CN108869432B - 液压系统和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压系统和工程机械。液压系统包括：液压执行元件(2)；负载敏感阀(8)，用于调节向所述液压执行元件(2)输送的液压流体的流量；分流支路(3)，与所述负载敏感阀(8)连通，用于降低所述负载敏感阀(8)向所述液压执行元件(1)输送的液压流体的压力；以及阀(12)，设在所述分流支路(3)中，用于控制所述分流支路(3)的流量或所述通断状态。应用本申请的技术方案，在液压执行元件启动的过程中，分流支路可以起到分流作用，以降低液压执行元件启动过程中的冲击。

Description

液压系统和工程机械

技术领域

本发明涉及工程设备领域，具体而言，涉及一种液压系统和工程机械。

背景技术

混凝土喷浆车和车载起重机等工程机械包括车辆本体、可绕竖直轴线转动地安装在车辆本体上的臂架和用于驱动臂架相对于车辆本体转动的液压系统。图1示出了一种用于驱动臂架转动的液压系统的原理图。如图1所示，液压系统包括用于驱动上述的臂架转动的液压马达2、用于使液压马达制动的制动装置1和换向阀8。优选地，换向阀为负载敏感多路换向阀。

换向阀8包括与液压马达2的第一流体口连通的第一工作口A、与液压马达2的第二流体口连通的第二工作口B、与泵连通的进口和与油箱连通的回流口。其中，换向阀8的第一工作口与液压马达2的第一流体口通过第一管路3连通，换向阀8的第二工作口与液压马达2的第二流体口通过第二管路4连通。

换向阀8具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态，换向阀8的进口与第一工作口导通，换向阀8的回流口与第二工作口导通，换向阀8的第一工作口向液压马达2的第一流体口输送液压流体，以驱动液压马达2沿第一方向运动，在液压马达2沿第一方向运动的过程中液压马达2排出的液压流体经换向阀8的第二工作口和回流口返回油箱。换向阀8处于第二工作状态时，换向阀8的进口与换向阀8的第二工作口导通，换向阀8的第一工作口与回流口导通，换向阀8的第二工作口输出的液压流体驱动液压马达2沿第二方向运动，液压马达2沿第二方向运动的过程中排出的液压流体经换向阀8的第一工作口和回流口返回油箱。

液压系统还包括平衡阀组4，平衡阀组4包括设在第一管路3中的第一平衡阀11和设在第二管路4中的第二平衡阀5，平衡阀组4还包括与第一平衡阀11并联的第一旁通管路和与第二平衡阀5并联的第二旁通管路，第一旁通管路中设有第一单向阀10，第二旁通管路中设有第二单向阀6。

液压系统还包括梭阀7，梭阀7包括与换向阀8的第一工作口连通的第一进口、与换向阀8的第二工作口连通的第二进口和与制动装置1连通的出口。

换向阀8处于第一工作状态时，换向阀8的第一工作口输出的液压流体经梭阀7流向制动装置1，以使制动装置1解除对液压马达2的制动，换向阀8的第一工作口输出的液压流体经第一单向阀10流向液压马达2，以驱动液压马达2沿第一方向运动，液压马达2运动过程中排出的液压流体经第二平衡阀5流向换向阀8的第二工作口。

换向阀8处于第二工作状态时，换向阀8的第二工作口输出的液压流体经梭阀7流向制动装置，以使制动装置1解除对液压马达2的制动，换向阀8的第二工作口输出的液压流体经第二单向阀6流向液压马达2，以驱动液压马达2沿第二方向运动，液压马达2运动过程中排出的液压流体经第一平衡阀11流向换向阀8的第一工作口。

由于换向阀8输出的液压流体的流量根据控制信号的变化而变化，液压流体的流量与负载压力的大小关系不大，在液压马达2启动或停止的过程中液压马达2的压力变化较大，使得液压马达2在启动或停止的过程中产生较大的冲击。

混凝土喷浆车包括车辆本体、安装在车辆本体上的臂架、安装在车辆本体上的混凝土泵、与混凝土泵连通的输送管路和与输送管路连接的喷头，喷头可摆动地安装在臂架上，臂架可相对于车辆本体绕竖直的转动轴线转动，且可相对于车辆本体绕水平的转动轴线转动。

