CN115962166A - 液压驱动系统以及工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压驱动系统以及工程车辆，涉及工程机械领域，用以降低柴油机被反推超速的现象发生。液压驱动系统包括马达、液压泵、第一单向阀、加载溢流阀以及先导溢流阀。马达包括第一工作油口和第二工作油口。液压泵包括第三工作油口和第四工作油口。第一单向阀，布置于马达的第二工作油口和液压泵的第四工作油口之间的油路上。加载溢流阀与第一单向阀并列布置，也布置于马达的第二工作油口和液压泵的第四工作油口之间的油路上。先导溢流阀与加载溢流阀的控油口连通，以控制加载溢流阀的阀位。上述技术方案提供的液压驱动系统，避免过高的加载压力引起系统额外的能量损耗，使得设备可以在被动状态全速运行的同时，保证了系统的工作效率。

Description

液压驱动系统以及工程车辆

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种液压驱动系统以及工程车辆。

背景技术

液压驱动系统广泛应用于各种移动式工程机械，作为动力系统驱动设备。柴油机是移动式工程机械液压系统最广泛使用的动力源。液压系统类型方面，综合考虑系统效率和系统自身经济型，尤其是大功率(大流量)系统，闭式液压系统相对更普遍。

闭式液压系统在驱动系统做负功的工况下(负载下放或者下坡等)，能量反馈同时也是一把双刃剑。作为自身的一个普遍特性，柴油机能承受的负载反推扭矩很有限。所以当马达给动力系统的能量反馈在没有其他泵消耗使用的情况下，系统承受的反馈扭矩不能超出柴油机自身限制。如果超出限定，柴油机就会被反推超速。

相关技术中，对于闭式液压系统的柴油机被反推超速的问题，通用的做法是保持常用闭式液压系统设计，不做处理。

发明内容

本发明提出一种液压驱动系统以及工程车辆，用以降低柴油机被反推超速的现象发生。

本发明实施例提供了一种液压驱动系统，包括：

马达，包括第一工作油口和第二工作油口；

液压泵，包括第三工作油口和第四工作油口；

第一单向阀，布置于所述马达的第二工作油口和所述液压泵的第四工作油口之间的油路上；

加载溢流阀，与所述第一单向阀并列布置，也布置于所述马达的第二工作油口和所述液压泵的第四工作油口之间的油路上；以及

先导溢流阀，与所述加载溢流阀的控油口连通，以控制所述加载溢流阀的阀位。

在一些实施例中，液压驱动系统还包括：

柴油机；所述先导溢流阀以所述柴油机的实际转速为控制信号，以改变所述先导溢流阀的阀位。

在一些实施例中，所述第一单向阀的进油口与所述马达的第二工作油口流体连通，所述第一单向阀的出油口安装有第一弹簧，且所述第一单向阀的出油口与所述液压泵的第四工作油口流体连通。

在一些实施例中，所述加载溢流阀的进油口与所述液压泵的第四工作油口流体连通，所述加载溢流阀的出油口与所述马达的第二工作油口流体连通；所述加载溢流阀的第一控制端与所述加载溢流阀的进油口流体连通；所述加载溢流阀的第二控制端设置有第二弹簧，且所述加载溢流阀的第二控制端与所述先导溢流阀流体连通。

在一些实施例中，所述先导溢流阀的控制端以柴油机的实际转速为控制信号，所述先导溢流阀的第一油口与所述加载溢流阀的第二控制端流体连通，所述先导溢流阀的第二油口与油箱流体连通。

在一些实施例中，液压驱动系统还包括：

第二单向阀，布置于所述马达的第二工作油口，以实现单向回油。

在一些实施例中，所述第二单向阀的进油口与所述液压泵的补油油路流体连通。

在一些实施例中，所述液压泵包括：

主泵，包括所述第三工作油口和所述第四工作油口；所述主泵的所述第三工作油口与所述马达的第一工作油口流体连通；以及

补油泵，与所述主泵机械连接；所述第二单向阀的进油口与所述补油泵的出油口流体连通。

在一些实施例中，所述第二单向阀的出油口与所述马达的第二工作油口流体连通，所述第二单向阀的出油口还安装有第三弹簧。

本发明实施例还提供一种工程车辆，包括本发明任一技术方案所提供的液压驱动系统。

上述技术方案提供的液压驱动系统，通过适时控制加载压力，可以根据负载情况控制加载压力，避免过高的加载压力引起系统额外的能量损耗，使得设备可以在被动状态全速运行的同时，不需要降低液压泵的排量，保护了柴油机，降低了系统故障率，提升了系统的可靠性，保证了系统的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的液压驱动系统的原理示意图。

