CN113153843A - 一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法 - Google Patents

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CN113153843A CN202110521449.2A CN202110521449A CN113153843A CN 113153843 A CN113153843 A CN 113153843A CN 202110521449 A CN202110521449 A CN 202110521449A CN 113153843 A CN113153843 A CN 113153843A
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Abstract

本发明公开了一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，包括开式变量柱塞泵，开式变量柱塞泵的高压口Pp和反馈口PL分别与液压多路阀的入口P和信号口Ls相连接，液压多路阀的各联控制模块的控制口分别与液压马达组中的液压马达的油口连接，开式变量柱塞泵上安装有于监控其排量调节大小的角度传感，开式变量柱塞泵后端或发动机输出口串联安装有齿轮泵，齿轮泵的出油口分别与单向阀的导通端A1和电磁开关溢流阀的入口A2相连接，单向阀的截止端B1与开式变量柱塞泵的高压口在Pa相连接。本发明还公开一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法。本发明提供的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法，能够满足系统宽范围流量需求，减小开式变量柱塞泵的排量，降低系统设计成本。

Description

一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法，属于摊铺机液压技术领域。
背景技术
摊铺机是用来摊铺各种等级公路、市政道路、机场、停车场等基层稳定土材料与面层沥青混合料的专用施工设备，它对路面的施工质量具有重要意义。摊铺机的动力传动与控制主要是通过液压传动系统来实现的，根据摊铺机的结构及功能特点摊铺机液压系统主要由左/右行走驱动液压系统、左/右分料驱动液压系统、左/右输料驱动液压系统、振捣驱动液压系统、振动驱动液压系统、发电机驱动液压系统和油缸辅助驱动液压系统等部分组成。
对于中小型摊铺机，由于整机功率较小，传统的液压控制方式，除左/右行走驱动液压系统采用柱塞泵-柱塞马达型式的闭式液压控制方式、油缸辅助驱动液压系统采用齿轮泵-控制阀-油缸型式的控制方式之外，其余液压系统如左/右分料驱动液压系统、左/右输料驱动液压系统、振捣驱动液压系统、振动驱动液压系统、发电机驱动液压系统等7个液压系统通常采用齿轮泵-控制阀-马达型式的控制方式，相应的就需要7个齿轮泵和7种控制阀，这样不仅增加了系统成本，而且对于内部空间较小的小型机而言使其元器件及管路布置也更加复杂、困难。
考虑整机系统的节能性要求及空间有限对于元器件集成化的需求，目前中小型摊铺机也越来越多开始使用一个开式变量柱塞泵-液压多路阀-多个液压马达型式的负载敏感液压系统，这种液压系统可以充分发挥开式变量柱塞泵变排量的特点—根据系统需求流量信号反馈给开式变量柱塞泵，进而开式变量柱塞泵输出系统所需要的流量，这样可以避免不必要的节流损失。但是对于摊铺机液压系统根据摊铺宽度和摊铺速度不同所需要的流量范围较宽特点，这就使得在同样数量的液压马达配置条件下，需要排量更大的开式变量柱塞泵，以便满足宽范围的流量需求。而实际中摊铺机液压系统大多数工况又是在开式变量柱塞泵最大排量的60％左右工作，所以采用一个开式变量柱塞泵-液压多路阀-多个液压马达型式的负载敏感液压系统，不仅因为开式变量柱塞泵排量的增大而增加了系统成本，而且使得开式变量柱塞泵的安装更加困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够满足系统宽范围流量需求，减小开式变量柱塞泵的排量，降低系统设计成本的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，包括开式变量柱塞泵，所述开式变量柱塞泵的吸油口S和壳体回油口L与液压油箱连接，所述开式变量柱塞泵的高压