CN111779649B - 一种变功率控制装置及液压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液压控制领域，公开了一种变功率控制装置及液压系统。其中，变功率控制装置包括变量泵、功率控制阀、变量控制油缸、液压油箱、反馈阀套、反馈阀芯、杠杆、功率调节阀和电比例调压阀。本发明提供的变功率控制装置，能够根据发动机的需求功率调节电比例调压阀的电流，从而调节电比例调压阀的出口油压，再通过功率控制阀、功率调节阀、变量控制油缸、反馈阀套、反馈阀芯和杠杆配合动作实现变功率调节，使发动机的需求功率与变量泵的功率匹配，减少发动机的功率损失，降低油耗，降低使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及液压控制领域，尤其涉及一种变功率控制装置及液压系统。
背景技术
开式液压系统中，变量泵的输出功率为泵的输出流量Q与变量泵的出油口的压力P的乘积，由于变量泵的出油口的压力P会随着负载的变化而变化，为了使输出功率趋于稳定，需要通过恒功率控制装置对变量泵的输出流量Q进行控制，从而使Q与P的乘积保持不变，以实现输出功率处于恒定状态。
目前的功率控制装置通常采用“双折线”式恒功率控制，这是一种类似恒功率的控制方式。该种功率控制方法无法根据实际工况将电控发动机功率需求反馈到对变量泵的功率设定需求，因此，“双折线”式恒功率控制不可避免地存在一定的能量浪费，不符合节省要求，增大了客户的使用成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变功率控制装置及液压系统，能够节约能量，降低使用成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种变功率控制装置，包括变量泵、功率控制阀、变量控制油缸和液压油箱，所述功率控制阀能够使所述变量控制油缸的无杆伺服腔选择性地与所述变量泵的出油口或与所述液压油箱连通，所述变量控制油缸的变量控制活塞与所述变量泵的斜盘相连，所述变量控制油缸的有杆腔设有弹性复位件；还包括：
反馈阀套，其与所述变量控制油缸的变量控制活塞相连，所述反馈阀套的进口与变量泵的出油口相连，所述反馈阀套内设有能够相对于其移动的反馈阀芯；
杠杆和功率调节阀，所述杠杆的第一端的一侧与所述功率控制阀的功率控制阀芯抵接，另一侧与所述功率调节阀的阀芯抵接，所述杠杆的第二端抵接于所述反馈阀芯；
电比例调压阀，其出口与所述功率调节阀的进口相连，所述电比例调压阀的电流能够根据工程车辆上发动机的需求功率调节。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，还包括连接于所述杠杆的功率弹性件，所述功率弹性件与所述功率调节阀设于所述杠杆的同一侧。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，所述变量控制活塞上设有高压油腔，所述高压油腔与所述反馈阀套的进口连通。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，所述反馈阀芯位于所述杠杆的下方，由所述反馈阀芯的顶部支撑所述杠杆的第二端。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，所述杠杆的中部设有销轴，所述杠杆能够相对于所述销轴转动。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，所述功率控制阀包括第一P口、第一T口和第一工作油口，所述第一P口与所述变量泵的出油口连通，所述第一T口与所述液压油箱连通，所述第一工作油口与所述无杆伺服腔连通；
