CN111852969A

CN111852969A - 液压系统

Info

Publication number: CN111852969A
Application number: CN201910366088.1A
Authority: CN
Inventors: 汪云峰; 欧坚冰; 董广东; 李峰
Original assignee: Danfoss Power Solutions Zhejiang Co Ltd
Current assignee: Danfoss Power Solutions Zhejiang Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: CN111852969B

Abstract

本发明公开了一种液压系统，该液压系统能够在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换。在第一工作状态下，单个执行器以小于或等于预定速度的速度运行，供给单个执行器的流量由对应于该单个执行器的一个控制阀组件的开度确定，在第二工作状态下，单个执行器以大于预定速度的速度运行，供给单个执行器的流量由变量泵所提供的流量确定，以及在第三工作状态下，多个执行器中的至少两个执行器同时运行，基于至少两个执行器的期望流量来控制变量泵所提供的流量，并且控制器通过控制对应的控制阀组件的开度来控制供给至少两个执行器的流量。由此可以满足执行器在低速运行时的流量要求以及在高速运行时的流量要求。

Description

液压系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种液压系统。

背景技术

液压系统需要满足执行器在低速运行时的流量要求以及在高速运行时的流量要求。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种液压系统，由此例如可以满足执行器在低速运行时的流量要求以及在高速运行时的流量要求。

本发明的实施例提供了一种液压系统，该液压系统包括：变量泵；用于执行不同操作的多个执行器；多个控制阀组件，每个控制阀组件分别对应于一个执行器；以及控制器，所述控制器控制变量泵的排量，并且控制多个控制阀组件的开度，以使液压系统能够在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，其中：在第一工作状态下，单个执行器以小于或等于预定速度的速度运行，变量泵提供大于所述单个执行器所需求的流量，而供给单个执行器的流量由对应于该单个执行器的一个控制阀组件的开度确定，在第二工作状态下，单个执行器以大于预定速度的速度运行，供给单个执行器的流量由变量泵的排量确定，对应于该单个执行器的一个控制阀组件的开度所允许的流量大于或等于变量泵所提供的流量，以及在第三工作状态下，多个执行器中的至少两个执行器同时运行，基于所述至少两个执行器的期望流量来控制变量泵的排量，并且控制器通过控制对应的控制阀组件的开度来控制供给所述至少两个执行器的流量。

由此，可以满足执行器在低速运行时的流量要求以及在高速运行时的流量要求。

根据本发明的实施例，所述多个控制阀组件中的每一个包括：换向阀，控制阀组件的开度由换向阀的开度确定，且换向阀的开度由所述控制器控制；以及压力补偿阀，所述压力补偿阀将所述换向阀的入口和出口之间的压差保持在基本恒定的数值。

由此，可以使通过控制阀组件供给执行器的流量保持基本恒定。

根据本发明的实施例，所述压力补偿阀是前置压力补偿阀，该前置压力补偿阀设置在换向阀的入口的上游，所述压力补偿阀的阀芯的一端承受换向阀的入口的压力，另一端承受换向阀的出口的压力和调压弹簧的作用力，以通过调压弹簧的作用力确定换向阀入口和出口间的压差。

由此，能够更精确地控制换向阀的入口和出口之间的压差，使换向阀的入口和出口之间的压差不受负载变化以及变量泵和换向阀间的反馈压力的影响。

根据本发明的实施例，在第三工作状态下，在变量泵所提供的流量能够满足所述至少两个执行器的期望流量的情况下，所述控制器控制对应的控制阀组件的开度，以向所述至少两个执行器提供期望流量。

由此，能够精确地控制供给至少两个执行器的流量。

根据本发明的实施例，在第三工作状态下，在变量泵所提供的流量不能满足所述至少两个执行器的期望流量的情况下，所述控制器控制对应的控制阀组件的开度，在保持所述至少两个执行器的期望流量的比例不变的情况下，向所述至少两个执行器提供小于期望流量的流量。

