CN112460086A - 一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机、工程机械 - Google Patents

一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机、工程机械 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机、工程机械，其中液压系统包括：第一执行元件；以及第一复合泵控组件，包括：变量泵；电控比例阀；以及第一液控比例阀，设置于变量泵的出油口和电控比例阀之间，并被构造为根据第一执行元件的负载反馈油口的压差变化，将变量缸的无杆腔按比例地分流连接于变量泵的出油口和电控比例阀；复位缸的活塞弹性连接于电控比例阀的非电控端，复位缸的无杆腔通过节流阀连接于变量泵的出油口。本公开实施例能够实现液压系统的多种工作模式的灵活切换。

Description

一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机、工程机械
技术领域
本公开涉及工程机械领域，尤其涉及一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机及工程机械。
背景技术
以起重机为例，工程建设中的多种机械设备，往往需要执行包括起升、伸缩、变幅、回转等基本动作中的至少一个，这些机械设备的基本动作均由液压系统来驱动，因此液压系统的流量控制将直接决定上述基本动作的完成度、精度及可操控性能。
目前液压系统的流量控制方式主要有两种：其一是负载敏感控制方式，即根据负载需求自动调节泵的排量，其二是泵控控制方式，即系统的流量直接通过改变泵的排量来实现。其中的负载敏感控制方式较为节能，且功能实现简单，不需要额外的控制，核心液压元件技术成熟，性能稳定，并已经被广泛应用于中小吨位起重机。而其中的泵控控制方式控制灵活，流量调节范围广，系统压损小，已经被广泛应用于重大吨位起重机。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种复合调速液压系统及其控制方法、起重机及工程机械，能够兼顾负载敏感系统和泵控系统的优点，提升液压系统的稳定性和可扩展性。
在本公开的一个方面，提供一种复合调速液压系统，包括：
第一执行元件；以及
第一复合泵控组件，被配置为根据控制指令以设定的流量向所述第一执行元件供油，所述第一复合泵控组件包括：
变量泵，变量机构由变量缸和复位缸进行差动控制，出油口连接所述第一执行元件；
电控比例阀，被构造为根据控制电流的大小，将所述变量缸的无杆腔按比例地分流连接于所述变量泵的出油口和回油流路；以及
第一液控比例阀，设置于所述变量泵的出油口和所述电控比例阀之间，并被构造为根据所述第一执行元件的负载反馈油口的压差变化，将所述变量缸的无杆腔按比例地分流连接于所述变量泵的出油口和所述电控比例阀；
其中，所述复位缸的活塞弹性连接于所述电控比例阀的非电控端，所述复位缸的无杆腔通过节流阀连接于所述变量泵的出油口。
在一些实施例中，所述第一液控比例阀的第一液控端连接于所述第一执行元件的负载反馈油口，所述第一复合泵控组件还包括：
电磁换向阀，被构造为将所述第一液控比例阀的第二液控端有选择地连接于所述变量泵的出油口或回油流路。
在一些实施例中，所述第一液控比例阀的第一液控端和所述电控比例阀的非电控端还设有弹簧腔。
在一些实施例中，所述复位缸的无杆腔和所述电控比例阀互相连通，所述第一复合泵控组件还包括：
梭阀，被构造为将所述变量泵的出油口和先导油中压力较高的一条油路连接于所述复位缸的无杆腔和所述电控比例阀；
所述电磁换向阀被进一步构造为：在所述第一液控比例阀的第二液控端连接于回油流路时，连接所述先导油和所述梭阀，而在所述第一液控比例阀的第二液控端连接于所述变量泵的出油口时，断开所述先导油和所述梭阀的连接。
在一些实施例中，所述第一复合泵控组件还包括：
第二液控比例阀，设置于所述电控比例阀和所述第一液控比例阀之间，液控端连接于所述变量泵的出油口，非液控端设有可调弹簧腔，所述第二液控比例阀被构造为根据所述变量泵的出油口的压差变化，将所述第一液控比例阀按比例地分流连接于所述变量泵的出油口和所述电控比例阀。
在一些实施例中，所述复合调速液压系统还包括：
第二执行元件；
第二复合泵控组件，被配置为根据控制指令以设定的流量向所述第二执行元件供油；以及
合流阀，被构造为有选择地连接或断开所述第一复合泵控组件的出油口和所述第二复合泵控组件的出油口。
