CN214698546U - 一种负载敏感液压系统 - Google Patents

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李斌
王俊英
高素鸽
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Abstract

本实用新型公开了一种负载敏感液压系统，包括油箱、负载敏感泵、至少两路负载工作联；每个所述负载工作联包括有控制阀、压力补偿阀组和执行单元，所述控制阀连接负载敏感泵，所述压力补偿阀组连接控制阀，所述执行单元连接压力补偿阀组，所述负载工作联之间连接有梭阀；所述压力补偿阀组包括串联连接的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀。在控制阀和执行单元之间设置压力补偿阀组，实现系统压力的阀后补偿，压力补偿阀组采用串联的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀，在系统中形成串联液阻分压以降低压力补偿阀组上的能量损失，减少了压力补偿过程中热量的产生，提高了系统液压元件的使用寿命，同时提高了系统的工作效率。

Description

一种负载敏感液压系统
技术领域
本实用新型涉及液压技术领域，特别涉及一种负载敏感液压系统。
背景技术
负载敏感系统具有效率高、功率损失小、能耗低等优点，往往用于大流量工程机械中。负载敏感系统通过压力补偿来调节流量时需要有一个补偿压差，会造成一定的能量损失，在降低系统效率的同时液压元件使用性能及寿命也大大降低。同时，当压差较大时，在压力补偿的过程中会出现压力波动现象，能量转换消耗的时间也越长，降低了整个液压系统的工作效率，且过程中能量损失大，损失的压力转换成热量，从而影响系统元件的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型针对现有负载敏感系统在压力补偿过程中存在的上述技术问题，提供一种负载敏感液压系统，可降低压力补偿阀上的能量损失，减少热量的产生。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种负载敏感液压系统，包括油箱、负载敏感泵、至少两路负载工作联；
每个所述负载工作联包括有控制阀、压力补偿阀组和执行单元，所述控制阀连接负载敏感泵，所述压力补偿阀组连接控制阀，所述执行单元连接压力补偿阀组，所述负载工作联之间连接有梭阀；
所述压力补偿阀组包括串联连接的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀，在系统中形成串联液阻分压。
上述技术方案中，进一步地，所述第一压力补偿阀为二通压力补偿阀，所述第二压力补偿阀为三通压力补偿阀。
上述技术方案中，进一步地，所述控制阀的工作油口分别连接第一压力补偿阀的进油口和左端液动控制口；
所述第一压力补偿阀的出油口与执行单元连接；
所述第一压力补偿阀的右端液动控制口分别连接第二压力补偿阀的左端液动控制口和左位进油口。
上述技术方案中，进一步地，所述梭阀的进油口与控制阀的LS口连接，所述梭阀的出油口一路与负载敏感泵连接，另一路分别与第二压力补偿阀的右端液动控制口和左位工作油口连接。
上述技术方案中，进一步地，所述控制阀为多路控制阀。
上述技术方案中，进一步地，所述负载敏感泵包括油泵、变量调节液压缸、流量调节阀和压力截止阀，所述油泵的出油口一路连接到变量调节液压缸，另一路分别连接到流量调节阀的液动控制油口和进油口及压力截止阀的液动控制油口和进油口，另一路通过单向阀与负载工作联的控制阀连接。
上述技术方案中，进一步地，所述流量调节阀的左端负载敏感压力口与梭阀的出油口连接，所述流量调节阀的工作油口与变量调节液压缸连接，流量调节阀的回油口与油箱连接；
所述压力截止阀的回油口与油箱连接，压力截止阀的工作油口与流量调节阀的出油口连接。
本实用新型中在控制阀和执行单元之间设置压力补偿阀组，实现系统压力的阀后补偿，压力补偿阀组采用串联的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀，在系统中形成串联液阻分压以降低压力补偿阀组上的能量损失，减少了压力补偿过程中热量的产生，提高了系统液压元件的使用寿命，同时提高了系统的工作效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例系统结构示意图。
