CN109973450B - 液压系统和工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压系统和工程车辆，液压系统包括：转向液压缸(5)，用于驱动车轮转向；变量泵(2)，用于为转向液压缸(5)提供液压流体；反馈流路(17)，用于将转向液压缸(5)的负载压力反馈至变量泵(2)的控制流体口(X)；以及压力控制部(6)，包括与反馈流路(17)连通的第一溢流阀(61)，以在转向液压缸(5)的负载压力大于预定值时将反馈流路(17)中的液压流体卸荷。应用本发明的技术方案，改善了现有技术中存在的工程车辆的能耗较高的问题。

Description

液压系统和工程车辆

技术领域

本发明涉及工程设备技术领域，具体而言，涉及一种液压系统和工程车辆。

背景技术

现有技术中，装载机等工程车辆的液压系统大多为定量系统，存在溢流损失，而后来出现的定变量液压系统，基本上是转向与工作合流系统，其结构较为复杂，其在工作系统工作的时候，变量泵就成为定量泵，系统管路损失较大，因此导致较高的燃油损耗。

工程车辆的液压系统，由于其变量信号控制繁琐，在低温环境下反应慢普遍存在，液压油温度越低，系统响应就越慢，因此，不适应装载机的某些工况，影响了装载机的效率。

发明内容

本发明旨在提供一种液压系统和工程车辆，以改善现有技术中存在的工程车辆的能耗较高的问题。

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：

转向液压缸，用于驱动车轮转向；

变量泵，用于为转向液压缸提供液压流体；

反馈流路，用于将转向液压缸的负载压力反馈至变量泵的控制流体口；以及

压力控制部，包括与反馈流路连通的第一溢流阀，以在转向液压缸的负载压力大于预定值时将反馈流路中的液压流体溢流。

可选地，压力控制部还包括第一节流部件，第一节流部件设在反馈流路中，并位于第一溢流阀的上游。

可选地，液压系统还包括用于控制转向液压缸运动的转向阀，转向阀包括：

换向阀，包括与变量泵连通的进口、用于连通液压流体箱的回流口、与转向液压缸的无杆腔连通的第一工作口和与转向液压缸的有杆腔连通的第二工作口；以及

梭阀，包括与换向阀的第一工作口连通的第一进口、与换向阀的第二工作口连通的第二进口和与反馈流路的进口端连通的出口。

可选地，液压系统还包括：

工作液压缸，用于驱动作业部件运动；

工作液压泵，包括用于为工作液压缸提供液压流体的第一液压泵和用于为工作液压缸提供液压流体的第二液压泵；

卸荷阀，与第二液压泵连通，用于在工作液压缸的负载压力大于预定值时将第二液压泵排出的液压流体的排向液压流体箱。

可选地，卸荷阀包括缓冲阀，缓冲阀包括：

阀体；

第一进口，设在阀体上并与第二液压泵连通；

第一出口，设在阀体上并用于连通液压流体箱；

阀芯，可移动地设置在阀体内，并具有第一位置和第二位置，在第一位置，第一进口和第一出口连通，在第二位置第一进口与第一出口之间的通道截断,阀芯还具有第三位置，第三位置沿阀芯的移动方向位于第一位置和第二位置之间，阀芯处于第三位置时第一进口和第一出口之间的通道的流通面积比阀芯处于第一位置时小。

可选地，缓冲阀还包括：

控制流体进口，用于引入反馈工作液压缸的负载压力的液压流体，以将阀芯由第二位置向第一位置推压；

控制流体出口，在阀芯由第二位置向第一位置移动时排出液压流体，

第二进口，与控制流体出口连通；

第二出口，用于连通液压流体箱，在阀芯处于第一位置时，第二进口和第二出口之间的通道截断，在阀芯处于第二位置时，第二进口与第二出口连通,阀芯还具有第三位置，第三位置沿阀芯的移动方向位于第一位置和第二位置之间，阀芯处于第三位置时第一进口和第一出口之间的通道的流通面积比阀芯处于第一位置时小，并且第二进口和第二出口连通。

