CN116066434A - 工程机械液压控制系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械控制系统，提供了一种工程机械液压控制系统，包括油箱、执行元件、第一子系统和第二子系统，第一子系统包括用于连接油箱的第一变量泵和第一换向阀，第一换向阀分别与第一变量泵和执行元件连接，第二子系统包括用于连接油箱的第二变量泵和第二换向阀，第二换向阀分别与第二变量泵和执行元件，第二变量泵和第二换向阀均选用小流量的液压元件，不提高液压泵和阀的精度要求的情况下，使得第二子系统具有较高的流量控制精度，以在执行元件在微动工况状态进行油液供给，满足微动性能，执行元件在高速工况下，第二子系统和大流量的第一子系统共同供油，满足大流量需求，全面提升操控性能。本发明还提供一种工程机械。

Description

工程机械液压控制系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械控制系统，具体地，涉及一种工程机械液压控制系统。另外，本发明还涉及一种工程机械。

背景技术

随着工程机械行业的发展，对控制系统的操控性要求越来越高，起重机各个动作的微动性能是操控性中的核心指标，直接影响作业体验和施工效率。在进行风电安装作业、超长臂对位安装作业时，良好的微动性能可以极大提高对位精度，缩短安装时间，降低作业时的风险(风电作业时，快速安装就位能够避免天气突变、风力突然增大带来的整机倾翻风险)。

起重机的起重量越来越高，液压元件如泵、主阀的规格也越来越大。元件规格越大，控制精度越低。以主泵为例，大流量的主泵在输出小流量时，同样的斜盘摆角波动将会产生更大的流量波动，因此大流量主泵的最低稳定流量会更高，导致控制精度更低；同理大流量的主阀的最低稳定输出流量也更高，导致动作的最低速度增大，不利于微动性的提升。长期以来为了满足日益严格的微动性能，不断对液压泵、阀的精度提出了更高的要求，加剧了元件的成本价格。

有鉴于上述问题，本发明提供了一种工程机械液压控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种工程机械液压控制系统，该工程机械液压控制系统能够在不提高液压泵和阀的精度要求的情况下，满足微动性能。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种工程机械，无需高精度液压元件，便能够满足微动性能。

为了能够解决上述技术问题，本发明提供了一种工程机械液压控制系统，包括油箱、执行元件、第一子系统和第二子系统，所述第一子系统包括用于连接所述油箱的第一变量泵和第一换向阀，所述第一换向阀分别与所述第一变量泵和所述执行元件连接，所述第二子系统包括用于连接所述油箱的第二变量泵和第二换向阀，所述第二换向阀分别与所述第二变量泵和所述执行元件连接，其中，所述第一变量泵的最大流量大于所述第二变量泵的最大流量，所述第一换向阀的最大流量大于所述第二换向阀的最大流量，所述执行元件分为低流量需求的第一控制工况和高流量需求的第二控制工况，在所述第一控制工况下，所述第二子系统供油流量满足所述执行元件的流量需求，控制所述第二子系统为所述执行元件供油；在所述第二控制工况下，控制所述第一子系统和所述第二子系统共同为所述执行元件供油。

优选地，所述第二变量泵为负载敏感变量泵，所述第二换向阀为比例换向阀，所述第二换向阀能够将负载信号反馈给所述第二变量泵。

更优选地，所述第二换向阀为电比例换向阀。

可选地，所述第二变量泵为电控变量泵，所述第二换向阀为电比例换向阀。

具体地，所述第一变量泵为电控变量泵，所述第一换向阀为电控换向阀。

具体地，所述第一变量泵为负载敏感变量泵，所述第一换向阀为电比例换向阀，所述第一换向阀能够将负载信号反馈给所述第一变量泵。

优选地，在所述第二控制工况下，所述第二子系统保持最大流量输送给所述执行元件。

具体地，所述执行元件包括多个执行器，对应所述执行器数量设置有多个所述第一换向阀，对应所述执行器数量设置有多个所述第二换向阀，各所述执行器分别连接一个所述第一换向阀和一个所述第二换向阀。

更具体地，所述第二变量泵为负载敏感变量泵，所述第二换向阀为电比例换向阀，各所述第二换向阀之间设置有梭阀，以能够将筛选输出的最大负载压力反馈给所述第二变量泵(41)。

