而增大系统输出扭矩，这样既实现了增大扭矩，减小搅拌的卡死概率，又能保证系统需求功率在原动机要求范围内，防止掉速、熄火。
当搅拌轴卡死时，压力传感器5读值压力迅速升高，超过阈值后，控制器14驱动第一换向联302的第二比例电磁铁17动作，第一换向联302的阀芯反向动作，液压搅拌马达4反向进油，使搅拌轴反向转动，使得物料反搅松动，经过时间t后，自动回复正转，时间t的大小可依据实际使用情况进行设置。
基于上述所述的液压系统及基于液压系统的控制系统，通过负载敏感回路及远程压力控制构成的液压系统，负载敏感阀和负载敏感泵1搭配使用，使得执行元件液压搅拌马达4和液压卷扬7的流量完全由负载敏感泵1供应，系统节能效率高，可调性好；通过传感器构成闭环控制，控制系统成熟可靠，自动化程度高，设有的压力传感器5测量进油压力，反应搅拌机搅拌负载大小，设有的转速传感器6检测转速保证转速不至于过高或过低，保证物料搅拌效果，同时能叠加进不同的控制逻辑，具备无极调速控制、负载增大时自动增扭及搅拌轴卡死时自动反转的功能，能够有效提高强制搅拌机在面对各种难和料况下的适用性，同时极大降低了操作难度，部分程度降低了对操作员经验的依赖。
本发明还公开了一种强制搅拌机，包括上述所述的液压系统，且采用上述所述液压系统的控制系统，强制搅拌机为带有上料机构的双轴强制搅拌机或搅拌布料泵车，通过上述的液压系统及液压系统的控制系统，实现双轴的旋转驱动，能够自动增加输出扭矩，防止搅拌卡死，系统效率高，大大提高了搅拌机对复杂料况的适用性和降低了操作复杂度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种液压系统，其特征在于：包括
负载敏感泵，所述负载敏感泵为带压力切断功能的变量泵，用以向液压系统提供液压流体；
电比例溢流阀，所述电比例溢流阀与所述负载敏感泵相连，用以控制系统输出的最大压力；
电比例控制多路阀，所述电比例控制多路阀为与所述负载敏感泵适配连通的负载敏感多路阀，所述电比例控制多路阀包括用以控制卸荷通断的控制联以及用以控制液压流量的第一换向联和第二换向联；
液压搅拌马达，所述液压搅拌马达安装有两个，且两所述液压搅拌马达的进出油口与所述第一换向联连通，所述液压搅拌马达的正转进油口安装有压力传感器，所述液压搅拌马达的马达轴上安装有转速传感器；
液压卷扬，所述液压卷扬的进出油口与所述第二换向联连通。
2.根据权利要求1所述的一种液压系统，其特征在于：所述电比例溢流阀为小流量先导级溢流阀，所述电比例溢流阀通过第一比例电磁铁控制，且所述电比例溢流阀为所述第一比例电磁铁直接驱动滑阀阀芯的板式阀或插装阀结构。
3.根据权利要求2所述的一种液压系统，其特征在于：所述控制联通过开关电磁铁控制，所述开关电磁铁通电起压，失电卸荷；
所述第一换向联通过第二比例电磁铁控制，所述第二比例电磁铁控制阀芯动作，以控制到达所述液压搅拌马达的流量；
所述第二换向联通过第三比例电磁铁控制，所述第三比例电磁铁控制阀芯动作，以控制到达所述液压卷扬的流量。
4.根据权利要求3所述的一种液压系统，其特征在于：两所述液压搅拌马达的排量相同，两所述液压搅拌马达的进出油口通过管径与油路连通，且与油路并联安装以实现初步同步，且两所述液压搅拌马达的马达轴通过齿轮结构啮合连接以实现机械同步。
5.根据权利要求5所述的一种液压系统，其特征在于：所述液压卷扬为轴/盘配流摆线马达单侧带平衡阀、带刹车的卷筒结构，所述液压卷扬正向进油收绳提升，反向进油打开平衡阀放绳下降，油路断开平衡阀锁定负载。
6.一种基于如权利要求1-5所述液压系统的控制系统，其特征在于：包括控制器，所述控制器的输入端与所述压力传感器和所述转速传感器电连接，所述控制器的输出端分别与所述电比例溢流阀、所述开关电磁铁、所述第二比例电磁铁和所述第三比例电磁铁电连接，所述压力传感器和所述转速传感器分别将所述液压搅拌马达的负载压力值、转速值转化为电信号输入到所述控制器中，所述控制器通过放大电路分别驱动所述电比例溢流阀、所述开关电磁铁、所述第二比例电磁铁和所述第三比例电磁铁动作。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述控制器驱动所述开关电磁铁得电，所述第二比例电磁铁、所述第三比例电磁铁输入变化，所述电比例控制多路阀的所述第一换向联、所述第二换向联阀芯开度变化，从而控制所述液压搅拌马达、所述液压卷扬的流量变化，实现无极调速。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述液压搅拌马达负载增大时，所述压力传感器读值压力升高，所述控制器增大所述电比例溢流阀、所述第一比例电磁铁输入电流/电压，增大所述液压系统的最大输出压力，同时减小所述第一换向联的所述第二比例电磁铁输入电流/电压，减小所述液压搅拌马达的输入流量，降低转速，从而增大系统输出扭矩。
9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：当搅拌轴卡死时，所述压力传感器读值压力迅速升高，超过阈值后，所述控制器驱动所述第一换向联的所述第二比例电磁铁动作，所述第一换向联的阀芯反向动作，所述液压搅拌马达反向进油，使搅拌轴反向转动，反转一段时间后，自动回复正转。
10.一种强制搅拌机，其特征在于：包括权利要求6-9任一项所述的控制系统。
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