CN110985459A - 一种负载敏感泵液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种负载敏感泵液压控制系统。解决了现有的液压控制系统在工作过程中容易受到其他液压元件影响其稳定性的问题。它包括负载敏感多路阀、变量泵、控制阀、压力切断阀、控制油缸和单向阀，所述的控制阀包括控制腔和弹簧腔，所述单向阀的出油口通过控制油路与控制阀的控制腔相连通，所述负载敏感多路阀上的反馈油路与控制阀的弹簧腔相连通，所述的控制油缸包括活塞、有杆腔和无杆腔，变量泵出油口的压力油经过安全油路至控制油缸的有杆腔与控制油路中的压力油经过控制阀输入至控制油缸的无杆腔并相互作用通过活塞调节变量泵的输出流量。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

Description

一种负载敏感泵液压控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压控制系统，具体涉及一种负载敏感泵液压控制系统。

背景技术

登高作业平台是属于载人进行高空作业的特殊装备，其特点是机动灵活、工作跨度大、范围广。车上设有液压升高平台，供消防人员进行登高扑救高层建筑、高大设施处的火灾，营救被困人员、抢救贵重物资以及完成其他救援任务。因其工作应用的特殊性，所以登高平台消防车对于执行机构动作的可靠性、平稳性和协同性要求非常高。

现有的高米数登高作业平台液压控制系统基本都是采用变量泵和负载敏感阀组成。负载敏感阀有阀前补偿和阀后补偿两种形式，当有两个或两个以上的负载同时动作时，且主泵提供的流量足够满足系统所需的流量，阀前和阀后补偿的作用是一样的；如果主泵提供的流量无法满足系统所需的流量，那么采用阀前补偿的系统就会优先满足小负载所需流量，剩余流量的才能流向较大的负载；而阀后补偿的情况是：同比阀开口量减少各个负载的流量供给，达到动作协调的效果。即：主泵提供的流量无法满足系统所需时，阀前补偿的流量分配与负载有关，而阀后补偿的流量分配与负载无关，只与主阀开口量有关。因阀前补偿不具有抗流量饱和能力，为了保证复合动作时各负载的连续稳定，登高作业平台液压控制系统采用变量泵加阀后补偿控制系统。

现有登高作业平台的变量泵加阀后补偿控制液压系统，其变量控制系统中变量泵出口的压力油直接作用于控制阀，即变量泵出口的压力油作为控制油路的压力与负载反馈的压力加控制阀弹簧设定压力相平衡，以此维持变量泵输出一个恒定的流量。泵的输出压力由负载决定，泵的输出压力高于负载的压力。而高出负载的这部分压力是消耗在了过滤器、单向阀、负载敏感多路阀以及液压管路中。

在实际应用中，因控制阀的弹簧设定压力恒定不变，液压管路也相对固定，管路的压力损失仅与流量的大小有关，当流经管路的流量恒定时，管路形成的压力损失也相对固定。液压系统在工作过程中，不可避免的会出现压力波动和液压冲击现象，这就造成了流经单向阀压力油的压力损失会随之变动；随着液压系统的循环工作，过滤器中纳污量的增加，在通过同等流量的压力油时，纳污量增多的过滤器必然会形成较大压力损失，通常管路的压力损失相对固定，当过滤器的压力损失或单向阀的压力损失出现变化时，负载敏感阀的压力损失必然会随之变化。负载敏感多路阀在工作过程中执行某一动作时，其阀杆的开口面积是一定的，根据流量公式可知：流量系数C、过流面积A和液压油的密度ρ都是不变的，那么影响经过负载敏感阀到执行动作流量的变化的因素仅和阀口前后的压差有关。目前常用的负载敏感多路阀加变量泵系统的多路阀节流口的压差由多路阀进口压力和反馈油口的压差决定，但我们只能根据压差控制单元确定泵出口处的压力到反馈油口处的压差。从泵出口处的压力到负载敏感阀进油口处还有三处节流影响压损，这部分节流口包含1、从泵出口到多路阀进口的管路；2、高压过滤器；3、单向阀。因此多路阀节流口的压差就存在不确定性，尤其在高空车这种小流量的领域就更加明显。泵流量的大小，油液温度的高低都会对多路阀节流口的压差造成影响，导致不能准确控制执行机构的运动速度。由上文中所述，过滤器的压力损失或单向阀的压力损失的变化等，都会引起负载敏感阀的压力损失的变化，从而导致经负载敏感多路阀输出到执行机构流量的不稳定，这样就会造成负载动作的抖动，致使车辆工作的平稳性难以保证。