所述第一工作油口能够选择性地与所述第一P口或所述第一T口连通。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，还包括压力切断阀，其包括第二P口、第二T口和第二工作油口，所述第二P口与所述变量泵的出油口连通，所述第二T口与所述液压油箱连通，所述第二工作油口与所述第一T口连通；所述压力切断阀的先导控制油口与所述变量泵的出油口连通；
所述第二工作油口能够选择性地与所述第二P口或所述第二T口连通。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，还包括：
负载敏感阀，其包括第三P口、第三T口、第三工作油口、第一先导控制油口和第二先导控制油口，所述第三P口与所述变量泵的出油口连通，所述第三T口与所述液压油箱连通，所述第三工作油口与所述第二T口连通；所述第三工作油口能够选择性地与所述第三P口或所述第三T口连通；所述第一先导控制油口与所述变量泵的出油口连通；
流量控制阀，所述第二先导控制油口与所述负载敏感阀的复位弹簧位于同一侧，所述变量泵的出油口与所述流量控制阀的进油口连通，所述流量控制阀的出油口同时与所述第二先导控制油口和负载连通。
作为上述变功率控制装置的一种优选技术方案，所述电比例调压阀为减压阀。
本发明还提供了一种液压系统，包括上述的变功率控制装置。
本发明的有益效果：本发明提供的变功率控制装置，能够根据发动机的需求功率调节电比例调压阀的电流，从而调节电比例调压阀的出口油压，再通过功率控制阀、功率调节阀、变量控制油缸、反馈阀套、反馈阀芯和杠杆配合动作实现变功率调节，使发动机的需求功率与变量泵的功率匹配，减少发动机的功率损失，降低油耗，降低使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的变功率控制装置的液压原理图。
图中：
1、变量控制油缸；11、变量控制活塞；12、无杆伺服腔；13、螺堵；14、高压油腔；2、变量泵；3、功率控制阀；31、功率控制阀芯；41、横杆；42、竖杆；5、功率调节阀；6、电比例调压阀；7、第一节流单元；8、第二节流单元；9、压力切断阀；10、负载敏感阀；20、流量控制阀；30、反馈阀套；40、反馈阀芯；50、功率弹性件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1所示，本实施例提供了一种变功率控制装置，包括变量控制油缸1、变量泵2、功率控制阀3和液压油箱，功率控制阀3能够使变量控制油缸1的无杆伺服腔12选择性地与变量泵2的出油口或与液压油箱连通。
本实施例中，功率控制阀3为两位三通换向阀，其包括第一P口、第一T口和第一工作油口，第一P口与变量泵2的出油口连通，第一T口与液压油箱连通，第一工作油口与变量控制油缸1的无杆伺服腔12连通。功率控制阀3具有两个状态，分别为左位和右位。功率控制阀3处于右位时，第一P口与第一工作油口连通；功率控制阀3处于左位时，第一T口与第一工作油口连通。功率控制阀3还具有平衡临界点，功率控制阀3的功率控制阀芯31处于平衡临界点时，第一P口、第一T口和第一工作油口互不连通。
上述变量控制油缸1的变量控制活塞11与变量泵2的斜盘相连，变量控制油缸1的有杆腔内设有弹性复位件。本实施例中，上述弹性复位件为弹簧。通过变量控制油缸1的变量控制活塞11的动作，控制变量泵2斜盘的转动，从而实现变量泵2的排量调节。
上述变功率控制装置还包括反馈阀套30和杠杆，其中，反馈阀套30与变量控制油缸1的变量控制活塞11相连，反馈阀套30的进口与变量泵2的出油口相连，反馈阀套30内设有能够相对于其移动的反馈阀芯40。在变量泵2的出油口的油压发生变化时，反馈阀套30的进口的油压将会发生变化，从而使反馈阀芯40在反馈阀套30内移动，利用反馈阀芯40实时地反馈变量泵2的出油口的油压变化。
上述杠杆的第一端的一侧与功率控制阀3的功率控制阀芯31抵接，杠杆的第二端抵接于反馈阀芯40。通过杠杆将反馈阀芯40的动作转换为功率控制阀芯31的动作，再利用弹性复位件和无杆伺服腔12内的油压变化，实现系统的动态平衡。