图2为本发明实施例提供的液压驱动系统主动驱动状态的液压油流向示意图。

图3为本发明实施例提供的液压驱动系统被动驱动状态的液压油流向示意图。

附图标记：

1、马达；2、液压泵；3、第一单向阀；4、加载溢流阀；5、先导溢流阀；6、第二单向阀；11、第一工作油口；12、第二工作油口；21、第三工作油口；22、第四工作油口；23、主泵；24、补油泵。

具体实施方式

下面结合图1～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

发明人研究发现：相关技术中对柴油机存在的柴油机反推超速问题不加处理是因为液压系统给柴油机的反馈扭矩有限，相关技术认为即使是总体效率较高的闭式液压系统，系统整体的机械液压驱动效率也只占总驱动功率的一定比率。即使在最大工作功率状况下，驱动系统在“被驱动”的时候，大多数工况下，有了设备总体驱动效率的“帮助”，柴油机不会被反推过载。发明人认为：这种方式人为忽略了柴油机反推超速问题产生的可能性，使得系统存在潜在隐患。本发明实施例的技术方案，直面这种问题的，并且给出了相应的解决方案。

参见图1，本发明实施例提供一种液压驱动系统，液压驱动系统具体可以为闭式液压系统。

液压驱动系统包括马达1、液压泵2、第一单向阀3、加载溢流阀4以及先导溢流阀5。马达1包括第一工作油口11和第二工作油口12。液压泵2包括第三工作油口21和第四工作油口22。第一单向阀3布置于马达1的第二工作油口12和液压泵2的第四工作油口22之间的油路上。加载溢流阀4与第一单向阀3并列布置，也布置于马达1的第二工作油口12和液压泵2的第四工作油口22之间的油路上。先导溢流阀5与加载溢流阀4的控油口连通，以控制加载溢流阀4的阀位。

液压系统是通过液压泵2，把机械能转换为液压能，用来驱动执行元件(液压马达1或者油缸)的系统。

闭式液压系统是通过液压泵2直接控制液压马达1的一种内循环液压驱动系统。闭式系统直接通过控制液压泵2的主泵23的排量来控制动作速度和方向。马达1和液压泵2直接通过管路连接，相比开式系统没有换向阀而产生额外压损，液压系统整体效率更有优势。闭式系统在负载下放过程由液压液压泵2和马达1形成的回路来控制，避免开式阀控带来额外的系统发热等能力损失，且闭式系统控制负载下放的稳定性相对更好，尤其是大功率系统，没有控制液压阀的尺寸、流量限制问题。闭式系统控制负载下放过程中，负载的重力势能最终可以做能量反馈回收，通过主泵23转换为机械能。复合动作情况下，可以用于驱动同步工作的其他马达。

马达1的第一工作油口11、第二工作油口12分别连接不同的控制阀，以实现执行机构的动作。

参见图1，液压泵2包括主泵23以及补油泵24，两者通过机械方式固定连接。主泵23包括第三工作油口21和第四工作油口22；主泵23的第三工作油口21与马达1的第一工作油口11流体连通。补油泵24与主泵23机械连接；第二单向阀6的进油口与补油泵24的出油口流体连通。

主泵23提供液压油，并将液压油提供至需要的阀组。主泵23提供的液压油还经由第三工作油口21流向马达1的第一工作油口11。

在一些实施例中，液压驱动系统还包括柴油机。先导溢流阀5以柴油机的实际转速为控制信号，通过调节先导溢流阀5的控制信号大小来控制先导溢流阀5的先导压力设定。

系统对柴油机的反推扭矩＝液压泵2的主泵23的反馈扭矩-补油泵24的驱动扭矩＝主泵23排量*主泵23的A&B压差*n-补油泵24的驱动扭矩，其中，n是固定系数。主泵23的A&B压差是指主泵23的第三工作油口21、第四工作油口22的压差。主泵23的A&B压差由负载决定，与负载成正比。

