CN112682372A - 一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，具体公开了一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械，该闭式液压系统包括变量泵、伺服油缸、马达和制动组件，变量泵与动力源连接，伺服油缸与变量泵的斜盘连接，且用于控制斜盘的摆角；变量泵和马达通过第一油路和第二油路构成闭式循环，马达与转动负载连接，制动组件能够将第一油路和第二油路同时打开，变量泵可正常驱动马达工作，以输出动力，并驱动转动负载转动；且制动组件能够将第一油路及第二油路同时断开，闭式循环的油路被截止，可有效保证回转负载停止，避免出现转动漂移或者回转停不住的情况。

Description

一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械。

背景技术

回转机构是液压挖掘机的重要部件，用于驱动液压挖掘机等工程车辆的上车部分进行回转运动，现有的回转机构通常采用闭式液压系统驱动，以控制回转机构启动、停止和换向回转。

对于使用闭式系统回转的工程机械而言，回转停止的时候，主要依靠系统内部的溢流阀实现制动。但当上车转动惯量很大时，或者系统存在泄露时，容易出现转动漂移或者回转停不住的情况。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械，以解决相关技术中使用闭式系统回转的工程机械，主要依靠系统内部的溢流阀实现制动，当上车转动惯量很大时，或者系统存在泄露时，容易出现转动漂移或者回转停不住的情况的问题。

一方面，本发明提供一种闭式液压系统，该闭式液压系统包括：

变量泵，与动力源连接；

伺服油缸，与所述变量泵的斜盘连接，且用于控制所述斜盘的摆角；

马达，所述变量泵的第一油口和所述马达的第二油口通过第一油路连接，所述变量泵的第二油口和所述马达的第一油口通过第二油路连接；

制动组件，所述制动组件能够控制所述第一油路和所述第二油路同时导通或同时断开。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述制动组件包括设置于所述第一油路的第一电磁阀和设置于所述第二油路的第二电磁阀。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述制动组件包括设置于所述第一油路的第一先导单向阀和设置于所述第二油路的第二先导单向阀，所述第一先导单向阀的先导油路连接于所述第二油路且连接点位于所述变量泵的第二油口和所述第二先导单向阀之间，所述第二先导单向阀的先导油路连接于所述第一油路且连接点位于所述变量泵的第一油口和所述第一先导单向阀之间。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述制动组件包括电磁控制阀，设置于所述第一油路的第一先导阀和设置于所述第二油路的第二先导阀，所述电磁控制阀用于控制所述第一先导阀的先导油路和所述第二先导阀的先导油路同时导通或同时断开。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述电磁控制阀为比例减压阀。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述闭式液压系统还包括补油泵，所述补油泵与所述动力源连接，且所述补油泵通过第一补油油路与所述第一油路连接，所述补油泵通过第二补油油路与所述第二油路连接；所述补油泵与所述电磁控制阀连接且用于给所述第一先导阀的先导油路和所述第二先导阀的先导油路供油。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述闭式液压系统还包括电液比例阀，所述伺服油缸具有伺服油腔和位于所述伺服油腔内的伺服活塞，所述伺服活塞和所述斜盘连接，所述伺服活塞将所述伺服油腔分隔为左腔和右腔，所述电液比例阀能够控制所述左腔和所述右腔中的一个补油且另一个泄油，或者同时泄油。

作为闭式液压系统的优选技术方案，所述制动组件和所述变量泵集成设置。

另一方面，本发明提供一种任一上述方案的闭式液压系统的控制方法，制动时，控制器控制电液比例阀的电磁控制端失电以使伺服油缸逐渐复位，且间隔时间Δt后，制动组件控制所述第一油路和所述第二油路同时断开。

再一方面，本发明提供一种工程机械，包括上述任一方案中的闭式液压系统。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种闭式液压系统、闭式液压系统的控制方法及工程机械，该闭式液压系统包括变量泵、伺服油缸、马达和制动组件。变量泵与动力源连接，伺服油缸与变量泵的斜盘连接，且用于控制斜盘的摆角；变量泵和马达通过第一油路和第二油路构成闭式循环，马达与转动负载连接，制动组件能够将第一油路断开且同时将第二油路断开，且制动组件能够将第一油路打开且同时将第二油路打开。当制动组件将第一油路和第二油路同时打开时，变量泵可正常驱动马达工作，以输出动力，并驱动转动负载转动。当制动组件将第一油路和第二油路同时断开时，闭式循环的油路被截止，可有效保证回转负载停止，避免出现转动漂移或者回转停不住的情况。

