WO2014000376A1 - 挖掘机液压系统、挖掘机及挖掘机液压系统的控制方法 - Google Patents

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WO2014000376A1
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hydraulic pump
hydraulic
control
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张涛
朱爱军
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湖南三一智能控制设备有限公司
上海三一重机有限公司
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7135—Combinations of output members of different types, e.g. single-acting cylinders with rotary motors

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic control system, and more particularly to an excavator hydraulic system, an excavator including the excavator hydraulic system, and a control method of the excavator hydraulic system.
  • the hydraulic system of the excavator includes a main pump, a main valve, an actuator and auxiliary components.
  • the main pump and the main valve are the core power and control components of the hydraulic system. They are responsible for providing hydraulic oil with a certain pressure and flow, and the hydraulic oil is as needed. It is assigned to each actuator to ensure the smooth operation of the excavator's actuators and the coordination of the excavator's compound action.
  • An excavator hydraulic system comprising: a swing control system and a central control system for controlling a predetermined action other than the swinging motion (specifically, controlling other actions of the excavator other than the swinging motion), the swinging control system includes a rotary hydraulic pump and a rotary control valve group, wherein the rotary hydraulic pump is connected to the rotary control valve group;
  • the swing control system is connected to the central control system through an on/off control device;
  • the on/off control device is connected with a first-class control device, and the flow direction control device restricts the flow from the swing control system to the central control system;
  • the control end of the on/off control device receives the swing signal of the excavator, the boom lifting signal and the arm excavation signal, and the on/off control device is based on the swing signal, the boom lifting signal and the arm excavation signal, and a preset strategy.
  • the swing control system is connected to the central control system, disconnects or changes the flow between the swing control system and the central control system.
  • the swing control system is an open loop load sensitive system.
  • the central control system is a load sensitive closed system.
  • the on/off control device may be formed by an electromagnetic proportional valve.
  • the rotary hydraulic pump is a negative flow variable pump.
  • the central control system includes a first hydraulic pump and a second hydraulic pump, the first hydraulic pump and the second hydraulic pump are negative flow pumps, and the first hydraulic pump and the second hydraulic pump are respectively equipped by the side A flow pressure control device consisting of a valve and an unloader valve to control flow and pressure.
  • the central control system includes a first hydraulic pump and a second hydraulic pump, the first hydraulic pump and the second hydraulic pump are positive flow pumps, and the first hydraulic pump and the second hydraulic pump are respectively equipped by the side A flow pressure control device consisting of a valve and an unloader valve to control flow and pressure.
  • the flow control device comprises a normally open bypass connected to the rotary hydraulic pump a valve, an output port of the normally open bypass valve is connected to a swash plate of the negative flow variable pump, and a control end of the normally open bypass valve is connected to the swing signal, and gradually starts with a turning action shut down.
  • a control method for an excavator hydraulic system wherein the excavator hydraulic system is any one of the excavator hydraulic systems; in the control method, the flow control method of the rotary hydraulic pump adopts a negative flow control; The rotary hydraulic pump adopts a preset power PQ curve of the preset rotation; in the compound operation, the rotary hydraulic pump adopts a preset normal power PQ curve, and the excess flow flows to other operation control valves of the excavator.
  • Another type of excavator includes any of the above-described excavator hydraulic systems.
  • the rotary hydraulic pump independently supplies the rotary control system, which can reduce fuel consumption.
  • the rotary hydraulic pump controls the oil supply to the central control system through the electromagnetic proportional valve, and the composite operation is good, which can prevent the stick from being sucked.
  • the slewing system is only for slewing.
  • the load-sensitive structure is combined with the normally open bypass valve to reduce the impact during the swing start and improve the slewing operation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of an excavator hydraulic system of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be further described below in conjunction with the accompanying drawings and specific embodiments, but not as the present invention. Limited.
  • an excavator hydraulic system provided by an embodiment of the present invention includes a swing control system 1 and a central control system 2 for controlling the movement of an excavator other than the swinging motion;
  • the swing control system 1 includes a swing hydraulic pump 11 , The flow control device 12 and the swing control valve group 13, the swing hydraulic pump 11 is connected to the swing control valve group 13, and the swing hydraulic pump 11 can be connected to the swing control valve group 13 via the flow control device 12;