口Pp和反馈口PL分别与液压多路阀的入口P和信号口Ls相连接，所述液压多路阀的各联控制模块的控制口分别与液压马达组中的液压马达的油口连接，所述液压多路阀的回油口T和卸油口Y分别与所述液压油箱连接，所述开式变量柱塞泵上安装有于监控其排量调节大小的角度传感，所述开式变量柱塞泵后端或者所述开式变量柱塞泵发动机输出口串联安装有齿轮泵，所述齿轮泵的吸油口与所述油箱连接，所述齿轮泵的出油口分别与单向阀的导通端A1和电磁开关溢流阀的入口A2相连接，所述单向阀的截止端B1与所述开式变量柱塞泵的高压口Pp在Pa相连接，所述电磁开关溢流阀的出口B2与所述油箱连接，所述角度传感器、电磁开关溢流阀和液压多路阀的电气接口分别与控制器相连接。
所述液压马达组中的液压马达的数量为4到7个，所述液压多路阀的各联控制模块的数量分别对应为4到7个。
所述齿轮泵为内啮合齿轮泵。
所述开式变量柱塞泵为负载敏感控制变量泵，所述液压多路阀为负载敏感控制多路阀。
所述磁开关溢流阀包括溢流阀和电磁开关阀，所述溢流阀与所述电磁开关阀并联连接。
所述溢流阀压力设定为所述开式变量柱塞泵压力设定的1.3倍，所述电磁开关阀的常态机能为双向导通，通电机能为单向截止。
一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，包括以下步骤：
步骤a、角度传感器实时监测开式变量柱塞泵的排量大小并将排量信号传输至控制器处理单元；
步骤b、液压多路阀的电气接口接收来自控制器的工作指令，其中工作指令是指能量信号，包括电压或者电流，液压多路阀并将工作指令信号发送到控制器处理单元，其中工作信号是指有效能量信号数量；
步骤c、当控制器接收到角度传感器检测开式变量柱塞泵的排量αx小于检测阈值α0时或者控制器中的处理单元接收到的液压多路阀工作指令信号数量nx小于0.5n时，其中n为液压马达组中的液压马达的数量，检测阈值α0在控制器中的处理单元中预先设置，此时控制器不会输出电磁开关溢流阀控制信号，电磁开关溢流阀处于断电导通状态；
步骤e、当控制器接收到角度传感器检测开式变量柱塞泵的排量αx大于等于检测阈值α0且控制器中的处理单元接收到的液压多路阀工作指令信号数量nx大于等于0.5n时，控制器输出电磁开关溢流阀控制信号，电磁开关溢流阀切换到通电截止状态。
一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，包括以下步骤：
步骤a、液压多路阀的电气接口接收来自控制器的工作指令，其中工作指令是指能量信号，包括电压或者电流，并将工作指令信号发送到控制器处理单元，其中工作信号是指有效能量信号数量；
步骤b、控制器中的处理单元根据接收到的液压多路阀工作指令信号进行计算处理转换为相应的开式变量柱塞泵的计算排量νx，用此计算排量νx与判断阈值ν0比较，判断阈值ν0在控制器中的处理单元中预先设置；
步骤c、当计算排量νx小于等于判断阈值ν0时，控制器不会输出电磁开关溢流阀控制信号，电磁开关溢流阀处于断电导通状态；当计算排量νx大于等于判断阈值ν0时，控制器输出电磁开关溢流阀控制信号，电磁开关溢流阀切换到通电截止状态。
本发明的有益效果：本发明提供的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统及其控制方法，该液压系统利用开式变量柱塞泵和齿轮泵相结合的方式在适当的工作条件下对齿轮泵功率输出进行切换，作为小排量开式变量柱塞泵负载敏感液压系统的辅助油源，由于式变量柱塞泵的排量减小，体积就小，其安装空间就要小，这样不仅降低了系统设计成本而且可以减小开式变量柱塞泵的安装空间；另外能够充分有效地利用较小排量开式变量柱塞泵的全排量调节特点，即在系统小流量需求时开式变量柱塞泵工作，齿轮泵不工作，在系统大流量需求时开式变量柱塞泵和齿轮泵同时工作，这样就会始终使较小排量开式变量柱塞泵作用在全排量调节区。
附图说明
图1是本发明一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统的原理图；
图2是本发明具体实施例1中一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法的流程框图；
图3是本发明具体实施例2中一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法的流程框图。
