CN115823038A - 控制油路、液压系统、作业臂和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制油路、液压系统、作业臂和工程机械。该控制油路中设置有负载反馈回路和用于与负载油路并联的流量调节阀。当控制油路处于第一工作状态下时，变量泵工作，负载反馈回路能够将负载压力反馈给变量泵，以令变量泵基于负载压力调节自身排量；当控制油路处于第二工作状态下时，定量泵工作，负载反馈回路能够将负载压力反馈给流量调节阀，以调节流量调节阀和负载油路的排量分配。通过该控制油路，不仅能够根据不同工况，选用变量泵单独驱动，或选用定量泵单独驱动，而且也能够在定量泵和变量泵工作时，为其匹配合适的液压回路，达到全局最优。

Description

控制油路、液压系统、作业臂和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种控制油路、一种设置有该控制油路的液压系统、一种设置有该液压系统的作业臂，以及一种设置有该作业臂的工程机械。

背景技术

在混凝土作业过程中，一般通过液压系统来驱动机械手各个关节处的执行元件，使其完成相应的动作，从而控制机械手完成作业。目前常用的混凝土机械的布料系统由液压系统中的“泵阀组合液压控制系统”进行驱动控制，常用的泵阀组合液压控制系统分两种：

①变量泵与负载敏感多路阀(PSV)结合；

②定量泵与带三通流量调节阀的多路阀(PSL)相结合。

由于上述两种泵阀组合液压控制系统都有其最优工况，也都有其局限性，每个系统只能满足部分工况需求，难以达到全局最优。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制油路、一种设置有该控制油路的液压系统、一种设置有该液压系统的作业臂，以及一种设置有该作业臂的工程机械，通过该控制油路，能够根据实际工况选择定量泵或变量泵工作，并匹配合适的液压回路，达到全局最优。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种控制油路，包括负载反馈回路，以及用于与负载油路并联的流量调节阀；

第一工作状态下，所述负载反馈回路能够将负载压力反馈给变量泵，以令所述变量泵基于负载压力调节自身排量；

第二工作状态下，所述负载反馈回路能够将负载压力反馈给所述流量调节阀，以调节所述流量调节阀和所述负载油路的排量分配。

可选地，在上述控制油路中，还包括卸荷阀：

所述卸荷阀为开关阀，其连通状态下能够将所述负载反馈回路(LS)接入油箱，关闭状态下能够反馈负载压力。

可选地，在上述控制油路中，还包括切换阀；

当所述切换阀处于第一工作位时，所述控制油路处于所述第一工作状态；

当所述切换阀处于第二工作位时，所述控制油路处于所述第二工作状态。

可选地，在上述控制油路中，所述切换阀设置有第一接口、第二接口和出油口；

当所述切换阀处于所述第一工作位时，所述第一接口和所述出油口连通；

当所述切换阀处于所述第二工作位时，所述第二接口和所述出油口连通。

可选地，在上述控制油路中，设置有负载油路供油口和负载油路回油口；

所述流量调节阀为比例阀，其中：所述比例阀的进油口和非弹簧端接口均与所述负载油路供油口连通；

所述比例阀的出油口与所述负载油路回油口连通；

所述非弹簧端接口、所述第一接口依次串联设置在所述负载油路供油口的下游，且与负载油路并联；

所述出油口与所述流量调节阀的弹簧端接口连通；

所述第二接口用于和变量泵控制油口并联，且与所述负载反馈回路连通，以接收所述负载反馈回路的负载压力。

可选地，在上述控制油路中，所述流量调节阀的所述弹簧端接口处设置有溢流阀；

和/或，所述控制油路中还设置有减压阀，所述非弹簧端接口、所述第一接口、所述减压阀依次串联。

可选地，在上述控制油路中，所述切换阀为电磁阀，或带记忆功能的手动阀。

可选地，在上述控制油路，所述切换阀为板式阀，或插装阀。

一种液压系统，包括变量泵、定量泵，以及上述控制油路，其中：

所述变量泵和所述定量泵并联设置在所述控制油路的负载油路供油口的上游。

可选地，在上述液压系统中，所述变量泵和所述定量泵分别与第一驱动装置、第二驱动装置传动连接。

可选地，在上述液压系统中，所述变量泵的出口和所述负载油路供油口之间设置有第一单向阀；

所述定量泵的出口和所述负载油路供油口之间设置有第二单向阀。

一种作业臂，包括多个关节，每个关节处或多个关节处分别设置有执行元件，所述执行元件包括液压缸，以及用于控制所述液压缸动作的片式多路阀；所述作业臂还包括如上文中所述的液压系统，用于为所述片式多路阀提供液压油。