  • the swing control system 1 passes through an on/off control device 14 is connected to the central control system 2;
  • the on-off control device 14 is connected to the first-class control device 15, and the flow control device 15 restricts the flow direction from the swing control system 1 to the central control system 2;
  • the swing signal access end 31, the boom lifting signal access end 32 and the arm excavation signal access end 33 are respectively connected, so that the control end of the on/off control device 14 and the swing control mechanism, the lift control mechanism and the arm excavation control The mechanism
  • the principle of the above technical solution is that the rotary hydraulic pump 11 is separately supplied to the swing control system 1, and at the same time, the excess flow is supplied to the center control system 2 through the on/off control device 14; the on/off control device 14 is based on the swing signal, the boom raising signal and the bucket
  • the rod excavation signal and the preset strategy judge whether the excavator performs the swing single action or the composite action, and thereby controls the on-off and the flow between the swing control system 1 and the central control system 2, and also controls the swing by the flow direction control device 15.
  • the flow direction between the control system 1 and the central control system 2 restricts the flow direction from the swing control system 1 to the center control system 2.
  • the on/off control device 14 is not limited to being controlled by the swing signal, the boom lift signal, and the arm excavation signal, and can also be controlled by other action signals of the excavator, and the above technical solution is not limited to the swing control. .
  • the swing control system 1 can be an open loop load sensitive system, and the central control system 2 can be a negative
  • the rotary hydraulic pump 11 can be a negative flow variable pump
  • the on-off control device 14 can be formed by an electromagnetic proportional valve, that is, specifically, an electromagnetic proportional valve
  • the flow control device 12 can be mainly connected to the rotary hydraulic pump 11
  • the open bypass valve is formed, and the output port of the normally open bypass valve can be connected with the swash plate of the negative flow variable pump to realize the flow control of the negative flow variable pump; the control end of the normally open bypass valve can be combined with the rotary signal
  • the access terminal 31 is connected and gradually closed as the swivel action is initiated.
  • the central control system 2 may include a first hydraulic pump 21 and a second hydraulic pump 22, both of which may be negative flow pumps; the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 are respectively equipped with main A flow pressure control device consisting of a bypass valve 23 and an unloading valve 24 controls flow and pressure.
  • the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 use the output signals common to the bypass valve 23 and the unloading valve 24, which are respectively connected, as feedback signals, and are controlled by a negative flow rate.
  • the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 can also be used with a positive flow pump, in which case the control mode is changed to positive flow control, and the main valve structure can be modified without any modification.
  • the above negative flow rate control is such that the displacement of the corresponding hydraulic pump decreases as the input signal increases;
  • the positive flow rate control is such that the displacement of the corresponding hydraulic pump increases as the input signal increases.
  • the central control system 2 is not limited to controlling all actions of the excavator other than the swinging action, and can also control a part of the action of the excavator other than the swinging action, that is, a system for controlling the predetermined action of the excavator. .
  • the embodiment of the present invention further includes a control method of the hydraulic system of the excavator, wherein the hydraulic system of the excavator is the hydraulic system of the excavator; and in the control method, the flow control method of the rotary hydraulic pump 11 can adopt negative flow control;
  • the swing hydraulic pump 11 When the swing is operated alone, the swing hydraulic pump 11 is operated by the preset power PQ curve of the preset swing; during the combined operation, the swing hydraulic pump 11 is operated by the preset normal power PQ curve, and the excess flow flows to the other operation control valves of the excavator.
  • an excavator in which control is performed by the above method.
  • Another type of excavator is provided, including any of the above-described excavator hydraulic systems.
  • the hydraulic system provided by the invention independently supplies the rotary control system when the rotary single operation is performed, and the fuel consumption can be reduced.
  • the rotary hydraulic pump controls the oil supply to the central control system through the electromagnetic proportional valve, and the composite operation is good, and the stick can be prevented from being sucked.
  • the rotary system is only for swing, and the load-sensitive structure is combined with the normally open bypass valve to reduce the impact during swing start and improve the rotary operation. Therefore, the present invention has industrial applicability.