由此，不改变执行器之间的协同作业，实现多机构动作间的流量精确分配。

根据本发明的实施例，在第一工作状态下，变量泵的排量保持基本恒定。

由此，使变量泵工作在稳定的状态下，使液压系统工作稳定。

根据本发明的实施例，变量泵集成有电比例变量控制阀，在第二和第三工作状态下，控制器控制变量泵以电比例变量方式供应流量。

由此，可以控制变量泵供给期望的流量。

根据本发明的实施例，变量泵集成有电比例变量控制阀和负载传感变量控制阀，并且在第三工作状态下，变量泵以液控负载传感变量方式供应流量，或者控制器控制变量泵以电比例变量方式供应流量。

由此，可以使变量泵以不同的方式供应流量，使液压系统的适应性更强。

根据本发明的实施例，在第二工作状态下，控制阀组件的开度保持为最大开度。

由此，使控制阀组件的控制更加简单。

根据本发明的实施例，所述的液压系统还包括：油箱；以及压差阀，所述压差阀安装在变量泵的出口和油箱之间，所述压差阀的阀芯一端承受运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力，另一端承受变量泵的出口的压力，当变量泵的出口的压力对阀芯的作用力大于运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀开启，变量泵的出口的部分流体通过压差阀流入油箱，当变量泵的出口的压力对阀芯的作用力小于或等于运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀保持关闭。

由此，变量泵所提供的多余流量通过压差阀溢流。

根据本发明的实施例，所述换向阀是模拟量控制换向阀，或数字量控制换向阀。

由此，可以通过控制器更加准确地控制换向阀的开度。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的液压系统的示意图；以及

图2是根据本发明的实施例的液压系统的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，参见图1，根据本发明的实施例的液压系统100包括：变量泵10；用于执行不同操作的多个执行器70；多个控制阀组件60，每个控制阀组件60分别对应于一个执行器70；以及控制器30，所述控制器30控制变量泵10的排量，并且控制多个控制阀组件60的开度，以使液压系统100能够在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换。在第一工作状态下，单个执行器70以小于或等于预定速度的速度运行，变量泵10提供大于所述单个执行器70所需求的流量，而供给单个执行器70的流量由对应于该单个执行器70的一个控制阀组件60的开度确定。在第二工作状态下，单个执行器70以大于预定速度的速度运行，供给单个执行器70的流量由变量泵10的排量确定，对应于该单个执行器70的一个控制阀组件60的开度所允许的流量大于或等于变量泵10所提供的流量，例如在第二工作状态下，控制阀组件60的开度保持为最大开度。在第三工作状态下，多个执行器70中的至少两个执行器70A和70B同时运行，基于所述至少两个执行器70A和70B的期望流量来控制变量泵10的排量，并且控制器30通过控制对应的控制阀组件60A和60B的开度来控制供给所述至少两个执行器70A和70B的流量。

在本发明的一些实施例中，预定速度可以是任何合适的阈值，在第一工作状态下，执行器70可以是以最低稳定速度运行。在第二工作状态下，执行器70可以是以高于其最低稳定速度的速度运行。在第一工作状态下执行器70的运行速度低于在第二工作状态下执行器70的运行速度。

参见图1和图2，在本发明的一些实施例中，所述多个控制阀组件60中的每一个包括：换向阀61，控制阀组件60的开度由换向阀61的开度确定，且换向阀61的开度由所述控制器30控制；以及压力补偿阀62，所述压力补偿阀62将所述换向阀61的入口611和出口612之间的压差保持在基本恒定的数值。所述换向阀61可以是模拟量控制换向阀61，或数字量控制换向阀61。根据本发明的一个示例，所述压力补偿阀62是前置压力补偿阀62，该前置压力补偿阀62设置在换向阀61的入口611的上游，所述压力补偿阀62的阀芯的一端承受换向阀61的入口611的压力，另一端承受换向阀61的出口612的压力和调压弹簧621的作用力，以通过调压弹簧621的作用力确定换向阀61入口611和出口612间的压差。根据本发明的实施例，来自变量泵10的液压流体经由压力补偿阀62进入换向阀61的入口611。从图1和图2可以看出，在换向阀61的阀芯处于与图中所示的位置不同的另外两个位置中的一个时，液压流体经由换向阀61的入口611进入换向阀61，然后从换向阀61的两个出口612中的一个流出换向阀61，进入执行器70。