一种工程机械，设置有如上文中所述的作业臂。

本发明提供的控制油路、液压系统、作业臂和工程机械中，由于负载反馈回路不仅能够在第一工作状态下(即变量泵工作时)将负载压力反馈给变量泵以令变量泵基于负载压力调节自身排量，而且还能够在第二工作状态下(即定量泵工作时)将负载压力反馈给流量调节阀，以调节流量调节阀和负载油路的排量分配，从而能够根据不同工况，选用变量泵单独驱动，或选用定量泵单独驱动，而且也能够在定量泵和变量泵工作时，为其匹配合适的液压回路，达到全局最优。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明实施例提供的控制油路的原理图；

图2为本发明实施例提供的切换阀的结构简图；

图3为本发明实施例提供的液压系统中的PSV型回路(图中加粗线条)的基本路径示意图；

图4为本发明实施例提供的液压系统中的PSL型回路(图中加粗线条)的基本路径示意图；

图5为本发明实施例提供的作业臂的液压系统原理图。

具体实施方式

在大型工程机械作业过程中，为保证工作可靠性，需要为其安排“变量泵+定量泵”两组动力系统，以根据不同工况，选用变量泵单独驱动，或选用定量泵单独驱动。

为了满足上述需求，本发明实施例公开了一种控制油路、一种设置有该控制油路的液压系统、一种设置有该液压系统的作业臂，以及一种设置有该作业臂的工程机械，通过该控制油路，能够根据实际工况选择定量泵或变量泵工作，并匹配合适的液压回路，达到全局最优。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，请参见图1至图4，本发明实施例提供的控制油路中设置有负载反馈回路LS和流量调节阀5，其中：

负载反馈回路LS，即动压反馈回路，与负载(可参见图5中的多路阀)连接，能够检测并反馈负载压力，具体可参见图1和图5中的卸荷馈阀6上方进油口处连接的油路；

流量调节阀5与负载油路并联，负载油路的起始位置可参见图3和图4中P点(即负载油路供油口，简称供油口)的右向大箭头和R点(即负载油路回油口，简称回油口)的左向大箭头；

当该控制油路处于第一工作状态时，液压系统中的变量泵7工作，负载反馈回路LS将负载压力反馈给变量泵7，以令变量泵7能够实时根据负载压力调节排量，此时，控制油路中形成PSV型回路，即安全阀控制回路，能够根据实际工况中的负载情况实时调节供油液压和排量；

当该控制油路处于第二工作状态时，液压系统中的定量泵8工作，负载反馈回路LS将负载压力反馈给流量调节阀5，以通过流量调节阀5调节负载油路的液压和排量，此时，由于流量调节阀5与负载油路并联，从而在定量泵8排量不变的情况下，增大/减小进入流量调节阀5所在油路的供油量，即可减小/增大进入负载油路的供油量，可见，此时控制油路中形成了PSL型回路，即比例阀控制回路，能够根据实际工况中的负载情况实时调节负载油路内的液压及排量。

可见，本发明实施例提供的控制油路和液压系统，不仅能够根据不同工况，选用变量泵单独驱动，或选用定量泵单独驱动，而且也能够在定量泵和变量泵工作时，为其匹配合适的液压回路，达到全局最优。

具体实施时，可参见图1和图5，上述控制油路中设置有卸荷阀6。卸荷阀6为开关阀，其连通状态下能够将负载反馈回路LS接入油箱，关闭状态下能够反馈负载压力。具体地，如图1中所示，可将卸荷阀6设置成得电打开(即连通状态)，失电关闭。卸荷阀6得电时，负载反馈回路LS将负载压力反馈至变量泵7的X口；卸荷阀6失电时，负载反馈回路LS将负载压力接入油箱，实现卸载。