图中附图标记如下：1-开式变量柱塞泵；2-液压多路阀；3-液压马达组；4、单向阀；5-角度传感器；6-齿轮泵；7-电磁开关溢流阀；7.1-溢流阀；7.2-电磁开关阀；8-控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具体实施例1
如图1所示，本发明公开一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，包括开式变量柱塞泵1、液压多路阀2、液压马达组3、单向阀4、角度传感器5、齿轮泵6、电磁开关溢流阀7、控制器8和液压油箱9。液压马达组3中的液压马达数量可以根据执行机构需求进行配置，在本实例中有7个液压马达分别为M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7。液压多路阀2可以根据液压马达数量需求配置相应联数的控制模块，在本实例中有7联控制模块分别为H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7。齿轮泵6为高压齿轮泵，在本实例中采用内啮合齿轮泵。角度传感5是安装在开式变量柱塞泵1上用于监控开式变量柱塞泵1排量调节大小；控制器8可以对角度传感器5信号进行处理或对液压多路阀2各控制模块的输入信号进行处理，然后对电磁开关溢流阀7进行控制。
开式变量柱塞泵1，采用型号为A10VSO45，其吸油口S与液压油箱9连接，高压口Pp和液压多路阀2的入口P相连接，反馈口PL和液压多路阀2的信号口Ls相连接，壳体回油口L和液压油箱9连接；液压多路阀2，本实例采用型号为7M4-12，其各联控制模块的控制口A1/B1、A2/B2、A3/B3、A4/B4、A5/B5、A6/B6、A7/B7分别和液压马达相3中的液压马达M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的油口连接，回油口T、卸油口Y和液压油箱9连接；
齿轮泵6串联安装在开式变量柱塞泵1后端或发动机输出口，齿轮泵6的吸油口和油箱9连接，出油口分别和单向阀4的导通端A1、电磁开关溢流阀7的入口A2相连接；单向阀4的截止端B1和开式变量柱塞泵1的高压口在Pa相连接、电磁开关溢流阀7的出口B2和油箱9连接。
角度传感器5、电磁开关溢流阀7、液压多路阀2的电气接口分别和控制器8相连接。控制器8可以对角度传感器5信号进行处理或对液压多路阀2各控制模块的输入信号进行处理，然后对电磁开关溢流阀7进行控制。控制器8可以预先设定角度传感器5的判断阈值及液压多路阀2工作指令判断阈值，然后根据输入的角度传感器信号及液压多路阀2工作指令信号与预设阈值进行比较，控制电磁开关溢流阀7通电，使齿轮泵6输出的压力油导通单向阀作为开式变量柱塞泵1的辅助油源为液压多路阀2提供压力油。
优选地，电磁开关溢流阀7包括溢流阀7.1和电磁开关阀7.2，溢流阀7.1和电磁开关阀7.2并联连接，溢流阀7.1压力设定为开式变量柱塞泵1压力设定的1.3倍，电磁开关阀7.2的常态机能为双向导通，通电机能为单向截止。
如图2所示，本发明还公开一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，角度传感器5实时监测开式变量柱塞泵1的排量大小并将排量信号传输至控制器8处理单元，在控制器8中的处理单元中设置角度传感器5检测阈值为α0＝40(检测阈值α0开启-回复设定值为40-35)，液压多路阀2的电气接口接收来自控制器8的工作指令，并将工作指令信号发送到控制器处理单元。
当控制器8接收到角度传感器5检测开式变量柱塞泵1的排量小于检测阈值为α0，即40ml/r时，控制器8不会输出电磁开关溢流阀7控制信号，电磁开关溢流阀7处于断电导通状态，齿轮泵6输出流量经电磁开关溢流阀7回油箱9，此时齿轮泵6无功率输出。在此状态下，开式变量柱塞泵1会根据系统流量需求变化处于正常调节状态。
在本申请中n的取值为7，因此0.5n为3.5，由于信号数量只能取整数，因此下限值取值为3。当控制器8中的处理单元接收到的液压多路阀2工作指令信号数量大于3时且角度传感器5检测到开式变量柱塞泵1的排量大于等于40ml/r时，控制器8输出电磁开关溢流阀7控制信号，电磁开关溢流阀7切换到通电截止状态。此时齿轮泵6输出的压力油导通单向阀4作为开式变量柱塞泵1的辅助油源为液压多路阀2提供压力油，而开式变量柱塞泵1的排量会相应地减小，以适应系统流量需求。在此状态下，开式变量柱塞泵1的排量会随系统流量需求变化进行调节。
具体实施例2
