CN112664488A - 工程机械的液压系统和工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工程机械的液压系统和工程机械，液压系统包括：液压泵(3)；第一控制阀(5)，包括第一工作口、第二工作口、与液压泵(3)连通的进口以及与液压流体箱(14)连通的回流口，第一控制阀具有第一状态和第二状态，第一控制阀(5)处于第一状态时，第一工作口与进口导通且第二工作口与回流口导通，第一控制阀(5)处于第二状态时，第一工作口与回流口导通且第二工作口与进口连通；液压缸，包括与第一控制阀(5)的第一工作口连通的无杆腔以及与第一控制阀(5)的第二工作口连通的有杆腔；蓄能器(8)，与液压缸的无杆腔连通；以及其中，液压缸(7)的无杆腔配置成在排出流体时可选择与蓄能器(8)和第一工作口中的一个连通。
Description
技术领域
本发明涉及工程设备领域，具体而言，涉及一种工程机械的液压系统和工程机械。
背景技术
图1示出了一种相关技术的工程机械的液压系统的原理示意图。如图1所示，工程机械的液压系统包括液压泵3、第一控制阀4和液压缸6。第一控制阀4包括与液压泵3连通的进口、与液压流体箱11连通的回流口、与液压缸6的无杆腔连通的第一工作口和与液压缸6的有杆腔连通的第二工作口。
第一控制阀4至少具有第一状态和第二状态。第一控制阀4处于第一状态时，第一控制阀4的第一工作口与进口导通，第一控制阀4的第二工作口与回流口导通，液压泵3输出的液压流体经第一控制阀4的进口和第一工作口向液压缸6的无杆腔输送，以驱动液压缸6的活塞杆向缸体的外部伸出，同时有杆腔排出的液压流体经第一控制阀4的第二工作口和回流口流向液压流体箱11。第一控制阀4处于第二状态时，第一控制阀4的第二工作口与进口导通，第一控制阀4的第一工作口与回流口导通，液压泵3输出的液压流体经第一控制阀4的进口和第二工作口向液压缸6的有杆腔输送，在此过程中，液压缸6的活塞杆向缸体的内部回缩，并且液压缸6的无杆腔排出液压流体。
第一控制阀4包括阀体和设置在阀体内的阀芯，阀芯可移动地设置在阀体中，以使第一控制阀4在第一状态和第二状态之间切换。液压系统还包括先导液压泵9、与先导液压泵9连通的第一先导阀2和第二先导阀1。第一先导阀2与第一控制阀4的第一控制流体口连通，以使第一控制阀4向第一状态切换。第二先导阀1与第一控制阀4的第二控制流体口连通，以使第一控制阀4向第二状态切换。
液压系统还包括与液压缸6的无杆腔连通的蓄能器7和设置在第一控制阀4的第一工作口和液压缸6的无杆腔之间的单向阀5，单向阀5的进口与第一控制阀4的第一工作口连通，单向阀5的出口与液压缸6的无杆腔连通。液压缸6的活塞杆向缸体内回缩的过程中，液压缸6的无杆腔排出的液压流体流向蓄能器7，以利用蓄能器7储存能量。
液压系统还包括与蓄能器7连通的液压工作部件10以及设置在蓄能器7的出口与液压工作部件10之间的第二控制阀8。液压工作部件10可在蓄能器7排出的液压流体的作用下工作。液压工作部件10包括液压马达。液压工作部件也可为液压缸。
工程机械包括挖掘机，挖掘机包括车体和可俯仰摆动地安装在车体上的工作臂，液压缸6配置成驱动工作臂俯仰摆动。第一先导阀2输出的先导液压流体将第一控制阀4切换至第一状态时，液压缸6驱动工作臂上升，第二先导阀1输出的液压流体将第一控制阀4切换至第二状态时，工作臂下降。
液压混合动力挖掘机技术已研究多年，典型工况下蓄能器7回收的势能再利用可降低挖掘机15％以上燃油消耗，其主要工作原理为，工作臂下降过程中液压缸6的无杆腔排出的高压液压流体储于液压蓄能器7中，再释放到液压工作部件10，完成能量的回收、存储、释放。液压缸6的无杆腔与蓄能器7连通，蓄能器7内一直有高压气体存储，导致液压缸6的无杆腔在工作臂下降过长中一直有较高的背压存在，此背压的存在会降低挖掘机撑车力，导致撑车高度不够，另外混合动力系统出现故障后会立刻导致整机停机，影响施工作业进度。
因此，相关技术的工程机械的液压系统不能根据具体的工况需求降低工作臂下降过程中液压缸的无杆腔的背压。
发明内容
本发明旨在提供一种工程机械的液压系统和工程机械，以改善相关技术中存在的液压系统不能根据具体的工况需求降低工作臂下降过程中液压缸的无杆腔的背压的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种工程机械的液压系统，液压系统包括：
