CN112360847A - 工程机械液压控制系统及工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工程机械液压控制系统及工程机械，该工程机械液压控制系统包括电控操作件、电气控制模块、电控变量泵和电控阀，电控操作件连接于电气控制模块，用于向电气控制模块发出操作信号，电气控制模块用于根据控制参数输出控制信号给电控变量泵和电控阀，控制电控变量泵的排量和电控阀的状态，控制参数包括电控操作件发出的操作信号。在本工程机械液压控制系统和工程机械中，电控变量泵的排量通过电控操作件的操作信号和电气控制模块直接控制，电控变量泵的基本控制为电比例排量控制，减少了负载压力波动对电控变量泵排量的影响，抗干扰能力强，而且中间没有过多的机械‑液压反馈，内部损失小、动态响应速度快。

Description

工程机械液压控制系统及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械设备技术领域，特别是涉及一种工程机械液压控制系统及工程机械。
背景技术
目前，工程机械(例如起重机)广泛应用于施工领域，在现代施工中起着重要的作用。工程机械一般需要进行一系列较为复杂的动作，例如汽车起重机需要变幅油缸控制起重臂的俯仰实现其变幅，需要伸缩油缸控制起重臂的伸缩等等。随着技术的发展，对汽车起重机操作的快速性、微动性及联动协调性都提出了更高的要求，起重机液压系统也从开式定量泵开关阀系统，发展到广泛应用带压力补偿、负载反馈和比例换向操作的负载敏感系统阶段。
请参图1，一种起重机负载敏感液压系统包括负载敏感变量泵11、主阀12、压力补偿阀13和梭阀14，执行机构15连接至主阀12输出口，执行机构15的进油口通过梭阀14与负载敏感变量泵11的控制端连接，从而将各执行机构15中最高的负载压力与负载敏感变量泵11压力进行比较来控制负载敏感变量泵11的排量，实现液压能供给与需求的平衡。具体地，梭阀12选取所有执行机构15中最高压力传导给反馈阀16，反馈阀16的另一端引入负载敏感变量泵11输出压力。当负载敏感变量泵11压力与LS信号压力之差(ΔP)与反馈阀16阀芯弹簧力(PK)平衡时，负载敏感变量泵11处于稳定输出状态；当ΔP低于PK时，反馈阀16将会切换到下位机能，使负载敏感变量泵11的变量机构17大腔液压油回油箱，加大负载敏感变量泵11输出；当ΔP高于PK时，反馈阀16将会切换到上位机能，使变量机构17大腔接入高压油，减小主泵输出，直到反馈阀16重新平衡。
然而，上述液压系统存在以下问题：
1、在开启过程中，既有主阀阀芯开度的变化，也有负载压力的变化，同时主泵压力需要经过一系列机械-液压反馈过程，以跟随负载压力而变化，以保证ΔP的恒定；这个条件是非常苛刻的，这个闭环反馈过程的稳定裕度也是比较小的；同时由于汽车起重机作业工况存在变负载、负负载、非线性负载及与平衡阀、制动器的匹配等，在起动过程中，负载压力极易振荡，进而引起主泵输出压力和流量的振荡；压力和流量变化的超调、振荡，衰减不当，就会导致闭环系统持续的振荡，进而导致工作机构抖动、不稳，设备无法正常工作。
2、负载敏感系统存在固有的ΔP压差(一般约25bar左右)损失。
3、流量控制：发动机转速不同，主泵输出的最大流量是不同的，只有当主泵最大输出流量大于主阀阀芯所需的流量时，主阀阀芯开度在全范围内才具有比例调速特性，而在怠速工况或复合动作时，主泵所能输出的流量常常小于主阀阀芯所需流量，进而产生流量饱和现象，主阀阀芯在中大开度将失去比例调速特性。
4、操作先导手柄后，主阀芯开始移动，才有负载压力控制信号经过一系列机械-液压反馈过程来控制泵的斜盘角度和输出流量，操作响应上会有一定的滞后，系统响应稍慢。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种受负载影响较小、动态响应较快的工程机械液压控制系统。
本发明提供一种工程机械液压控制系统，包括电控操作件、电气控制模块、电控变量泵和电控阀，所述电控操作件连接于所述电气控制模块，用于向所述电气控制模块发出操作信号，所述电气控制模块用于根据控制参数输出控制信号给所述电控变量泵和所述电控阀，控制所述电控变量泵的排量和所述电控阀的状态，所述控制参数包括所述电控操作件发出的操作信号。