上述技术方案，通过在液压泵2的低压侧增加一定的加载压力，即可达到限制液压泵2扭矩(即第三工作油口21和第四工作油口22的压差)的目的。任何工况下，负载产生的压力，液压泵2A&B压差和加载压力关系始终满足如下关系：液压驱动系统的负载产生压力＝液压泵2的第三液压油口和第四液压油口的压差+加载压力+系统补油压力。上述技术方案可以在不降低液压泵2的排量的前提下，保持系统高效工作，且实现了对液压泵2的第三工作油口21、第四工作油口22的压差控制。

在一些实施例中，第一单向阀3的进油口30与马达1的第二工作油口12流体连通，第一单向阀3的出油口32安装有第一弹簧31，且第一单向阀3的出油口32与液压泵2的第四工作油口22流体连通。

在一些实施例中，加载溢流阀4的进油口42与液压泵2的第四工作油口22流体连通，加载溢流阀4的出油口41与马达1的第二工作油口12流体连通；加载溢流阀4的第一控制端与加载溢流阀4的进油口42流体连通；加载溢流阀4的第二控制端设置有第二弹簧43，且加载溢流阀4的第二控制端与先导溢流阀5流体连通。负载下放稳定性主要由加载溢流阀4控制，如此布置，对于大流量系统，运行稳定性更高。

参见图1，先导溢流阀5具体比如为先导比例溢流阀。在一些实施例中，先导溢流阀5的控制端以柴油机的实际转速为控制信号，先导溢流阀5的第一油口51与加载溢流阀4的第二控制端流体连通，先导溢流阀5的第二油口52与油箱流体连通。

上述技术方案，在液压泵2出口增加加载溢流阀4和先导溢流阀5。以柴油机转速为反馈信号，通过控制先导溢流阀5来调节加载溢流阀4的压力值。

在一些实施例中，液压驱动系统还包括第二单向阀6，第二单向阀6布置于马达1的第二工作油口12，以实现单向回油。第二单向阀6的进油口62与补油泵24的出油口241流体连通。

在液压泵2的A、B口(第三工作油口21和第四工作油口22)压力在加载后超出系统补油压力，补油泵24通过第二单向阀6来为系统补油。

在一些实施例中，第二单向阀6的出油口61与马达1的第二工作油口12流体连通，第二单向阀6的出油口61还安装有第三弹簧62。

在一些实施例中，第二单向阀6的进油口63与液压泵2的补油油路流体连通。

被驱动状态下，柴油机反馈扭矩(液压泵2的第三工作油口21、第四工作油口22的压差)超过限定值后，柴油机会被反推超速。柴油机转速信号反馈至先导溢流阀5，适时控制加载溢流阀4的压力，就可以始终限制、调节柴油机反作用扭矩值。

参见图1，液压泵2的A口(第三工作油口21)和马达1的A口(第一工作油口11)之间的管线，为负载产生压力区域，液压泵2和马达1通过机械能和液压能的相互转换，在此管路区域形成高压，通过马达1产生扭矩来控制负载。

液压泵2的B口(第二工作油口12)到加载溢流阀4中间的管路区域，为加载压力区域。

与马达1的B口(第二工作油口12)相通的管路区域，为系统补油压力区，这部分始终工作在系统补油压力下。

下面介绍液压驱动系统的工作原理。

参见图2，液压系统处于主动驱动状态(负载提升)下，系统通过第一单向阀3形成回路。油液流向参见图2所示，油液从液压泵2的第三工作油口21流向马达的第一工作油口。然后液压油从马达1的第二工作油口12流出，经过第一单向阀3流到液压泵2的第四工作油口22。