如图1所示，本发明公开一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，包括开式变量柱塞泵1、液压多路阀2、液压马达组3、单向阀4、角度传感器5、齿轮泵6、电磁开关溢流阀7、控制器8和液压油箱9。液压马达组3中的液压马达数量可以根据执行机构需求进行配置，在本实例中有7个液压马达分别为M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7。液压多路阀2可以根据液压马达数量需求配置相应联数的控制模块，在本实例中有7联控制模块分别为H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7。齿轮泵6为高压齿轮泵，在本实例中采用内啮合齿轮泵。角度传感5是安装在开式变量柱塞泵1上用于监控开式变量柱塞泵1排量调节大小；控制器8可以对角度传感器5信号进行处理或对液压多路阀2各控制模块的输入信号进行处理，然后对电磁开关溢流阀7进行控制。
开式变量柱塞泵1，采用型号为A10VSO45，其吸油口S与液压油箱9连接，高压口Pp和液压多路阀2的入口P相连接，反馈口PL和液压多路阀2的信号口Ls相连接，壳体回油口L和液压油箱9连接；液压多路阀2，本实例采用型号为7M4-12，其各联控制模块的控制口A1/B1、A2/B2、A3/B3、A4/B4、A5/B5、A6/B6、A7/B7分别和液压马达相3中的液压马达M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的油口连接，回油口T、卸油口Y和液压油箱9连接；
齿轮泵6串联安装在开式变量柱塞泵1后端或发动机输出口，齿轮泵6的吸油口和油箱9连接，出油口分别和单向阀4的导通端A1、电磁开关溢流阀7的入口A2相连接；单向阀4的截止端B1和开式变量柱塞泵1的高压口在Pa相连接、电磁开关溢流阀7的出口B2和油箱9连接。
角度传感器5、电磁开关溢流阀7、液压多路阀2的电气接口分别和控制器8相连接。控制器8可以对角度传感器5信号进行处理或对液压多路阀2各控制模块的输入信号进行处理，然后对电磁开关溢流阀7进行控制。控制器8可以预先设定液压多路阀2工作指令判断阈值，然后根据输入的液压多路阀2工作指令信号与预设阈值进行比较，控制电磁开关溢流阀7通电，使齿轮泵6输出的压力油导通单向阀作为开式变量柱塞泵1的辅助油源为液压多路阀2提供压力油。
优选地，电磁开关溢流阀7包括溢流阀7.1和电磁开关阀7.2，溢流阀7.1和电磁开关阀7.2并联连接，溢流阀7.1压力设定为开式变量柱塞泵1压力设定的1.3倍，电磁开关阀7.2的常态机能为双向导通，通电机能为单向截止。
如图3所示，本发明还公开一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，控制器8中的处理单元会根据接收到的液压多路阀2工作指令信号进行计算处理转换为相应的开式变量柱塞泵1的计算排量νx用此计算排量νx与判断阈值ν0(判断阈值ν0开启-回复设定值为40-35ml/r)比较，当计算排量νx小于等于ν0时，控制器8不会输出电磁开关溢流阀7控制信号，电磁开关溢流阀7处于断电导通状态，齿轮泵6输出流量经电磁开关溢流阀7回油箱9，此时齿轮泵6无功率输出。在此状态下，开式变量柱塞泵1会根据系统流量需求变化处于正常调节状态；当计算排量νx大于等于判断阈值ν0时，控制器8输出电磁开关溢流阀7控制信号，电磁开关溢流阀7切换到通电截止状态。此时齿轮泵6输出的压力油导通单向阀4作为开式变量柱塞泵1的辅助油源为液压多路阀2提供压力油，而开式变量柱塞泵1的排量会相应地减小，以适应系统流量需求。在此状态下，开式变量柱塞泵1的排量会随系统流量需求变化进行调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：包括开式变量柱塞泵(1)，所述开式变量柱塞泵(1)的吸油口S和壳体回油口L与液压油箱(9)连接，所述开式变量柱塞泵(1)的高压口Pp和反馈口PL分别与液压多路阀(2)的入口P和信号口Ls相连接，所述液压多路阀(2)的各联控制模块的控制口分别与液压马达组(3)中的液压马达的油口连接，所述液压多路阀(2)的回油口T和卸油口Y分别与所述液压油箱(9)连接，所述开式变量柱塞泵(1)上安装有于监控其排量调节大小的角度传感(5)，所述开式变量柱塞泵(1)后端或者所述开式变量柱塞泵(1)发动机输出口串联安装有齿轮泵(6)，所述齿轮泵(6)的吸油口与所述油箱(9)连接，所述齿轮泵(6)的出油口分别与单向阀(4)的导通端A1和电磁开关溢流阀(7)的入口A2相连接，所述单向阀(4)的截止端B1与所述开式变量柱塞泵(1)的高压口Pp在Pa相连接，所述电磁开关溢流阀(7)的出口B2与所述油箱(9)连接，所述角度传感器(5)、电磁开关溢流阀(7)和液压多路阀(2)的电气接口分别与控制器(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：所述液压马达组(3)中的液压马达的数量为4到7个，所述液压多路阀(2)的各联控制模块的数量分别对应为4到7个。