由于隧道施工的特殊性，在施工过程中，为实现受喷面上混凝土平整、密实，需要在过程中通过控制回转、变幅等动作，实现喷头位置频繁的调整，以满足喷射质量和要求。

在喷头频繁的调整、运动过程中，由于上装臂架的回转时存在惯性，在启动/停止时，臂架存在晃动、定位时间长、微动性差等问题。

上述问题，一方面，将直接影响喷头定位精度，进而影响混凝土喷射的平整度；另外一方面，由于臂架周期性的晃动，使结构件承受周期性冲击载荷，易引发疲劳开裂等问题。同时，上述问题也使得臂架微动性操作变得更加困难，一定程度上增加了使用者的操作设备的难度。

发明内容

本发明旨在提供一种液压系统和工程机械，以改善现有技术中存在的臂架转动的过程中容易晃动的问题。

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：

液压执行元件；

负载敏感阀，用于调节向液压执行元件输送的液压流体的流量；

分流支路，与负载敏感阀连通，用于降低负载敏感阀向液压执行元件输送的液压流体的压力；以及

阀，设在分流支路中，用于控制分流支路的流量或通断状态。

可选地，液压系统还包括控制器，用于控制阀在液压执行元件启动的过程中逐渐减小开度，或控制阀在液压执行元件停止运动的过程中逐渐减小开度。

可选地，阀包括比例换向阀。

可选地，液压系统还包括设在分流支路中的节流部件。

可选地，

液压执行元件包括第一流体口和第二流体口，第一流体口和第二流体口中的一个用于引入驱动液压执行元件运动的液压流体，另一个用于在液压执行元件运动的过程中排出液压流体；

负载敏感阀包括与液压执行元件的第一流体口连通的第一工作口和与液压执行元件的第二流体口连通的第二工作口；

液压系统还包括连接在液压执行元件的第一流体口和负载敏感阀的第一工作口之间的第一管路和连接在液压执行元件的第二流体口和负载敏感阀的第二工作口之间的第二管路，分流支路的一端与第一管路连通，分流支路的第二端与第二管路连通。

可选地，分流支路包括连接在第一管路和第二管路之间的第一分流支路和连接在第一管路和第二管路之间的第二分流支路，阀包括设在第一分流支路中的第一阀和设在第二分流支路中的第二阀。

可选地，阀包括比例换向阀和比例溢流阀。

根据本申请的另一方面，还提供了一种工程机械，工程机械包括上述液压系统。

可选地，工程机械包括可绕竖直的转动轴线转动的臂架，液压执行元件用于驱动臂架绕竖直的转动轴线转动。

可选地，工程机械还包括：

混凝土泵；以及

输送管路，设在臂架上，并与混凝土泵连通。

应用本申请的技术方案，在液压执行元件启动的过程中，分流支路可以起到分流作用，以降低液压执行元件启动过程中的冲击。

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原理示意图；

图2示出了本发明的第一实施例的液压系统的原理示意图；

图3示出了本发明的第二实施例的液压系统的原理示意图；

图4示出了本发明的第三实施例的液压系统的原理示意图；以及

图5示出了本发明的第四实施例的液压系统的原理示意图。

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。

实施例一

图2示出本实施例的液压系统的原理示意图，如图2，本实施例的液压系统包括用于驱动臂架绕竖直的转动轴线转动的液压执行元件2、用于调节向液压执行元件2输送的液压流体的流量的负载敏感阀8、与负载敏感阀8连通的分流支路3和设在分流支路3的阀12。

分流支路3用于降低负载敏感阀8向液压执行元件1输送的液压流体的压力。阀12设在分流支路3中用于控制分流支路3的通断，以控制分流支路3是否降低向液压执行元件2输送的液压流体的压力。

优选地，阀3的开度可调，以调节分流支路3的流量，从而调整向液压执行元件2输送的液压流体的压力的大小。

本实施例中，液压执行元件2包括液压马达。负载敏感阀8包括电比例多路换向阀。

液压系统还包括控制器，控制器用于控制阀12在液压执行元件2起动的过程中逐渐减小开度。阀12的开度越大，向液压执行元件2输送的液压流体的压力降低的越大，在液压执行元件2起动的过程中，阀12的开度逐渐减小，从而使得向液压执行元件2输送的液压流体的压力逐渐地增大，使得液压执行元件2起动的过程更加地平稳。

本实施例中，阀12比例换向阀。优选地，阀12为电比例换向阀。电比例换向阀为比例电磁驱动，能够实现输出的连续变化。电比例换向阀初始位置为截止状态，有输入后逐渐连通，且允许完全的双向油液流动。

