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液压系统、液压系统的控制方法和工程机械

文献发布时间:2023-06-19 13:48:08


液压系统、液压系统的控制方法和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域,具体地涉及一种液压系统、一种液压系统的控制方法和一种工程机械。

背景技术

在低温环境下,液压挖掘机等工程机械操作速度需要由慢到快,待液压油温度升温到合适值,才能按正常速度操作;如果没有达到合适的温度,液压油粘度极大,管路阻力成倍迅速增加,液压管路会受到影响,降低其寿命;在此环境下,主要靠操作者的经验来掌控过程,也增加了操作手劳动强度,如果操作不当很容易发生管路爆裂等风险。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种液压系统、一种液压系统的控制方法和一种工程机械,以至少解决工程机械中,在低温环境下,因操作经验不足引发爆管等风险问题。

为了实现上述目的,本发明提供一种液压系统,所述液压系统包括:

液压泵,具有第一进油口和第一出油口,所述第一进油口连接至油箱;

先导油源阀组,具有进油口,所述先导油源阀组的进油口与所述液压泵的第一出油口连通;所述先导油源阀组包括电磁比例减压阀;

控制单元,用于获取油箱的工作环境参数,根据所述油箱的工作环境参数确定并发送相应的控制参数;

所述电磁比例减压阀的控制端与所述控制单元电连接,所述电磁比例减压阀用于根据接收到的控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述油箱的工作环境参数包括液压液体的温度;所述控制参数包括阀芯开度信号;所述控制单元包括:温度传感器和控制器;所述温度传感器用于采集所述油箱内的液压液体的温度;所述控制器用于获取所述液压液体的温度,根据所述液压液体的温度确定并发送相应的阀芯开度信号;所述电磁比例减压阀用于根据接收到的所述阀芯开度信号调节阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述控制单元还用于响应于紧急控制信号,输出预设控制参数;

所述电磁比例减压阀还用于根据接收到的预设控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述先导油源阀组还包括:第一换向阀,所述第一换向阀的出油口作为所述先导油源阀组的第一控制出油口,所述第一换向阀的进油口与所述电磁比例减压阀的出油口连通;所述电磁比例减压阀的进油口作为所述先导油源阀组的进油口;所述先导油源阀组的第一控制出油口通过先导操作阀连接至先导控制阀的第一控制进油口。

可选的,所述液压系统还包括:主阀,所述主阀具有主进油口和功能油口;先导控制阀,具有功能先导油口;所述先导控制阀的功能先导油口与所述主阀的功能油口连通;所述先导控制阀的第一控制进油口与所述先导油源阀组的第一控制出油口连通。

可选的,所述先导油源阀组还具有第二控制出油口;所述液压系统还包括:液压马达,具有变速油口;所述先导油源阀组的第二控制出油口与所述液压马达的变速油口连通。

本发明还提供一种液压系统的控制方法,所述液压系统包括:液压泵,具有第一出油口和第一进油口;所述第一进油口连接至油箱;先导油源阀组,具有进油口,所述先导油源阀组的进油口与所述液压泵的第一出油口连通;

所述控制方法包括:获取油箱的工作环境参数,根据所述油箱的工作环境参数确定并发送相应的控制参数,根据接收到的控制参数调节所述先导油源阀组的阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述油箱的工作环境参数包括液压液体的温度;所述控制参数包括阀芯开度信号;所述控制方法的步骤,具体包括:获取油箱内液压液体的温度参数,根据所述液压液体的温度参数确定并发送相应的阀芯开度信号,根据接收到的阀芯开度信号调节所述先导油源阀组的阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述控制方法还包括:响应于紧急控制信号,输出预设控制参数,以使得所述先导油源阀组根据接收到的预设控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵泵送至所述先导油源阀组的液压液体的液压压力。

可选的,所述根据所述液压液体的温度确定相应的开度信号,包括:

根据所述液压液体的温度所在的温度区间,确定所述液压液体的温度与所述开度信号之间的调节函数;

根据所述调节函数得到相应的开度信号。

可选的,所述根据液压液体的温度所在的温度区间,确定所述液压液体的温度与所述开度信号之间的调节函数,包括:

当所述液压液体的温度参数属于第一区间时,所述调节函数为正比例关系函数,所述正比例关系函数的正比例系数K为:

其中所述第一区间为[T0,Tmax],T0为先导油源阀组开始输出压力的基准温度点;Tmax为先导油源阀组正常状态下输出压力的基准温度点;P10为温度T0所对应的先导油源阀组输出的基准压力值;P1max为温度Tmax所对应的压力值;

当所述液压液体的温度参数属于液压液体的温度小于T0的区间时,所述调节函数为第一常值函数,第一常值函数的值为温度T0所对应的先导油源阀组输出的基准压力值所对应的开度值;

当所述液压液体的温度参数属于液压液体的温度大于等于Tmax的区间时,所述调节函数为第二常值函数,第二常值函数的值为先导油源阀组正常状态对应的温度Tmax输出的压力值所对应的开度值。

本发明还提供一种工程机械,包括上述的液压系统。

通过上述技术方案,先导油源阀组的输入油压压力根据液压液体温度由控制器设定程序自动调整,提高了先导油源阀组控制先导控制阀的自适应性,降低了操作不当引起的爆管风险。

本发明实施例的其它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实施例的进一步理解,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实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:

图1是本发明实施例提供的液压系统示意图;

图2是本发明实施例提供的先导油源阀组的结构示意图。

附图标记说明

液压油箱1 液压泵2 先导油源阀组3

主阀4 液压油缸5 液压马达6

先导控制阀7 控制器8 温度传感器9

第一换向阀3-1 第二换向阀3-2 溢流阀3-3

单向阀3-4 蓄能器3-5 电磁比例减压阀3-6

功能油口(a1、a2、b1、b2)

功能先导油口(a1’、a2’、b1’、b2’)

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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实施例,并不用于限制本发明实施例。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文所述的“连接”用于表述两个部件之间的电功率连接或信号连接;“连接”可以是两个元件的直接连接,也可以是通过中间媒介(例如导线)相连,还可以是通过第三个元件实现的间接连接。

实施例1

如图1和图2所示,本发明实施例提供一种液压系统,所述液压系统包括:

液压泵2,具有第一进油口和第一出油口,所述第一进油口连接至油箱;

先导油源阀组3,具有进油口,所述先导油源阀组3的进油口与所述液压泵2的第一出油口连通;所述先导油源阀组3包括电磁比例减压阀3-6;

控制单元,用于获取油箱的工作环境参数,根据所述油箱的工作环境参数确定并发送相应的控制参数;

所述电磁比例减压阀3-6的控制端与所述控制单元电连接,所述电磁比例减压阀3-6用于根据接收到的控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压液体的液压压力。在本实施例中的液压液体优选为液压油,以下方案优选液压油进行实施。

进一步的,所述油箱的工作环境参数包括液压油的温度;所述控制参数包括阀芯开度信号;

所述控制单元包括:温度传感器9和控制器8;

所述温度传感器9用于采集所述油箱内的液压油的温度;

所述控制器8用于获取所述液压油的温度,根据所述液压油的温度确定并发送相应的阀芯开度信号;

所述电磁比例减压阀3-6用于根据接收到的所述阀芯开度信号调节阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力。

在一种可能的实施例中,所述控制单元还用于响应于紧急控制信号,输出预设控制参数;

所述电磁比例减压阀3-6还用于根据接收到的预设控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力。在突发情况下,可以按下紧急按钮后,先导油源阀组3中的电磁比例减压阀3-6按正常温度设置的预设控制参数调节进入先导油源阀组3的液压油的液压压力,确保控制设备的快速响应。

可选的,本实施例中,先导操作阀优选为先导手柄;所述先导油源阀组3还包括:

第一换向阀3-1,所述第一换向阀3-1的出油口作为所述先导油源阀组3的第一控制出油口,所述第一换向阀3-1的进油口与所述电磁比例减压阀3-6的出油口连通;

所述电磁比例减压阀3-6的进油口作为所述先导油源阀组3的进油口;所述先导油源阀组3的第一控制出油口P2通过先导手柄连接至先导控制阀7的第一控制进油口。通过这样的设计,先导控制阀7控制的液压油压力通过先导油源阀组3产生的先导压力和先导手柄产生的摆动角度决定;先导油源阀组3产生的先导压力是一级调压,可以根据液压油箱1中的液压油温度调节先导油源阀组3的进口液压油压力,可以使得液压系统在不同温度下处于一个安全的液压压力;操作者在操作先导手柄时可以根据需要操控,减少了在低温环境下依靠经验操控的劳动强度。