本实施例中，变量控制活塞11上设有高压油腔14，高压油腔14与反馈阀套30的进口连通，反馈阀套30竖直设置，反馈阀芯40竖直设于反馈阀套30内。上述高压油腔14为两端开口的油道，高压油腔14一端的开口与变量泵2的出油口连通，另一端设有螺堵13，起到隔断高压油腔14与无杆伺服腔12的作用。反馈阀套30可以带动反馈阀芯40跟随变量控制活塞11水平移动，反馈阀芯40还可以在系统压力变化时相对于反馈阀套30竖直升降。
杠杆的中部设有销轴，杠杆能够相对于销轴转动。具体地，杠杆包括横杆41和与其形成L形结构的竖杆42，销轴设于横杆41和竖杆42的连接位置处，竖杆42的一侧与功率控制阀芯31抵接。
反馈阀芯40位于杠杆的下方，由反馈阀芯40的顶部支撑杠杆的第二端。具体地，反馈阀芯40的顶部与横杆41的下侧壁抵接，由反馈阀芯40的顶部支撑横杆41。
优选地，反馈阀芯40的顶部为半球结构，以减小反馈阀芯40与杠杆发生相对运动时的摩擦力。于其他实施例中，反馈阀芯40的顶部还可以设置滚轮，以使反馈阀芯40与杠杆的横杆41滚动配合。
进一步地，上述变功率控制装置还包括连接于杠杆的功率弹性件50，功率弹性件50与功率控制阀3的功率控制阀芯31开始动作的力的大小有关。本实施例中，功率弹性件50为弹簧。
采用上述变功率控制装置可以实现恒功率控制，下面以系统压力增大为例，对上述变功率控制装置实现动态平衡的过程进行简要描述。
系统压力增大，高压油腔14内的油压增大，反馈阀芯40上移，杠杆逆时针转动，功率控制阀芯31左移，功率弹性件50被压缩，功率控制阀3切换至右位使无杆伺服腔12与变量泵2的出油口连通，无杆伺服腔12内的油压增大，变量控制活塞11左移，斜盘逆时针转动，变量泵2的排量减小；同时变量控制活塞11左移将会带动反馈阀套30和反馈阀芯40同步左移，从而使杠杆保持平衡状态，这样功率弹性件50将会使功率控制阀芯31再次回到平衡状态，实现动态平衡。
进一步地，上述变功率控制装置还包括功率调节阀5和电比例调压阀6，其中，功率调节阀5的阀芯与杠杆的第一端的另一侧抵接，电比例调压阀6的出口与功率调节阀5的进口相连，电比例调压阀6的电流能够根据工程车辆上发动机的需求功率调节。本实施例中，功率弹性件50与功率调节阀5设于杠杆的同一侧，功率调节阀5和功率控制阀芯31设于竖杆42的两侧，且均抵接于竖杆42。
采用上述变功率控制装置可以实现变功率控制，下面以电比例调压阀6的出口压力增大为例，对上述变功率控制装置进行变功率控制的过程进行简要描述。
根据工程车辆上发动机的需求功率调节电比例调压阀6的电流，以使电比例调压阀6的出口压力等于与发动机的需求功率对应的压力。在电比例调压阀6的出口压力增大时，功率调节阀5的阀芯推动杠杆右移，杠杆顺时针转动，推动功率控制阀芯31向右移动，功率控制阀3切换至左位使无杆伺服腔12与液压油箱连通，无杆伺服腔12内油压减小，弹性复位件使变量控制活塞11右移，斜盘顺时针转动，变量泵2的排量增大；同时，反馈阀芯40和反馈阀套30将会跟随变量控制活塞11右移，从而使杠杆保持平衡状态，这样功率弹性件50将会使功率控制阀芯31将再次回到平衡状态，实现动态平衡，完成降功率调节。
进一步地，上述变功率控制装置还包括压力切断阀9，压力切断阀9的先导控制油口与变量泵2的出油口连通。本实施例中，压力切断阀9为两位三通换向阀，其包括第二P口、第二T口和第二工作油口，第二P口与变量泵2的出油口连通，第二T口与液压油箱连通，第二工作油口与第一T口连通；第二工作油口选择性地与第二P口或第二T口连通。
具体地，压力切断阀9具有两个状态，分别为左位和右位，压力切断阀9处于左位时，第二P口与第二工作油口连通，压力切断阀9处于右位时，第二T口与第二工作油口连通。通常情况下，压力切断阀9在其先导控制油口的油压及自身复位弹簧作用下处于右位。