在一些实施例中，所述合流阀被进一步构造为：在所述第一复合泵控组件的出油口和所述第二复合泵控组件的出油口互相连接时，连接所述第一执行元件的负载反馈油口和所述第二执行元件的负载反馈油口，而在所述第一复合泵控组件的出油口和所述第二复合泵控组件的出油口互相断开时，断开所述第一执行元件的负载反馈油口和所述第二执行元件的负载反馈油口。
在一些实施例中，所述复合调速液压系统还包括：
阻尼组，分别通过节流阀将所述第一执行元件的负载反馈油口和所述第二执行元件的负载反馈油口连接于回油流路。
在一些实施例中，所述复合调速液压系统还包括：
第一溢流阀，设置于所述第一复合泵控组件的出油口和回油流路之间，被构造为在所述第一复合泵控组件的出油口的压力值高于设定压力值时，使所述第一复合泵控组件卸油；以及
第二溢流阀，与所述第一溢流阀并联设置于所述第一复合泵控组件的出油口和回油流路之间，被构造为在所述第一复合泵控组件的出油口与所述第一执行元件的负载反馈油口的压差值高于设定的压力值时，使所述第一复合泵控组件卸油。
在一些实施例中，所述复合调速液压系统还包括：
单向阀，被构造为仅允许油液从所述第一执行元件的负载反馈油口向外流动。
在一些实施例中，所述复合调速液压系统还包括：
可调节流阀，设置于所述第一执行元件和所述第一复合泵控组件之间，被配置为根据阀杆的倾角控制自身的阀口开度；以及
压力补偿器，设置于所述可调节流阀和所述第一执行元件之间，第一控制端连接所述第一执行元件的负载反馈油口，并设有可调弹簧腔，第二控制端连接所述可调节流阀的出油口。
在一些实施例中，所述控制指令包括所述阀杆的倾角，所述阀杆的倾角进一步可调整所述电控比例阀的控制电流的大小；所述电控比例阀被配置为，随着控制电流的增大，油液自所述变量缸的无杆腔分流至回油流路的比例增大。
在本公开的另一个方面，提供一种根据前文实施例所述的复合调速液压系统的控制方法，包括以下步骤：
泵控模式，控制所述电磁换向阀将所述第一液控比例阀的第二液控端连接于所述回油流路，以使所述第一复合泵控组件单独受控于所述电控比例阀的控制电流的大小；
负载敏感模式，控制所述电磁换向阀将所述第一液控比例阀的第二液控端连接于所述变量泵的出油口，所述电控比例阀得电，以使所述第一复合泵控组件单独受控于所述可调节流阀的阀口开度；
泵控-负载敏感模式，控制所述电磁换向阀将所述第一液控比例阀的第二液控端连接于所述变量泵的出油口，以使所述第一复合泵控组件同时受控于所述电控比例阀的控制电流的大小和所述可调节流阀的阀口开度。
在一些实施例中，在泵控模式中，控制所述可调节流阀的阀口开度为最大后，经过设定时间后，调整所述电控比例阀的控制电流的大小。
在一些实施例中，在负载敏感模式中，所述电控比例阀的控制电流的大小被设定为：
当所述变量泵存在功率限制时，所述电控比例阀的控制电流的大小随所述变量泵的功率限制变化而正比例变化，当所述变量泵不存在功率限制时，所述电控比例阀的控制电流为最大电流；
当所述变量泵的转速变化时，所述电控比例阀的控制电流的大小随所述变量泵的转速变化而正比例变化；
所述电控比例阀的控制电流的大小使所述变量泵的额定功率始终低于所述变量泵的输入功率。
在一些实施例中，在泵控-负载敏感模式中，调整所述可调节流阀的阀口开度和所述变量泵的输入电流同时增加时：
使所述第一执行元件的负载反馈油口在调整前后的压差低于所述第一液控比例阀的第一液控端所设的弹簧腔弹力；
在所述第一执行元件的负载反馈油口在调整前后的压差低于设定压力时，增加所述电控比例阀的控制电流的大小或减少所述可调节流阀的阀口开度；以及
在所述第一执行元件的负载反馈油口在调整前后的压差高于所述第一液控比例阀的第一液控端所设的弹簧腔弹力时，由所述第一液控比例阀根据所述第一执行元件的负载反馈油口的压差变化调整所述变量泵的排量。
在本公开的另一个方面，提供一种起重机，包括如前文任一实施例所述的复合调速液压系统。
在本公开的另一个方面，提供一种工程机械，包括如前文任一实施例所述的复合调速液压系统。
因此，根据本公开实施例，至少实现了液压系统的多种工作模式的灵活切换，进而依据工况需要而提高微动操纵的精确性，降低高速操纵的压损，提高节能性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开一些实施例的复合调速液压系统的结构示意图；
图2是根据本公开另一些实施例的复合调速液压系统的结构示意图；
图中：
1，第一执行元件；2，第一复合泵控组件；21，变量泵；211，变量缸；212，复位缸；22，电控比例阀；23，第一液控比例阀；24，电磁换向阀；25，梭阀；26，第二液控比例阀；3，第二执行元件；4，第二复合泵控组件；5，合流阀；6，阻尼组；71，第一溢流阀；72，第二溢流阀；8，单向阀；9，可调节流阀；10，压力补偿器；
a，负载反馈油口；b，先导油。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