根据本发明的实施例，在第二工作状态下，换向阀61仅用于执行器的运动方向控制。

根据本发明的实施例，压力补偿阀的阀芯由负载压力、换向阀进口压力以及调压弹簧共同控制，压力补偿阀限制换向阀进、出口间的压差与压力补偿阀的调压弹簧对应，调压弹簧一旦调定，换向阀进、出口压差为定值，使得通过换向阀的流量与其阀芯开口面积成正比例关系。控制器控制变量泵的排量，换向阀输出到每个执行器的流量与换向阀开口面积一一对应，流量精确受控地输出，不受负载变化以及变量泵和换向阀间的反馈压力影响。

参见图1和图2，在本发明的一些实施例中，在第三工作状态下，在变量泵10所提供的流量能够满足所述至少两个执行器70A和70B的期望流量的情况下，所述控制器30控制对应的控制阀组件60A和60B的开度，以向所述至少两个执行器70A和70B提供期望流量。在第三工作状态下，在变量泵10所提供的流量不能满足所述至少两个执行器70A和70B的期望流量的情况下，所述控制器30控制对应的控制阀组件60A和60B的开度，在保持所述至少两个执行器70A和70B的期望流量的比例不变的情况下，向所述至少两个执行器70A和70B提供小于期望流量的流量。

参见图1和图2，在本发明的一些实施例中，在第一工作状态下，变量泵10的排量保持基本恒定。

在本发明的一些实施例中，变量泵10是电比例变量泵10(即，集成有电比例变量控制阀)，在第二和第三工作状态下，控制器30控制变量泵10以电比例变量方式供应流量。即，控制器30通过发送给变量泵10控制信号来控制变量泵10的排量。

在本发明的一些实施例中，变量泵10集成有电比例变量控制阀和负载传感变量控制阀，并且在第三工作状态下，变量泵10以液控负载传感变量方式供应流量，或者控制器30控制变量泵10以电比例变量方式供应流量。

在本发明的一些实施例中，参见图1，液压系统100还包括：油箱50；以及压差阀20，所述压差阀20安装在变量泵10的出口11和油箱50之间，所述压差阀20的阀芯一端承受运行的执行器70的压力和调压弹簧21的作用力，另一端承受变量泵10的出口11的压力，当变量泵10的出口11的压力对阀芯的作用力大于运行的执行器70的压力和调压弹簧21的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀20开启，变量泵10的出口11的部分流体通过压差阀20流入油箱50，当变量泵10的出口11的压力对阀芯的作用力小于或等于运行的执行器70的压力和调压弹簧21的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀20保持关闭。变量泵10所提供的多余流量通过压差阀20进行溢流。参见图1，压差阀20的阀芯一端承受梭阀81汇集后最大的执行器70的压力。

参见图1，在本发明的一个示例中，液压系统100包括：变量泵10、压差阀20、控制器30、手柄40、压力补偿阀62A、换向阀61A、执行器70A、执行器70B、换向阀61B、压力补偿阀62B、扩展联80、梭阀81、液压油箱50。手柄40向控制器30内输送控制信号，控制器30控制变量泵10变量，输出流量经过压力补偿阀62A和62B和换向阀61A、61B后进入执行器70A、70B，变量泵10提供的过多的流量通过压差阀20溢流。例如，手柄40为双轴手柄，手柄左右方向的操作控制执行器70A，前后方向的操作控制执行器70B。扩展联80与执行器70A、执行器70B对应的单元中的每一个的液压控制部件(压力补偿阀，换向阀、梭阀)相同，执行器可以相同或不同。