通常在出现超载或故障等情况时，压力切断阀9可能会切换至左位，以对变量泵2进行安全防护。在变量泵2的出口压力增大到预设切断油压时，压力切断阀9将会由右位切换至左位，若功率控制阀3正常工作处于右位，变量泵2的出油口将会通过功率控制阀3与无杆伺服腔12连通；若功率控制阀3因故障处于左位，变量泵2的出油口将会通过压力切断阀9、功率控制阀3与无杆伺服腔12连通。因此在压力切断阀9处于左位时，无论功率控制阀3处于左位还是右位，变量泵2的出油口均与无杆伺服腔12连通，以推动变量控制活塞11左移，使斜盘逆时针转动，以逐渐减小变量泵2的排量。在变量泵2的出油口的油压低于预设切断油压后，压力切断阀9将会自动切换至右位。
进一步地，上述变功率控制装置还包括负载敏感阀10和流量控制阀20，负载敏感阀10包括两个先导控制油口，分别为第一先导控制油口和第二先导控制油口，其中，第二先导控制油口与负载敏感阀10的复位弹簧位于同一侧；变量泵2的出油口与第一先导控制油口直接连通，变量泵2的出油口与流量控制阀20的进油口连通，流量控制阀20的出油口与负载连通的同时，与第二先导控制油口连通。
本实施例中，负载敏感阀10为两位三通换向阀，其包括第三P口、第三T口和第三工作油口，第三P口与变量泵2的出油口连通，第三T口与液压油箱连通，第三工作油口与第二T口连通；第三工作油口选择性地与第三P口或第三T口连通。
具体地，负载敏感阀10具有左位和右位，负载敏感阀10处于左位时，第三P口与第三工作油口连通，负载敏感阀10处于右位时，第三T口与第三工作油口连通。优选地，上述负载敏感阀10为比例阀。
上述变功率控制装置还包括第一节流单元7和第二节流单元8，第三工作油口通过第一节流单元7与液压油箱连通的同时，还通过第二节流单元8与第一T口连通，第一T口依次通过第二节流单元8、第一节流单元7与液压油箱连通。本实施例中，上述第一节流单元7和第二节流单元8均为节流孔，于其他实施例中，上述第一节流单元7和第二节流单元8也可以采用节流阀。
在系统功率等于电比例调压阀6的当前开度对应的变功率控制装置的最大功率时，功率控制阀3的功率控制阀芯31处于平衡临界点；在系统功率小于电比例调压阀6的当前开度对应的变功率控制装置的最大功率时，功率控制阀3处于左位，由负载敏感阀10和流量控制阀20对变量泵2的排量进行调节。下面以流量控制阀20的开度减小为例，由负载敏感阀10和流量控制阀20对变量泵2的排量进行调节进行简要说明。
由于功率控制阀3处于左位，而且系统正常工作时压力切断阀9处于右位，第三工作油口将与无杆伺服腔12连通。
流量控制阀20的开度减小时，流量控制阀20的进出口压差增大，负载敏感阀10的阀芯右移，负载敏感阀10切换至左位，变量泵2的出油口与无杆伺服腔12连通，变量控制活塞11左移，斜盘逆时针转动，变量泵2的排量减小。
进一步地，流量控制阀20的出油口通过第三节流单元与第二先导控制油口连通。通过第三节流单元降低引导至第二先导控制油口的油压，以对负载敏感阀10进行保护。
本实施例还提供了一种液压系统，包括上述变功率控制装置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
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。
Claims (4)
1.一种变功率控制装置，其特征在于，包括变量泵(2)、功率控制阀(3)、变量控制油缸(1)和液压油箱，所述功率控制阀(3)能够使所述变量控制油缸(1)的无杆伺服腔(12)选择性地与所述变量泵(2)的出油口或与所述液压油箱连通，所述变量控制油缸(1)的变量控制活塞(11)与所述变量泵(2)的斜盘相连，所述变量控制油缸(1)的有杆腔设有弹性复位件；还包括：
反馈阀套(30)，其与所述变量控制油缸(1)的变量控制活塞(11)相连，所述反馈阀套(30)的进口与变量泵(2)的出油口相连，所述反馈阀套(30)内设有能够相对于其移动的反馈阀芯(40)；
杠杆和功率调节阀(5)，所述杠杆的第一端的一侧与所述功率控制阀(3)的功率控制阀芯(31)抵接，另一侧与所述功率调节阀(5)的阀芯抵接，所述杠杆的第二端抵接于所述反馈阀芯(40)；