发明人知晓的相关技术方案中：
负载敏感系统多采用变量泵加负载敏感阀的控制方案，在工作状态下，通过改变主阀杆的阀口开度，调整变量泵的输出流量大小，且调整过程中变量泵与主阀杆的阀口开度成正比。而在每个阀口开度下，负载的压力通过负载敏感阀反馈给变量泵，从而实现变量泵排量的自动调节。在待机状态下，负载反馈压力卸荷，为实现负载敏感系统待机，变量泵需要输出待机压力作用给负载敏感阀，使负载敏感阀反馈给变量泵并使变量泵的排量处于最小排量。因此负载敏感系统待机状态下始终有待机压力，且工作状态下负载敏感系统的输出端始终存在一个压损，容易造成额外的功率浪费。
负载敏感泵能够根据系统的需求而自动调节自身的排量，但是无法通过控制程序对排量进行二次精准调节，导致智能化功能扩展性不高，且负载敏感系统的功率控制较为简单，为保证驱动负载敏感泵的发动机在怠速时不熄火，一般负载敏感泵的功率匹配按照发动机的最低扭矩来限制，但当发动机高速运转时，能为负载敏感泵提供很高的扭矩，而负载敏感泵的扭矩还是按小扭矩限制，进而造成负载敏感系统的能量浪费。
泵控系统多采用电比例阀加变量泵的控制方案，变量泵的排量变化主要通过电比例阀控制，随着电比例阀的控制电流增大，泵的排量逐渐增大。在工作状态下，主阀杆的阀口全开，通过电比例阀来进行速度的调节，这样泵控系统的输出端没有额外的压力损失，节能性好。且变量泵的流量可以通过控制程序直接控制，方便程序升级以及新功能的增加。而在非工作状态下，通过外接的先导油使变量泵处于最小排量。
泵控系统在控制过程中无法根据负载的需要而提供合适的流量，容易造成不必要的浪费，且泵控系统的调速性好坏完全取决于电比例阀及变量泵，而变量泵的容积效率受压力、温度影响较大，特别是变量泵在高压小流量的时候，流量稳定性不好，对精准吊装工况的控制效果不如负载敏感系统。
针对以上技术问题，如图1～2所示，在本公开的一个方面，提供一种复合调速液压系统，包括：
第一执行元件1；以及
第一复合泵控组件2，被配置为根据控制指令以设定的流量向第一执行元件1供油，第一复合泵控组件2包括：
变量泵21，变量机构由变量缸211和复位缸212进行差动控制，出油口连接第一执行元件1；
电控比例阀22，被构造为根据控制电流的大小，将变量缸211的无杆腔按比例地分流连接于变量泵21的出油口和回油流路；以及
第一液控比例阀23，设置于变量泵21的出油口和电控比例阀22之间，并被构造为根据第一执行元件1的负载反馈油口a的压差变化，将变量缸211的无杆腔按比例地分流连接于变量泵21的出油口和电控比例阀22；
其中，复位缸212的活塞弹性连接于电控比例阀22的非电控端，复位缸212的无杆腔通过节流阀连接于变量泵21的出油口。基于电控比例阀22和第一液控比例阀23，本公开实施例能够兼顾负载敏感系统和泵控系统的优点，提升液压系统的稳定性和可扩展性，具体而言：
当第一液控比例阀23将变量缸211的无杆腔完全分流至电控比例阀22，且电控比例阀22被激活时，变量缸211的活塞将按照电控比例阀22的控制电流的大小而伸缩，进而调整变量泵21的排量变化，此时对应于变量泵21的泵控模式，第一执行元件1的速度将由变量泵21的排量变化和驱动变量泵21的发动机的转速变化来控制。
当电控比例阀22将变量缸211的无杆腔完全分流至变量泵21的出油口，且第一液控比例阀23被激活时，变量缸211的活塞将按照第一液控比例阀23所接受到的第一执行元件1的负载反馈油口a的压差变化而伸缩，进而调整变量泵21的排量变化。此时对应于变量泵21的负载敏感模式，变量泵21的排量根据压力反馈自动调节，在驱动变量泵21的发动机转速变化时，电控比例阀22的控制电流也可根据需要改变。
而当电控比例阀22和第一液控比例阀23均被激活时，变量缸211的活塞将同时按照电控比例阀22的控制电流的大小和第一液控比例阀23所接受到的第一执行元件1的负载反馈油口a的压差变化而伸缩，进而调整变量泵21的排量变化。此时对应于变量泵21的泵控-负载敏感模式，变量泵21的排量收控制电流和压差变化的二次控制。
根据上述的第一液控比例阀23和第一液控比例阀23的不同状态，本公开实施例可以根据实际工况需要选择不同的模式，以起重机为例：在微动工况下，液压系统可以选择负载敏感模式或者电控-负载敏感模式，使得对执行元件的流量供给更加细腻，提高精细化施工过程中执行机构动作的准确性；而在高速工况下，则可以选择泵控模式，使得液压系统的压损小、效率高。而当需要对复合调速液压系统增加新功能，对变量泵21进行主动控制时，可以在泵控模式或泵控-负载敏感模式中增加，从而提高了液压系统的可程序扩展性。
为了实现对第一液控比例阀23的控制，在一些实施例中，第一液控比例阀23的第一液控端连接于第一执行元件1的负载反馈油口a，第一复合泵控组件2还包括：