附图说明

图1为本发明实施例一中闭式液压系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二中闭式液压系统的结构示意图一；

图3为本发明实施例二中闭式液压系统的结构示意图二；

图4为本发明实施例三中闭式液压系统的结构示意图一；

图5为本发明实施例三中闭式液压系统的结构示意图二。

图中：

1、变量泵；2、伺服油缸；201、伺服活塞；202、左腔；203、右腔；3、马达；4、补油泵；5、控制器；6、第一油路；7、第二油路；8、第一补油油路；9、第二补油油路；10、电液比例阀；11、第一补油单向阀；12、第二补油单向阀；13、第一溢流阀；14、第二溢流阀；15、第三溢流阀；16、第一电磁阀；17、第二电磁阀；18、第一先导单向阀；19、第二先导单向阀；20、第一先导阀；21、第二先导阀；22、电磁控制阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

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，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种闭式液压系统，该闭式液压系统包括变量泵1、伺服油缸2、马达3和制动组件。变量泵1与动力源连接，通过动力源驱动其转动，动力源可以为发动机、电动机等。伺服油缸2与变量泵1的斜盘连接，用于控制斜盘的摆角；变量泵1的第一油口和马达3的第二油口通过第一油路6连接，变量泵1的第二油口和马达3的第一油口通过第二油路7连接，从而使变量泵1和马达3通过第一油路6和第二油路7构成闭式循环，马达3与转动负载连接。制动组件能够将第一油路6和第二油路7同时断开或导通。当制动组件将第一油路6和第二油路7同时导通时，变量泵1可正常驱动马达3工作，以输出动力，并驱动转动负载转动。当制动组件将第一油路6和第二油路7同时断开时，闭式循环的油路被截止，可有效保证回转负载停止，避免出现转动漂移或者回转停不住的情况。

需要注意的是，在本实施例中，变量泵1的第一油口和变量泵1第二油口中的任一个可作为输入端，且另一个可作为输出端。

可选地，闭式液压系统还包括补油泵4，补油泵4与动力源连接，且补油泵4通过第一补油油路8与第一油路6连接，补油泵4通过第二补油油路9与第二油路7连接，当马达3工作时，第一油路6和第二油路7中的一条为高压油路，另一条为低压油路，补油泵4为低压油路补充液压油。

可选地，闭式液压系统还包括设置于第一补油油路8的第一补油单向阀11和设置于第二补油油路9的第二补油单向阀12，第一补油单向阀11仅允许液压油由补油泵4流向第一油路6，第二补油单向阀12仅允许液压油由补油泵4流向第二油路7。通过设置第一补油单向阀11和第二补油单向阀12，可避免第一油路6和第二油路7中的液压油回流。

可选地，闭式液压系统还包括设置于第一油路6和油底壳之间的第一溢流阀13和设置于第二油路7和油底壳之间的第二溢流阀14，以及设置于补油泵4和油底壳之间的第三溢流阀15。第一油路6或第二油路7中的高压油超过第一限值时，可通过对应的第一溢流阀13或第二溢流阀14溢流，补油泵4中的油压超过第二限值时，可通过第三溢流阀15溢流至油底壳。

可选地，闭式液压系统还包括电液比例阀10，伺服油缸2具有伺服油腔和位于伺服油腔内的伺服活塞201，伺服活塞201和斜盘连接，伺服活塞201将伺服油腔分隔为左腔202和右腔203，电液比例阀10能够使补油泵4与左腔202和右腔203中的一个连通，油底壳和左腔202和右腔203中的另一个连通，且电液比例阀10能够使补油泵4同时与左腔202和右腔203断开。通过电液比例阀10控制左腔202和右腔203的液压油流向，以驱动伺服活塞201移动，进而通过伺服活塞201调节斜盘的摆角，以对变量泵1的泵排量进行调节。