参见图3，当系统处于被驱动状态(负载下放)时，系统通过加载溢流阀4形成回路。液压油从液压泵2的第四工作油口22流向加载溢流阀4，然后经由马达1的第二工作油口12进入到马达1中，然后从马达1的第一工作油口11流出，最后流回液压泵2的第三工作油口21。当负载反馈超过柴油机自身限制时，柴油机转速增大，实际转速用来反馈控制先导溢流阀5。通过先导溢流阀5来控制加载溢流阀4的压力，进而减小液压泵2A、B口(第三工作油口21和第四工作油口22)之间的压力差，消减系统给柴油机的反馈扭矩。在此过程中，负载下降可以保持在高速运行。

本发明实施例的技术方案，针对液压马达1单向被动驱动的状态，增加了第一单向阀3、加载溢流阀4和先导溢流阀5。对于类似上下坡行走等双向均会被动驱动的状态，可在液压泵2两端分别增加第一单向阀3、加载溢流阀4和先导溢流阀5，此情况下系统工作原理跟单向系统相同。

本发明实施例还提供一种工程车辆，包括本发明任一技术方案所提供的液压驱动系统。

上述技术方案，可应用于柴油机驱动的闭式液压系统中，用于发动机被动过载保护，该系统有更高的可靠性和安全性，同时操作简单化，更加满足智能化、经济型、高效性、安全性的发展趋势，在有效保护柴油机的同时兼顾液压系统的综合效率，达到节能的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液压驱动系统，其特征在于，包括：

马达(1)，包括第一工作油口(11)和第二工作油口(12)；

液压泵(2)，包括第三工作油口(21)和第四工作油口(22)；

第一单向阀(3)，布置于所述马达(1)的第二工作油口(12)和所述液压泵(2)的第四工作油口(22)之间的油路上；

加载溢流阀(4)，与所述第一单向阀(3)并列布置，也布置于所述马达(1)的第二工作油口(12)和所述液压泵(2)的第四工作油口(22)之间的油路上；以及

先导溢流阀(5)，与所述加载溢流阀(4)的控油口连通，以控制所述加载溢流阀(4)的阀位。

2.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，还包括：

柴油机；所述先导溢流阀(5)以所述柴油机的实际转速为控制信号，以改变所述先导溢流阀(5)的阀位。

3.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述第一单向阀(3)的进油口(30)与所述马达(1)的第二工作油口(12)流体连通，所述第一单向阀(3)的出油口(32)安装有第一弹簧(31)，且所述第一单向阀(3)的出油口(32)与所述液压泵(2)的第四工作油口(22)流体连通。

4.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述加载溢流阀(4)的进油口(42)与所述液压泵(2)的第四工作油口(22)流体连通，所述加载溢流阀(4)的出油口(41)与所述马达(1)的第二工作油口(12)流体连通；所述加载溢流阀(4)的第一控制端与所述加载溢流阀(4)的进油口(42)流体连通；所述加载溢流阀(4)的第二控制端设置有第二弹簧(43)，且所述加载溢流阀(4)的第二控制端与所述先导溢流阀(5)流体连通。

5.根据权利要求4所述的液压驱动系统，其特征在于，所述先导溢流阀(5)的控制端以柴油机的实际转速为控制信号，所述先导溢流阀(5)的第一油口(51)与所述加载溢流阀(4)的第二控制端流体连通，所述先导溢流阀(5)的第二油口(52)与油箱流体连通。

6.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，还包括：

第二单向阀(6)，布置于所述马达(1)的第二工作油口(12)，以实现单向回油。

7.根据权利要求6所述的液压驱动系统，其特征在于，所述第二单向阀(6)的进油口与所述液压泵(2)的补油油路流体连通。

8.根据权利要求6所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压泵(2)包括：

主泵(23)，包括所述第三工作油口(21)和所述第四工作油口(22)；所述主泵(23)的所述第三工作油口(21)与所述马达(1)的第一工作油口(11)流体连通；以及

补油泵(24)，与所述主泵(23)机械连接；所述第二单向阀(6)的进油口(62)与所述补油泵(24)的出油口(241)流体连通。

9.根据权利要求6所述的液压驱动系统，其特征在于，所述第二单向阀(6)的出油口(61)与所述马达(1)的第二工作油口(12)流体连通，所述第二单向阀(6)的出油口(61)还安装有第三弹簧(62)。

10.一种工程车辆，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的液压驱动系统。

Images