电磁换向阀24，被构造为将第一液控比例阀23的第二液控端有选择地连接于变量泵21的出油口或回油流路。第一液控比例阀23的第一液控端和电控比例阀22的非电控端还设有弹簧腔。
当电磁换向阀24将第一液控比例阀23的第二液控端连接于变量泵21的出油口时，第一液控比例阀23的阀芯位置将由变量泵21的出油口压力、弹簧腔弹力和负载反馈油口a的压力三者共同控制，而阀芯位置又控制着变量泵21的排量，由此实现变量泵21排量的自动调节，使变量泵21进入负载敏感模式或泵控-负载敏感模式。
而当电磁换向阀24将第一液控比例阀23的第二液控端连接于回油流路时，使得第一液控比例阀23的第二液控端卸荷，此时第一液控比例阀23将在第一液控端的弹簧腔的弹力作用下，仅起连通变量缸211的无杆腔和电控比例阀22的作用，使变量泵21进入泵控模式。
为了使变量泵21在非工作状态下处于较小的流量，在一些实施例中，复位缸212的无杆腔和电控比例阀22互相连通，第一复合泵控组件2还包括：
梭阀25，被构造为将变量泵21的出油口和先导油b中压力较高的一条油路连接于复位缸212的无杆腔和电控比例阀22；
电磁换向阀24被进一步构造为：在第一液控比例阀23的第二液控端连接于回油流路时，连接先导油b和梭阀25，而在第一液控比例阀23的第二液控端连接于变量泵21的出油口时，断开先导油b和梭阀25的连接。
当电磁换向阀24使第一液控比例阀23的第二液控端卸荷时，同时使先导油b作用于梭阀25，那么在变量泵21处于非工作状态，先导油b的压力将高于变量泵21的出油口的压力，从而使先导油b经梭阀25、电控比例阀22和第一液控比例阀23流至变量缸211的无杆腔，使变量泵21处于较小的流量。
当电磁换向阀24使第一液控比例阀23的第二液控端连接于变量泵21的出油口，同时断开先导油b和梭阀25的连接，从而使第一液控比例阀23处于工作状态，且变量泵21的出油口连接于复位缸212的无杆腔和电控比例阀22，进而使变量泵21处于工作状态。
基于上述先导油b、梭阀25和电磁换向阀24的配合作用，本公开实施例区别于相关的负载敏感系统，具有较低的待机压力，并且在工作过程中具备较小的压力损失。
为了防止变量泵21的工作压力不超过设定值，在一些实施例中，第一复合泵控组件2还包括：
第二液控比例阀26，设置于电控比例阀22和第一液控比例阀23之间，液控端连接于变量泵21的出油口，非液控端设有可调弹簧腔，第二液控比例阀26被构造为根据变量泵21的出油口的压差变化，将第一液控比例阀23按比例地分流连接于变量泵21的出油口和电控比例阀22。
当变量泵21的出口压力达到预先设定的工作压力时，第二液控比例阀26的液控端将会在更大的变量泵21的出油口的压力推动下，使第一液控比例阀23更多地分流于变量泵21的出油口，使得更多地油液自变量泵21的出油口流经第二液控比例阀26和第一液控比例阀23，并流至变量缸211的无杆腔，使变量泵21自动向排量减小的方向变化，进而保证变量泵21的工作压力始终不超过设定值。
而由于第二液控比例阀26的非液控端设有可调弹簧腔，使得操作人员可以依据负载的不同或工况的变化而通过可调弹簧腔灵活调整变量泵21的设定工作压力，使液压系统始终工作在安全的压力环境下。
由于常见的工程机械，通常需要完成多种基本动作，以起重机为例，至少需要完成起升、伸缩、变幅、回转等基本动作，这些基本动作对应着不同的执行元件，又均由液压系统进行驱动，因此为了满足起重机或工程机械对多种基本动作的驱动要求，本公开实施例还提供了一个变量泵21向一个执行元件单独供油，和多个变量泵21向一个执行元件合流供油的液压系统。
需要说明的是，以下实施例以两个变量泵21，即第一复合泵控组件2和第二复合泵控组件4，以及两个执行元件，即第一执行元件1和第二执行元件3为例进行说明。单个变量泵21或多个变量泵21，单个执行元件或多个执行元件所组合而成的液压系统，其合流供油或单独供油的原理与两个变量泵21与两个执行元件所组成的液压系统类似，这里不再赘述。并且本文所称的执行元件，包括液压油缸或液压马达等装置。
在一些实施例中，复合调速液压系统还包括：
第二执行元件3；
第二复合泵控组件4，被配置为根据控制指令以设定的流量向第二执行元件3供油；以及
合流阀5，被构造为有选择地连接或断开第一复合泵控组件2的出油口和第二复合泵控组件4的出油口。
当合流阀5连接第一复合泵控组件2的出油口和第二复合泵控组件4的出油口时，第一复合泵控组件2及第二复合泵控组件4中的两个变量泵21将合流向第一执行元件1和/或第二执行元件3供油，此时第一执行元件1和/或第二执行元件3由各自的阀杆进行控制，从而使液压系统有选择地支持单个基本动作或同时支持两个基本动作，并通过合流的方式满足执行元件的大流量要求。