进一步地，本发明提供了一种工程机械，包括上述技术方案中任一项所述的工程机械液压控制系统。

通过上述方案，本发明的有益效果如下：

本发明工程机械液压控制系统分别设置有第一子系统和第二子系统，其中，第一变量泵的最大流量大于第二变量泵的最大流量，第一换向阀的最大流量大于第二换向阀的最大流量，使得第二变量泵和第二换向阀能够选用小流量的，而小流量的变量泵和换向阀的最低稳定流量相比于大流量的较低，因此，在执行元件处于第一控制工况下，第二子系统能够对执行元件进行低流量供油，第二子系统的流量控制精度能够满足执行元件的微动工况，而在执行元件处于第二控制工况下，第一子系统与第二子系统共同为执行元件供油，满足高流量供应需求，全面提升了操控性能，降低了对液压元件的要求，有效控制整个系统的成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明工程机械液压控制系统的第一种具体实施例的液压原理图；

图2是本发明工程机械液压控制系统的第一种具体实施例处于第一控制工况的油液循环示意图；

图3是本发明工程机械液压控制系统的第一种具体实施例处于第二控制工况的油液循环示意图；

图4是本发明工程机械液压控制系统的第二种具体实施例的液压原理图；

图5是本发明工程机械液压控制系统的第三种具体实施例的液压原理图；

图6是本发明工程机械液压控制系统的第四种具体实施例的液压原理图。

附图标记说明

1油箱                            2执行元件

3第一子系统                      31第一变量泵

32第一换向阀                     4第二子系统

41第二变量泵                     42第二换向阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

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“形成”、“设有”、“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，连接可以是直接连接，也可以是通过中间媒介进行间接的连接，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间连接件间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种工程机械液压控制系统，参见图1，作为本发明工程机械液压控制系统的一种具体实施例，包括油箱1、执行元件2、第一子系统3和第二子系统4，第一子系统3包括用于连接油箱1的第一变量泵31和第一换向阀32，使得第一子系统3能够对执行元件2进行油液供给，第一换向阀32分别与第一变量泵31和执行元件2连接，第一子系统3能够对执行元件2进行油液供给，第二子系统4包括用于连接油箱1的第二变量泵41和第二换向阀42，第二换向阀42分别与第二变量泵41和执行元件2连接，第二子系统4能够对执行元件2进行油液供给，其中，第一变量泵31的最大流量大于第二变量泵41的最大流量，第一换向阀32的最大流量大于第二换向阀42的最大流量，使得第二变量泵和第二换向阀能够选用小流量的液压元件，小流量的变量泵和小流量的最低稳定流量相比于大流量的更低，因此在不需要提高对液压泵和换向阀的精度要求的情况下，第二子系统4具有良好的流量控制精度，以满足执行元件的微动工况，具体地，执行元件2分为低流量需求的第一控制工况和高流量需求的第二控制工况，第一控制工况对应执行元件2的微动工况，在第一控制工况下，执行元件2所需的油液流量较低，第一子系统4供油流量满足执行元件2的流量需求，此时，只通过控制第二子系统4为执行元件2供油，能够对执行元件2进行高精度操控，执行元件2具有良好的微动性及调速特性；在第二控制工况下，执行元件2需要高速动作，此时执行元件2所需的油液流量超过第二子系统4的最大供油流量，此时，控制第一子系统3和第二子系统4共同为执行元件2供油。通过双泵控系统的设置，即保留了原有的高速性能，又能够具有良好的微动性能，全面提升了操控性能，且不提高液压元件的精度要求，有效控制整个系统的成本。为了方便进行说明，执行元件2选用液压缸。

优选地，参见图1和图4，第二变量泵41为负载敏感变量泵，第二换向阀42为比例换向阀，比例换向阀具有良好的流量控制特性，其流量能够从零到设定流量进行无极比例可调，同时，第二换向阀42能够将负载信号反馈给第二变量泵41，以进行负载反馈，使得第二变量泵41能够跟随比例换向阀的阀口开度提供需求流量。

进一步优选地，第二换向阀42为电比例换向阀，第二换向阀42两端分别设置有线圈Y5和线圈Y6，线圈Y5或线圈Y6得电能够控制液压缸伸出或缩回，通过控制线圈Y5或线圈Y6输入电流的大小，以能够控制第二换向阀42的阀芯开度大小，输入电流越大，第二换向阀42的阀芯开度越大，液压缸的动作速度越快。