发明内容

为解决背景技术中现有的液压控制系统在工作过程中容易受到其他液压元件影响其稳定性的问题，本发明提供一种负载敏感泵液压控制系统。

本发明的技术方案是：一种负载敏感泵液压控制系统，包括变量控制系统和负载敏感多路阀，所述的变量控制系统包括变量泵、控制阀、压力切断阀和控制油缸，所述变量泵的出油口通过过滤器、单向阀与负载敏感多路阀相连接，所述的控制阀包括控制腔和弹簧腔，所述单向阀的出油口通过控制油路与控制阀的控制腔相连通，所述负载敏感多路阀上的反馈油路与控制阀的弹簧腔相连通，所述控制阀弹簧腔内的弹簧力、反馈油路中的油压与控制腔内控制油路的油压相互作用调节控制阀开口，所述的控制油缸包括活塞、有杆腔和无杆腔，变量泵出油口的压力油经过安全油路至控制油缸的有杆腔与控制油路中的压力油经过控制阀输入至控制油缸的无杆腔并相互作用通过活塞调节变量泵的输出流量。

作为本发明的一种改进，所述控制阀的进油口与控制油路相连通，所述控制阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连通。

作为本发明的进一步改进，所述的控制油缸具有在控制阀弹簧腔内的弹簧力与反馈油路中油压的压力之和大于控制腔内控制油路的油压时控制阀开口减小无杆腔内压力油减少有杆腔接受安全油路中的压力油并通过活塞调大变量泵的输出流量的第一状态、在控制阀弹簧腔内的弹簧力与反馈油路中的油压的压力之和等于控制腔内控制油路的油压时使得变量泵稳定输出的第二状态、在控制阀弹簧腔内的弹簧力与反馈油路中油压的压力之和小于控制腔内控制油路的油压时控制阀开口增大无杆腔接受控制油路中的压力油增多并通过活塞调小变量泵的输出流量的第三状态。

作为本发明的进一步改进，所述的压力切断阀设于控制阀与控制油缸之间，所述的压力切断阀具有使得控制阀的出油口与控制油缸无杆腔相连通的第一位置和当安全油路的压力油超过压力切断阀的设定时换向使得安全油路与控制油缸的无杆腔相连通的第二位置。

作为本发明的进一步改进，所述的压力切断阀包括压力控制腔和压力弹簧腔，所述的安全油路分别与压力切断阀的压力控制腔、压力切断阀的进油口相连，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路的压力油经过压力切断阀的进油口、压力切断阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连。

作为本发明的进一步改进，所述的压力切断阀与控制油缸的无杆腔之间设有第一通道，所述的压力切断阀与控制阀之间设有第二通道、第三通道，所述的第三通道与油箱相连通，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路通过第一通道与控制油缸的无杆腔相连通。

作为本发明的进一步改进，还设有节流件，所述的节流件设于第一通道和第三通道之间，所述的节流件上设有节流孔。

作为本发明的进一步改进，所述的负载敏感多路阀包括控制联和至少一联工作联，所述的控制联与工作联相拼接，所述的负载敏感多路阀包括主进油口和回油口，所述的控制联上设有分流阀和卸荷阀，所述的分流阀设于主进油口与回油口之间，所述的卸荷阀设于反馈油路与回油口之间。

作为本发明的进一步改进，所述的工作联上设有控制换向阀和先导比例电磁阀，所述的负载敏感多路阀包括与先导比例电磁阀相连通的先导油路，所述先导比例电磁阀的出油口与控制换向阀的换向控制腔相连通。