可选地，卸荷阀还包括：

第二溢流阀，包括与第二液压泵和工作液压缸之间的管路连通的进口和与缓冲阀的控制流体进口连通的出口；

控制流体流路，控制流体流路包括与换向阀的控制流体进口连通的进口端和用于连通液压流体箱的出口端，控制流体流路中设置有第二节流部件；

单向阀，单向阀的进口与第二液压泵连通，单向阀位于第二液压泵的工作液压缸之间的流路上，并位于第二溢流阀的上游。

可选地，卸荷阀还包括：

第一流路，连通控制流体出口和第二进口；

第二流路，连通控制流体出口和液压流体箱；以及

第三节流部件，设置在第二流路中，用于对由控制流体出口流向液压流体箱的液压流体进行节流,第三节流部件包括单向节流阀，单向节流阀包括单向阀和与单向阀并联的节流部件。

根据本发明的另一方面，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，工程机械包括装载机。

应用本申请的技术方案，压力控制部包括与反馈流路连通的第一溢流阀，以在转向液压缸的负载压力大于预定值时将反馈流路中的液压流体卸荷，从而使得变量泵的排量减小或者调整至最小，液压系统能够在转向液压缸的负载压力过大时将变量泵的排量减小，有利于避免液压系统因压力过高而产生损坏，也可以防止变量泵在高压大流量下持续运转，从而有利于降低液压系统的能耗。

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示出了本发明的实施例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卸荷阀的结构示意图；以及；

图3示出了卸荷阀未优化的液压系统的工作液压缸在卸荷过程的压力变化曲线；

图4示出了本发明的实施例的液压系统的工作液压缸在卸荷过程的压力变化曲线。

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1示出了本实施例的液压系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的液压系统包括用于驱动车轮转向的转向液压缸5、用于为转向液压缸5提供液压流体的变量泵2、用于将转向液压缸5的负载压力反馈至变量泵2的控制流体口X的反馈流路17和设在反馈流路17中的压力控制部6。

压力控制部6包括与反馈流路17连通的第一溢流阀61，以在转向液压缸5的负载压力大于预定值时将反馈流路17中的液压流体卸荷，从而使得变量泵2的排量减小或者调整至最小。本实施例的液压系统能够在转向液压缸5的负载压力过大时将变量泵2的排量减小，有利于避免液压系统因压力过高而产生损坏，也可以防止变量泵在高压大流量下持续运转，从而有利于降低液压系统的能耗。

压力控制部6还包括第一节流部件62，第一节流部件62设置在反馈流路17中并位于第一溢流阀61的上游。

液压系统还包括用于控制转向液压缸5的运动的转向阀4，转向阀4包括换向阀41。换向阀41包括与变量泵2连通的进口、用于连通液压流体箱1的回流口、与转向液压缸5的无杆腔连通的第一工作口、与转向液压缸5的有杆腔连通的第二工作口。

转向阀4还包括梭阀42，梭阀42包括与换向阀41的第一工作口连通的第一进口、与换向阀41的第二工作口连通的第二进口和与反馈流路17的进口端连通的出口。

梭阀42的第一进口与换向阀41的第一工作口和转向液压缸5的无杆腔之间的管路连通，梭阀42的第二进口与换向阀41的第二工作口和转向液压缸5之间的管路连通。

梭阀42用于将转向液压缸5的有杆腔和无杆腔内的液压流体的压力反馈至变量泵2，因此转向液压缸5的活塞杆在伸出或缩回过程中的负载压力均能反馈至变量泵2的控制流体口X。

液压系统还包括转向器3和用于向转向器3提供液压流体的先导油源阀12。先导油源阀12包括与变量泵2连通的进口P1、用于输出先导液压流体的第一工作口A和用于输出先导液压流体的第二工作口B。其中，先导油源阀12的第二工作口B用于为转向器3提供液压流体。先导油源阀12集成于变量泵2上，能够最近距离的接受液压变量泵2提供的液压流体。

转向器3包括与先导油源阀12的第二工作口B连通的进口P、用于连通液压流体箱1的回流口T、与换向阀41的第一控制流体口连通的第一工作口L和与换向阀41的第二控制流体口连通的第二工作口R。

转向器3的第一工作口L输出的液压流体经第一阻尼部件f流向换向阀41的第一控制流体口，以使换向阀41切换至右位，变量泵2输出的液压流体经换向阀41向转向液压缸5的无杆腔输送，液压转向缸5驱动车辆左转向。

转向器3的第二工作口R输出的液压流体经第三阻尼部件e流向换向阀41的第二控制流体口，以使换向阀41切换至左位，变量泵2输出的液压流体经换向阀41向转向液压缸5的有杆腔输送，液压转向缸5驱动车辆右转向。

液压系统还包括另一转向液压缸，该转向液压缸的无杆腔与换向阀41的第二工作口连通，有杆腔与换向阀41的第一工作口连通，因此两个转向液压缸的活塞杆伸出的过程中，另一个转向液压缸的活塞杆缩回，两个转向液压缸配合驱动车轮转向。