需要说明的是，第二子系统4的流量控制方式是多样的，参见图5，第二变量泵41为电控变量泵，线圈Y4得电能够控制电控变量泵进行油液供给，通过控制线圈Y4输入电流的大小，以能够调节第二变量泵41输出流量，输入电流越大，第二变量泵41输出流量越大，配合第二换向阀42对液压缸进行油液输出，通过调节线圈Y4的输入电流，实现第二子系统4输出流量从零无极调节到设计流量，第二换向阀42可以选用电比例换向阀或开关阀。

具体地，第一子系统3的流量控制方式也是多样的，参见图1，第一变量泵31为电控变量泵，第一换向阀32为电控换向阀，第一换向阀32两端分别设置有线圈Y1和线圈Y2，线圈Y1或线圈Y2得电能够控制液压缸伸出或缩回，第一变量泵31由线圈Y3得电控制其输出流量，线圈Y3输入的电流值越大，第一变量泵31的输出流量越大，第一子系统3控制液压缸伸缩动作速度越快。

参见图4和图5，第一变量泵31为负载敏感变量泵，第一换向阀32为电比例换向阀，第一换向阀32能够将负载信号反馈给第一变量泵31，利用负载反馈原理，使得第一变量泵31能够跟随电比例换向阀的阀口开度提供需求流量，第一子系统3对液压缸的速度控制通过电比例换向阀的比例调速来实现。需要说明的是，第一子系统3还可以为旁通节流系统，将流向液压缸的部分流量通过节流阀流回油箱，以调节液压缸伸缩动作速度。

需要说明的是，上述第一子系统3和第二子系统4的流量控制方式可相互组合使用，例如，参见图1，作为本发明工程机械液压控制系统的第一种具体实施例，第一子系统3通过电控变量泵+电控换向阀进行流量控制，第二子系统4通过负载敏感变量泵+电比例换向阀进行流量控制；参见图4，作为本发明工程机械液压控制系统的第二种具体实施例，第一子系统3通过负载敏感变量泵+电比例换向阀进行流量控制，第二子系统4同样通过负载敏感变量泵+电比例换向阀进行流量控制；参见图5，作为本发明工程机械液压控制系统的第三种具体实施例，第一子系统3通过负载敏感变量泵+电比例换向阀进行流量控制，第二子系统4通过电控变量泵+电控换向阀进行流量控制。

作为本发明工程机械液压控制系统的优选实施方式，在第二控制工况下，第二子系统4保持最大流量输送给执行元件2，使得液压缸的动作速度在第二控制工况下能够完全由第一子系统3进行控制。

需要说明的时，在实际运用过程中，液压系统需要控制多个执行机构，因此，执行元件2除了如图1、图4和图5所示的只包括一个液压缸以外，执行元件2还可能包括多个执行器，为了能够对多个执行器进行控制，使得每个执行器均能够单独具有良好的微动性能，优选情况下，对应执行器数量设置有多个第一换向阀32，对应执行器数量设置有多个第二换向阀42，各执行器分别连接一个第一换向阀32和一个第二换向阀42。其中，优选情况下，第二变量泵41为负载敏感变量泵，第二换向阀42为电比例换向阀，各第二换向阀42之间设置有梭阀，以能够将筛选输出的最大负载压力反馈给所述第二变量泵41。

具体地，参见图6，作为本发明工程机械液压控制系统的第四种具体实施例，执行元件2包括三个液压缸，第一子系统3设置有三个第一换向阀32，第二子系统4设置有三个第二换向阀42，三个第一换向阀分别将三个液压缸与第一变量泵31连接，三个第二换向阀42分别将三个液压缸与第二变量泵41连接，从而对三个液压缸进行单独控制，使得三个液压缸均能够具有良好的操控性能。

为了方便更好地理解本发明工程机械液压控制系统的技术方案，以下结合相对优选的技术特征进行说明。

参见图1，执行元件2为液压缸，第一变量泵31为电控变量泵，第一换向阀32为电控换向阀，第二变量泵41为负载敏感变量泵，第二换向阀42为电比例换向阀，采用手柄作为液压控制系统的信号输入设备，通过手柄的开度控制液压缸的动作速度。本发明工程机械液压控制系统的工作原理如下：