具体地，该电液比例阀10为三位四通阀，其具有两个电磁控制端以及四个接口。两个电磁控制端均和控制器5连接，控制器5通过控制两个电磁控制端得电或失电以控制电液比例阀10在左位、中位以及右位之间切换。其中，当仅右侧的电磁控制端得电时，右侧的电磁控制端吸引阀芯向右侧移动，电液比例阀10处于左位；当仅左侧的电磁控制端得电时，左侧的电磁控制端吸引阀芯向左侧移动，电液比例阀10处于右位；当两个电磁控制端均失电时，电液比例阀10处于中位。四个接口分别为P口、T口、A口和B口。其中，P口与补油泵4连通，T口和油底壳连通，A口和B口分别连接至左腔202和右腔203。当电液比例阀10处于左位时，A口和P口连通，B口和T口连通，此时，左腔202进油，右腔203泄油；当电液比例阀10处于右位时，A口和T口连通，B口和P口连通，此时左腔202泄油，右腔203进油；当电液比例阀10处于中位时，A口和B口均与P口断开，且A口和B口均和T口连通，左腔202和右腔203均泄油，斜盘摆角最小，变量泵1排量最小。并且，以电液比例阀10处于左位时为例，此时，通过控制器5控制流入左侧电磁控制端的电压大小，能够控制电液比例阀10的开度，从而调节进入至左腔202的液压油的油量，进而调节伺服活塞201的位置。在其他的实施例中，电液比例阀10还可采用两位四通阀等替代。

可选地，请参照图1，制动组件包括设置于第一油路6的第一电磁阀16和设置于第二油路7的第二电磁阀17。第一电磁阀16和第二电磁阀17均和控制器5连接，控制器5控制第一电磁阀16以及第二电磁阀17得电或失电。具体地，第一电磁阀16和第二电磁阀17均为两位两通阀，当第一电磁阀16和第二电磁阀17均得电时，第一电磁阀16将第一油路6打开，第二电磁阀17将第二油路7打开。当第一电磁阀16和第二电磁阀17均失电时，第一电磁阀16将第一油路6断开，第二电磁阀17将第二油路7断开。由于变量泵1启动时电液比例阀10会存在死区，死区内，电磁控制端的电压变大不会导致变量泵1的排量提升，且变量泵1的排量为零。因此，当闭式液压系统启动时，控制器5控制电液比例阀10的其中一个电磁控制端得电，当电液比例阀10还处于死区时，控制器5控制第一电磁阀16和第二电磁阀17得电，变量泵1和马达3的闭式回路连通，当电液比例阀10越过死区时，便可以正常工作，马达3驱动回转负载作业。

本实施例还提供一种闭式液压系统的控制方法，制动时，控制器5控制电液比例阀10的电磁控制端失电以使伺服油缸2逐渐复位，且间隔时间Δt后，制动组件控制第一油路6和第二油路7同时断开。具体地，本实施例中，电液比例阀10、第一电磁阀16和第二电磁阀17均与控制器连接，当闭式液压系统制动时，控制器5控制电液比例阀10的电磁控制端失电，控制器5延时Δt控制第一电磁阀16和第二电磁阀17断电，以将变量泵1和马达3间的闭式回路断开，可以有效保证回转负载停止，防止漂移现象发生。其中，Δt为电液比例阀10的电磁控制端由得电到失电后，马达3停止转动所需要的时间。当车辆熄火时，电液比例阀10的电磁控制端失电，第一电磁阀16和第二电磁阀17断电，同样可以有效保证回转负载停止，防止漂移现象发生。

如图1所示，制动组件可以和变量泵1分体设置，制动组件设置于变量泵1外部。当然，制动组件还可以和变量泵1集成设置，制动组件可设置于变量泵1内部，如此设置集成度较高，可有效减少外部的连接管路。