在其中一实施例中，所述工程机械液压控制系统还可包括转速检测元件和压力检测元件，所述转速检测元件用于检测所述电控变量泵的转速，所述压力检测元件用于检测所述电控变量泵的出油口的压力，所述电气控制模块还用于获取所述电控变量泵的转速和所述电控变量泵的出油口的压力，所述控制参数还包括所述电控变量泵的转速和所述电控变量泵的出油口的压力。
在其中一实施例中，所述电气控制模块向所述电控变量泵输出排量控制信号，所述电控变量泵根据所述排量控制信号确定其排量，所述电气控制模块还向所述电控阀输出阀控制信号，所述电控阀包括至少一个工作联，每个所述工作联包括主阀和控制阀，所述主阀的进油口连接于所述电控变量泵的出油口，所述控制阀连接于所述电气控制模块，用于根据所述阀控制信号控制所述主阀的换向及开度，从而控制从所述主阀输出的液压油。
在其中一实施例中，所述主阀包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，所述第一油口连接于所述电控变量泵的出油口，所述第二油口连接于与油箱连通的回油油路，所述阀控制信号包括第一阀控制信号，所述第一阀控制信号包括第一子信号和第二子信号，所述控制阀包括用于分别接收所述第一子信号的第一电比例控制阀和所述第二子信号的第二电比例控制阀，所述第一电比例控制阀和所述第二电比例控制阀的出油口分别连接于所述主阀的控制端。
在其中一实施例中，所述工程机械液压控制系统还包括反馈油路，所述主阀还包括第五油口和第六油口，所述反馈油路和所述第五油口之间还设有第一单向阀，当所述主阀处于工作位置时，所述第一油口与所述第六油口连通，所述第五油口通过所述主阀的内部择一地与所述第三油口、所述第四油口连通，且所述第五油口通过单向阀与所述反馈油路连通，所述第六油口和所述第五油口及所述反馈油路之间还设有压力补偿阀，所述压力补偿阀的下控制端连接于所述反馈油路，所述压力补偿阀的入口和上控制端连接于所述第六油口，所述压力补偿阀的出口与所述第五油口连通，当所述第六油口的压力大于所述反馈油路的压力和所述压力补偿阀的预设压力之和时，所述压力补偿阀将处于上工作位，此时所述第六油口通过所述压力补偿阀出口与所述第五油口连通。
在其中一实施例中，所述阀控制信号包括第一阀控制信号和第二阀控制信号；所述电控阀包括两个工作联，各所述主阀的进油口分别连接于所述电控变量泵的出油口，各所述控制阀分别连接于所述电气控制模块，用于分别根据所述第一阀控制信号、所述第二阀控制信号控制各所述主阀的换向和开度。
在其中一实施例中，所述工程机械液压控制系统还包括先导油源，所述控制阀的进油口连接于所述先导油源。
在其中一实施例中，所述电控变量泵包括主泵、变量机构和比例阀，所述比例阀的输出油口连接于所述变量机构，以驱动所述变量机构运动，所述比例阀连接于所述电气控制模块，并根据所述电气控制模块输出的排量控制信号确定其开度，从而驱动所述变量机构，所述电控变量泵在初始状态下以最小排量供油。
在其中一实施例中，所述工程机械液压控制系统还包括旁通阀，所述旁通阀的进油口连接于所述电控变量泵的出油口，所述旁通阀的出油口连接于回油油路，所述旁通阀的进油口和出油口连通或断开，所述旁通阀还连接于所述电气控制模块，所述电气控制模块还用于输出旁路控制信号，以控制所述旁通阀的状态。
本发明还公开一种工程机械，包括执行元件和上述工程机械液压控制系统，所述电控阀向所述执行元件输出液压油。
在本工程机械液压控制系统和工程机械中，电控变量泵的排量通过电控操作件的操作信号和电气控制模块直接控制，电控变量泵的基本控制为电比例排量控制，即电控变量泵的排量大小与电控操作件和电气控制模块的控制电信号成正比，其比例调速特性受发动机转速影响较小，减少了负载压力波动对电控变量泵排量的影响，抗干扰能力强，而且中间没有过多的机械-液压反馈，内部损失小、动态响应速度快。
附图说明
图1为一种起重机负载敏感液压系统的结构示意简图。
图2为本发明一实施例的工程机械液压控制系统的结构示意框图。
图3为图2所示工程机械液压控制系统的结构示意简图。
图4为图3中IV处的局部放大图。
图5为图3所示工程机械液压控制系统的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的工程机械液压控制系统可用于工程机械，例如汽车起重机，下面以工程机械为汽车起重机为例结合附图说明本发明的实施例。