图2为本实用新型实施例系统中压力补偿阀组液压原理图。
图中：101-油箱，102-油泵，103-变量调节液压缸，104-流量调节阀，105-压力截止阀，106、107-单向阀，108、109-控制阀，110-梭阀，111、113-第一压力补偿阀，112、114-第二压力补偿阀，115、116-执行单元；
201、202-可变节流阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实施例中的负载敏感液压系统，包括油箱101、负载敏感泵和两路负载工作联。
其中负载敏感泵包括油泵102、变量调节液压缸103、流量调节阀104和压力截止阀105，油泵102的出口油路分三路，分别为：油泵102的出油口一路连接到变量调节液压缸103；另一路分别连接到流量调节阀104的液动控制油口和进油口及压力截止阀105的液动控制油口和进油口；另一路通过单向阀106、107分别与两路负载工作联的控制阀108、109连接。流量调节阀104的左端负载敏感压力口与梭阀110的出油口连接，流量调节阀104的工作油口与变量调节液压缸103连接，流量调节阀104的回油口与油箱101连接；压力截止阀105的回油口与油箱101连接，压力截止阀105的工作油口与流量调节阀104的出油口连接。本实施例中的负载敏感泵在负载工作联工作时，通过变量调节液压缸控制出油量和油压。
本实施例中的负载工作联包括有控制阀108(109)、压力补偿阀组和执行单元115(116)，控制阀108(109)连接负载敏感泵，压力补偿阀组连接控制阀108(109)，执行单元115(116)连接压力补偿阀组。
压力补偿阀组包括串联连接的第一压力补偿阀111(113)和第二压力补偿阀112(114)，这里串联的第一压力补偿阀111(113)和第二压力补偿阀112(114)在系统中形成串联液阻分压。其中，控制阀108(109)的工作油口分别连接第一压力补偿阀111(113)的进油口和左端液动控制口；第一压力补偿阀111(113)的出油口与执行单元115(116)连接；第一压力补偿阀111(113)的右端液动控制口分别连接第二压力补偿阀112(114)的左端液动控制口和左位进油口。
负载工作联之间连接有梭阀110；梭阀110的进油口分别与控制阀108(109)的LS口连接，所述梭阀110的出油口一路与负载敏感泵连接，另一路分别与第二压力补偿阀112(114)的右端液动控制口和左位工作油口连接。
本实施例中第一压力补偿阀采用二通压力补偿阀，第二压力补偿阀112(114)采用三通压力补偿阀；控制阀108(109)为多路控制阀，本实施例中采用三位五通电磁换向阀。
本实施例中在控制阀和执行单元之间设置压力补偿阀组，实现系统压力的阀后补偿，压力补偿阀组采用串联连接的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀，在系统中形成串联液阻分压以降低压力补偿阀组上的能量损失，起到节能的效果；其工作原理如下：
如图2所示，为简化后的系统压力补偿液压原理图；其中，PL1、PL2为负载压力，设PL1>PL2；Pn1、Pn2为可变节流阀201(202)的出口油压；Pp为油泵的工作压力；ΔP为可变节流阀两端压差。第一压力补偿阀111(113)阀心一端受可变节流阀出口压力作用，另一端通过第二压力补偿阀112(114)和最高负载压力相作用，根据第一压力补偿阀的结构和受力情况，进行如下分析计算。
工况1：无串联液阻分压
以第一压力补偿阀111为例，平衡条件分别为：
(Pn1-PL1)A1＝FT1 (1)
(Pn2-PL2)A2＝FT2 (2)
ΔP1＝FT1/A1 (3)
ΔP2＝FT2/A2 (4)
式中：FT1，FT2分别为第一压力补偿阀111、113的弹簧力；A1，A2分别为第一压力补偿阀111、113的阀心受压作用面积。
根据阀流量计算公式：
Q＝CdAΔPm (5)
式中：Q为流量；Cd为流量系数；A为阀口通流面积，即阀口通过流量的面积；m为系数。
将压力、流量计算表达式(3)、(4)、(5)代入第一压力补偿阀功率损耗计算公式Pw＝PQ，可得第一压力补偿阀111、113的功率损耗公式为：
Figure BDA0002947171850000051
Figure BDA0002947171850000052
式中：
Figure BDA0002947171850000054
分别为第一压力补偿阀111、113的通流面积。
从上可知，在该工况下第一压力补偿阀的功率损耗和补偿弹簧力的(1+m)次方成比例，所以降低第一压力补偿阀的补偿弹簧力能有效的降低第一压力补偿阀上能量损耗，流量越大，则作用越明显。