液压泵；
第一控制阀，包括第一工作口、第二工作口、与液压泵连通的进口以及与液压流体箱连通的回流口，第一控制阀具有第一状态和第二状态，第一控制阀处于第一状态时，第一工作口与进口导通且第二工作口与回流口导通，第一控制阀处于第二状态时，第一工作口与回流口导通且第二工作口与进口连通；
液压缸，包括与第一控制阀的第一工作口连通的无杆腔以及与第一控制阀的第二工作口连通的有杆腔；
蓄能器，与液压缸的无杆腔连通；以及
其中，液压缸的无杆腔配置成在排出流体时可选择与蓄能器和第一工作口中的一个连通。
在一些实施例中，工程机械的液压系统还包括配置成控制液压缸的无杆腔与第一控制阀的第一工作口的通断的第二控制阀。
在一些实施例中，第二控制阀包括与第一工作口连通的第一流体口和与液压缸的无杆腔连通的第二流体口，第二控制阀具有第一状态和第二状态，第二控制阀处于第一状态时，第二控制阀的第一流体口至第二流体口单向导通，第二控制阀处于第二状态时，第二控制阀的第一流体口和第二流体导通。
在一些实施例中，工程机械的液压系统还包括：
先导液压泵；
第一先导阀，包括与先导液压泵连通的进口和与第二控制阀的控制流体口连通的出口，以使第二控制阀在第一状态和第二状态之间切换。
在一些实施例中，工程机械的液压系统还包括配置成控制液压缸的无杆腔与蓄能器的通断的第三控制阀。
在一些实施例中，第三控制阀包括与蓄能器连通的第一流体口和与液压缸的无杆腔连通的第二流体口，第三控制阀具有第一状态和第二状态，第三控制阀处于第一状态时，第三控制阀的第一流体口至第二流体口单向导通，第三控制阀处于第二状态时，第三控制阀的第一流体口和第二流体导通。
在一些实施例中，工程机械的液压系统还包括：
先导液压泵；
第二先导阀，包括与先导液压泵连通的进口和与第三控制阀的控制流体口连通的出口，以使第三控制阀在第一状态和第二状态之间切换。
根据本发明的另一方面，还提供了一种工程机械，工程机械包括上述的工程机械的液压系统。
在一些实施例中，工程机械包括车体和可俯仰摆动地安装在车体上的工作臂，液压缸配置成驱动工作臂俯仰摆动。
在一些实施例中，工程机械包括挖掘机。
应用本发明的技术方案，液压缸的无杆腔可选择与第一控制阀的第一工作口连通，从而使得无杆腔与液压流体箱连通，因此改善了相关技术中存在的液压系统不能根据具体的工况需求降低工作臂下降过程中液压缸的无杆腔的背压的问题。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了相关技术的工程机械的液压系统的原理示意图；
图1中：1、第二先导阀；2、第一先导阀；3、液压泵；4、第一控制阀；5、单向阀；6、液压缸；7、蓄能器；8、第二控制阀；9、先导液压泵；10、液压工作部件；11、液压流体箱。
图2示出了本发明的实施例的工程机械的液压系统的结构示意图。
图2中：
1、第四先导阀；2、第三先导阀；3、液压泵；4、第一先导阀；5、第一控制阀；6、第二控制阀；7、液压缸；8、蓄能器；9、第三控制阀；10、第二先导阀；11、第四控制阀；12、先导液压泵；13、液压工作部件；14、液压流体箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2示出了本发明的实施例的工程机械的液压系统的原理示意图。如图2所示，工程机械的液压系统包括液压泵3、第一控制阀5、液压缸7和蓄能器8。
第一控制阀5包括第一工作口、第二工作口、与液压泵3连通的进口以及与液压流体箱14连通的回流口，第一控制阀5具有第一状态和第二状态，第一控制阀5处于第一状态时，第一工作口与进口导通且第二工作口与回流口导通，第一控制阀5处于第二状态时，第一工作口与回流口导通且第二工作口与进口连通。
液压缸7包括与第一控制阀5的第一工作口连通的无杆腔以及与第一控制阀5的第二工作口连通的有杆腔。蓄能器8与液压缸7的无杆腔连通。其中，液压缸7的无杆腔配置成在排出流体时可选择与蓄能器8和第一工作口中的一个连通。
在本实施例中，液压缸7的无杆腔可选择与第一控制阀5的第一工作口连通，从而使得无杆腔与液压流体箱14连通，因此改善了相关技术中存在的液压系统不能根据具体的工况需求降低工作臂下降过程中液压缸7的无杆腔的背压的问题。