液压缸伸出微动工况下，如图2所示，手柄在小开口段，即处于第一控制工况下，线圈Y1和线圈Y2均失电，第一换向阀32处于中位，第一变量泵31流量为零无液压油输出，线圈Y5得电，第二换向阀42处于左位，起到节流调速作用，第二变量泵41根据第二换向阀42的阀口开度提供需求流量，因负载对于流量需求较低，小流量的负载敏感变量泵分辨率较高，此时流量大小即液压缸速度完全取决于手柄开度，手柄开度越大，线圈Y5的电流值越大，因此液压缸伸出时可以具有良好的微动性及调速特性。

液压缸高速伸出工况下，如图3所示，手柄开度增大，超过设定值，液压缸的流量需求超过第二变量泵41的最大流量，即处于第二控制工况下，线圈Y1得电，第一换向阀32处于左位，线圈Y3得电，第一变量泵31开始输出液压油，此时，第二换向阀42阀口全开不再具有节流作用，小流量的第二变量泵41的输出的液压油与大流量的第一变量泵31输出的液压油合流，共同向液压缸的无杆腔输出，此时，液压缸伸出速度完全由第一变量泵31的输出流量决定，手柄开度越大，线圈Y3的电流值越大。若手柄开度减小至设定值，则重新回到微动工况。

液压缸回缩过程与伸出过程同理，在此不再赘述。

本发明工程机械液压控制系统通过设置第一子系统3和第二子系统4的双泵控系统，以对执行元件的不同工况进行操控，在微动工况下，通过使用小流量液压元件的第二子系统4，使其具有良好的微动效果，实现速度精准控制，降低开启关闭冲击，同时使用大流量液压元件的第一子系统3，不牺牲整个控制系统原有的高速性能，全面提升了操控性能，降低了对液压元件的要求，有效控制整个系统的成本。

进一步地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包括上述技术方案中任一项的工程机械液压控制系统，具备本发明工程机械液压控制系统的一切有益效果，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种工程机械液压控制系统，其特征在于，包括油箱(1)、执行元件(2)、第一子系统(3)和第二子系统(4)，所述第一子系统(3)包括用于连接所述油箱(1)的第一变量泵(31)和第一换向阀(32)，所述第一换向阀(32)分别与所述第一变量泵(31)和所述执行元件(2)连接，所述第二子系统(4)包括用于连接所述油箱(1)的第二变量泵(41)和第二换向阀(42)，所述第二换向阀(42)分别与所述第二变量泵(41)和所述执行元件(2)连接，其中，

所述第一变量泵(31)的最大流量大于所述第二变量泵(41)的最大流量，所述第一换向阀(32)的最大流量大于所述第二换向阀(42)的最大流量，所述执行元件(2)分为低流量需求的第一控制工况和高流量需求的第二控制工况，在所述第一控制工况下，所述第二子系统(4)供油流量满足所述执行元件(2)的流量需求，控制所述第二子系统(4)为所述执行元件(2)供油；在所述第二控制工况下，控制所述第一子系统(3)和所述第二子系统(4)共同为所述执行元件(2)供油。

2.根据权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第二变量泵(41)为负载敏感变量泵，所述第二换向阀(42)为比例换向阀，所述第二换向阀(42)能够将负载信号反馈给所述第二变量泵(41)。

3.根据权利要求2所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第二换向阀(42)为电比例换向阀。

4.根据权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第二变量泵(41)为电控变量泵，所述第二换向阀(42)为电比例换向阀。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第一变量泵(31)为电控变量泵，所述第一换向阀(32)为电控换向阀。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第一变量泵(31)为负载敏感变量泵，所述第一换向阀(32)为电比例换向阀，所述第一换向阀(32)能够将负载信号反馈给所述第一变量泵(31)。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，在所述第二控制工况下，所述第二子系统(4)保持最大流量输送给所述执行元件(2)。

8.根据权利要求1所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述执行元件(2)包括多个执行器，对应所述执行器数量设置有多个所述第一换向阀(32)，对应所述执行器数量设置有多个所述第二换向阀(42)，各所述执行器分别连接一个所述第一换向阀(32)和一个所述第二换向阀(42)。

9.根据权利要求8所述的工程机械液压控制系统，其特征在于，所述第二变量泵(41)为负载敏感变量泵，所述第二换向阀(42)为电比例换向阀，各所述第二换向阀(42)之间设置有梭阀，以能够将筛选输出的最大负载压力反馈给所述第二变量泵(41)。

10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的工程机械液压控制系统。

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