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Abstract

一种挖掘机液压系统、挖掘机及挖掘机液压系统的控制方法，其属于液压控制系统。挖掘机液压系统包括回转控制系统和控制除回转动作以外的挖掘机动作的中心控制系统，所述回转控制系统包括回转液压泵、流量控制装置以及回转控制阀组；所述回转控制系统通过一通断控制装置与所述中心控制系统连接；所述通断控制装置连接有一流向控制装置。上述技术方案的有益效果是：回转单动作时，回转液压泵独立供应回转控制系统，可以降低油耗。复合动作操作时，回转液压泵通过电磁比例阀控制向中心控制系统的供油量，复合操作性好，可防止斗杆吸空。回转系统只针对回转，负载敏感结构与常开式旁通阀组合，降低了回转启动时的冲击，提高了回转操作性。

Description

挖掘机 ί½系统、 挖掘机及挖掘机^ ¾系统的控制方法 本申请要求于 2012 年 06 月 26 日提交中国专利局、 申请号为 201210211949.7、发明名称为"一种挖掘机液压系统及控制方法及挖掘机 "的 中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请。 技术领域
本发明涉及液压控制系统， 尤其是一种挖掘机液压系统、 还涉及包括 该挖掘机液压系统的挖掘机， 及挖掘机液压系统的控制方法。 背景技术
随着基础建设的发展， 挖掘机等工程机械在建筑、 水利等工程领域被 广泛使用。 其中， 液压动力的挖掘机以其自身优势占据挖掘机中的主导地 位。 挖掘机液压系统包括主泵、 主阀、 执行机构和辅助元件， 其中主泵和 主阀为液压系统的核心动力与控制元件， 负责提供具有一定压力与流量的 液压油， 并将液压油按需要分配给各执行元件， 以保证挖掘机各执行机构 的动作顺利及挖掘机复合动作的协调。
为了满足市场需求， 降低挖掘机的油耗以及保证复合动作的协调性是 目前开发挖掘机的主要任务。 目前， 挖掘机回转动作的液压油利用率较低， 因此， 针对挖掘机的回转系统节能的研究较多； 但当前的研究大部分不适 合在实际的液压挖掘机中使用。 目前回转控制技术能一定程度地降低挖掘 机的油耗， 但是在大型液压挖掘机中， 难以保证挖掘机在执行回转复合动 作时的复合动作的协调性。 发明内容
针对现有的挖掘机在执行回转复合动作时存在的上述问题， 现提供一 种旨在提高挖掘机回转复合动作协调性的挖掘机液压系统、 及挖掘机液压 系统的控制方法及挖掘机。
具体技术方案如下：
一种挖掘机液压系统， 其中， 包括回转控制系统和控制除回转动作以 外的预定动作的中心控制系统（具体可以是控制除回转动作之外的挖掘机 的其他动作）， 所述回转控制系统包括回转液压泵以及回转控制阀组， 所述 回转液压泵与所述回转控制阀组连接；
所述回转控制系统通过一通断控制装置与所述中心控制系统连接； 所述通断控制装置连接有一流向控制装置， 所述流向控制装置限制流 向为由回转控制系统向中心控制系统；
所述通断控制装置的控制端接收挖掘机的回转信号、 动臂提升信号和 斗杆挖掘信号， 所述通断控制装置根据回转信号、 动臂提升信号和斗杆挖 掘信号以及预置策略使回转控制系统与中心控制系统接通、 断开或者改变 回转控制系统与中心控制系统之间的流量。
优选的， 所述回转控制系统为开环负载敏感系统。
优选的， 所述中心控制系统为负载敏感闭系统。
优选的， 所述通断控制装置可以由电磁比例阀形成。
优选的， 所述回转液压泵为负流量变量泵。
优选的， 所述中心控制系统包括第一液压泵和第二液压泵， 所述第一 液压泵和第二液压泵为负流量泵， 所述第一液压泵和第二液压泵分别配备 由旁通阀和卸载阀组成的流量压力控制装置以控制流量和压力。
优选的， 所述中心控制系统包括第一液压泵和第二液压泵， 所述第一 液压泵和第二液压泵为正流量泵， 所述第一液压泵和第二液压泵分别配备 由旁通阀和卸载阀组成的流量压力控制装置以控制流量和压力。
优选的， 所述流量控制装置包括与所述回转液压泵连接的常开式旁通 阀， 所述常开式旁通阀的输出口与所述负流量变量泵的斜盘连接， 所述常 开式旁通阀的控制端与所述回转信号连接， 并随回转动作启动而逐渐关闭。
一种挖掘机液压系统的控制方法， 其中， 所述挖掘机液压系统为上述 任一挖掘机液压系统； 该控制方法中， 所述回转液压泵的流量控制方法采 用负流量控制； 在回转单独动作时， 所述回转液压泵采用预置的回转特有 的功率 PQ曲线； 复合动作时， 所述回转液压泵采用预置的正常功率 PQ曲 线， 多余流量流向挖掘机其他动作控制阀。
一种挖掘机， 其中， 采用上述的方法进行控制。 另一种挖掘机， 包括 上述任一挖掘机液压系统。
上述技术方案的有益效果是：
1、 回转单动作时， 回转液压泵独立供应回转控制系统，可以降低油耗。
2、 复合动作操作时， 回转液压泵通过电磁比例阀控制向中心控制系统 的供油量， 复合操作性好， 可防止斗杆吸空。
3、 回转系统只针对回转， 负载敏感结构与常开式旁通阀组合， 降低了 回转启动时的沖击， 提高了回转操作性。 附图说明