作为本发明的进一步改进，还包括辅助泵，所述的辅助泵与负载敏感多路阀相连通。

本发明的有益效果是，控制阀的控制腔从单向阀的出油口取油，从而避免过滤器、单向阀等在系统工作中由于压力损失造成负载敏感阀的压力变化，从而使得执行器运行不平稳，避免执行器抖动，控制油缸的有杆腔仍然从变量泵出油口取油，使得变量泵控制可靠，安全性高。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1为本发明实施例的液压原理图。

附图2为附图1中变量控制系统10处的液压原理图。

附图3为附图1中负载敏感多路阀4处的液压原理图。

附图4为本发明实施例的结构示意图。

图中，1、变量泵；2、过滤器；3、单向阀；4、负载敏感多路阀；41、分流阀；42、卸荷阀；43、先导比例电磁阀；44、先导油路；45、控制联；46、工作联；47、控制换向阀；5、控制阀；51、控制腔；52、弹簧腔；6、压力切断阀；61、压力控制腔；62、压力弹簧腔；7、控制油缸；71、活塞；72、有杆腔；73、无杆腔；8、控制油路；9、安全油路；10、变量控制系统；11、辅助泵；12、第一通道；13、第二通道；14、第三通道；15、油箱；16、节流件；17、节流孔；P、主进油口；T、回油口；LS、反馈油路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2-4所示，一种负载敏感泵液压控制系统，包括变量控制系统10和负载敏感多路阀4，所述的变量控制系统10包括变量泵1、控制阀5、压力切断阀6和控制油缸7，所述变量泵1的出油口通过过滤器2、单向阀3与负载敏感多路阀4相连接，所述的控制阀5包括控制腔51和弹簧腔52，所述单向阀的出油口通过控制油路8与控制阀的控制腔相连通，所述负载敏感多路阀上的反馈油路LS与控制阀的弹簧腔相连通，所述控制阀弹簧腔内的弹簧力、反馈油路中的油压与控制腔内控制油路的油压相互作用调节控制阀开口，所述的控制油缸7包括活塞71、有杆腔72和无杆腔73，变量泵出油口的压力油经过安全油路9至控制油缸7的有杆腔72与控制油路8中的压力油经过控制阀5输入至控制油缸7的无杆腔73并相互作用通过活塞71调节变量泵1的输出流量。本发明的有益效果是，控制阀的控制腔从单向阀的出油口取油，从而避免过滤器、单向阀等在系统工作中由于压力损失造成负载敏感阀的压力变化，从而使得执行器运行不平稳，避免执行器抖动，控制油缸的有杆腔仍然从变量泵出油口取油，使得变量泵控制可靠，安全性高。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

所述控制阀5的进油口与控制油路8相连通，所述控制阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连通。这样能使得控制油路的压力油可靠的进入控制油缸的无杆腔，从而通过控制油缸的活塞带动变量泵动作，改变输出流量，当然在实际生产过程中控制油缸的有杆腔通过安全油路直接输入改变变量泵的输出流量。

所述的控制油缸7具有在控制阀5弹簧腔52内的弹簧力与反馈油路LS中油压的压力之和大于控制腔51内控制油路8的油压时控制阀开口减小无杆腔73内压力油减少有杆腔72接受安全油路9中的压力油并通过活塞71调大变量泵的输出流量的第一状态、在控制阀5弹簧腔52内的弹簧力与反馈油路LS中的油压的压力之和等于控制腔51内控制油路8的油压时使得变量泵1稳定输出的第二状态、在控制阀5弹簧腔52内的弹簧力与反馈油路LS中油压的压力之和小于控制腔51内控制油路8的油压时控制阀5开口增大无杆腔73接受控制油路8中的压力油增多并通过活塞71调小变量泵1的输出流量的第三状态。更具体的说，变量泵1的工作原理：泵输出的压力油经过过滤器、单向阀后通过控制油路8作用在控制阀的左端（控制阀的控制腔），控制阀的右端（控制阀的弹簧腔）受到反馈油路LS的压力和控制阀的弹簧力，当控制油路的压力小于控制阀右端弹簧力与LS压力之和时，控制阀处于右位，安全油路9中的压力油进入控制油缸的有杆腔，此时活塞向右移动，推动变量泵斜盘摆角变大，从而增大泵的输出排量；反之当当压力控制油路的压力大于控制阀右端弹簧力与LS压力之和时，控制阀处于左位，控制油路的压力油经过控制阀进入控制油缸的无杆腔，此时活塞向左移动，推动变量泵斜盘摆角变小，从而减小变量泵的输出排量。

