CN115479055A - 一种液压流量控制系统及方法、起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压流量控制系统及方法、起重机，涉及液压控制技术领域，系统包括变量泵、执行机构、控制阀、手柄和控制器，多个执行机构分别通过多个控制阀与变量泵连接，多个手柄用于分别与多个执行机构相关联，以使手柄的开度与对应执行机构的所需流量正相关；当选择单动作模式时，控制器控制对应的控制阀的阀口开度为全开，且控制对应的手柄与对应的执行机构相关联。在由组合动作模式切换为单动作模式时，控制器能够通过手柄的开度直接计算得知执行机构的所需流量，最终控制变量泵的控制电流以调节变量泵匹配的流量，即实现由手柄开度直接控制变量泵流量，省去了通过控制阀阀口开度计算单动作执行机构的所需流量，实现系统快速响应。

Description

一种液压流量控制系统及方法、起重机

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，具体而言，涉及一种液压流量控制系统及方法、起重机。

背景技术

在例如起重机等工程机械中，现有的液压系统通常是由一个变量泵控制两个或多个执行机构，每个执行机构各通过一个控制阀与变量泵连接，该液压系统不管是进行单动作模式(一个执行机构运动)，还是组合动作模式(多个执行机构都运动)，都是由手柄与控制阀的阀口开度关联，继而通过操纵手柄的开度以调节阀口的开度，继而调节供给对应执行机构所需的流量。

这种液压系统中，在单动作模式下，具体是控制器根据手柄开度，给予控制阀对应的电流以使阀口达到对应的开度，控制器再根据阀口开度计算与执行机构连接的负载所需流量，然后反算出变量泵的需求电流，输入到变量泵，使变量泵输出流量即为负载所需流量。在组合动作模式下，控制器只需将多个负载所需流量需求叠加后反算出变量泵的需求电流，再输入到变量泵，输出相匹配的对应流量即可。由于两种动作模式下的流量控制方式相同，在组合动作模式切换到单动作模式后，由于不需要向其他未动作的执行机构分配流量，若还是通过控制阀的阀口开度计算所需流量的话，会导致系统相应慢，且控制阀存在压损的可能。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种液压流量控制系统，包括变量泵、执行机构、控制阀、手柄和控制器，多个所述执行机构分别通过对应的所述控制阀与所述变量泵连接；

选择组合动作模式时，所述控制器用于控制多个所述手柄分别与对应的所述控制阀相关联，以使所述手柄的开度与对应所述控制阀的阀口开度正相关；

当选择单动作模式时，所述控制器用于控制对应的所述控制阀的阀口开度为全开，且控制对应的所述手柄与对应的所述执行机构相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应所述执行机构的所需流量正相关。

本发明提供的一种液压流量控制系统，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

组合动作模式时，由于各执行机构的所需流量可能不一样，也就导致对应的控制阀需要不一样的开度，以与对应执行机构所需流量匹配，这种情况下，控制器通过多个控制阀的阀口开度计算对应执行机构所需流量，得出系统所需流量总和之后，可以通过控制变量泵(可以是电比例变量泵)的控制电流即可调节变量泵的流量，以使变量泵的流量与系统所需流量总和匹配。而在由组合动作模式切换为单动作模式时，由于只有一个控制阀需要流量通过，不需要分配给其他控制阀流量，这种情况下，由于控制器能够使对应的手柄与需要动作的执行机构相关联，手柄不在与控制阀关联，进而使得控制器能够通过手柄的开度直接计算得知执行机构的所需流量，最终控制变量泵的控制电流以调节变量泵匹配的流量，实现了单动作模式下通过控制手柄开度就可以直接控制变量泵的排量(变量泵转速一定的情况下，也就是说通过控制手柄开度就可以直接控制变量泵的流量)，省去了通过控制阀的阀口开度计算单动作的执行机构的所需流量，实现系统快速响应，而且由于单动作模式下的对应控制阀的阀口是全开的，也能够最大限度降低控制阀的压损。