进一步的,所述液压系统还包括:

主阀4,所述主阀4具有主进油口和功能油口(a1、a2、b1、b2);

先导控制阀7,具有与功能油口相适配的功能先导油口(a1’、a2’、b1’、b2’);

所述先导控制阀7的功能先导油口(a1’、a2’、b1’、b2’)与所述主阀4的功能油口(a1、a2、b1、b2)从左到右,一一对应连通分别作用在主阀阀芯的两端;所述先导控制阀7的第一控制进油口与所述先导油源阀组3的第一控制出油口连通。

进一步的,所述先导油源阀组3还具有第二控制出油口;所述液压系统还包括:液压马达6,具有变速油口;所述先导油源阀组3的第二控制出油口(第二换向阀3-2的出油口P1)与所述液压马达6的变速油口连通。功能油口a1、b1用于控制液压马达6的正反转。在具体使用时,主阀4还连接有液压油缸5,功能油口a2、b2控制液压油缸5的大腔和小腔动作。液压马达6和液压油缸5执行动作的快慢主要受主阀4阀芯开度的大小控制,主阀4阀芯开度阀芯开度主要先导控制阀7控制。先导控制阀7由先导油源阀组3产生的先导压力和先导手柄摆动角度调节油压决定,先导压力由电磁比例减压阀提供,该压力根据不同的温度条件设定,并由控制器8自动控制,这样提高了操控人员操作舒适性。由于在低温环境下,液压挖掘机等工程机械操作速度需要由慢到快,待液压油温度升温到合适值,才能按正常速度操作,如果没有达到合适的温度,液压油粘度极大,管路阻力成倍迅速增加,液压管路会受到影响,降低其寿命,甚至发生管路爆裂等风险。因此,本发明在此环境下,通过控制器8根据温度自动调节先导油源阀组3的工作压力,避免了主要靠操作者的经验来掌控过程,减少了操作手劳动强度。当紧急情况下,为了快速响应,可以通过上述的紧急按钮,使得控制器8控制先导油源阀组3中的电磁比例减压阀3-6按正常温度设置的预设控制参数调节进入先导油源阀组3的液压油的液压压力,确保控制设备的快速响应。

为了提高确保先导油源阀组3的安全性,可以在电磁比例减压阀3-6与第一换向阀3-1之间串联入溢流阀3-3,在电磁比例减压阀3-6出口压力高于设定值时,将液压油导入液压油箱1中。

为了液压泵2失电等故障下能停机操作,如液压泵2失电时把工作装置或者推土铲等机构停放在地面上等操作;可以在电磁比例减压阀3-6的出油口设置机械加压装置,电磁比例减压阀3-6的出油口的液压油经过机械加压装置后再分别输送至第一换向阀3-1和第二换向阀3-2的进油口;具体的,机械加压装置包括蓄能器3-5和单向阀3-4;电磁比例减压阀3-6的出油口连接单向阀3-4的进油口,单向阀3-4的出油口连接蓄能器3-5的油口、第一换向阀3-1的进油口和第二换向阀3-2的进油口。通过蓄能器3-5的释放压力,可以为提供相应的液压压力,保证了在液压泵2失电的情况下,工作装置或者推土铲等机构能够停放在地面上。

本实施例还提供一种液压系统的控制方法,所述液压系统包括:液压泵2,具有第一出油口和第一进油口;所述第一进油口连接至油箱;先导油源阀组3,具有进油口,所述先导油源阀组3的进油口与所述液压泵2的第一出油口连通;

所述控制方法包括:

获取油箱的工作环境参数,根据所述油箱的工作环境参数确定并发送相应的控制参数;根据接收到的控制参数调节所述先导油源阀组3的阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力。

可选的,所述油箱的工作环境参数包括液压油的温度;所述控制参数包括阀芯开度信号;

所述控制方法的步骤,具体包括:

获取油箱内液压油的温度参数,根据所述液压油的温度参数确定并发送相应的阀芯开度信号,根据接收到的阀芯开度信号调节所述先导油源阀组3的阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力。

可选的,所述控制方法还包括:

响应于紧急控制信号,输出预设控制参数,以使得所述先导油源阀组3根据接收到的预设控制参数调节阀芯开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力。按下紧急按钮后产生紧急控制信号,先导油源阀组3中的电磁比例阀3-1按正常温度输出先导压力,确保设备快速响应。

可选的,所述根据所述液压液体的温度确定相应的开度信号,包括:

根据所述液压液体的温度所在的温度区间,确定所述液压液体的温度与所述开度信号之间的调节函数;根据所述调节函数得到相应的开度信号。通过在不同区间的调节函数的设置,可以使得液压液体的温度确定相应的开度信号之间控制关系达到的控制效果更符合工程机械的具体工况。具体的,当所述液压液体的温度参数属于第一区间时,所述调节函数为正比例关系函数,正比例系数K为:

其中所述第一区间为[T0,Tmax],T0为先导油源阀组3开始输出压力的基准温度点;Tmax为先导油源阀组3正常状态下输出压力的基准温度点;P10为温度T0所对应的先导油源阀组输出的基准压力值;P1max为温度Tmax所对应的压力值;

当所述液压液体的温度参数属于液压液体的温度小于T0的区间时,所述调节函数为第一常值函数,第一常值函数的值为温度T0所对应的先导油源阀组输出的基准压力值所对应的开度值;

当所述液压液体的温度参数属于液压液体的温度大于等于Tmax的区间时,所述调节函数为第二常值函数,第二常值函数的值为先导油源阀组正常状态对应的温度Tmax输出的压力值所对应的开度值。

优选的,先导油源阀组3中包括电磁比例减压阀3-6,当选择先导油源阀组3具体通过电磁比例减压阀3-6来确定开度,以调节从所述液压泵2泵送至所述先导油源阀组3的液压油的液压压力时,Tmax优选为电磁比例减压阀3-6正常状态下输出压力的基准温度点;T0优选为电磁比例减压阀3-6开始输出压力的基准温度点。主阀4的二次压力曲线一般设定参数后,不会再次调整,可以视为固有参数;主阀4阀芯位移(开度)主要受先导控制阀7输出压力大小控制,主阀4阀芯位移量决定了动作速度的快慢。

液压油箱1内的液压油的温度小于温度T0时,控制单元输出温度T0所对应的电磁比例减压阀3-6输出的基准压力值P10所对应的开度值(此时的开度值为基准压力P10对应的开度值,为一常量),电磁比例减压阀3-6根据该开度值,调节先导油源阀组输出的压力,可以保证主阀4等部件正常控制的液压油的压力。

液压油箱1内的液压油的温度大于等于T0小于Tmax,也即是所述液压油的温度属于第一区间时,控制单元根据正比例系数K得到电磁比例减压阀3-6输出的压力值所对应的开度值(输出开度值根据温度以K的比例逐步增加),电磁比例减压阀3-6根据该开度值,调节先导油源阀组输出的压力,使得主阀4等部件中控制的液压油的压力根据温度变化,可以使得液压系统在不同温度下处于一个安全的液压压力;操作者在操作先导手柄时可以根据需要操控,减少了在低温环境下依靠经验操控的劳动强度,以及防止了操作人员操作不当引起的爆管的风险。

液压油箱1内的液压油的温度大于等于Tmax温度时,控制单元输出电磁比例减压阀3-6在正常状态对应的温度Tmax输出的压力值所对应的开度值,(此时的开度值为温度Tmax对应的开度值,为一常量),电磁比例减压阀3-6根据该开度值,调节先导油源阀组输出的压力,可以保证主阀4等部件正常控制的液压油压力,提高液压系统的响应性能。

电磁比例减压阀3-6在正常状态的开度值根据电磁比例减压阀3-6的属性确定。先导油源阀组3输出压力与温度的上述控制逻辑可以设置于控制器8内,控制器8根据液压油温度输出相应的阀芯(电磁比例减压阀3-6的阀芯)开度值信号(也即是压力),达到随液压油温度变化控制先导油源阀组3内的压力,实现在确保整机液压系统安全的前提下,通过先导手柄自由正常操作设备。

本实施例还提供一种工程机械,包括上述的液压系统,以提高工程机械的操作体验。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例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实施例的保护范围。

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,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明实施例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实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

技术分类

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