而为了使第一复合泵控组件2及第二复合泵控组件4中的两个变量泵21合流时，继续可由负载反馈进行各自变量泵21的自动调节，在一些实施例中，合流阀5被进一步构造为：在第一复合泵控组件2的出油口和第二复合泵控组件4的出油口互相连接时，连接第一执行元件1的负载反馈油口a和第二执行元件3的负载反馈油口a，而在第一复合泵控组件2的出油口和第二复合泵控组件4的出油口互相断开时，断开第一执行元件1的负载反馈油口a和第二执行元件3的负载反馈油口a。
为了实现执行机构在动作完成后负载反馈压力的卸荷，在一些实施例中，复合调速液压系统还包括：
阻尼组6，分别通过节流阀将第一执行元件1的负载反馈油口a和第二执行元件3的负载反馈油口a连接于回油流路。
为了保证液压系统的压力不超过安全值，在一些实施例中，复合调速液压系统还包括：
第一溢流阀71，设置于第一复合泵控组件2的出油口和回油流路之间，被构造为在第一复合泵控组件2的出油口的压力值高于设定压力值时，使第一复合泵控组件2卸油；以及
第二溢流阀72，与第一溢流阀71并联设置于第一复合泵控组件2的出油口和回油流路之间，被构造为在第一复合泵控组件2的出油口与第一执行元件1的负载反馈油口a的压差值高于设定的压力值时，使第一复合泵控组件2卸油。
在一些实施例中，复合调速液压系统还包括：
单向阀8，被构造为仅允许油液从第一执行元件1的负载反馈油口a向外流动。
为了对液压系统进行压力补偿，在一些实施例中，复合调速液压系统还包括：
可调节流阀9，设置于第一执行元件1和第一复合泵控组件2之间，被配置为根据阀杆的倾角控制自身的阀口开度；以及
压力补偿器10，设置于可调节流阀9和第一执行元件1之间，第一控制端连接第一执行元件1的负载反馈油口a，并设有可调弹簧腔，第二控制端连接可调节流阀9的出油口。
其中可调节流阀9为了实现对执行元件的流量控制，
而其中的压力补偿器10则为了在变量泵21提供的流量度无法满足多个执行元件所需流量时，基于各个执行元件的阀开口量同比地减少各个执行元件的流量供给，以达到动作协调的效果，此时，压力补偿器10被配置为阀后补偿。当然，为了优先向负载较小的执行元件的流量需求，本申请实施例还可以采用阀前补偿的技术方案。
为了实现对变量泵21排量的二次控制，在一些实施例中，控制指令包括阀杆的倾角，阀杆的倾角进一步可调整电控比例阀22的控制电流的大小；电控比例阀22被配置为，随着控制电流的增大，油液自变量缸211的无杆腔分流至回油流路的比例增大。
当阀杆的倾角变化时，将同步地改变电控比例阀22的控制电流的大小和可调节流阀9的阀口开度，从而对变量泵21的排量进行二次控制，以使执行机构可以完成更精准的基本动作。其中电控比例阀22的控制电流与阀杆的倾角之间的数量关系可以为正比例关系，具体可包括线性关系、多折线关系或者其他曲线关系。
在本公开的另一个方面，提供一种根据前文实施例的复合调速液压系统的控制方法，包括以下步骤：
泵控模式，控制电磁换向阀24将第一液控比例阀23的第二液控端连接于回油流路，以使第一复合泵控组件2单独受控于电控比例阀22的控制电流的大小；
负载敏感模式，控制电磁换向阀24将第一液控比例阀23的第二液控端连接于变量泵21的出油口，电控比例阀22得电，以使第一复合泵控组件2单独受控于可调节流阀9的阀口开度；
泵控-负载敏感模式，控制电磁换向阀24将第一液控比例阀23的第二液控端连接于变量泵21的出油口，以使第一复合泵控组件2同时受控于电控比例阀22的控制电流的大小和可调节流阀9的阀口开度。
上述几种模式，可以根据实际工况需要而进行选择，如起重机的微动工况，可以选择负载敏感模式或者电比例负载敏感模式，使流量控制更加细腻；而在高速工况，则可以选择泵控模式，以减少压力损失，提高工作效率。
为了给可调节流阀9的阀口开度变化预留一定时间，防止液压系统出现憋压情况，在一些实施例中，在泵控模式中，控制可调节流阀9的阀口开度为最大后，经过设定时间后，调整电控比例阀22的控制电流的大小。
为了提高变量泵21的驱动装置的使用率，在一些实施例中，在负载敏感模式中，电控比例阀22的控制电流的大小被设定为：
当变量泵21存在功率限制时，电控比例阀22的控制电流的大小随变量泵21的功率限制变化而正比例变化，当变量泵21不存在功率限制时，电控比例阀22的控制电流为最大电流；
当变量泵21的转速变化时，电控比例阀22的控制电流的大小随变量泵21的转速变化而正比例变化；
电控比例阀22的控制电流的大小使变量泵21的额定功率始终低于变量泵21的输入功率。
为了保证在泵控-负载敏感模式中第一液控换向阀能够顺利实现负载敏感控制，在一些实施例中，在泵控-负载敏感模式中，调整可调节流阀9的阀口开度和变量泵21的输入电流同时增加时：