进一步地，还包括与所述控制阀数量相等的压力补偿阀，每个所述控制阀所在的油路上均设置有一个所述压力补偿阀，所述压力补偿阀用于对对应的所述控制阀阀口压差进行控制。

进一步地，液压流量控制系统还包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器用于检测所述变量泵的出口压力，所述第二压力传感器用于检测最大负载压力，其中，所述最大负载压力为多个所述执行机构的进口压力中的最大一个。

进一步地，液压流量控制系统还包括梭阀，所述执行机构设置有两个，所述梭阀的一端设置于一个所述执行机构与对应的所述控制阀之间的油路上，所述梭阀的另一端设置于另一个所述执行机构与对应的所述控制阀之间的油路上，所述第二压力传感器与所述梭阀连接。

本发明还提供一种起重机，包括如前所述的液压流量控制系统。

由于所述起重机的技术改进和有益效果至少与所述液压流量控制系统一样，因此不再对所述起重机进行赘述。

本发明还提供一种液压流量控制方法，基于如前所述的液压流量控制系统，所述液压流量控制方法包括：

当选择单动作控制模式时，控制对应的控制阀的阀口开度为全开，并控制对应的手柄与对应的执行机构相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应的所述执行机构的所需流量呈正相关关系。

进一步地，当选择单动作控制模式之后，还包括：

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵的排量为Q/n；

其中，Q为所述手柄开度对应的所述执行机构的所需流量，n为所述变量泵的转速，Vmax为所述变量泵的最大排量。

进一步地，所述液压流量控制方法还包括：

当选择为组合动作模式时，控制全部所述手柄分别与对应所述控制阀相关联，以使所述手柄与对应的所述控制阀的阀口开度呈正相关关系。

进一步地，当选择为组合动作模式之后，还包括：

根据所述控制阀的阀口开度计算所述控制阀的所需流量，以获知对应所述执行机构的所需流量；

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵的排量为Q/n；

其中，Q为全部所述执行机构的所需流量总和，n为所述变量泵的转速，Vmax为所述变量泵的最大排量。

进一步地，所述当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵的排量为Q/n之后，还包括：检测所述变量泵的出口压力和最大负载压力的差值；

若所述差值大于预设压差，则控制所述变量泵减小排量，直至所述差值小于或等于所述预设压差。

由于所述液压流量控制方法的技术改进和有益效果至少与所述液压流量控制系统一样，因此不再对所述液压流量控制方法进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的液压流量控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的液压流量控制方法的单动作模式下的流程图；

图3为本发明实施例的液压流量控制方法的组合动作模式下的流程图。

附图标记说明：

1、变量泵；2、执行机构；3、控制阀；4、控制器；5、压力补偿阀；6、梭阀；7、第一压力传感器；8、第二压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参见图1，本实施例的液压流量控制系统，包括变量泵1、执行机构2、控制阀3、手柄和控制器4，多个所述执行机构2分别通过对应的所述控制阀3与所述变量泵1连接；

选择组合动作模式时，所述控制器用于控制多个所述手柄分别与对应的所述控制阀3相关联，以使所述手柄的开度与对应的所述控制阀3的阀口开度正相关；

当选择单动作模式时，所述控制器4用于控制对应的所述控制阀3的阀口开度为全开，且控制对应的所述手柄与对应的所述执行机构2相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应所述执行机构2的所需流量正相关。

本实施例中，组合动作模式时，由于各执行机构2的所需流量可能不一样，也就导致对应的控制阀3的需要不一样的开度，以与对应执行机构2所需流量匹配，这种情况下，控制器4通过多个控制阀3的阀口开度计算对应执行机构2所需流量，得出系统所需流量总和之后，可以通过控制变量泵1(可以是电比例变量泵)的控制电流即可调节变量泵1的流量，以使变量泵1的流量与系统所需流量总和匹配。而在由组合动作模式切换为单动作模式时，由于只有一个控制阀3需要流量通过，不需要分配给其他控制阀3流量，这种情况下，由于控制器4能够使对应的手柄与需要动作的执行机构2相关联，手柄不再与控制阀3关联，进而使得控制器4能够通过手柄的开度直接计算得知执行机构2的所需流量，最终控制变量泵1的控制电流以调节变量泵1匹配的流量，实现了单动作模式下通过控制手柄开度就可以直接控制变量泵1的排量(变量泵1转速一定的情况下，也就是说通过控制手柄开度就可以直接控制变量泵1的流量)，省去了通过控制阀3的阀口开度计算单动作的执行机构2的所需流量，实现系统快速响应，而且由于单动作模式下的对应控制阀3的阀口是全开的，也能够最大限度降低控制阀3的压损。