液压系统还包括工作液压缸16，工作液压缸16用于驱动作业部件运动。作业部件可以为装载机的铲斗、起重机的吊臂和挖掘机的挖掘臂中的一种。

液压系统还包括用于为工作液压缸16提供液压流体的工作液压泵，工作液压泵包括第一液压泵7和第二液压泵8，第一液压泵7和第二液压泵8均可独立地向工作液压缸16提供液压流体。

可选地，工作液压泵为双联齿轮泵，第一液压泵7为双联齿轮泵的第一联齿轮泵，第二液压泵8为双联齿轮泵的第二联齿轮泵。

液压系统还包括用于控制工作液压缸16的运动方向的工作液压缸换向阀15，工作液压缸换向阀15包括与第一液压泵7和第二液压泵8均连通的进口P、与液压流体箱1连通的回流口T、与工作液压缸16的有杆腔连通的第一工作口和与工作液压缸16的无杆腔连通的第二工作口。

液压系统还包括设置在工作液压缸换向阀15的回流口T和液压流体箱1之间的管路中的散热器10和过滤器11。

工作液压缸换向阀15具有第一工作状态和第二工作状态。在第一工作状态，工作液压缸换向阀15的进口P与第一工作口连通且回流口T与第二工作口连通。在第二工作状态，工作液压缸换向阀15的进口P与第二工作口连通且回流口T与第一工作口连通。

液压系统还包括用于控制工作液压缸换向阀15切换工作状态的先导阀14，先导阀14包括与先导油源阀12的第一工作口A连通的进口P、与液压流体箱1连通的回流口T和与工作液压缸换向阀15的控制流体口连通的出口。

先导阀14可以为手控先导阀和电磁先导阀。用户通过操控先导阀14来控制工作部件进行作业。

液压系统还包括设置在先导阀14和先导油源阀12的第一工作口A之间的流路上的截止阀13。

液压系统还包括与第二液压泵8连通的卸荷阀9，卸荷阀9用于在工作液压缸16的负载压力大于预定值时将第二液压缸8排出的液压流体排向液压流体箱1，在工作液压缸16的负载压力大于预定值时，第二液压泵8排出的液压流体不再向工作液压缸16输送，而是直接回流至液压流体箱1，液压系统可以避免第一液压泵7的第二液压泵8均工作在大功率的工作状态下，有利于降低液压系统的能耗。

图2示出了本实施例的液压系统的卸荷阀9的放大图，结合图1和图2所示，本实施例的卸荷阀9包括与第二液压泵8连通的进口P和与工作液压缸换向阀15的进口P连通的出口A。

卸荷阀9包括缓冲阀22，缓冲阀22包括阀体、设置在阀体上的第一进口、设在阀体上的第一出口和可移动地设置在阀体内的阀芯，阀芯具有第一位置和第二位置，在第一位置，第一进口和第一出口连通，在第二位置第一进口与第一出口之间的通道截断。

卸荷阀9还包括第二溢流阀21，第二溢流阀21包括与第二液压泵8和工作液压缸16之间的管路连通的进口和与缓冲阀22的控制流体进口连通的出口。第二溢流阀21用于向缓冲阀22输送将缓冲阀22的阀芯由第二位置朝第一位置推压的液压流体。

卸荷阀9还包括单向阀20，单向阀20位于第二液压泵8的工作液压缸16之间的流路上，并位于第二溢流阀21的上游。

在工作液压缸16的负载压力增大时，工作液压缸换向阀15的进口和第二液压泵8之间的流路中的液压流体的压力也增大，在工作液压缸16的负载压力大于预定值时，第二溢流阀21排出的液压流体将缓冲阀22的阀芯由第二位置朝第一位置推压，从而使得第二液压泵8排出的液压流体直接回流至液压流体箱1，从而避免第一液压泵7和第二液压泵8均工作在大功率的工况下，有利于降低液压系统的能耗。

阀芯还具有第三位置，第三位置沿阀芯的移动方向位于第一位置和第二位置之间，阀芯处于第三位置时第一进口和第一出口之间的通道的流通面积比阀芯处于第一位置时小。如图2所示，缓冲阀22在因工作液压缸16的负载压力过大而开启的过程中，缓冲阀22的阀芯由第二位置经第三位置向第一位置移动，图2中缓冲阀22的下阀位对应阀芯的第二位置，图2中缓冲阀22的中间阀位对应阀芯的第三位置，图2中的缓冲阀的上阀位对应阀芯的第一位置。