液压系统还包括配置成控制液压缸7的无杆腔与第一控制阀5的第一工作口的通断的第二控制阀6。
第二控制阀6包括与第一工作口连通的第一流体口和与液压缸7的无杆腔连通的第二流体口，第二控制阀6具有第一状态和第二状态，第二控制阀6处于第一状态时，第二控制阀6的第一流体口至第二流体口单向导通，第二控制阀6处于第二状态时，第二控制阀6的第一流体口和第二流体导通。
液压系统还包括先导液压泵12和第一先导阀4，第一先导阀4，包括与先导液压泵12连通的进口和与第二控制阀6的控制流体口连通的出口，以使第二控制阀6在第一状态和第二状态之间切换。
在一些实施例中，第一先导阀4为电磁阀。
液压系统还包括配置成控制液压缸7的无杆腔与蓄能器8的通断的第三控制阀9。
第三控制阀9包括与蓄能器8连通的第一流体口和与液压缸7的无杆腔连通的第二流体口，第三控制阀9具有第一状态和第二状态，第三控制阀9处于第一状态时，第三控制阀9的第一流体口至第二流体口单向导通，第三控制阀9处于第二状态时，第三控制阀9的第一流体口和第二流体导通。
工程机械的液压系统还包括第二先导阀10，第二先导阀10包括与先导液压泵12连通的进口和与第三控制阀9的控制流体口连通的出口，以使第三控制阀9在第一状态和第二状态之间切换。
在一些实施例中，第二先导阀10为电磁阀。
液压系统还包括与先导液压泵12连通的第三先导阀2和第四先导阀1，第三先导阀2与第一控制阀5的第一控制流体口连通，以使第一控制阀5向第一状态切换。第四先导阀1与第一控制阀5的第二控制流体口连通，以使第一控制阀5向第二状态切换。
工程机械的液压系统还包括第四控制阀11和液压工作部件13。第四控制阀11包括与蓄能器8连通的进口；液压工作部件13与第四控制阀11的出口连通。液压工作部件13可在蓄能器8提供的液压流体的作用下工作。
在本实施例中，液压工作部件13为液压马达。在另一些实施例中，液压工作部件为液压缸。
根据本发明的另一方面，还提供了一种工程机械，工程机械包括上述的工程机械的液压系统。
工程机械包括车体和可俯仰摆动地安装在车体上的工作臂，液压缸7配置成驱动工作臂俯仰摆动。第三先导阀2输出的先导液压流体将第一控制阀5切换至第一状态时，液压缸7驱动工作臂上升，第四先导阀1输出的液压流体将第一控制阀5切换至第二状态时，工作臂下降。
在一些实施例中，工程机械包括挖掘机。
本实施例的工程机械具有以下两种工作模式：
1、开启混合动力模式：工作臂下降过程中，第二先导阀10得电，先导液压泵12输出液压流体，该液压流体经过第二先导阀10推动第三控制阀9换向，以使液压缸7的无杆腔和蓄能器8连通。第一先导阀4未得电，先导液压泵12输出的液压流体无法通过第一先导阀4，因此第二控制阀6无动作，液压缸7的无杆腔的液压流体被第一控制阀6上侧单向阀阻断。液压缸7的无杆腔的液压流体无法通过第一控制阀5后进入液压流体箱14，而是通过第三控制阀9下侧通路进入蓄能器8。第四控制阀11得电，蓄能器8存储的液压流体通过第四控制阀11左侧通路进入液压工作部件13，驱动液压工作部件13动作，此过程完成了混合动力状态下能量的回收、存储、再利用。
2、开启非混合动力模式：工作臂下降过程中，第一先导阀4得电，先导液压泵12输出液压流体，经过第一先导阀4推动第二控制阀6换向，液压缸7的无杆腔和第一控制阀5连通，控制工作臂第四先导阀1动作，先导液压泵12输出的液压流体经过工第四先导阀1推动第一控制阀5切换至第二状态动作。液压泵3输出的液压流体通过第一控制阀5右侧进入液压缸7的有杆腔，液压缸7的无杆腔排出的液压流体经过第二控制阀6下侧进入第一控制阀5右侧，再回到液压了流体箱14，油路连通，工作装置在重力作用下下降。第二先导阀10未得电动作，先导液压泵12输出的液压流体无法经过第二先导10驱动第三控制阀9换向，第三控制阀9上侧工作，液压缸7的无杆腔到蓄能器8油路被第三控制阀9上侧单向阀阻断，不再进行能量回收、存储、释放。
混合动力状态下，工作臂下降过长中，液压缸7的无杆腔排出的液压流体可以进入蓄能器8，完成能量回收存储，但液压缸7的无杆腔与第一控制阀5的第一工作口不连通，保证液压缸7的无杆腔排出的液压流体油液进入蓄能器8。
非混合动力状态下，工作臂下降过程中，压缸7的无杆腔与第一控制阀5的第一工作口连通，但不能与蓄能器8连通，保证压缸7的无杆腔中的流体通过蓄能器8以外的其他油路排出，完成动臂下降.