阀12具有第一阀位和第二阀位。阀12处于第一阀位时，阀12的两个流体口导通，且阀12的开度可调。阀12处于第二阀位时，阀12的两个流体口关闭。

本实施例中，负载敏感阀8为负载敏感换向阀。优选地，负载敏感阀8为负载敏感多路换向阀。

负载敏感阀8包括用于连通泵的进口、用于连通油箱的回流口、用于连通液压执行元件2的第一流体口的第一工作口和用于连通液压执行元件2的第二流体口的第二工作口。

负载敏感阀8具有第一工作状态和第二工作状态，负载敏感阀8处于第一工作状态时，负载敏感阀8的进口与第一工作口导通，负载敏感阀8的出口与第二工作口导通，泵输出的液压流体经负载敏感阀8的进口和第一工作口流向液压执行元件2，以驱动液压执行元件2沿第一方向运动，液压执行元件2沿第一方向运动的过程中排出的液压流体经负载敏感阀8的第二工作口和回流口流向油箱。

负载敏感阀8处于第二工作状态时，负载敏感阀8的进口与第二工作口导通，负载敏感阀8的出口与第一工作口导通，泵输出的液压流体经负载敏感阀8的进口和第二工作口流向液压执行元件2，以驱动液压执行元件2沿第二方向运动，液压执行元件2沿第二方向运动的过程中排出的液压流体经负载敏感阀8的第一工作口和回流口流向油箱。其中，第二方向与第一方向相反。

液压系统还包括连接在负载敏感阀8的第一工作口和液压执行元件2的第一流体口之间的第一管路9和连接在液压执行元件2的第二流体口和负载敏感阀8的第二工作口之间的第二管路4。分流支路3的一端与第一管路9连接，另一端与第二管路4连接。阀12设在分流支路3中。

电比例换向阀与液压执行元件2回路“并联”(即：布置于旁通油路)，通过控制其开度大小，实现对回转马达回路流量、压力的控制。

电比例换向阀的控制程序可与对应电比例多路换向阀11控制信号相互匹配，以实现最佳的控制效果。通过相关信号的采集，辨识不同工况，以达到最佳的控制、应用效果。

在液压执行元件2启动、停止的过程中，电比例换向阀处于工作状态，而在回转运行过程中，阀口处于关闭状态。

液压执行元件在沿第一方向运动的起动过程中，负载敏感阀8的第一工作口输出的液压流体的一部分向液压执行元件2的第一流体口输送，另一部分经分流支路3、负载敏感阀8的第二工作口和回流口返回油箱。分流支路3将负载敏感阀8的第一工作口输出的液压流体分流，以降低向液压执行元件2输送的液压流体的压力，从而使得液压执行元件的起动过程变得平稳。

液压执行元件在沿第二方向远动的起动过程中，负载敏感阀8的第二工作口输出的液压流体的一部分向液压执行元件2的第二流体口输送，另一部分经分流支路3、负载敏感阀8的第一工作口和回流口返回油箱。

液压系统还包括设在第一管路9中的第一平衡阀11和设在第二管路4中的第二平衡阀5。液压系统还包括与第一平衡阀11并联的第一旁通管路和与第二平衡阀5并联的第二旁通管路。第一旁通管路的第一端与第一管路9连接在第一平衡阀11的上游，第一旁通管路的第二端与第一管路9连接在第一平衡阀11的下游。第二旁通管路的第一端与第二管路4连接在第二平衡阀5的上游，第二旁通管路的第二端与第二管路4连接在第二平衡阀5的下游。第一旁通管路总设有第一单向阀10，第二旁通管路中设有第二单向阀6。

液压系统还包括用于使液压执行元件2制动的制动装置1。制动装置1具有使液压执行元件2制动的第一状态和解除液压执行元件2的制动第二状态。制动装置1还包括液压流体进口，液压流体进口用于引入使制动装置1由第一状态向第二状态切换的液压流体。

液压系统还包括梭阀7，梭阀7包括与负载敏感阀8的第一工作口连通的第一进口和、与负载敏感阀8的第二工作口连通的第二进口以及与制动装置1的液压流体进口连通的出口。

液压执行元件2起动沿第一方向运动的过程中，负载敏感阀8的第一工作口输出的液压流体经梭阀7流向制动装置1，以使制动装置1解除对液压执行元件2的制动，负载敏感阀8的第一工作口输出的液压流体经第一单向阀10流向液压执行元件2，以驱动液压执行元件沿第一方向运动。