手柄40控制液压系统的工作状态，并将信号输入到控制器30，控制液压系统工作在不同的流量供给状态。对应于手柄的三种操作状态，分别对应液压系统的三种工作状态。

在第一工作状态下，手柄40左右方向操作一个较小的角度，向控制器30传达执行器70A以较小速度动作的指令，控制器30控制变量泵10以电比例变量方式向液压系统供应充分的流量(比执行器70A所需要的流量更多)，例如，变量泵10可以提供基本恒定的排量。变量泵10提供的液压流体经过压力补偿阀62A，通过换向阀61A开启的通道后进入执行器70A驱动其动作。换向阀61A开启的通道前后压差受压力补偿阀62A限定，使得通过换向阀61A的流量只受控于其开启通道的面积，换向阀61A开启通道的面积与手柄40的操作角度成比例关系。压力补偿阀62A开启的控制压力取自于换向阀61A进口、出口，换向阀61A的出口压力(即负载压力)经过梭阀81选取(高压通过)后作用在压差阀20的弹簧腔，能够确保变量泵10输出的流量优先供应换向阀61A，多余流量经压差阀20被溢流掉。

在第二工作状态下，手柄40左右方向操作的角度进一步增大，向控制器30传达执行器70A以较大速度动作的指令，控制器30控制变量泵10以电比例变量的方式向液压系统供应执行器70A速度对应的流量，换向阀61A开启到大于执行器70A速度需求流量的开度，变量泵10输出的所有流量(除控制阀自身泄漏外)均用于驱动执行器70A以较大的速度动作。换向阀61A的开度可以保持基本恒定，例如保持为其最大开度不变。

在第三工作状态下，手柄40在原有左右操作角度的前提下，加入前后操作角度，向控制器30传达执行器70A、70B均动作的指令，控制器30可控制变量泵10以电比例变量方式供油，压力补偿阀62A、62B限定换向阀61A、61B任意开启通道面积对应的流量，换向阀61A、61B的开启通道面积分别受手柄40左右、前后操作角度的比例控制。变量泵10提供的流量能够满足执行器70A、70B所需流量之和时，换向阀61A、61B按照与手柄40操作角度预设的对应关系开启通道面积，不足够时，换向阀61A、61B按照与手柄40操作角度预设的对应关系同比例减小开启通道面积。

在第三工作状态下，变量泵10也可以以液控负载传感变量方式供油。变量泵10液控负载传感变量的压差大于压力补偿阀62A、62B限定的压差，压力补偿阀62A、62B限定换向阀61A、61B任意开启通道面积对应的流量，换向阀61A、61B的开启通道面积分别受手柄40左右、前后操作角度的比例控制。变量泵10提供的流量能够满足执行器70A、70B流量之和时，换向阀61A、61B按照与手柄40操作角度预设的对应关系开启通道面积，不足够时，换向阀61A、61B按照与手柄40操作角度预设的对应关系同比例减小开启通道面积。

第一操作状态下，加入手柄40的前后操作角度时，系统直接进入第三操作状态。

手柄40的操作角度由小增大过程中，系统工作状态经历第一到第三工作状态。手柄40的操作角度由大减小过程中，系统工作状态经历第三到第一工作状态。

根据本发明的实施例，液压系统在第一工作状态下，由压力补偿阀限定比例换向阀开启通道压差，使经过比例换向阀的流量在多路阀内部精确受控，不受变量泵与多路阀间反馈压差变化的影响。且变量泵提供充分的流量，使系统流量仅受比例换向阀开启通道面积的控制，便于实现执行器微小速度的控制。液压系统在第二工作状态下，由变量泵电比例变量提供执行器速度对应的流量，比例换向阀开启至大于执行器速度需求流量的开启通道面积，比例换向阀仅控制执行器的动作方向，速度由变量泵比例变量控制，由此能够降低多路阀内部的压力损失。液压系统在第三工作状态下，通过同比例减小比例阀开启通道面积的方式，不改变执行器之间的协同作业，实现多机构动作间的流量精确分配。根据本发明的实施例的液压系统能够在第一、二、三工作状态间自动切换，实现无缝衔接。

根据本发明的实施例，参见图1、操作执行器70A对应的手柄，手柄小开度时，系统在第一工作状态运转，执行器70A以最低稳定转速相近的速度运转。当继续操作执行器70A对应的手柄至较大开度时，控制器控制系统从第一工作状态切换至第二动作状态，执行器70A以大于最低稳定转速的速度运转。在执行器70A已在动作的前提下，加入执行器70B或更多执行器动作时，控制器控制系统从第二工作状态切换至第三工作状态。当加入的执行器70B或更多的执行器均停止工作，仅剩执行器70A动作时，控制器控制系统从第三工作状态切换至第一或第二工作状态，执行器70A的工作状态与执行器70A对应的手柄的操作角度的大小相关。