实施例二

请参照图2和图3，本实施例和实施例一的区别在于，仅制动组件的结构不相同。具体地，制动组件包括设置于第一油路6的第一先导单向阀18和设置于第二油路7的第二先导单向阀19，第一先导单向阀18的先导油路连接于第二油路7且连接点位于变量泵1的第二油口和第二先导单向阀19之间，第二先导单向阀19的先导油路连接于第一油路6且连接点位于变量泵1的第一油口和第一先导单向阀18之间。具体地，第一先导单向阀18的第一端与第一油路6的泵侧连接，第一先导单向阀18的第二端与第一油路6的马达侧连接，第二先导单向阀19的第一端与第二油路7的泵侧连接，第二先导单向阀19的第二端与第二油路7的马达侧连接。当第一油路6的泵侧油压大于第一油路6马达侧的油压时，第一先导单向阀18打开，此时液压油可由变量泵1经第一油路6单向流向马达3；当第二油路7的泵侧油压大于第二油路7马达侧的油压时，第二先导单向阀19打开，此时液压油可由变量泵1经第二油路7单向流向马达3。当第二油路7的泵侧油压大于设定油压时，第一先导单向阀18打开，此时第一油路6双向导通；当第一油路6的泵侧油压大于设定油压时，第二先导单向阀19打开，此时第二油路7双向导通。从而，可通过第一先导单向阀18和第二先导单向阀19构成液压锁，以第一油路6为低压油，第二油路7为高压油为例，第二油路7的油压高于设定油压，从而第一先导单向阀18打开，第一油路6双向导通，第二油路7泵侧油压大于第二油路7的马达侧油压，第二先导单向阀19单向开启，从而，液压油可由变量泵1的第二油口经第二油路7、马达3、第一油路6、变量泵1的第一油口回流至变量泵1。此时闭式循环可正常工作，马达3可驱动转动负载工作；当闭式液压系统制动时，控制器5控制电液比例阀10的电磁控制端失电，第一油路6和第二油路7的油压将均为低压且低于第一先导单向阀18和第二先导单向阀19的开启油压，从而，第一先导单向阀18将第一油路6断开，第二先导单向阀19将第二油路7断开，以将变量泵1和马达3间的闭式回路断开，可以有效保证回转负载停止，防止漂移现象发生。当车辆熄火时，电液比例阀10的电磁控制端失电，第一先导单向阀18将第一油路6断开，第二先导单向阀19将第二油路7断开，同样可以有效保证回转负载停止。

制动组件可以和变量泵1分体设置，制动组件设置于变量泵1外部，便于维护。优选地，如图2所示，制动组件、第一补油单向阀11、第二补油油路9、第一溢流阀13、第二溢流阀14和第三溢流阀15集成设置为外置阀组。当然，制动组件还可以和变量泵1集成设置，制动组件设置于变量泵1内部，如此设置集成度较高，可有效减少外部的连接管路。优选地，如图3所示，制动组件、第一补油单向阀11、第二补油油路9、第一溢流阀13、第二溢流阀14和第三溢流阀15均集成于变量泵1内部。

实施例三

请参照图4和图5，本实施例和实施例一的区别在于，仅制动组件的结构不相同。具体地，制动组件包括电磁控制阀22、设置于第一油路6的第一先导阀20和设置于第二油路7的第二先导阀21，电磁控制阀22的第一油口连接补油泵4，电磁控制阀22的第二油口分别给第一先导阀20和第二先导阀21提供先导油。具体地，电磁控制阀22和控制器5连接，控制器5可控制电磁控制阀22开启，以将第一先导阀20的先导阀的先导油路和第二先导阀21的先导油路和补油泵4连接，在补油泵4提供的液压油的油压下，第一先导阀20将第一油路6打开，第二先导阀21将第二油路7打开，然后控制器5控制电液比例阀10的电磁控制端得电，以使闭式循环开启，马达3可驱动转动负载工作。当闭式循环需要制动时，控制器5控制电液比例阀10的电磁控制端的电压逐渐降低至零，于此同时，控制器5控制电磁控制阀22的控制电压逐渐减小至零，以将第一油路6和第二油路7逐渐断开，可保证转动负载平稳地停止，不会产生冲击，并最终将闭式循环关闭，此时，第一油路6和第二油路7断开，变量泵1和马达3间的闭式回路断开，可以有效保证回转负载停止，防止漂移现象发生。当车辆熄火时，电液比例阀10的电磁控制端失电，电磁控制阀22失电，第一先导阀20将第一油路6断开，第二先导阀21将第二油路7断开，同样可以有效保证回转负载停止。优选地，电磁控制阀22为比例减压阀。在其他的实施例中，电磁控制阀22亦可替代为电磁阀和溢流阀的组合。