液压执行元件2启动沿第二方向运动的过程中，负载敏感阀8的第二工作口输出的液压流体经梭阀7流向制动装置1，以使制动装置1解除对液压执行元件2的制动，负载敏感阀8的第二工作口输出的液压流体经第二单向阀6流向液压执行元件2，以驱动液压执行元件沿第二方向运动。

在液压执行元件2起动的过程中，负载敏感阀8的控制信号逐渐的增大，负载敏感阀8的第一工作口或第二工作口向液压执行元件2输出的液压流体的流量逐渐的增大，阀12的开度逐渐的减小，以使分流支路3分压能力逐渐的增加，从而使得液压执行元件2引入的液压流体的压力逐渐的增大。

在液压执行元件2动后进入正常的运行状态时，阀12处于关闭状态。

在液压执行元件2停止运动的过程中，对于负载敏感阀8输入的控制出信号逐渐降低的过程中，负载敏感阀8的工作口(第一工作口或第二工作口)的流量逐渐降低，液压执行元件2的运动速度逐渐降低；负载敏感阀8的工作口的压力降低至一定程度时，此时平衡阀(第一平衡阀11或第二平衡阀5)逐渐关闭。随着压力降低至一定数值后，与梭阀7的出口连通的转动装置1已无法保持制动解除，此时液压执行元件2停止运动。在液压执行元件2停止运动的过程中，随着负载敏感阀8输入信号的逐渐减小，控制阀12的输入信号，使其相应变化，实现快速、平稳地降速，减小液压冲击，防止停止过程中的晃动并减小定位时间。优选地，在液压执行元件2停止运动的过程中阀12的开度逐渐的减小。

在外界输入电比例多路换向阀的回转联的信号变化的过程中，通过对电比例换向阀进行比例控制，实现启动过程平稳、无冲击；停止过程无明显晃动、定位时间短。具体优点说明如下：

(1)启动过程中，由于采用电比例换向阀，可以对流过回转马达的流量进行连续、比例的控制，以达到启动平稳、无冲击；

(2)在启动过程中，电比例换向阀比例变化，并处于开启状态；而在运动平稳后，电比例换向阀的阀口关闭，可防止流量流失，减少功率损耗，节能。

(3)停止过程中，可在液压马达的制动装置1(机械制动，摩擦的形式)介入之前，通过对电比例换向阀的控制，实现液压马达快速液压制动(即：进油路流量减少，同时马达两侧压差△P降低，实现液压平稳制动)。以防止在未完全静止的情况下介入机械制动，引起晃动量大、定位时间长等问题。

(4)在启动、停止过程中，电比例的换向阀阀口处于不断变化的过程，不易堵塞，抗污染能力强。

(5)针对不同工况，可通过参数设置，调整电比例阀的控制程序，以达到相同的控制效果，工况适应性强。

而且，该系统具有采用液压元件少，布局空间占用小，控制灵活、易于实现等特点。

根据本申请的另一方面，还提供了一种工程机械，该工程机械包括车辆本体和可相对车辆本体绕竖直的转动轴线转动的臂架，工程机械还包括上述的液压系统，液压系统的液压执行元件2用于驱动臂架相对于车辆本体绕竖直的转动轴线转动。

优选地，工程机械包括混凝土喷浆车，混凝土喷浆车还包括混凝土泵和设在臂架上、并与混凝土泵连通的输送管路。

实施二

图3示出了本实施的液压系统的结构示意图。本实施例与实施例一的区别在于：

分流支路3包括分别连接第一管路9和第二管路4之间的第一分流支路3a和第二分流支路3b，阀12包括设在第一分流支路中的第一阀12a和设在第二分流支路3b中的第二阀12a。

本实施例中第一阀12a和第二阀12b均为比例溢流阀。第一阀12a的进口与第一管路9连通，第一阀12a的出口与第二管路4连通。第二阀12b的进口与第二管路4连通，第二阀12b的出口与第一管路9连通。

比例溢流阀的进口引入的液压流体的压力超过设定压力的部分溢流回油箱。比例溢流阀的设定压力是可调的。在液压执行元件2起动的过程中，溢流阀的设定压力逐渐增大，以使分流支路中分流的液压流体在液压执行元件2的起动过程中逐渐减小，从而使得液压执行元件2引入的液压流体的压力逐渐地增大。