其中，需要说明的是，因为执行机构2是与负载连接的，执行机构2所需流量也即是指负载所需流量，负载流量的大小决定执行机构2带动负载运动速度的大小。

参见图1，可选地，还包括与所述控制阀3数量相等的压力补偿阀5，每个所述控制阀3所在的油路上均设置有一个所述压力补偿阀5，所述压力补偿阀5用于对对应的所述控制阀3阀口压差进行控制。

本实施例中，在组合动作模式下，因为手柄是和控制阀3关联的，以使手柄的开度与控制阀3的阀口开度关联，控制器4继而通过控制阀3的阀口开度计算负载所需流量，如此，为了保证阀口的开度是和负载所需流量对应，通过设置压力补偿阀5，使得控制阀3的进出压差恒定，控制阀3的流量不会受负载大小而变化，只和阀口开度有关，保证流量控制精度更高。

其中，压力补偿阀5可以设置在控制阀3的阀前，以对控制阀3进行阀前补偿，如此，相较于阀后补偿，使得液体的速度刚性和组合动作模式下流量分配的准确性更好。

参见图1，可选地，液压流量控制系统还包括第一压力传感器7和第二压力传感器8，所述第一压力传感器7用于检测所述变量泵1的出口压力，所述第二压力传感器8用于检测最大负载压力，其中，所述最大负载压力为多个所述执行机构2的进口压力中的最大一个。

本实施例中，由于变量泵1和控制阀3的制造差异，可能使得控制器4对变量泵1的流量进行控制后，还是与负载所需流量存在匹配差异，比如变量泵1的实际流量大于控制阀3的流量需求(也即是对应执行机构2、负载的所需流量)，这种流量匹配误差就会造成油耗、能量损失。基于此，通过第一压力传感器7和第二压力传感器8分别检测变量泵1的出口压力和最大负载压力，如果变量泵1的出口压力和最大负载压力的差值ΔP大于预设压差，则说明变量泵1的流量和控制阀3所需流量的匹配误差较大，这时控制器4可以控制变量泵1减小流量，最终达到精确匹配，最大限度减小油耗。

参见图1，可选地，液压流量控制系统还包括梭阀6，所述执行机构2设置有两个，所述梭阀6的一端设置于一个所述执行机构2与对应的所述控制阀3之间的油路上，所述梭阀6的另一端设置于另一个所述执行机构2与对应的所述控制阀3之间的油路上，所述第二压力传感器8设置于所述梭阀6处。

本实施例中，以具有两个执行机构2为例，第一传感器设置在变量泵1的出口，第二压力传感器8与梭阀6连接，那么，哪个负载压力大，则第二压力传感器8就是检测的哪个负载压力，即检测为多个执行机构2的进口压力中的最大一个。

本发明还提供一种液压流量控制方法，基于如前所述的液压流量控制系统，所述液压流量控制方法包括：

当选择单动作控制模式时，控制对应的控制阀3的阀口开度为全开，并控制对应的手柄与对应的执行机构2相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应的所述执行机构2的所需流量呈正相关关系。

本实施例中，可以是由控制器4检测到该前述的系统运行单动作模式，这时，控制器4使对应控制阀3的阀口开度全开，同时控制器4可以控制手柄断开与控制阀3的关联，而是使手柄与对应的进行单动作的执行机构2关联，由于手柄的开度与对应所述执行机构2的所需流量呈正相关关系，控制器4可以根据手柄的开度直接计算出执行机构2所需流量，通过这个所需流量进而控制变量泵1的匹配流量。

参见图2，可选地，当选择单动作控制模式之后，还包括：

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵1的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵1的排量为Q/n；