具体实施时，上述控制油路中设置有切换阀4。当切换阀4处于第一工作位(即图1和图2中的上位)时，控制油路处于第一工作状态，变量泵7工作；当切换阀4处于第二工作位(即图1和图2中的下位)时，控制油路处于第二工作状态，定量泵8工作。具体地，该切换阀4可以是二位三通电磁阀。或者，在其他具体实施例中，也可以采用带记忆功能的手动阀作为切换阀4。而且，切换阀4可以是板式阀，或插装阀(例如螺纹插装阀)，或其他能够实现上述切换功能的控制阀。

请参见图1和图3，以二位三通阀为例，切换阀4设置有第一接口e、第二接口g和出油口f：当切换阀4处于第一工作位(即图1和图2中的上位)时，第一接口e和出油口f连通，控制油路中形成PSV型回路，变量泵7工作；当切换阀4处于第二工作位(即图1和图2中的下位)时，第二接口g和出油口f连通，控制油路中形成PSL型回路，变量泵8工作。

具体实施时，请参见图1，上述流量调节阀5优选采用比例阀，例如能够根据两侧油压差值调节流量的三通比例阀。其中：比例阀的进油口c和非弹簧端接口h均与负载油路供油口P连通；比例阀的出油口d与负载油路回油口R连通；非弹簧端接口h、第一接口e依次串联设置在供油口P的下游，且与负载油路并联；出油口f与流量调节阀5的弹簧端接口k连通；第二接口g和变量泵控制油口x并联，且与负载反馈回路LS连通，以接收负载反馈回路LS反馈的负载压力。

通过上述连接关系可见，该控制油路中将负载反馈回路LS直接与切换阀4的第二接口g连接，从而能够在变量泵7工作时将负载压力反馈给变量泵7的控制油口x，以令变量泵7能够根据负载压力实时调整自身排量；又由于该控制油路中将负载反馈回路LS与流量调节阀5的弹簧端接口k连接，从而能够在定量泵8工作时将负载压力反馈给流量调节阀5，并控制流量调节阀5的阀芯处于不同位置，以令变量泵5能够根据负载压力实时调整负载油路中的液压和流量。

具体实施时，该控制油路的工作过程如下：

一)切换阀4处于第一工作位时，切换阀4的第一接口e和出油口f连通，第二接口g处于关闭状态。此时，P口压力油通过下油路(即图1中M点的下方油路)到达流量调节阀5的非弹簧端接口h，并通过上油路(即图1中M点的左侧油路)和切换阀4到达流量调节阀5的弹簧端接口k，从而，流量调节阀5两侧的油压相等，即图1中的h口油压和k口油压相等。此时，流量调节阀5的阀芯在弹簧力的作用下被顶在断开位置，流量调节阀5处于断开位(即图3中的下位)，失去流量调节的功能；

二)切换阀4处于第二工作位时，切换阀4的第二接口g和出油口f连通，并且，由于第二接口g与负载反馈回路LS连接，从而，能够将负载反馈回路LS感应到的负载压力反馈到流量调节阀5的弹簧端接口k。此时，流量调节阀5的非弹簧端接口h为P口供油压力，流量调节阀5的弹簧端接口k为负载反馈回路LS反馈过来的负载压力，从而，流量调节阀5两侧的油压不相等，流量调节阀5处于接通位(即图2中的上位)。此时，流量调节阀5的进出油口(即图2中的进油口c和出油口d)分别连接供油口P、回油口R；并且，变量泵的控制油口X失去功能，变量泵不启动。

具体实施时，请参见图1，在上述控制油路中，流量调节阀5的弹簧端接口k处设置有溢流阀9；控制油路中还设置有减压阀10，非弹簧端接口h、第一接口e、减压阀10依次串联。从而可见，本发明实施例提供的泵阀组合液压控制系统中，在流量调节阀5与减压阀10之间的油路上并联设置有一个切换阀4，该切换阀4的三个油口(e,f,g)分别与流量调节阀5的一端、减压阀10的一端、负载反馈回路(LS)连接，图1中的X口与变量泵控制阀的控制油口连接(可以认为变量泵控制阀的控制油口即为图1中的X)。