所述的压力切断阀6设于控制阀与控制油缸之间，所述的压力切断阀具有使得控制阀5的出油口与控制油缸7无杆腔73相连通的第一位置和当安全油路的压力油超过压力切断阀的设定时换向使得安全油路9与控制油缸7的无杆腔73相连通的第二位置。具体的说，所述的压力切断阀6包括压力控制腔61和压力弹簧腔62，所述的安全油路分别与压力切断阀的压力控制腔、压力切断阀的进油口相连，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路的压力油经过压力切断阀的进油口、压力切断阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连。本发明中控制阀控制油选取单向阀出油口处的压力油，而压力切断阀截取变量泵出油口处的压力油，这样使得压差控制单元（控制阀）和最大压力控制单元（压力切断阀）就被隔离并实现其新原理，从而使得控制阀的控制腔从单向阀的出油口取油，从而避免过滤器、单向阀等在系统工作中由于压力损失造成负载敏感阀的压力变化，从而使得执行器运行不平稳，避免执行器抖动，控制油缸的有杆腔仍然从变量泵出油口取油，使得变量泵控制可靠，安全性高。压力切断阀的左端与安全油路相连通，右端为高压力的弹簧，当变量泵的输出压力大于压力切断阀右端的弹簧力时，压力切断阀的左位工作，此时压力油经过压力切断阀到达控制油缸的无杆腔，推动泵的斜盘摆角变小从而减小变量泵的流量输出，降低泵的输出压力，防止泵持续超负荷运行，使得系统安全性、稳定性更高。

所述的压力切断阀与控制油缸的无杆腔之间设有第一通道12，所述的压力切断阀与控制阀之间设有第二通道13、第三通道14，所述的第三通道与油箱15相连通，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路通过第一通道与控制油缸的无杆腔相连通。具体的说，本发明还设有节流件16，所述的节流件16设于第一通道和第三通道之间，所述的节流件上设有节流孔17。具体的说，第二通道也通过节流件上的节流孔与第三通道及油箱相连，这样的结构使得节流孔对系统能起到泄压力和控制变量泵稳定性的作用。

所述的负载敏感多路阀4包括控制联45和至少一联工作联46，所述的控制联与工作联相拼接，所述的负载敏感多路阀包括主进油口P和回油口T，所述的控制联上设有分流阀41和卸荷阀42，所述的分流阀41设于主进油口与回油口之间，所述的卸荷阀设于反馈油路与回油口之间。这样的结构使得产品可以根据需要多个工作联进行拼接，扩展性更广，适配范围更广。分流阀的作用是在泵的输出流量大于执行动作所需要的流量时，多余部分的流量以负载压力从分流阀处回油，避免高压溢流回油减小能耗和发热量。所述的卸荷阀为电磁卸荷阀，电磁卸荷阀在各执行动作都不需要动作的时候，电磁卸荷阀可以使油路处于低压卸荷状态，减少不必要的能耗损失。

所述的工作联46上设有控制换向阀47和先导比例电磁阀43，所述的负载敏感多路阀包括与先导比例电磁阀43相连通的先导油路44，所述先导比例电磁阀的出油口与控制换向阀47的换向控制腔相连通。先导比例电磁阀通过给定不同的电流值，就可通过先导比例电磁阀输出不同流量，以此来控制负载敏感多路阀阀杆的换向位移。

本发明还包括辅助泵11，所述的辅助泵与负载敏感多路阀相连通。辅助泵也能提供压力油，使得产品的安全性能更高，通常来说，辅助泵为定量泵。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (10)