其中，Q为所述手柄开度对应的所述执行机构2的所需流量，n为所述变量泵1的转速，Vmax为所述变量泵1的最大排量。

本实施例中，单动作控制模式下，如果单动作的执行机构2所需流量大于转速一定下的变量泵1的最大流量，这时，控制器4直接控制变量泵1提升至最大流量即可，这时变量泵1是流量饱和状态。如果单动作的执行机构2所需流量小于转速一定下的变量泵1的最大流量，则需要控制器4控制变量泵1的排量减小，进而减小流量，使变量泵1的流量与所需流量匹配，即使变量泵1的排量减小至Q/n，也就减小了流量。另外，由于单动作模式下，对应的控制阀3的阀口是全开的，ΔP一定小于预设压差，不会出现流量匹配精度差的情况。

需要说明的是，变量泵1可以是电比例变量泵。控制器4控制变量泵1的排量，具体是通过控制变量泵1的控制电流Iv，在变量泵1转速一定情况下，变量泵1的控制电流Iv越小，变量泵1的排量就越小，流量也就越小，Iv达到最大至Ivmax时，变量泵1的排量达到最大。单动作模式下，控制器4具体是给予控制阀3最大控制电流Imax，继而使控制阀3的阀口达到全开。

进一步地，所述液压流量控制方法还包括：

当选择为组合动作模式时，控制全部所述手柄分别与对应所述控制阀3相关联，以使所述手柄与对应所述控制阀3的阀口开度呈正相关关系。

参见图3，可选地，当选择为组合动作模式之后，还包括：

根据所述控制阀3的阀口开度计算所述控制阀3的所需流量，以获知对应所述执行机构2的所需流量；

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵1的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵1的排量为Q/n；

其中，Q为全部所述执行机构2的所需流量总和，n为所述变量泵1的转速，Vmax为所述变量泵1的最大排量。

本实施例中，可以是由控制器4检测到该前述的系统运行组合动作模式，这时，同时控制器4可以控制手柄与控制阀3关联，而是使手柄的开度与控制阀3的阀口开度呈正相关。控制器4可以根据手柄的开度输出对应的电流到控制阀3，比如第一手柄进行动作1情况下，控制器4输出对应的电流IV1到第一控制阀，进而第一控制阀的阀口达到相应开度，第二手柄进行动作2情况下，控制器4输出对应的电流IV2到第二控制阀，进而第二控制阀的阀口达到相应开度，第三手柄进行动作3情况下，控制器4输出对应的电流IV3到第三控制阀，进而第三控制阀的阀口达到相应开度，第一控制阀的阀口开度下的所需流量Q1、第二控制阀的阀口开度下的所需流量Q2和第三控制阀的阀口开度下的所需流量Q3总和Q即是整个系统所需流量，如果这个所需流量总和Q≥n*Vmax，则控制器4控制变量泵1输出最大排量即可，尽可能地供出流量，如果这个所需流量总和Q＜n*Vmax，则控制器4控制变量泵1的排量为Q/n即可实现流量匹配。

其中，在组合动作模式时，所述当Q≥n*Vmax时，控制变量泵1的排量达到Vmax之后，还包括：控制多个所述控制阀3的阀口开度同步减小，直至Q＝n*Vmax，如此，保证系统所需流量与变量泵1最大流量匹配。当然，对于某一个执行机构2(记为标定执行机构)对较大的速度有极高的需求时，则可以控制该标定执行机构对应的控制阀3的阀口开度维持不变，并减小其他执行机构2对应的控制阀3的开度，在保证流量匹配的同时，也确保分配给标定执行机构的流量能够满足其大速度的需求。

其中，不管是单动作模式还是组合动作模式下，当变量泵1的排量达到最大时，仍然无法满足负载所需流量时，可以适当提高变量泵1的转速，进而进一步提高变量泵1的流量。具体可以通过提高发动机的转速以提供变量泵1的转速。

可选地，所述当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵1的排量为Q/n之后，还包括：检测所述变量泵1的出口压力和最大负载压力的差值ΔP；

若ΔP大于预设压差，则控制所述变量泵1减小排量，直至ΔP小于或等于所述预设压差。

本实施例中，为了保证组合动作模式下的流量匹配精度，通过第一传感器和第二压力传感器8分别检测所述变量泵1的出口压力和最大负载压力，ΔP大于预设压差，这说明流量匹配精度不够，控制器4控制变量泵1的控制电流减小，继而减小其排量，最终减小流量，使流量精确匹配。