由此可见，卸荷阀9的缓冲阀在开启的过程中，第二液压泵8和液压流体箱1之间的通道的流通面积逐渐增大，有利于减小液压系统的冲击和噪音。

缓冲阀22还包括用于引入反馈工作液压缸16的负载压力的液压流体的控制流体进口、在阀芯由第二位置向第一位置移动时排出液压流体的控制流体出口、与控制流体出口连通的第二进口和用于连通液压流体箱1的第二出口，在阀芯处于第二位置时，第二进口与第二出口连通。

卸荷阀9还包括控制流体流路，所述控制流体流路包括与换向阀22的控制流体进口连通的进口端和用于连通液压流体箱1的出口端，控制流体流路中设置有第二节流部件23。在缓冲阀22的阀芯由第一位置朝第二位置移动的过程中，缓冲阀的控制流体进口排出的液压流体经控制流体流路流向液压流体箱1。

卸荷阀9还包括用于连通控制流体出口和第二进口的第一流路26、用于连通控制流体口和液压流体箱1的第二流路25和设置在第二流路中的第三节流部件24，第三节流部件24用于对由控制流体出口流向液压流体箱1的液压流体进行节流。

在阀芯处于第三位置时，第二进口与第二出口连通，由此可见，在阀芯由第二位置朝第一位置移动的过程中，在阀芯处于第二位置和第三位置时，控制流体出口排出的液压流体经第一流路26、第二进口和第二出口流向液压流体箱1。

在阀芯到达第一位置后可继续移动以使缓冲阀22的开度增大，如图2所示的缓冲阀22的上阀位，在阀芯到达第一位置后继续移动以增大缓冲阀22的开度时，控制流体出口排出的液压流体经第二流路25流量液压流体箱1。

图3示出了卸荷阀未优化的液压系统的工作液压缸在卸荷过程的压力变化曲线，曲线压力波动较大，压力峰值较高，影响液压元件及系统的可靠度；

图4示出了第一液压泵7和第二液压泵8在液压系统卸荷过程中的压力变化曲线，卸荷过程压力稳定，压力峰值较低，提高了液压系统的寿命。

本实施例中，变量泵2仅为转向液压缸5提供液压流体，工作液压泵仅为工作液压缸16提供液压流体。

变量泵2单独给转向液压缸5提供液压流体，转向器3控制转向阀4换向，转向器3的第一工作口L输出的油液经过阻尼结构e和阻尼结构c控制换向阀41的阀芯移动，换向阀41的另一端通过阻尼d和阻尼f与转向器3的第二工作口R接通，当机器左转时，转向器的第一工作口L输出液压流体，由两组阻尼控制换向阀芯稳定换向。同时，通过梭阀42反馈负载LS信号至变量泵2，通过转向阀4的开口大小控制转向液压缸5的运动速度，进而控制机器的转向速度，当系统的压力达到压力控制部6设定值时，压力控制部6中的第一溢流阀61开启，通过第一节流部件62作用形成压力差，使变量泵2回排，以很小的流量输出，有效的避免溢流损失，其次，由于转向阀芯的特殊设计，变量泵2的压力差△P设定值较小，使得转向过程中的压力损失降至最低，节省了液压系统的消耗的功率。

工作液压泵为液压双联齿轮泵，第一联双联齿轮泵(第一液压泵7)给工作液压缸换向阀15直接提供液压流体，第二联双联齿轮泵(第二液压泵8)经卸荷阀9给工作液压缸换向阀15提供液压流体，在系统工作过程中，卸荷阀9的输出口的压力升高，即单向阀20之后的压力升高，当压力达到第二溢流阀21的设定压力后，第二溢流阀21打开，通过第二溢流阀21的输出的液压流体推动缓冲阀22开启，同时，缓冲阀22的控制流体出口排出液压流体，缓冲阀22的阀芯移动时控制流体出口输出的液压流体经第一流路26和第二流路25流向液压流体箱1，因此缓冲阀22能够快速地开启。之后，随着缓冲阀22的阀芯移动，第二出口和第二进口之间的通道截断，缓冲阀22的控制流体出口排出的液压流体只能通过第二流路25流向液压流体箱1，减缓了缓冲阀的阀芯的移动速度，使得缓冲阀22的阀芯缓慢移动以使缓冲阀22的开度缓慢地增大至最大开度，这样，缓冲阀22的迅速开启，避免第二联齿轮泵卸荷不及时导致压力冲击高，同时逐级卸荷，避免了卸荷带来的噪音。

当机器转向工作时，液压变量泵2为转向液压缸缸按需供液压流体，当工程车辆的工作部件作业时，工作液压泵为工作液压缸16提供液压流体，转向系统和工作系统相互独立，避免了相互之间的干扰，提升转向与工作系统的可靠性和工作效率。