3.根据权利要求1所述的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：所述齿轮泵(6)为内啮合齿轮泵。
4.根据权利要求1所述的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：所述开式变量柱塞泵(1)为负载敏感控制变量泵，所述液压多路阀(2)为负载敏感控制多路阀。
5.根据权利要求1所述的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：所述磁开关溢流阀(7)包括溢流阀(7.1)和电磁开关阀(7.2)，所述溢流阀(7.1)与所述电磁开关阀(7.2)并联连接。
6.根据权利要求5所述的一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统，其特征在于：所述溢流阀(7.1)压力设定为所述开式变量柱塞泵(1)压力设定的1.3倍，所述电磁开关阀(7.2)的常态机能为双向导通，通电机能为单向截止。
7.一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a、角度传感器(5)实时监测开式变量柱塞泵(1)的排量大小并将排量信号传输至控制器(8)处理单元；
步骤b、液压多路阀(2)的电气接口接收来自控制器(8)的工作指令，其中工作指令是指能量信号，包括电压或者电流，液压多路阀(2)并将工作指令信号发送到控制器(8)处理单元，其中工作信号是指有效能量信号数量；
步骤c、当控制器(8)接收到角度传感器(5)检测开式变量柱塞泵(1)的排量αx小于检测阈值α0时或者控制器(8)中的处理单元接收到的液压多路阀(2)工作指令信号数量nx小于0.5n时，其中n为液压马达组(3)中的液压马达的数量，检测阈值α0在控制器(8)中的处理单元中预先设置，此时控制器(8)不会输出电磁开关溢流阀(7)控制信号，电磁开关溢流阀(7)处于断电导通状态；
步骤e、当控制器(8)接收到角度传感器(5)检测开式变量柱塞泵(1)的排量αx大于等于检测阈值α0且控制器(8)中的处理单元接收到的液压多路阀(2)工作指令信号数量nx大于等于0.5n时，控制器(8)输出电磁开关溢流阀(7)控制信号，电磁开关溢流阀(7)切换到通电截止状态。
8.一种双泵合流的摊铺机负载敏感液压系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a、液压多路阀(2)的电气接口接收来自控制器(8)的工作指令，其中工作指令是指能量信号，包括电压或者电流，并将工作指令信号发送到控制器(8)处理单元，其中工作信号是指有效能量信号数量；
步骤b、控制器(8)中的处理单元根据接收到的液压多路阀(2)工作指令信号进行计算处理转换为相应的开式变量柱塞泵(1)的计算排量νx，用此计算排量νx与判断阈值ν0比较，判断阈值ν0在控制器(8)中的处理单元中预先设置；
步骤c、当计算排量νx小于等于判断阈值ν0时，控制器(8)不会输出电磁开关溢流阀(7)控制信号，电磁开关溢流阀(7)处于断电导通状态；当计算排量νx大于等于判断阈值ν0时，控制器(8)输出电磁开关溢流阀(7)控制信号，电磁开关溢流阀(7)切换到通电截止状态。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114109936A (zh) * 2021-11-29 2022-03-01 浙江大学 一种臂架液压传动系统及其控制方法
WO2023050727A1 (zh) * 2021-09-30 2023-04-06 湖南三一中益机械有限公司 前轮驱动系统和摊铺机

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