请参图2，为本发明一实施例的工程机械液压控制系统的结构示意框图。本发明一实施例的工程机械液压控制系统包括电控操作件21、电气控制模块23、电控变量泵25和电控阀27，该工程机械液压控制系统用于给执行元件29供油，驱动执行元件29动作。电控操作件21连接于电气控制模块23，用于向电气控制模块23发出操作信号。电气控制模块23用于根据控制参数输出控制信号给电控变量泵25和电控阀27，控制电控变量泵25的排量和电控阀27的状态。电控阀27向执行元件29输出液压油。控制参数包括电控操作件21发出的操作信号。具体地，工程机械为汽车起重机时，执行元件29可包括伸缩油缸、变幅油缸、副卷扬马达和主卷扬马达。
在本工程机械液压控制系统中，电控变量泵的排量通过电控操作件的操作信号和电气控制模块直接控制，电控变量泵的基本控制为电比例排量控制，即电控变量泵的排量大小与电控操作件和电气控制模块的控制电信号成正比，其比例调速特性受发动机转速影响较小，减少了负载压力波动对电控变量泵排量的影响，抗干扰能力强，而且中间没有过多的机械-液压反馈，内部损失小、动态响应速度快。
请一并参照图3，本实施例中，电控操作件21具体为电控操作手柄，用于控制伸缩油缸的伸缩、变幅油缸伸缩、主卷扬转动和副卷扬转动等，从而控制汽车起重机起重臂伸缩、变幅、吊钩升降等动作。电控操作手柄可为两个，分别为左操作手柄212和右操作手柄214。具体地，操作左操作手柄212左右摆动用于控制汽车起重机回转(汽车起重机的回转一般单独由一个油泵进行控制，在此不做讨论)，操作左操作手柄212前后摆动用于控制汽车起重机的副卷扬动作，包括副卷扬马达正转或反转，对应控制副吊钩升降；操作右操作手柄214左右摆动用于控制汽车起重机变幅(即控制变幅油缸伸缩)或起重臂伸缩，是控制变幅油缸伸缩还是控制起重臂伸缩由电气开关进行切换，当控制起重臂变幅时，控制变幅油缸伸缩，当控制起重臂伸缩时，控制伸缩油缸伸缩，，操作右操作手柄214前后摆动用于控制汽车起重机的主卷扬动作，即控制主卷扬马达正转或反转，对应控制主吊钩升降。可以理解，左操作手柄212和右操作手柄214不同操作对汽车起重机的控制动作可根据需要调整，操作手柄的数量也可根据需要调整，在此不做限制。
具体地，电控操作件21输出的操作信号包括第一操作信号、第二操作信号和第三操作信号。具体在本实施例中，第一操作信号为伸缩油缸或变幅油缸电信号i1、i2，是输入幅变油缸电信号控制变幅油缸伸缩还是输入伸缩油缸电信号控制起重臂伸缩由电气开关进行切换，第二操作信号为为副卷扬马达电信号i3a、i3b，第三操作信号为主卷扬马达电信号i4a、i4b。伸缩油缸或变幅油缸电信号i1、i2和主卷扬马达电信号i4a、i4b均由右操作手柄214输出，副卷扬马达电信号i3a、i3b由左操作手柄212输出。一般来说，使用者拨动电控操作件21摆动的幅度越大，输出操作信号的值越大，反之越小。可以理解，当该工程机械液压控制系统应用于其他工程机械时，电控操作件21输出的操作信号的种类可为一种或两种以上任意数量，操作信号用来控制的执行元件也可随之调整。
本实施例中，电气控制模块23用于接收包括电控操作件21输出的操作信号在内的控制参数，并处理后输出控制信号。电气控制模块23输出的控制信号具体可为控制电流。
具体地，电气控制模块23向电控变量泵25输出排量控制信号i0，电控变量泵25根据排量控制信号i0确定其排量。电气控制模块23还向电控阀27输出阀控制信号，阀控制信号包括第一阀控制信号、第二阀控制信号、第三阀控制信号和第四阀控制信号。具体地，第一阀控制信号为伸缩油缸控制信号i1a’、i1b’，第二阀控制信号为变幅油缸控制信号i2a’、i2b’，第三阀控制信号为副卷扬马达控制信号i3a’、i3b’，第四阀控制信号为主卷扬控制信号i4a’、i4b’。
具体地，该工程机械液压控制系统还可包括转速检测元件31和压力检测元件33，转速检测元件31用于检测带动电控变量泵25转动的发动机的转速(亦即电控变量泵25的转速)，压力检测元件33用于检测电控变量泵25的出油口的压力(即系统的负载压力)，电气控制模块23还用于获取电控变量泵25的转速和电控变量泵25的出油口的压力，前述控制参数还可包括电控变量泵25的转速和电控变量泵25的出油口的压力，也就是说，电气控制模块23可根据电控操作件21发出的操作信号、电控变量泵25的转速和电控变量泵25的出油口的压力获取控制信号。