本发明还提供一种起重机，包括如前所述的液压流量控制系统。

由于所述起重机的技术改进和有益效果至少与所述液压流量控制系统一样，因此不再对所述起重机进行赘述。

术语“第一”和“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液压流量控制系统，其特征在于，包括变量泵(1)、执行机构(2)、控制阀(3)、手柄和控制器(4)，多个所述执行机构(2)分别通过对应的所述控制阀(3)与所述变量泵(1)连接；

当选择组合动作模式时，所述控制器用于控制多个所述手柄分别与对应的所述控制阀(3)相关联，以使所述手柄的开度与对应的所述控制阀(3)的阀口开度正相关；

当选择单动作模式时，所述控制器(4)用于控制对应的所述控制阀(3)的阀口开度为全开，且控制对应的所述手柄与对应的所述执行机构(2)相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应的所述执行机构(2)的所需流量正相关。

2.根据权利要求1所述的液压流量控制系统，其特征在于，还包括与所述控制阀(3)数量相等的压力补偿阀(5)，每个所述控制阀(3)所在的油路上均设置有一个所述压力补偿阀(5)，所述压力补偿阀(5)用于对对应的所述控制阀(3)阀口压差进行控制。

3.根据权利要求1所述的液压流量控制系统，其特征在于，还包括第一压力传感器(7)和第二压力传感器(8)，所述第一压力传感器(7)用于检测所述变量泵(1)的出口压力，所述第二压力传感器(8)用于检测最大负载压力，其中，所述最大负载压力为多个所述执行机构(2)的进口压力中的最大一个。

4.根据权利要求3所述的液压流量控制系统，其特征在于，还包括梭阀(6)，所述执行机构(2)设置有两个，所述梭阀(6)的一端设置于一个所述执行机构(2)与对应的所述控制阀(3)之间的油路上，所述梭阀(6)的另一端设置于另一个所述执行机构(2)与对应的所述控制阀(3)之间的油路上，所述第二压力传感器(8)与所述梭阀(6)连接。

5.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的液压流量控制系统。

6.一种液压流量控制方法，其特征在于，基于如权利要求1-4任一项所述的液压流量控制系统，所述液压流量控制方法包括：

当选择单动作控制模式时，控制对应的控制阀(3)的阀口开度为全开，并控制对应的手柄与对应的执行机构(2)相关联，以使对应的所述手柄的开度与对应的所述执行机构(2)的所需流量呈正相关关系。

7.根据权利要求6所述的液压流量控制方法，其特征在于，当选择单动作控制模式之后，还包括：

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵(1)的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵(1)的排量为Q/n；

其中，Q为所述手柄开度对应的所述执行机构(2)的所需流量，n为所述变量泵(1)的转速，Vmax为所述变量泵(1)的最大排量。

8.根据权利要求6所述的液压流量控制方法，其特征在于，还包括：

当选择为组合动作模式时，控制全部所述手柄分别与对应的所述控制阀(3)相关联，以使所述手柄与对应的所述控制阀(3)的阀口开度呈正相关关系。

9.根据权利要求8所述的液压流量控制方法，其特征在于，当选择为组合动作模式之后，还包括：

根据所述控制阀(3)的阀口开度计算所述控制阀(3)的所需流量，以获知对应所述执行机构(2)的所需流量；

当Q≥n*Vmax时，控制变量泵(1)的排量达到Vmax；

当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵(1)的排量为Q/n；

其中，Q为全部所述执行机构(2)的所需流量总和，n为所述变量泵(1)的转速，Vmax为所述变量泵(1)的最大排量。

10.根据权利要求9所述的液压流量控制方法，其特征在于，所述当Q＜n*Vmax时，控制所述变量泵(1)的排量为Q/n之后，还包括：检测所述变量泵(1)的出口压力和最大负载压力的差值；

若所述差值大于预设压差，则控制所述变量泵(1)减小排量，直至所述差值小于或等于所述预设压差。

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