实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附 图。
图 1为本发明一种挖掘机液压系统的实施例的原理图。 具体实施方式 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明， 但不作为本发明 的限定。
如图 1 所示， 本发明的实施例提供的一种挖掘机液压系统包括回转控 制系统 1和控制除回转动作以外的挖掘机动作的中心控制系统 2;回转控制 系统 1 包括回转液压泵 11、 流量控制装置 12以及回转控制阀组 13 , 回转 液压泵 11与回转控制阀组 13连接， 回转液压泵 11可以通过流量控制装置 12与回转控制阀组 13连接； 回转控制系统 1通过一通断控制装置 14与中 心控制系统 2连接； 通断控制装置 14连接有一流向控制装置 15, 流向控制 装置 15限制流向为由回转控制系统 1向中心控制系统 2; 通断控制装置 14 的控制端与挖掘机的回转信号接入端 31、动臂提升信号接入端 32和斗杆挖 掘信号接入端 33分别连接， 以使通断控制装置 14的控制端与回转控制机 构、 提升控制机构及斗杆挖掘控制机构相连， 以接收回转信号、 动臂提升 信号和斗杆挖掘信号。 通断控制装置 14根据回转信号、 动臂提升信号和斗 杆挖掘信号以及预置策略使回转控制系统 1与中心控制系统 2接通、 断开 或者改变回转控制系统 1与中心控制系统 2之间的流量。
上述技术方案的原理是， 回转液压泵 11单独供应回转控制系统 1 , 同 时通过通断控制装置 14将多余的流量供应中心控制系统 2; 通断控制装置 14根据回转信号、 动臂提升信号和斗杆挖掘信号及预置策略判断是挖掘机 是进行回转单动作还是复合动作， 并以此控制回转控制系统 1 与中心控制 系统 2之间的通断以及流量， 同时还通过流向控制装置 15控制回转控制系 统 1与中心控制系统 2之间的流向， 限制流向为由回转控制系统 1向中心 控制系统 2。 需指出的是， 通断控制装置 14并不仅限于通过回转信号、 动 臂提升信号和斗杆挖掘信号进行控制， 还可以通过挖掘机的其他动作信号 进行控制， 上述技术方案也不仅限于与回转控制。
上述技术方案还可以如下形式实现：
回转控制系统 1可以是开环负载敏感系统， 中心控制系统 2可以是负 载敏感闭系统， 回转液压泵 11可以是负流量变量泵， 通断控制装置 14可 由电磁比例阀形成， 即具体可以为电磁比例阀； 流量控制装置 12可主要有 与回转液压泵 11连接的常开式旁通阀形成， 常开式旁通阀的输出口可以与 负流量变量泵的斜盘连接， 实现对负流量变量泵的流量控制； 常开式旁通 阀的控制端可以与回转信号接入端 31连接，并随回转动作启动而逐渐关闭。
中心控制系统 2可以包括第一液压泵 21和第二液压泵 22 ,第一液压泵 21和第二液压泵 22可以均为负流量泵；第一液压泵 21和第二液压泵 22分 别配备主要由旁通阀 23和卸载阀 24组成的流量压力控制装置以控制流量 和压力。 第一液压泵 21和第二液压泵 22以各自连接的旁通阀 23和卸载阀 24共同的输出信号作为反馈信号， 采用负流量控制。 第一液压泵 21和第二 液压泵 22也可以采用正流量泵， 此时其控制方式变为正流量控制， 主阀结 构可以不需要任何改动。 需要说明的是， 上述事实方式仅用以说明， 并不 以此显示本发明的实施形式和保护范围。 上述负流量控制为， 相应液压泵 的排量随着输入信号增大而减小； 上述正流量控制为， 相应液压泵的排量 随着输入信号增大而增大。
才艮据上述描述， 可以理解， 中心控制系统 2不限于控制除回转动作以 外的其他挖掘机所有动作， 也可以控制挖掘机中除回转动作之外的一部分 动作， 即控制挖掘机预定动作的系统。
本发明的实施例中还包括一种挖掘机液压系统的控制方法， 其中， 挖 掘机液压系统为上述挖掘机液压系统； 控制方法中， 回转液压泵 11的流量 控制方法可以采用负流量控制； 在回转单独动作时， 回转液压泵 11采用预 置的回转特有的功率 PQ曲线运转； 复合动作时， 回转液压泵 11采用预置 的正常功率 PQ曲线运转， 多余流量流向挖掘机其他动作控制阀。
本发明的实施例中还包括一种挖掘机， 其中， 采用上述的方法进行控 制。 提供的另一种挖掘机， 包括上述任一挖掘机液压系统。 以上所述仅为本发明较佳的实施例， 并非因此限制本发明的申请专利 范围， 所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化， 或者 本领域技术人员惯用的技术手段进行替换， 均包含在本发明的保护范围内。 工业实用性
本发明提供的液压系统在回转单动作时， 回转液压泵独立供应回转控 制系统， 可以降低油耗。 在复合动作操作时， 回转液压泵通过电磁比例阀 控制向中心控制系统的供油量， 复合操作性好， 可防止斗杆吸空。 回转系 统只针对回转， 负载敏感结构与常开式旁通阀组合， 降低了回转启动时的 沖击， 提高了回转操作性。 因此， 本发明具有工业实用性。