本实施例中，电控变量泵25包括主泵252、变量机构254和比例阀256，比例阀256的输出油口连接于变量机构254，以驱动变量机构254运动，比例阀256连接于电气控制模块23，并根据电气控制模块23输出的排量控制信号i0确定其开度，从而推动变量机构254伸缩，推动主泵252的斜盘摆动，实现对电控变量泵25的排量的控制。具体地，比例阀256为电比例阀，其接收电控变量泵25输出的排量控制信号i0为电信号。
本实施例中，电控阀27包括至少一个工作联，每个工作联包括主阀272和控制阀274，主阀272的进油口连接于电控变量泵25的出油口，由电控变量泵25供油，控制阀274连接于电气控制模块23，用于根据阀控制信号控制主阀的状态(包括阀芯换向、开度)，从而控制从主阀输出的液压油，进而控制执行元件29的动作。具体地，电控阀27为电控多路阀。主阀272可为四个，控制阀274也可对应为四个，可以理解，根据执行元件29的多少，可调整主阀272和控制阀274的数量(即调整工作联的数量)。各主阀272的进油口分别连接于电控变量泵25的出油口，由电控变量泵25供油，各控制阀274分别连接于电气控制模块23，用于分别根据第一阀控制信号、第二阀控制信号、第三阀控制信号和第四阀控制信号控制各主阀272的状态(包括阀芯换向、开度)，从而控制从各主阀272输出的液压油，进而控制各执行元件29的动作。具体地，四个主阀272输出的液压油分别控制伸缩油缸的动作、变幅油缸的动作、副卷扬马达的动作、主卷扬马达的动作。
具体地，请一并参照图4和图5，以其中一个工作联为例说明主阀272和控制阀274的结构和连接关系。主阀272包括第一油口P1.1、第二油口T1.1、第三油口A1和第四油口B1，第一油口P1.1连接于电控变量泵25的出油口，第二油口T1.1连接于与油箱连通的回油油路279，第三油口A1和第四油口B1分别连接于伸缩油缸的有杆腔和无杆腔。控制阀274包括分别用于接收第一阀控制信号i1a’的第一电比例控制阀280和接收第一阀控制信号i1b’的第二电比例控制阀282，第一电比例控制阀280和第二电比例控制阀282的出油口分别连接于主阀272的控制端。当第一电比例控制阀280接收到第一阀控制信号i1a’时，第一电比例控制阀280得电，第一电比例控制阀280输出的液压油推动主阀272的阀芯移动，从而使从电控变量泵25输出的液压油从第一油口P1.1到达第三油口A1或第四油口B1(到达第三油口A1还是第四油口B1由主阀272的内部结构决定)，当第二电比例控制阀282接收到第一阀控制信号i1b’时，第二电比例控制阀282得电，第二电比例控制阀282输出的液压油推动主阀272的阀芯移动，从而使从电控变量泵25输出的液压油从第一油口P1.1到达第三油口A1和第四油口B1中的另一个。更具体地，第一电比例控制阀280和第二电比例控制阀282均为三通比例减压阀。其余三个主阀272和三个控制阀274的结构与上述主阀272和控制阀274的结构相同，在此不再赘述。本实施例中，工程机械液压控制系统还包括先导油源35，控制阀274的进油口连接于先导油源35。具体地，第一电比例控制阀280和第二电比例控制阀282的进油口分别连接于先导油源35。
具体地，电控变量泵25的变量机构254还连接于先导油源35，先导油源35给变量机构254供油，使电控变量泵25在初始状态下以最小排量供油。
本实施例中，工程机械液压控制系统还包括反馈油路37。主阀272还包括第五油口P1.4和第六油口P1.2，反馈油路37和第五油口P1.4之间还设有第一单向阀285，当主阀272处于工作位置时(即位于上位或下位)，第一油口P1.1与所述第六油口P1.2连通，第五油口P1.4通过主阀272的内部择一地与第三油口A1、第四油口B1连通，且第五油口P1.4通过单向阀285与反馈油路37连通。第六油口P1.2和第五油口P1.4及反馈油路37之间还设有压力补偿阀284，压力补偿阀284的下控制端连接于反馈油路37，压力补偿阀284的上控制端连接于第六油口P1.2。压力补偿阀284的一个输油口连接于第六油口P1.2，另一个输油口P1.3连通于第五油口P1.4。当第六油口P1.2的压力大于等于所述反馈油路37的压力和压力补偿阀284复位弹簧等效压力(即预设压力)之和时，压力补偿阀284将处于上工作位，此时第六油口P1.2与第五油口P1.4连通。第五油口P1.4的压力即为对应的执行元件29(此为伸缩油缸)在的负载压力p1.3，负载压力p1.3通过单向阀285反馈到反馈油路37，压力补偿阀284上下控制端处于平衡状态，使得第六油口P1.2的压力p1.2等于负载压力p1.3与压力补偿阀284复位弹簧等效压力pk之和，即p1.2＝p1.3+pk