电比例调压阀(6)，其出口与所述功率调节阀(5)的进口相连，所述电比例调压阀(6)的电流能够根据工程车辆上发动机的需求功率调节；
所述变功率控制装置还包括连接于所述杠杆的功率弹性件(50)，所述功率弹性件(50)与所述功率调节阀(5)设于所述杠杆的同一侧；
所述杠杆的中部设有销轴，所述杠杆能够相对于所述销轴转动；杠杆包括横杆(41)和与其形成L形结构的竖杆(42)，销轴设于横杆(41)和竖杆(42)的连接位置处，竖杆(42)的一侧与功率控制阀芯31抵接，横杆(41)位于竖杆(42)与功率控制阀芯(31)抵接的一侧；反馈阀芯(40)的顶部与横杆(41)的下侧壁抵接，由反馈阀芯40的顶部支撑横杆(41)；
所述功率控制阀(3)包括第一P口、第一T口和第一工作油口，所述第一P口与所述变量泵(2)的出油口连通，所述第一T口与所述液压油箱连通，所述第一工作油口与所述无杆伺服腔(12)连通；所述第一工作油口能够选择性地与所述第一P口或所述第一T口连通；
所述变功率控制装置还包括压力切断阀(9)，其包括第二P口、第二T口和第二工作油口，所述第二P口与所述变量泵(2)的出油口连通，所述第二T口与所述液压油箱连通，所述第二工作油口与所述第一T口连通；所述压力切断阀(9)的先导控制油口与所述变量泵(2)的出油口连通；所述第二工作油口能够选择性地与所述第二P口或所述第二T口连通；
所述变量控制活塞(11)上设有高压油腔(14)，所述高压油腔(14)与所述反馈阀套(30)的进口连通；
系统压力增大，高压油腔(14)内的油压增大，反馈阀芯(40)上移，杠杆逆时针转动，功率控制阀芯(31)左移，功率弹性件(50)被压缩，功率控制阀(3)切换至右位使无杆伺服腔(12)与变量泵(2)的出油口连通，无杆伺服腔(12)内的油压增大，变量控制活塞(11)左移，斜盘逆时针转动，变量泵(2)的排量减小；同时变量控制活塞(11)左移将会带动反馈阀套(30)和反馈阀芯(40)同步左移，从而使杠杆保持平衡状态，功率弹性件(50)将会使功率控制阀芯(31)再次回到平衡状态，实现动态平衡；
根据工程车辆上发动机的需求功率调节电比例调压阀(6)的电流，以使电比例调压阀(6)的出口压力等于与发动机的需求功率对应的压力；在电比例调压阀(6)的出口压力增大时，功率调节阀(5)的阀芯推动杠杆右移，杠杆顺时针转动，推动功率控制阀芯(31)向右移动，功率控制阀(3)切换至左位使无杆伺服腔(12)与液压油箱连通，无杆伺服腔(12)内油压减小，弹性复位件使变量控制活塞(11)右移，斜盘顺时针转动，变量泵(2)的排量增大；同时，反馈阀芯(40)和反馈阀套(30)将会跟随变量控制活塞(11)右移，从而使杠杆保持平衡状态，这样功率弹性件(50)将会使功率控制阀芯(31)将再次回到平衡状态，实现动态平衡，完成降功率调节。
2.根据权利要求1所述的变功率控制装置，其特征在于，还包括：
负载敏感阀(10)，其包括第三P口、第三T口、第三工作油口、第一先导控制油口和第二先导控制油口，所述第三P口与所述变量泵(2)的出油口连通，所述第三T口与所述液压油箱连通，所述第三工作油口与所述第二T口连通；所述第三工作油口能够选择性地与所述第三P口或所述第三T口连通；所述第一先导控制油口与所述变量泵(2)的出油口连通；
流量控制阀(20)，所述第二先导控制油口与所述负载敏感阀(10)的复位弹簧位于同一侧，所述变量泵(2)的出油口与所述流量控制阀(20)的进油口连通，所述流量控制阀(20)的出油口同时与所述第二先导控制油口和负载连通。
3.根据权利要求1所述的变功率控制装置，其特征在于，所述电比例调压阀(6)为减压阀。
4.一种液压系统，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的变功率控制装置。
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