使第一执行元件1的负载反馈油口a在调整前后的压差低于第一液控比例阀23的第一液控端所设的弹簧腔弹力；
在第一执行元件1的负载反馈油口a在调整前后的压差低于设定压力时，增加电控比例阀22的控制电流的大小或减少可调节流阀9的阀口开度；以及
在第一执行元件1的负载反馈油口a在调整前后的压差高于第一液控比例阀23的第一液控端所设的弹簧腔弹力时，由第一液控比例阀23根据第一执行元件1的负载反馈油口a的压差变化调整变量泵21的排量。
在本公开的另一个方面，提供一种起重机，包括如前文任一实施例的复合调速液压系统。
在本公开的另一个方面，提供一种工程机械，包括如前文任一实施例的复合调速液压系统。
因此，根据本公开实施例，至少实现了液压系统的多种工作模式的灵活切换，进而依据工况需要而提高微动操纵的精确性，降低高速操纵的压损，提高节能性。
并且基于本申请所提高的液压系统，可在部分变量泵21或部分工作模式出现故障的情况下，换用其他变量泵21或其他工作模式继续工作，从而提高了系统的可靠性。
以下结合附图对本公开实施例做进一步说明：
电控换向阀有两个状态，在不得电的情况下，先导油b可以通过电控换向阀作用到梭阀25左侧，并隔断变量泵21出口至第一液控换向阀左侧的油路，并让第一液控换向阀左侧卸荷，这样第一液控换向阀在弹簧力的作用下，始终处于右位工作状态，相当于第一液控换向阀不工作。而先导油b可以通过电控换向阀作用到梭阀25左侧，而变量泵21出口压力作用到梭阀25右侧，保证了当变量泵21不工作时，通过先导油b可以让变量泵21处于最小排量。
电控换向阀得电时，变量泵21出口连通第一液控换向阀左侧的油路，并且切断第一液控换向阀的卸荷油路，切断先导油b连接至梭阀25左侧的油路，这样第一液控换向阀属于激活状态。此外，液压系统采用带补偿器的主阀结构，且液压系统带合流阀5来实现两个变量泵21流量的控制，合流阀5不得电时，合流阀5两侧的P口相通、负载反馈口相通；合流阀5得电时，合流阀5两侧的P口不通、负载反馈口不通。阻尼组6用于动作完成主阀杆关闭后负载反馈压力卸荷。
选择泵控模式，则两个变量泵21的电控换向阀不得电，合流阀5不得电，两个变量泵21合流供油，此时操纵手柄做动作时，控制器控制可调节流阀9全开，然后两个变量泵21上的电控比例阀22的控制电流与手柄成正控制关系，第一执行元件1的速度由两个变量泵21的排量变化和发动机转速变化来控制。
选择负载敏感模式，则两个变量泵21的电控换向阀得电，合流阀5不得电，电控比例阀22得电，两个变量泵21合流供油，此时操纵手柄做动作时，控制可调节流阀9逐渐打开，可调节流阀9的阀口开度和手柄倾角成正控制关系。变量泵21的排量根据压力反馈自动调节。在发动机转速变化时，电控比例阀22的控制电流也可根据需要改变。
择变量泵21控负载敏感模式，则两个变量泵21的电控换向阀不得电，合流阀5不得电，两个变量泵21合流给一个变量泵21供油，此时操纵手柄做动作时，控制器控制可调节流阀9逐渐增大的同时，也控制两个变量泵21的电控比例阀22的控制电流逐渐增加，由可调节流阀9对变量泵21的流量进行二次控制。
上述几种模式是在合流阀5不得电的情况下描述的，可以通过让合流阀5得电，由单个变量泵21供油，上述三种模式控制方式不变。
当第一执行元件1和第二执行元件3都工作时，通过让合流阀5得电，将两边油路独立开来，可以实现两个执行元件以变量泵21控模式、负载敏感模式、变量泵21控负载敏感模式中的任意模式工作而互不影响。
根据上述几种模式，可以根据实际工况需要选择不同的模式，如微动工况，可以选择负载敏感模式或者电比例负载敏感模式，流量控制更细腻；而高速工况，可以选择变量泵21控模式，压损小效率高。当增加新功能，需要对变量泵21进行主动控制时，可以再变量泵21控模式或变量泵21控负载敏感中增加，提高了程序的可扩展性。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种复合调速液压系统，其特征在于，包括：
第一执行元件(1)；以及
第一复合泵控组件(2)，被配置为根据控制指令以设定的流量向所述第一执行元件(1)供油，所述第一复合泵控组件(2)包括：
变量泵(21)，变量机构由变量缸(211)和复位缸(212)进行差动控制，出油口连接所述第一执行元件(1)；
电控比例阀(22)，包括电控端和非电控端，并被构造为根据所述电控端的控制电流的大小，将所述变量缸(211)的无杆腔按比例地分流连接于所述变量泵(21)的出油口和回油流路；以及
第一液控比例阀(23)，设置于所述变量泵(21)的出油口和所述电控比例阀(22)之间，并被构造为根据所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)的压差变化，将所述变量缸(211)的无杆腔按比例地分流连接于所述变量泵(21)的出油口和所述电控比例阀(22)；