能够理解，上文提到的手柄仅作为示例，液压系统可以具有除手柄以外的信号输入设备，如方向盘，脚踏板等。

能够理解，虽然图1中示出了控制器30与手柄40之间、控制器30与换向阀之间均通过CAN总线连接以传输数字量信号，但是本发明并不局限于此，而是也可以采用电流输入、电压输入等方式传输模拟量信号，或传输PWM(Pulse width modulation)信号。另外，虽然图1中示出控制器30与变量泵10之间采用PWM信号连通，也可以使用电流信号、电压信号连通，或通过CAN总线连通。

Claims

1.一种液压系统，包括：

变量泵；

用于执行不同操作的多个执行器；

多个控制阀组件，每个控制阀组件分别对应于一个执行器；以及

控制器，所述控制器控制变量泵的排量，并且控制多个控制阀组件的开度，以使液压系统能够在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，其中：

在第一工作状态下，单个执行器以小于或等于预定速度的速度运行，变量泵提供大于所述单个执行器所需求的流量，而供给单个执行器的流量由对应于该单个执行器的一个控制阀组件的开度确定，

在第二工作状态下，单个执行器以大于预定速度的速度运行，供给单个执行器的流量由变量泵的排量确定，对应于该单个执行器的一个控制阀组件的开度所允许的流量大于或等于变量泵所提供的流量，以及

在第三工作状态下，多个执行器中的至少两个执行器同时运行，基于所述至少两个执行器的期望流量来控制变量泵的排量，并且控制器通过控制对应的控制阀组件的开度来控制供给所述至少两个执行器的流量。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

所述多个控制阀组件中的每一个包括：换向阀，控制阀组件的开度由换向阀的开度确定，且换向阀的开度由所述控制器控制；以及压力补偿阀，所述压力补偿阀将所述换向阀的入口和出口之间的压差保持在基本恒定的数值。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

所述压力补偿阀是前置压力补偿阀，该前置压力补偿阀设置在换向阀的入口的上游，所述压力补偿阀的阀芯的一端承受换向阀的入口的压力，另一端承受换向阀的出口的压力和调压弹簧的作用力，以通过调压弹簧的作用力确定换向阀入口和出口间的压差。

4.根据权利要求2或3所述的液压系统，其中：

在第三工作状态下，在变量泵所提供的流量能够满足所述至少两个执行器的期望流量的情况下，所述控制器控制对应的控制阀组件的开度，以向所述至少两个执行器提供期望流量。

5.根据权利要求2或3所述的液压系统，其中：

在第三工作状态下，在变量泵所提供的流量不能满足所述至少两个执行器的期望流量的情况下，所述控制器控制对应的控制阀组件的开度，在保持所述至少两个执行器的期望流量的比例不变的情况下，向所述至少两个执行器提供小于期望流量的流量。

6.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

在第一工作状态下，变量泵的排量保持基本恒定。

7.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

变量泵集成有电比例变量控制阀，在第二和第三工作状态下，控制器控制变量泵以电比例变量方式供应流量。

8.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

变量泵集成有电比例变量控制阀和负载传感变量控制阀，并且在第三工作状态下，变量泵以液控负载传感变量方式供应流量，或者控制器控制变量泵以电比例变量方式供应流量。

9.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

在第二工作状态下，控制阀组件的开度保持为最大开度。

10.根据权利要求1所述的液压系统，还包括：

油箱；以及

压差阀，所述压差阀安装在变量泵的出口和油箱之间，所述压差阀的阀芯一端承受运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力，另一端承受变量泵的出口的压力，当变量泵的出口的压力对阀芯的作用力大于运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀开启，变量泵的出口的部分流体通过压差阀流入油箱，当变量泵的出口的压力对阀芯的作用力小于或等于运行的执行器的压力和调压弹簧的作用力对阀芯的总作用力时，压差阀保持关闭。

11.根据权利要求1所述的液压系统，其中：

所述换向阀是模拟量控制换向阀，或数字量控制换向阀。