混合动力状态和非混合动力状态下液压缸7的有杆腔和第一控制阀的第二工作口均连通，保证工作臂下降过程中，液压泵3输出流量进入液压缸7的有杆腔，防止有杆腔出现负压现象，造成系统故障。
以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：
液压泵(3)；
第一控制阀(5)，包括第一工作口、第二工作口、与所述液压泵(3)连通的进口以及与液压流体箱(14)连通的回流口，所述第一控制阀(5)具有第一状态和第二状态，所述第一控制阀(5)处于所述第一状态时，所述第一工作口与所述进口导通且所述第二工作口与所述回流口导通，所述第一控制阀(5)处于第二状态时，所述第一工作口与所述回流口导通且所述第二工作口与所述进口连通；
液压缸(7)，包括与所述第一控制阀(5)的第一工作口连通的无杆腔以及与所述第一控制阀(5)的第二工作口连通的有杆腔；
蓄能器(8)，与所述液压缸(7)的无杆腔连通；以及
其中，所述液压缸(7)的无杆腔配置成在排出流体时可选择与所述蓄能器(8)和所述第一工作口中的一个连通。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，还包括配置成控制所述液压缸(7)的无杆腔与所述第一控制阀(5)的第一工作口的通断的第二控制阀(6)。
3.根据权利要求2所述的工程机械的液压系统，其特征在于，所述第二控制阀(6)包括与所述第一工作口连通的第一流体口和与所述液压缸(7)的无杆腔连通的第二流体口，所述第二控制阀(6)具有第一状态和第二状态，所述第二控制阀(6)处于第一状态时，所述第二控制阀(6)的第一流体口至第二流体口单向导通，所述第二控制阀(6)处于第二状态时，所述第二控制阀(6)的第一流体口和所述第二流体导通。
4.根据权利要求3所述的工程机械的液压系统，其特征在于，还包括：
先导液压泵(12)；
第一先导阀(4)，包括与所述先导液压泵(12)连通的进口和与所述第二控制阀(6)的控制流体口连通的出口，以使所述第二控制阀(6)在第一状态和第二状态之间切换。
5.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，还包括配置成控制所述液压缸(7)的无杆腔与所述蓄能器(8)的通断的第三控制阀(9)。
6.根据权利要求5所述的工程机械的液压系统，其特征在于，所述第三控制阀(9)包括与所述蓄能器(8)连通的第一流体口和与所述液压缸(7)的无杆腔连通的第二流体口，所述第三控制阀(9)具有第一状态和第二状态，所述第三控制阀(9)处于第一状态时，所述第三控制阀(9)的第一流体口至第二流体口单向导通，所述第三控制阀(9)处于第二状态时，所述第三控制阀(9)的第一流体口和所述第二流体导通。
7.根据权利要求6所述的工程机械的液压系统，其特征在于，还包括：
先导液压泵(12)；
第二先导阀(10)，包括与所述先导液压泵(12)连通的进口和与所述第三控制阀(9)的控制流体口连通的出口，以使所述第三控制阀(9)在第一状态和第二状态之间切换。
8.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的工程机械的液压系统。
9.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括车体和可俯仰摆动地安装在车体上的工作臂，所述液压缸(7)配置成驱动工作臂俯仰摆动。
10.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括挖掘机。
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