其中，所述复位缸(212)的活塞弹性连接于所述电控比例阀(22)的非电控端，所述复位缸(212)的无杆腔通过节流阀连接于所述变量泵(21)的出油口。
2.根据权利要求1所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述第一液控比例阀(23)的第一液控端连接于所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)，所述第一复合泵控组件(2)还包括：
电磁换向阀(24)，被构造为将所述第一液控比例阀(23)的第二液控端有选择地连接于所述变量泵(21)的出油口或回油流路。
3.根据权利要求2所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述第一液控比例阀(23)的第一液控端和所述电控比例阀(22)的非电控端还设有弹簧腔。
4.根据权利要求3所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述复位缸(212)的无杆腔和所述电控比例阀(22)互相连通，所述第一复合泵控组件(2)还包括：
梭阀(25)，被构造为将所述变量泵(21)的出油口和先导油(b)中压力较高的一条油路连接于所述复位缸(212)的无杆腔和所述电控比例阀(22)；
所述电磁换向阀(24)被进一步构造为：在所述第一液控比例阀(23)的第二液控端连接于回油流路时，连接所述先导油(b)和所述梭阀(25)，而在所述第一液控比例阀(23)的第二液控端连接于所述变量泵(21)的出油口时，断开所述先导油(b)和所述梭阀(25)的连接。
5.根据权利要求4所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述第一复合泵控组件(2)还包括：
第二液控比例阀(26)，设置于所述电控比例阀(22)和所述第一液控比例阀(23)之间，液控端连接于所述变量泵(21)的出油口，非液控端设有可调弹簧腔，所述第二液控比例阀(26)被构造为根据所述变量泵(21)的出油口的压差变化，将所述第一液控比例阀(23)按比例地分流连接于所述变量泵(21)的出油口和所述电控比例阀(22)。
6.根据权利要求1所述的复合调速液压系统，其特征在于，还包括：
第二执行元件(3)；
第二复合泵控组件(4)，被配置为根据控制指令以设定的流量向所述第二执行元件(3)供油；以及
合流阀(5)，被构造为有选择地连接或断开所述第一复合泵控组件(2)的出油口和所述第二复合泵控组件(4)的出油口。
7.根据权利要求6所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述合流阀(5)被进一步构造为：在所述第一复合泵控组件(2)的出油口和所述第二复合泵控组件(4)的出油口互相连接时，连接所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)和所述第二执行元件(3)的负载反馈油口(a)，而在所述第一复合泵控组件(2)的出油口和所述第二复合泵控组件(4)的出油口互相断开时，断开所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)和所述第二执行元件(3)的负载反馈油口(a)。
8.根据权利要求7所述的复合调速液压系统，其特征在于，还包括：
阻尼组(6)，分别通过节流阀将所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)和所述第二执行元件(3)的负载反馈油口(a)连接于回油流路。
9.根据权利要求1所述的复合调速液压系统，其特征在于，还包括：
第一溢流阀(71)，设置于所述第一复合泵控组件(2)的出油口和回油流路之间，被构造为在所述第一复合泵控组件(2)的出油口的压力值高于设定压力值时，使所述第一复合泵控组件(2)卸油；以及
第二溢流阀(72)，与所述第一溢流阀(71)并联设置于所述第一复合泵控组件(2)的出油口和回油流路之间，被构造为在所述第一复合泵控组件(2)的出油口与所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)的压差值高于设定的压力值时，使所述第一复合泵控组件(2)卸油。
10.根据权利要求1所述的复合调速液压系统，其特征在于，还包括：
单向阀(8)，被构造为仅允许油液从所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)向外流动。