具体地，在电控阀27包括四个工作联时，各执行元件29中的最高负载压力PLS传送至反馈油路37，四个压力补偿阀284将各自的入口P1.2、P2.2、P3.2、P4.2的压力补偿至同一值(即最高负载压力PLS与和压力补偿阀复位弹簧等效压力pk之和)，使得各执行元件29复合动作时，各主阀阀芯节流口压差一致(即p 1.1-p 1.2＝p2.1-p2.2＝p3.1-p3.2＝p4.1-p4.2)，从而使各执行元件29动作的流量分配仅与对应主阀272的开度成一定比例。
本实施例中，工程机械液压控制系统还包括旁通阀39，旁通阀39的进油口连接于电控变量泵25的出油口，旁通阀39的出油口连接于回油油路279，旁通阀39的进油口和出油口连通或断开。当所有主阀272关闭时，旁通阀39的进油口和出油口连通，形成旁通过通道，使使电控变量泵25输出的流量经此通道流回油箱，使得系统流量小、回油背压小，仅用于维持自润滑、泵体冲洗散热等，空流损失小；当主阀打开时，旁通阀39的进油口和出油口断开。具体地，旁通阀39可为电比例节流阀。旁通阀39还连接于电气控制模块23，电气控制模块23还用于输出旁路控制信号i5，以控制旁通阀39的状态。
本实施例中，工程机械液压控制系统还包括背压阀41，背压阀41设于回油油路279上，用于提供一定的回油背压，防止管路出现吸空现象。背压阀41具体可为单向阀。
本实施例中，工程机械液压控制系统还包括主溢流阀43，主溢流阀43的进油口和控制口连接于电控变量泵25的出油口，出油口连接于回油油路279。主溢流阀43用来限定电控变量泵25的最高压力，当压力过大时，通过主溢流阀43溢流。
以下简单介绍本工程机械液压控制系统的工作过程。
在待机工况下，电控操作件21没有输出操作信号，电气控制模块23也不输出控制信号，电控阀27没有接收控制信号，所有电磁阀不得电。电控变量泵25的比例阀256处于右位，电控变量泵25或先导油源35输出的压力油经过梭阀后，作用于变量机构254的有杆腔，同时也通过比例阀256作用于无杆腔，推动变量机构254的活塞杆向左移动，使得电控变量泵25处于最小排量状态。而电控阀27由于没有控制信号输入，所有主阀均关闭，旁通阀39处于右位，形成旁通通道，使电控变量泵25输出的液压油经此通道流回油箱。
在单个执行元件29工作的工况下，以伸缩油缸为例，电控操作件21被操作时输出第一操作信号(即伸缩油缸电信号i1)给电气控制模块23，i1的大小随着电控操作件21幅度增大而逐渐增大，电气控制模块23对第一操作信号、电控变量泵25的转速和电控变量泵25的出油口的压力进行处理，获得控制信号，控制信号包括第一阀控制信号i1a’、排量控制信号i0和旁路控制信号i5，第一阀控制信号i1a’输出至第一电比例控制阀280，排量控制信号i0输出至比例阀256，旁路控制信号i5输出至旁通阀39。在此过程中，随着排量控制信号i0的增大，比例阀256向左位移动，电控变量泵25的无杆腔与回油口连通，由于有杆腔电控变量泵25或先导油源35输出的压力油的及斜盘复位弹簧力作用下，活塞杆向右移动，推动斜盘摆动，使电控变量泵25排量增大，且排量增大的量与i0成一定的比例关系；同时，随着旁路控制信号i5的增大，旁通阀39向右位移动，旁通通道逐渐关闭；并且，随着第一阀控制信号i1a’的增大，第一电比例控制阀280输出压力逐渐增大，主阀272的阀芯换向开度增大，给伸缩油缸供油。在上述过程中，随着第一阀控制信号i1a’的增大，电控变量泵25的排量逐渐增大，旁通通道逐渐关闭，主阀272开度逐渐增大，由于刚启动时旁通通道未完全关闭，伸缩油缸动作启动冲击较小，并随第一阀控制信号i1a’的增大而平稳加速。