制动组件可以和变量泵1分体设置，制动组件设置于变量泵1外部，便于维护。优选地，如图4所示，制动组件、第一补油单向阀11、第二补油油路9、第一溢流阀13、第二溢流阀14和第三溢流阀15集成设置为外置阀组。当然，制动组件还可以和变量泵1集成设置，制动组件设置于变量泵1内部，如此设置集成度较高，可有效减少外部的连接管路。优选地，如图5所示，制动组件、第一补油单向阀11、第二补油油路9、第一溢流阀13、第二溢流阀14和第三溢流阀15均集成于变量泵1内部。

实施例四

本实施例还提供一种工程机械，包括实施例一至三中任一实施例中的闭式液压系统。

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。

Claims (10)

1.一种闭式液压系统，其特征在于，包括：

变量泵(1)，与动力源连接；

伺服油缸(2)，与所述变量泵(1)的斜盘连接，且用于控制所述斜盘的摆角；

马达(3)，所述变量泵(1)的第一油口和所述马达(3)的第二油口通过第一油路(6)连接，所述变量泵(1)的第二油口和所述马达(3)的第一油口通过第二油路(7)连接；

制动组件，所述制动组件能够控制所述第一油路(6)和所述第二油路(7)同时导通或同时断开。

2.根据权利要求1所述的闭式液压系统，其特征在于，所述制动组件包括设置于所述第一油路(6)的第一电磁阀(16)和设置于所述第二油路(7)的第二电磁阀(17)。

3.根据权利要求1所述的闭式液压系统，其特征在于，所述制动组件包括设置于所述第一油路(6)的第一先导单向阀(18)和设置于所述第二油路(7)的第二先导单向阀(19)，所述第一先导单向阀(18)的先导油路连接于所述第二油路(7)且连接点位于所述变量泵(1)的第二油口和所述第二先导单向阀(19)之间，所述第二先导单向阀(19)的先导油路连接于所述第一油路(6)且连接点位于所述变量泵(1)的第一油口和所述第一先导单向阀(18)之间。

4.根据权利要求1所述的闭式液压系统，其特征在于，所述制动组件包括电磁控制阀(22)，设置于所述第一油路(6)的第一先导阀(20)和设置于所述第二油路(7)的第二先导阀(21)，所述电磁控制阀(22)用于控制所述第一先导阀(20)的先导油路和所述第二先导阀(21)的先导油路同时导通或同时断开。

5.根据权利要求4所述的闭式液压系统，其特征在于，所述电磁控制阀(22)为比例减压阀。

6.根据权利要求4所述的闭式液压系统，其特征在于，所述闭式液压系统还包括补油泵(4)，所述补油泵(4)与所述动力源连接，且所述补油泵(4)通过第一补油油路(8)与所述第一油路(6)连接，所述补油泵(4)通过第二补油油路(9)与所述第二油路(7)连接；所述补油泵(4)与所述电磁控制阀(22)连接且用于给所述第一先导阀(20)的先导油路和所述第二先导阀(21)的先导油路供油。

7.根据权利要求1所述的闭式液压系统，其特征在于，所述闭式液压系统还包括电液比例阀(10)，所述伺服油缸(2)具有伺服油腔和位于所述伺服油腔内的伺服活塞(201)，所述伺服活塞(201)和所述斜盘连接，所述伺服活塞(201)将所述伺服油腔分隔为左腔(202)和右腔(203)，所述电液比例阀(10)能够控制所述左腔(202)和所述右腔(203)中的一个补油且另一个泄油，或者同时泄油。

8.根据权利要求1-7任一项所述的闭式液压系统，其特征在于，所述制动组件和所述变量泵(1)集成设置。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的闭式液压系统的控制方法，其特征在于，制动时，控制器(5)控制电液比例阀(10)的电磁控制端失电以使伺服油缸(2)逐渐复位，且间隔时间Δt后，制动组件控制所述第一油路(6)和所述第二油路(7)同时断开。

10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的闭式液压系统。

Images