1.一种负载敏感泵液压控制系统，包括变量控制系统（10）和负载敏感多路阀（4），其特征在于:所述的变量控制系统（10）包括变量泵（1）、控制阀（5）、压力切断阀（6）和控制油缸（7），所述变量泵（1）的出油口通过过滤器（2）、单向阀（3）与负载敏感多路阀（4）相连接，所述的控制阀（5）包括控制腔（51）和弹簧腔（52），所述单向阀的出油口通过控制油路（8）与控制阀的控制腔相连通，所述负载敏感多路阀上的反馈油路（LS）与控制阀的弹簧腔相连通，所述控制阀弹簧腔内的弹簧力、反馈油路中的油压与控制腔内控制油路的油压相互作用调节控制阀开口，所述的控制油缸（7）包括活塞（71）、有杆腔（72）和无杆腔（73），变量泵出油口的压力油经过安全油路（9）至控制油缸（7）的有杆腔（72）与控制油路（8）中的压力油经过控制阀（5）输入至控制油缸（7）的无杆腔（73）并相互作用通过活塞（71）调节变量泵（1）的输出流量。

2.根据权利要求1所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述控制阀（5）的进油口与控制油路（8）相连通，所述控制阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连通。

3.根据权利要求1所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的控制油缸（7）具有在控制阀（5）弹簧腔（52）内的弹簧力与反馈油路（LS）中油压的压力之和大于控制腔（51）内控制油路（8）的油压时控制阀开口减小无杆腔（73）内压力油减少有杆腔（72）接受安全油路（9）中的压力油并通过活塞（71）调大变量泵的输出流量的第一状态、在控制阀（5）弹簧腔（52）内的弹簧力与反馈油路（LS）中的油压的压力之和等于控制腔（51）内控制油路（8）的油压时使得变量泵（1）稳定输出的第二状态、在控制阀（5）弹簧腔（52）内的弹簧力与反馈油路（LS）中油压的压力之和小于控制腔（51）内控制油路（8）的油压时控制阀（5）开口增大无杆腔（73）接受控制油路（8）中的压力油增多并通过活塞（71）调小变量泵（1）的输出流量的第三状态。

4.根据权利要求1所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的压力切断阀（6）设于控制阀与控制油缸之间，所述的压力切断阀具有使得控制阀（5）的出油口与控制油缸（7）无杆腔（73）相连通的第一位置和当安全油路的压力油超过压力切断阀的设定时换向使得安全油路（9）与控制油缸（7）的无杆腔（73）相连通的第二位置。

5.根据权利要求4所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的压力切断阀（6）包括压力控制腔（61）和压力弹簧腔（62），所述的安全油路分别与压力切断阀的压力控制腔、压力切断阀的进油口相连，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路的压力油经过压力切断阀的进油口、压力切断阀的出油口与控制油缸的无杆腔相连。

6.根据权利要求4所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的压力切断阀与控制油缸的无杆腔之间设有第一通道（12），所述的压力切断阀与控制阀之间设有第二通道（13）、第三通道（14），所述的第三通道与油箱（15）相连通，所述的压力切断阀处于第二位置时安全油路通过第一通道与控制油缸的无杆腔相连通。

7.根据权利要求6所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于还设有节流件（16），所述的节流件（16）设于第一通道和第三通道之间，所述的节流件上设有节流孔（17）。

8.根据权利要求1所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的负载敏感多路阀（4）包括控制联（45）和至少一联工作联（46），所述的控制联与工作联相拼接，所述的负载敏感多路阀包括主进油口（P）和回油口（T），所述的控制联上设有分流阀（41）和卸荷阀（42），所述的分流阀（41）设于主进油口与回油口之间，所述的卸荷阀设于反馈油路与回油口之间。

9.根据权利要求8所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于所述的工作联（46）上设有控制换向阀（47）和先导比例电磁阀（43），所述的负载敏感多路阀包括与先导比例电磁阀（43）相连通的先导油路（44），所述先导比例电磁阀的出油口与控制换向阀（47）的换向控制腔相连通。

10.根据权利要求1所述的一种负载敏感泵液压控制系统，其特征在于还包括辅助泵（11），所述的辅助泵与负载敏感多路阀相连通。

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