11.根据权利要求5所述的复合调速液压系统，其特征在于，还包括：
可调节流阀(9)，设置于所述第一执行元件(1)和所述第一复合泵控组件(2)之间，被配置为根据阀杆的倾角控制自身的阀口开度；以及
压力补偿器(10)，设置于所述可调节流阀(9)和所述第一执行元件(1)之间，第一控制端连接所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)，并设有可调弹簧腔，第二控制端连接所述可调节流阀(9)的出油口。
12.根据权利要求11所述的复合调速液压系统，其特征在于，所述控制指令包括所述阀杆的倾角，所述阀杆的倾角进一步可调整所述电控比例阀(22)的控制电流的大小；所述电控比例阀(22)被配置为，随着控制电流的增大，油液自所述变量缸(211)的无杆腔分流至回油流路的比例增大。
13.一种根据权利要求12所述的复合调速液压系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
泵控模式，控制所述电磁换向阀(24)将所述第一液控比例阀(23)的第二液控端连接于所述回油流路，以使所述第一复合泵控组件(2)单独受控于所述电控比例阀(22)的控制电流的大小；
负载敏感模式，控制所述电磁换向阀(24)将所述第一液控比例阀(23)的第二液控端连接于所述变量泵(21)的出油口，所述电控比例阀(22)得电，以使所述第一复合泵控组件(2)单独受控于所述可调节流阀(9)的阀口开度；
泵控-负载敏感模式，控制所述电磁换向阀(24)将所述第一液控比例阀(23)的第二液控端连接于所述变量泵(21)的出油口，以使所述第一复合泵控组件(2)同时受控于所述电控比例阀(22)的控制电流的大小和所述可调节流阀(9)的阀口开度。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在泵控模式中，控制所述可调节流阀(9)的阀口开度为最大后，经过设定时间后，调整所述电控比例阀(22)的控制电流的大小。
15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在负载敏感模式中，所述电控比例阀(22)的控制电流的大小被设定为：
当所述变量泵(21)存在功率限制时，所述电控比例阀(22)的控制电流的大小随所述变量泵(21)的功率限制变化而正比例变化，当所述变量泵(21)不存在功率限制时，所述电控比例阀(22)的控制电流为最大电流；
当所述变量泵(21)的转速变化时，所述电控比例阀(22)的控制电流的大小随所述变量泵(21)的转速变化而正比例变化；
所述电控比例阀(22)的控制电流的大小使所述变量泵(21)的额定功率始终低于所述变量泵(21)的输入功率。
16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在泵控-负载敏感模式中，调整所述可调节流阀(9)的阀口开度和所述变量泵(21)的输入电流同时增加时：
使所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)在调整前后的压差低于所述第一液控比例阀(23)的第一液控端所设的弹簧腔弹力；
在所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)在调整前后的压差低于设定压力时，增加所述电控比例阀(22)的控制电流的大小或减少所述可调节流阀(9)的阀口开度；以及
在所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)在调整前后的压差高于所述第一液控比例阀(23)的第一液控端所设的弹簧腔弹力时，由所述第一液控比例阀(23)根据所述第一执行元件(1)的负载反馈油口(a)的压差变化调整所述变量泵(21)的排量。
17.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1～12任一所述的复合调速液压系统。
18.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1～12任一所述的复合调速液压系统。
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CN114755776A (zh) * 2022-03-18 2022-07-15 天津市精研工程机械传动有限公司 一种多轮胎式布缆机的同步控制系统及控制方法

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