根据本发明的另一方面，本实施例还提供了一种工程车辆，该工程车辆包括上述的液压系统。

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 (7)

1.一种液压系统，其特征在于，包括：

转向液压缸(5)，用于驱动车轮转向；

变量泵(2)，用于为所述转向液压缸(5)提供液压流体；

反馈流路(17)，用于将所述转向液压缸(5)的负载压力反馈至所述变量泵(2)的控制流体口(X)；以及

压力控制部(6)，包括与所述反馈流路(17)连通的第一溢流阀(61)，以在所述转向液压缸(5)的负载压力大于预定值时将所述反馈流路(17)中的液压流体溢流,

工作液压缸(16)，用于驱动作业部件运动；

工作液压泵，包括用于为所述工作液压缸(16)提供液压流体的第一液压泵(7)和用于为所述工作液压缸(16)提供液压流体的第二液压泵(8)；

卸荷阀(9)，与所述第二液压泵(8)连通，用于在所述工作液压缸(16)的负载压力大于预定值时将所述第二液压泵(8)排出的液压流体的排向液压流体箱(1),

所述卸荷阀(9)包括缓冲阀(22)，所述缓冲阀(22)包括：

阀体；

第一进口，设在所述阀体上并与所述第二液压泵(8)连通；

第一出口，设在所述阀体上并用于连通液压流体箱(1)；

阀芯，可移动地设置在所述阀体内，并具有第一位置和第二位置，在所述第一位置，所述第一进口和所述第一出口连通，在所述第二位置所述第一进口与所述第一出口之间的通道截断,所述阀芯还具有第三位置，所述第三位置沿所述阀芯的移动方向位于所述第一位置和第二位置之间，所述阀芯处于所述第三位置时所述第一进口和第一出口之间的通道的流通面积比所述阀芯处于第一位置时小,

所述缓冲阀(22)还包括：

控制流体进口，用于引入反馈所述工作液压缸(16)的负载压力的液压流体，以将所述阀芯由所述第二位置向第一位置推压；

控制流体出口，在所述阀芯由所述第二位置向第一位置移动时排出液压流体，

第二进口，与所述控制流体出口连通；

第二出口，用于连通液压流体箱(1)，在所述阀芯处于第一位置时，所述第二进口和第二出口之间的通道截断，在所述阀芯处于第二位置时，所述第二进口与所述第二出口连通,所述阀芯还具有第三位置，所述第三位置沿所述阀芯的移动方向位于所述第一位置和第二位置之间，所述阀芯处于所述第三位置时所述第一进口和第一出口之间的通道的流通面积比所述阀芯处于第一位置时小，并且所述第二进口和第二出口连通。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述压力控制部(6)还包括第一节流部件(62)，所述第一节流部件(62)设在所述反馈流路(17)中，并位于所述第一溢流阀(61)的上游。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括用于控制所述转向液压缸(5)运动的转向阀(4)，所述转向阀(4)包括：

换向阀(41)，包括与所述变量泵(2)连通的进口、用于连通液压流体箱(1)的回流口、与所述转向液压缸(5)的无杆腔连通的第一工作口和与所述转向液压缸(5)的有杆腔连通的第二工作口；以及

梭阀(42)，包括与所述换向阀(41)的第一工作口连通的第一进口、与所述换向阀(41)的第二工作口连通的第二进口和与所述反馈流路(17)的进口端连通的出口。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述卸荷阀(9)还包括：

第二溢流阀(21)，包括与所述第二液压泵(8)和所述工作液压缸(16)之间的管路连通的进口和与所述缓冲阀(22)的控制流体进口连通的出口；

控制流体流路，所述控制流体流路包括与缓冲阀(22)的控制流体进口连通的进口端和用于连通液压流体箱(1)的出口端，所述控制流体流路中设置有第二节流部件(23)；

单向阀(20)，所述单向阀(20)的进口与所述第二液压泵(8)连通，所述单向阀(20)位于第二液压泵(8)的工作液压缸(16)之间的流路上，并位于所述第二溢流阀(21)的上游。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述卸荷阀(9)还包括：

第一流路(26)，连通所述控制流体出口和所述第二进口；

第二流路(25)，连通所述控制流体出口和所述液压流体箱(1)；以及

第三节流部件(24)，设置在所述第二流路(25)中，用于对由所述控制流体出口流向所述液压流体箱(1)的液压流体进行节流,所述第三节流部件(24)包括单向节流阀，所述单向节流阀包括单向阀和与单向阀并联的节流部件。

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，所述工程机械包括装载机。