在多执行元件29复合动作工况下，以主卷扬、副卷扬起升复合动作为例，电控操作件21被操作时输出第三操作信号(即副卷扬马达电信号i3a)和第四操作信号(即主卷扬马达电信号i4a)给电气控制模块23，i3a和i4a的大小随着电控操作件21幅度增大而逐渐增大，电气控制模块23对第三操作信号、第四操作信号、电控变量泵25的转速和电控变量泵25的出油口的压力进行处理，获得控制信号，控制信号包括第三阀控制信号i3a’、第四阀控制信号i4a’、排量控制信号i0和旁路控制信号i5，其中排量控制信号i0由i3a和i4a叠加产生，使电控变量泵25的排量适合两个动作所需。第三阀控制信号i3a’和第四阀控制信号i4a’分别输出至两个不同工作联的两个第一电比例控制阀280，排量控制信号i0输出至比例阀256，旁路控制信号i5输出至旁通阀39。在此过程中，随着排量控制信号i0的增大，比例阀256向左位移动，电控变量泵25的无杆腔与回油口连通，由于有杆腔电控变量泵25或先导油源35输出的压力油的及斜盘复位弹簧力作用下，活塞杆向右移动，推动斜盘摆动，使电控变量泵25排量增大，且排量增大的量与i0成一定的比例关系；同时，随着旁路控制信号i5的增大，旁通阀39向右位移动，旁通通道逐渐关闭；并且，随着第三阀控制信号i3a’和第四阀控制信号i4a’的增大，两个第一电比例控制阀280的输出压力逐渐增大，两个对应的主阀272的阀芯换向开度增大，给副卷扬马达和主卷扬马达供油，副卷扬和主卷扬起升。而由于反馈油路37和各压力补偿阀的设置，主、副卷扬的最高负载压力PLS通过反馈油路37传感到压力补偿阀下控制端，此压力与压力补偿阀上控制端口压力(即p3.2和p4.2)相平衡，即p3.2和p4.2均等于PLS与压力补偿阀复位弹簧等效压力pk之和，而各主阀的入口压力p3.1、p4.1与电控变量泵25的出油口压力相等，故而两个主阀272的阀芯节流口压差(Δp3＝p3.1-p3.2与Δp4＝p4.1-p4.2)相同，两者的流量仅与其阀芯开度(通流面积)成比例，来分配电控变量泵输出流量，反馈油路37及各压力补偿阀只用于组合动作各主阀阀片分流比控制，其不参与电控变量泵的变量工作。
通过本工程机械液压控制系统，待机时，电控操作件无操作，泵处于最小排量状态，比例阀处于全开状态，仅有沿程阻力，回油背压很小，一般在5bar左右，中位空流损失小，相对于一般负载敏感系统25bar左右的待机压力节能；作业时，它可以根据电控操作件的输出信号变化来判断对流量需求的多少，实现对电控变量泵的排量实时控制，按需供油，因此具有良好的节能和比例操控特性效果；当电控操作件处于小开度时，系统为泵控调速加旁路节流调速，当负载很大，存在一定的旁路节流损失，但执行元件可以实现较小的启动冲击和微动操作；电控操作件中大开度时，旁路通道关闭，旁路损失为零，系统以泵控调速为主、阀控调速为辅，主要损失为主阀阀芯及压力补偿阀过流压力损失，且无需固定的压差损失，相对于负载敏感系统，较为节能。因此由于小开度时功率小、中大开度功率大，故而系统的总体效率较优。
本发明还提供一种工程机械，包括执行元件29和上述工程机械液压控制系统，电控阀27向所述执行元件29输出液压油。
在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
在本文中，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的具体含义。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或重量关系为基于附图所示的方位或重量关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种工程机械液压控制系统，其特征在于，包括电控操作件(21)、电气控制模块(23)、电控变量泵(25)和电控阀(27)，所述电控操作件(21)连接于所述电气控制模块(23)，用于向所述电气控制模块(23)发出操作信号，所述电气控制模块(23)用于根据控制参数输出控制信号给所述电控变量泵(25)和所述电控阀(27)，控制所述电控变量泵(25)的排量和所述电控阀(27)的状态，所述控制参数包括所述电控操作件(21)发出的操作信号。
2.如权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述工程机械液压控制系统还可包括转速检测元件(31)和压力检测元件(33)，所述转速检测元件(31)用于检测所述电控变量泵(25)的转速，所述压力检测元件(33)用于检测所述电控变量泵(25)的出油口的压力，所述电气控制模块(23)还用于获取所述电控变量泵(25)的转速和所述电控变量泵(25)的出油口的压力，所述控制参数还包括所述电控变量泵(25)的转速和所述电控变量泵(25)的出油口的压力。