在负载敏感阀8的第一工作口输出驱动液压执行元件2运动的过程中，第一阀12a用于控制第一分流支路3a缓和液压执行元件2的起动过程。

在负载敏感阀8的第二工作口输出驱动液压执行元件2运动的过程中，第二阀12b用于控制第二分流支路3b缓和液压执行元件2的起动过程。

本实施例中，采用两个电比例的溢流阀代替实施例一中比例换向阀，电比例的溢流阀与负载敏感阀8输入信号和程序配合，实现回转减振的目的。其中，电比例溢流阀为两个，两个电比例溢流阀分别控制两个方向的运动；同时，电比例溢流阀最好为“反比例”的形式，即：无信号时，设定压力最大，随信号增加，设定值减小。具体实现原理如图3所示。

实施例三

图4示出了本实施例的液压系统的结构示意图。本实施例与实施例一的不同在于：分流支路3中还设置有节流部件13。

在液压执行元件启动和停止过程中，阀12打开，以实现平稳启动、停止；而在平稳运行过程中，阀12关闭，以减少旁通流量引起的功率损失。具体实现原理如图4所示。

在连续回转过程中，虽然该方式可避免旁通溢流，但由于电磁阀为开关阀，无法实现连续的变化，故启停过程中的控制过程，没有第6部分提到的方案容易实现。

实施例四

图5示出了本实施例的液压系统的结构示意图。本实施例与实施例一的不同在于：分流支路3包括分别连接第一管路9和第二管路4之间的第一分流支路3a和第二分流支路3b，阀12包括设在第一分流支路中的第一阀12a和设在第二分流支路3b中的第二阀12a。

本实施例中第一阀12a和第二阀12b均为比例换向阀。第一阀12a的进口与第一管路9连通，第一阀12a的出口与第二管路4连通。第二阀12b的进口与第二管路4连通，第二阀12b的出口与第一管路9连通。

在负载敏感阀8的第一工作口输出驱动液压执行元件2运动的过程中，第一阀12a用于控制第一分流支路3a缓和液压执行元件2的起动过程。

在负载敏感阀8的第二工作口输出驱动液压执行元件2运动的过程中，第二阀12b用于控制第二分流支路3b缓和液压执行元件2的起动过程。

以上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 (9)

1.一种液压系统，其特征在于，包括：

液压执行元件(2)；

负载敏感阀(8)，用于调节向所述液压执行元件(2)输送的液压流体的流量；

分流支路(3)，与所述负载敏感阀(8)连通，用于降低所述负载敏感阀(8)向所述液压执行元件(2)输送的液压流体的压力；以及

阀(12)，设在所述分流支路(3)中，用于控制所述分流支路(3)的流量或所述通断状态，

所述液压执行元件(2)包括第一流体口和第二流体口，所述第一流体口和所述第二流体口中的一个用于引入驱动所述液压执行元件(2)运动的液压流体，另一个用于在所述液压执行元件(2)运动的过程中排出液压流体；

所述负载敏感阀(8)包括与所述液压执行元件(2)的第一流体口连通的第一工作口和与所述液压执行元件(2)的第二流体口连通的第二工作口；

所述液压系统还包括连接在所述液压执行元件(2)的第一流体口和所述负载敏感阀(8)的第一工作口之间的第一管路(9)和连接在所述液压执行元件(2)的第二流体口和所述负载敏感阀(8)的第二工作口之间的第二管路(4)，所述分流支路(3)的一端与所述第一管路(9)连通，所述分流支路(3)的第二端与所述第二管路(4)连通。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括控制器，用于控制所述阀(12)在所述液压执行元件(2)启动的过程中逐渐减小开度，或控制所述阀(12)在所述液压执行元件(2)停止运动的过程中逐渐减小开度。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述阀(12)包括比例换向阀。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括设在所述分流支路(3)中的节流部件(13)。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述分流支路(3)包括连接在所述第一管路(9)和所述第二管路(4)之间的第一分流支路(3a)和连接在所述第一管路(9)和所述第二管路(4)之间的第二分流支路(3b)，所述阀(12)包括设在所述第一分流支路(3a)中的第一阀(12a)和设在所述第二分流支路(3b)中的第二阀(12b)。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述阀(12)包括比例换向阀和比例溢流阀。

7.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述液压系统。

8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，包括可绕竖直的转动轴线转动的臂架，所述液压执行元件(2)用于驱动所述臂架绕所述竖直的转动轴线转动。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，还包括：

混凝土泵；以及

输送管路，设在所述臂架上，并与所述混凝土泵连通。