工况2：设置串联液阻分压
以第一压力补偿阀111为例，受力平衡方程为：
Figure BDA0002947171850000053
Figure BDA0002947171850000061
式中：FT3为第二压力补偿阀112的弹簧力；A3为第二压力补偿阀112的阀心受压作用面积；
Figure BDA0002947171850000062
为第一压力补偿阀111右腔也即第二压力补偿阀112左腔压力。
结合式(8)、(9)可得：
Pn1-PL1＝FT1/A1-FT3/A3＝ΔP1 (10)
此时，可得到第一压力补偿阀的补偿压力能量损耗及第二压力补偿阀的能量损耗，分别如式(11)、式(12)：
Figure BDA0002947171850000063
Figure BDA0002947171850000064
式中，
Figure BDA0002947171850000065
为第二压力补偿阀112通过流量的面积，由式(11)、(12)推导可得出，第一压力补偿阀111减少的能量损失为：
Figure BDA0002947171850000066
式中，由于第二压力补偿阀通过的为梭阀采集过来的控制油路，其流量小；因此，第二压力补偿阀产生的能量损失
Figure BDA0002947171850000067
近似为零，可以忽略不计。
此时，改进后系统第一压力补偿阀减少的能量损失为：
Figure BDA0002947171850000068
从上述分析可知，系统在串联液阻分压工况下，通过设置第二压力补偿阀的弹簧力可减小第一压力补偿阀上能量的损失，从而实现节能的效果。
本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种负载敏感液压系统，其特征在于，包括油箱、负载敏感泵、至少两路负载工作联；
每个所述负载工作联包括有控制阀、压力补偿阀组和执行单元，所述控制阀连接负载敏感泵，所述压力补偿阀组连接控制阀，所述执行单元连接压力补偿阀组，所述负载工作联之间连接有梭阀；
所述压力补偿阀组包括串联连接的第一压力补偿阀和第二压力补偿阀。
2.根据权利要求1所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述第一压力补偿阀为二通压力补偿阀，所述第二压力补偿阀为三通压力补偿阀。
3.根据权利要求1或2所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述控制阀的工作油口分别连接第一压力补偿阀的进油口和左端液动控制口；
所述第一压力补偿阀的出油口与执行单元连接；
所述第一压力补偿阀的右端液动控制口分别连接第二压力补偿阀的左端液动控制口和左位进油口。
4.根据权利要求3所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述梭阀的进油口与控制阀的LS口连接，所述梭阀的出油口一路与负载敏感泵连接，另一路分别与第二压力补偿阀的右端液动控制口和左位工作油口连接。
5.根据权利要求1所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述控制阀为多路控制阀。
6.根据权利要求1所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述负载敏感泵包括油泵、变量调节液压缸、流量调节阀和压力截止阀，所述油泵的出油口一路连接到变量调节液压缸，另一路分别连接到流量调节阀的液动控制油口和进油口及压力截止阀的液动控制油口和进油口，另一路通过单向阀与负载工作联的控制阀连接。
7.根据权利要求6所述的负载敏感液压系统，其特征在于，所述流量调节阀的左端负载敏感压力口与梭阀的出油口连接，所述流量调节阀的工作油口与变量调节液压缸连接，流量调节阀的回油口与油箱连接；
所述压力截止阀的回油口与油箱连接，压力截止阀的工作油口与流量调节阀的出油口连接。
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CN114396416A (zh) * 2022-01-07 2022-04-26 燕山大学 阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法

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