3.如权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述电气控制模块(23)向所述电控变量泵(25)输出排量控制信号(i0)，所述电控变量泵(25)根据所述排量控制信号(i0)确定其排量，所述电气控制模块(23)还向所述电控阀(27)输出阀控制信号，所述电控阀(27)包括至少一个工作联，每个所述工作联包括主阀(272)和控制阀(274)，所述主阀(272)的进油口连接于所述电控变量泵(25)的出油口，所述控制阀(274)连接于所述电气控制模块(23)，用于根据所述阀控制信号控制所述主阀(272)的换向及开度，从而控制从所述主阀(272)输出的液压油。
4.如权利要求3所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述主阀(272)包括第一油口(P1.1)、第二油口(T1.1)、第三油口(A1)和第四油口(B1)，所述第一油口(P1.1)连接于所述电控变量泵(25)的出油口，所述第二油口(T1.1)连接于与油箱连通的回油油路(279)，所述阀控制信号包括第一阀控制信号，所述第一阀控制信号包括第一子信号和第二子信号，所述控制阀(274)包括用于分别接收所述第一子信号的第一电比例控制阀(280)和所述第二子信号的第二电比例控制阀(282)，所述第一电比例控制阀(280)和所述第二电比例控制阀(282)的出油口分别连接于所述主阀(272)的控制端。
5.如权利要求4所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述工程机械液压控制系统还包括反馈油路(37)，所述主阀(272)还包括第五油口(P1.4)和第六油口(P1.2)，所述反馈油路(37)和所述第五油口(P1.4)之间还设有第一单向阀(285)，当所述主阀(272)处于工作位置时，所述第一油口(P1.1)与所述第六油口(P1.2)连通，所述第五油口(P1.4)通过所述主阀(272)的内部择一地与所述第三油口(A1)、所述第四油口(B1)连通，且所述第五油口(P1.4)通过单向阀(285)与所述反馈油路(37)连通，所述第六油口(P1.2)和所述第五油口(P1.4)及所述反馈油路(37)之间还设有压力补偿阀(284)，所述压力补偿阀(284)的下控制端连接于所述反馈油路(37)，所述压力补偿阀(284)的入口和上控制端连接于所述第六油口(P1.2)，所述压力补偿阀(284)的出口(P1.3)与所述第五油口(P1.4)连通，当所述第六油口(P1.2)的压力大于所述反馈油路(37)的压力和所述压力补偿阀(284)的预设压力之和时，所述压力补偿阀(284)将处于上工作位，此时所述第六油口(P1.2)通过所述压力补偿阀(284)的出口(P1.3)与所述第五油口(P1.4)连通。
6.如权利要求3-5任意一项所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述阀控制信号包括第一阀控制信号和第二阀控制信号；所述电控阀(27)包括两个工作联，各所述主阀(272)的进油口分别连接于所述电控变量泵(25)的出油口，各所述控制阀(274)分别连接于所述电气控制模块(23)，用于分别根据所述第一阀控制信号、所述第二阀控制信号控制各所述主阀(272)的换向和开度。
7.如权利要求3所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述工程机械液压控制系统还包括先导油源(35)，所述控制阀(274)的进油口连接于所述先导油源(35)。
8.如权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述电控变量泵(25)包括主泵(252)、变量机构(254)和比例阀(256)，所述比例阀(256)的输出油口连接于所述变量机构(254)，以驱动所述变量机构(254)运动，所述比例阀(256)连接于所述电气控制模块(23)，并根据所述电气控制模块(23)输出的排量控制信号(i0)确定其开度，从而驱动所述变量机构(254)，所述电控变量泵(25)在初始状态下以最小排量供油。