具体实施时，变量泵7与定量泵8由不同的动力源连接，各自经一单向阀后并联于多路阀头联进油口处。请参见图3，在本发明提供的液压系统中，变量泵7和定量泵8并联设置在负载油路的供油口P处，且分别与第一驱动装置、第二驱动装置传动连接。优选地，变量泵7的出口和供油口P之间还设置有第一单向阀11，定量泵8的出口和供油口P之间还设置有第二单向阀12。可见，变量泵与定量泵与不同的动力源连接。或者，在其他实施例中也可以通过其他方式布置变量泵和定量泵，只要能够保证变量泵和定量泵分别可以单独驱动即可。

综上可见，本发明实施例提供了一种新型的控制油路，能够充分结合PSV型回路(或称为负载敏感多路阀)与PSL型回路(或称为带三通流量调节阀的多路阀)的控制功能，将两种功能通过原理与结构设计，将其结合在一个多路阀控制油路中，使得机器在变量泵提供动力时使用PSV型回路的多路阀控制功能，定量泵提供动力时使用PSL型回路的多路阀控制功能，而不必在系统中备份两组彼此独立的多路阀控制油路。

本发明实施例还提供了一种作业臂，例如混凝土布料系统机械手，即臂架，或称为机械臂，其一个关节处或多个关节处分别设置有执行元件，每个执行元件包括液压缸，以及用于控制液压缸动作的片式多路阀。而且，该混凝土布料系统机械手中还设置有如上文中所述的液压系统，用于为片式多路阀提供液压油。

具体请参见图3，该机械臂的多个关节处分别设置有上述执行元件，多个执行元件中的片式多路阀并联布置构成多个工作联2。此外，该混凝土布料系统机械手中还包括头联1(或称为进油联)和尾联3，上述泵阀组合液压控制系统位于头联1，以利用切换阀4来改变头联的工作形式使得多路阀控制油路具有PSL和PSV两种工作状态。

具体实施时，可将片式多路阀设置为整体铸造的多路阀而不失去上述控制机构形式。头联1针对液压泵的形式不同(定量泵/变量泵)可以使用不同的结构。

可见，本发明在臂架驱动多路阀进油联(头联)上改进其控制油路，通过该切换阀可以根据系统工作状态(即此时使变量泵还是定量泵在为系统提供流量)来改变进油联的控制方式。

具体地，请参见图3和图4：

当液压系统处于变量泵工作状态时，切换阀4打到上位，此时控制油路进入PSV型回路工作状态，由于切换阀4的g口被断开，负载反馈回路LS(即图1中的卸荷阀6的上方进油口连接的油路)反馈的负载压力油通过X口进入变量泵7的斜盘控制机构，此时P口压力油通过上下油路经过切换阀4达到流量调节阀5的两侧，此时流量调节阀5两侧的油压相等，从而其阀芯在弹簧力的作用下被顶在断开位置，流量调节阀5失去其功能。此时控制油路与变量泵7组成PSV型回路驱动工作。

具体实施时，PSV型回路的工作原理为：

正常待机情况下，变量泵输出自身压力约14-25bar，此时系统压力就是14-25bar，泵没有负载反馈，排量最小，几乎没有流量输出；当工作联中的任何一片阀工作时，AB口的负载压力通过负载反馈回路LS和梭阀传递到变量泵信号口，此时泵斜盘发生变化，流量输出开始增加，压力开始上升，直到控制AB口所需要的流量，当手柄杆和主阀芯位移发生变化，泵也随之发生变化达到按需输出流量，做到节能的目的。

具体地，请参见图3和图5：

当液压系统处于定量泵工作状态时，切换阀4打到下位，此时控制油路进入PSL型回路工作状态，由于切换阀4的g口被连通，负载反馈回路LS反馈的负载压力油通过切换阀4的f口到达流量调节阀5的弹簧端，此时P口压力油上端油口被切换阀断开，只有下端油路到达流量调节阀5的非弹簧端，此时流量调节阀5开始工作，X口失去功能，此时控制油路与定量泵8组成PSL型回路驱动工作。