Claims

权利要求书
1. 一种挖掘机液压系统， 其特征在于， 包括回转控制系统和控制除回 转动作以外的预定动作的中心控制系统， 所述回转控制系统包括回转液压 泵以及回转控制阀组， 所述回转液压泵与所述回转控制阀组连接；
所述回转控制系统通过一通断控制装置与所述中心控制系统连接； 所述通断控制装置连接有一流向控制装置， 所述流向控制装置限制流 向为由回转控制系统向中心控制系统；
所述通断控制装置的控制端接收挖掘机的回转信号、 动臂提升信号和 斗杆挖掘信号， 并根据回转信号、 动臂提升信号和斗杆挖掘信号以及预置 策略使回转控制系统与中心控制系统接通、 断开或者改变回转控制系统与 中心控制系统之间的流量。
2. 如权利要求 1所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述回转控制系 统为开环负载敏感系统。
3. 如权利要求 1所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述中心控制系 统为负载敏感闭系统。
4. 如权利要求 1所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述通断控制装 置为电磁比例阀。
5. 如权利要求 2所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述回转液压泵 为负流量变量泵。
6. 如权利要求 3所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述中心控制系 统包括第一液压泵和第二液压泵， 所述第一液压泵和第二液压泵为负流量 泵， 所述第一液压泵和第二液压泵分别配备流量压力控制装置， 所述流量 压力控制装置包括旁通阀和卸载阀。
7. 如权利要求 3所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述中心控制系 统包括第一液压泵和第二液压泵， 所述第一液压泵和第二液压泵为正流量 泵， 所述第一液压泵和第二液压泵分别配备流量压力控制装置， 所述流量 压力控制装置包括旁通阀和卸载阀。
8. 如权利要求 5所述挖掘机液压系统， 其特征在于， 所述回转液压泵 通过所述流量控制装置与所述回转控制阀组连接； 所述流量控制装置包括 与所述回转液压泵连接的常开式旁通阀， 所述常开式旁通阀的输出口与所 述负流量变量泵的斜盘连接， 所述常开式旁通阀的控制端接收所述回转信 号， 并随回转动作启动而逐渐关闭。
9. 一种挖掘机， 其特征在于， 包括权利要求 1-8中任一所述挖掘机液 压系统。
10. 一种挖掘机液压系统的控制方法， 其特征在于， 所述挖掘机液压 系统为权利要求 1-8中任一所述挖掘机液压系统；
该控制方法中， 所述回转液压泵的流量控制方法采用负流量控制； 在 回转单独动作时， 所述回转液压泵采用预置的回转特有的功率 PQ曲线； 复 合动作时， 所述回转液压泵采用预置的正常功率 PQ曲线， 多余流量流向挖 掘机其他动作控制阀。
PCT/CN2012/085799 2012-06-26 2012-12-04 挖掘机液压系统、挖掘机及挖掘机液压系统的控制方法 WO2014000376A1 (zh)

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CN201210211949.7 2012-06-26

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