9.如权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述工程机械液压控制系统还包括旁通阀(39)，所述旁通阀(39)的进油口连接于所述电控变量泵(25)的出油口，所述旁通阀(39)的出油口连接于回油油路(279)，所述旁通阀(39)的进油口和出油口连通或断开，所述旁通阀(39)还连接于所述电气控制模块(23)，所述电气控制模块(23)还用于输出旁路控制信号(i5)，以控制所述旁通阀(39)的状态。
10.一种工程机械，其特征在于，包括执行元件(29)和如权利要求1-9任意一项所述的工程机械液压控制系统，所述电控阀(27)向所述执行元件(29)输出液压油。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116696874A (zh) * 2023-08-04 2023-09-05 华侨大学 变转速压差调控负载敏感系统及其工程机械

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587443A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 上海三一重机有限公司 一种履带式挖掘机多路阀液压控制系统
CN102734247A (zh) * 2012-07-13 2012-10-17 三一重工股份有限公司 一种多路换向阀的流量控制系统及控制方法、工程机械
CN103032396A (zh) * 2013-01-06 2013-04-10 浙江大学 采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统
CN105984809A (zh) * 2015-02-16 2016-10-05 徐工集团工程机械股份有限公司 液压系统及起重机
CN206111702U (zh) * 2016-08-31 2017-04-19 深圳职业技术学院 电液伺服控制系统
CN108661110A (zh) * 2018-05-31 2018-10-16 山东临工工程机械有限公司 挖掘机电控负流量多路控制阀总成
CN109538556A (zh) * 2018-12-10 2019-03-29 中联重科股份有限公司 用于控制双泵合流的系统及工程机械

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587443A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 上海三一重机有限公司 一种履带式挖掘机多路阀液压控制系统
CN102734247A (zh) * 2012-07-13 2012-10-17 三一重工股份有限公司 一种多路换向阀的流量控制系统及控制方法、工程机械
CN103032396A (zh) * 2013-01-06 2013-04-10 浙江大学 采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统
CN105984809A (zh) * 2015-02-16 2016-10-05 徐工集团工程机械股份有限公司 液压系统及起重机
CN206111702U (zh) * 2016-08-31 2017-04-19 深圳职业技术学院 电液伺服控制系统
CN108661110A (zh) * 2018-05-31 2018-10-16 山东临工工程机械有限公司 挖掘机电控负流量多路控制阀总成
CN109538556A (zh) * 2018-12-10 2019-03-29 中联重科股份有限公司 用于控制双泵合流的系统及工程机械

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116696874A (zh) * 2023-08-04 2023-09-05 华侨大学 变转速压差调控负载敏感系统及其工程机械
CN116696874B (zh) * 2023-08-04 2023-12-12 华侨大学 变转速压差调控负载敏感系统及其工程机械

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