具体实施时，PSL型回路的工作原理为：

在正常待机状态下，P口先导油到流量调节阀5的阀芯一侧，顶开阀芯，克服弹簧9bar的力，P和R接通，系统压力约9bar，当工作联中的任何一片阀工作时，AB口的负载压力通过负载反馈回路LS和梭阀传递到流量调节阀5的弹簧腔，此时流量调节阀5的阀芯开口减小，系统压力上升，直到阀芯两端力平衡状态，压力稳定；多余的流量通过R口流回油箱。

综上，本发明实施例还提供了一种工程机械，其设置有上文中所述的作业臂。

最后，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种控制油路，其特征在于，包括负载反馈回路(LS)，以及用于与负载油路并联的流量调节阀(5)；

第一工作状态下，所述负载反馈回路(LS)能够将负载压力反馈给变量泵(7)，以令所述变量泵(7)基于负载压力调节自身排量；

第二工作状态下，所述负载反馈回路(LS)能够将负载压力反馈给流量调节阀(5)，以调节所述流量调节阀(5)和所述负载油路的排量分配。

2.根据权利要求1所述的控制油路，其特征在于，还包括卸荷阀(6)：

所述卸荷阀(6)为开关阀，其连通状态下能够将所述负载反馈回路(LS)接入油箱，关闭状态下能够反馈负载压力。

3.根据权利要求1所述的控制油路，其特征在于，还包括切换阀(4)；

当所述切换阀(4)处于第一工作位时，所述控制油路处于所述第一工作状态；

当所述切换阀(4)处于第二工作位时，所述控制油路处于所述第二工作状态。

4.根据权利要求3所述的控制油路，其特征在于，所述切换阀(4)设置有第一接口(e)、第二接口(g)和出油口(f)；

当所述切换阀(4)处于所述第一工作位时，所述第一接口(e)和所述出油口(f)连通；

当所述切换阀(4)处于所述第二工作位时，所述第二接口(g)和所述出油口(f)连通。

5.根据权利要求4所述的控制油路，其特征在于，所述控制油路设置有负载油路供油口(P)和负载油路回油口(R)；

所述流量调节阀(5)为比例阀，其中：

所述比例阀的进油口(c)和非弹簧端接口(h)均与所述负载油路供油口(P)连通；

所述比例阀的出油口(d)与所述负载油路回油口(R)连通；

所述非弹簧端接口(h)、所述第一接口(e)依次串联设置在所述负载油路供油口(P)的下游，且与负载油路并联；

所述出油口(f)与所述流量调节阀(5)的弹簧端接口(k)连通；

所述第二接口(g)用于和变量泵控制油口(x)并联，且与所述负载反馈回路(LS)连通，以接收所述负载反馈回路(LS)反馈的负载压力。

6.根据权利要求5所述的控制油路，其特征在于，所述流量调节阀(5)的所述弹簧端接口(k)处设置有溢流阀(9)；

和/或，所述控制油路中还设置有减压阀(10)，所述非弹簧端接口(h)、所述第一接口(e)、所述减压阀(10)依次串联。

7.根据权利要求3所述的控制油路，其特征在于，所述切换阀(4)为电磁阀，或带记忆功能的手动阀；

和/或，所述切换阀(4)为板式阀，或插装阀。

8.一种液压系统，其特征在于，包括变量泵(7)、定量泵(8)，以及如权利要求1至7任一项所述的控制油路，其中：

所述变量泵(7)和所述定量泵(8)并联设置在所述控制油路的负载油路供油口(P)的上游。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述变量泵(7)的出口和所述负载油路供油口(P)之间设置有第一单向阀(11)；

所述定量泵(8)的出口和所述负载油路供油口(P)之间设置有第二单向阀(12)。

10.一种作业臂，包括多个关节，每个关节处或多个关节处分别设置有执行元件，所述执行元件包括液压缸，以及用于控制所述液压缸动作的片式多路阀，其特征在于，还包括如权利要求8或9所述的液压系统，用于为所述片式多路阀提供液压油。

11.一种工程机械，其特征在于，设置有如权利要求10所述的作业臂。

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