一种液压流量分配模块、液压系统及液压流量分配方法与流程

[0001]
本发明涉及液压与电子控制领域，具体涉及一种液压流量分配模块、液压系统及液压流量分配方法。


背景技术：

[0002]
负载敏感技术在各种施工机械上应用较为广泛，主要原因在于其具有良好的节能性，液压泵能够根据系统需求提供相应的流量，系统所需流量不受负载压力的影响，并且当主阀在中位时，能够实现低压溢流，从而减小系统的功率损失。目前，随着社会发展节奏的加快，对于施工机械的要求不仅局限于节能、安全可靠等基本的工作性能。如何提高作业效率已成为优化设计的要点，特别是合理进行复合动作的设计。
[0003]
以高空作业车为例，其具有整机行走、上车回转、伸缩、变幅及调平等基本动作。为适应实际工况的需要，前述基本动作的复合可以有效地提高高空作业车的作业效率和稳定性，从而大大缩短了工作时间，满足不同用户的要求。由于复合动作的工作原理是由一个泵同时给两个负载提供高压油，因此，需要在液压油总流量一定的前提下，按执行元件的需求将油液提供给各负载。然而，对于实现复合动作的传统负载敏感系统(ls系统)来说，在使用过程中存在一定的缺陷，例如，当系统要实现多个执行元件同时动作时，若液压泵供给的最大流量小于系统所需求的总流量，则负载敏感系统将会失去其负载敏感功能，无法实现饱和流量的按需分配。
[0004]
为了满足机械设备的多样化需求，本申请在负载敏感液压技术基础上，研发设计了液压流量分配模块及控制策略，使得液压多路阀的通用性更强，尤其多执行机构的复合动作更加协调，并且降低了成本和能耗。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有技术的液压系统在流量饱和的情况下，多执行机构的复合动作不协调的技术问题，本发明提供了一种液压流量分配模块、液压系统及液压流量分配方法，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：
[0006]
一种液压流量分配模块，连通于液压系统，液压流量分配模块包括分配阀体和分配阀芯，所述分配阀体中形成有油道以连通所述液压系统中的液压油路，所述分配阀芯滑动装配在所述分配阀体内，所述分配阀芯的一端设置有调压单元，所述液压系统的压力油路和负载敏感油路的压差与所述调压单元相互作用以控制所述分配阀芯沿所述分配阀体滑动，所述分配阀芯滑动控制液压系统的先导油路x和泄油油路y的通断。
[0007]
本发明的液压流量分配模块，在应用到液压系统中时，其分配阀芯在液压系统的压力油路和负载敏感油路的压差与调压单元的相互作用下沿分配阀体滑动，分配阀芯的滑动用于控制液压系统的先导油路和泄油油路的通断及开口大小，而先导油路的油压的变化会作用于液压系统中的执行机构对应的控制阀，进而控制进入到执行机构的流量大小，如此，执行机构的流量大小可受到压力油路和负载敏感油路的压差与调压单元的相互作用的
影响。当液压泵输出的流量，无法满足多执行机构的流量需求时，通过液压流量分配模块的自动调节，避免执行机构的复合动作失调。此时，压力油路和负载敏感油路的压差与调压组件相互作用，使得分配阀芯在分配阀体中处于动态平衡的过程，先导油路x和泄油油路y也处于实时通断的状态，用于调节先导油路x的油压，从而使执行机构的复合动作更加协调。
[0008]
根据本发明的一个实施例，所述分配阀芯的第一端形成有第一先导腔，所述分配阀芯的第二端装配所述调压单元并形成有第二先导腔，所述压力油路与所述第一先导腔连通，所述负载敏感油路与所述第二先导腔连通。
[0009]
根据本发明的一个实施例，所述分配阀芯呈杆状体，所述分配阀芯上间隔形成有外凸的两个芯体，两个芯体的相邻的档肩之间形成连通槽，所述分配阀体中连通所述先导油路x和泄油油路y的两个油道的油口分别对应两个芯体的相邻的档肩，当所述压差小于所述调压单元的作用时，所述分配阀芯控制所述两个油道的油口连通。
[0010]
根据本发明的一个实施例，所述调压单元包括调节件和弹性件，所述调节件位置可调地装配在所述分配阀芯的轴向外侧，所述弹性件的两端分别作用于所述调节件和所述分配阀芯。
[0011]
根据本发明的一个实施例，所述调节件通过安装件位置可调地装配在所述分配阀体上，所述安装件固定装配在所述分配阀体上，所述调节件与所述安装件螺纹配合。
[0012]
根据本发明的一个实施例，所述分配阀芯的靠近所述调压单元的一端设置有限位件，所述限位件可抵靠在所述分配阀体和所述安装件上以实现对分配阀芯的轴向限位。
[0013]
一种液压系统，包括：
[0014]
液压泵，泵出压力油至压力油路p；
[0015]
至少两个执行机构，通过来自所述液压泵的压力油的供应而工作，所述执行机构的压力反馈至负载敏感油路ls；
[0016]
至少两个控制阀，针对各执行机构而设置，对从所述液压泵向对应的执行机构的工作油的供应进行操作，以分别控制各液压制动器的动作；
[0017]
先导油路x和泄油油路y，与所述控制阀的两个先导腔连通；
[0018]
液压流量分配模块，所述压力油路p、负载敏感油路ls、先导油路x和泄油油路y分别与所述液压流量分配模块内的油道连通。
[0019]
根据本发明的一个实施例，所述先导油路x和泄油油路y在电磁阀的控制下与所述控制阀的两个先导腔连通。
[0020]
根据本发明的一个实施例，所述液压流量分配模块被省去，还包括控制器，所述控制器通过控制电磁阀的电流来控制所述电磁阀的开度。
[0021]
一种液压流量分配方法，采用上述液压系统，包括如下步骤：
[0022]
s1、根据各执行机构对应的电磁阀的控制电流i1、i2...i
n
，获取各执行机构的理论需求流量q1、q2...q
n
，
[0023]
s2、计算得到总需求流量q
需
＝q1+q2+...+q
n
；
[0024]
s3、获取液压泵的泵出流量其中，n为液压泵的转速，v为液压泵的排量；
[0025]
s4、当q
需
＞q
泵
时，获取系数k，
[0026]
s5、获取各执行机构对应的电磁阀的实际控制电流为k
·
i1、k
·
i2...k
·
i
n
。
[0027]
基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
[0028]
1.本发明的液压流量分配模块及液压系统，在应用到液压系统中时，其分配阀芯在液压系统的压力油路和负载敏感油路的压差与调压单元的相互作用下沿分配阀体滑动，分配阀芯的滑动用于控制液压系统的先导油路和泄油油路的通断及开口大小，而先导油路的油压的变化会作用于液压系统中的执行机构对应的控制阀，进而控制进入到执行机构的流量大小，如此，执行机构的流量大小可受到压力油路和负载敏感油路的压差与调压单元的相互作用的影响。当液压泵输出的流量，无法满足多执行机构的流量需求时，通过液压流量分配模块的自动调节，避免执行机构的复合动作失调。此时，压力油路和负载敏感油路的压差与调压组件相互作用，使得分配阀芯在分配阀体中处于动态平衡的过程，先导油路x和泄油油路y也处于实时通断的状态，用于调节先导油路x的油压，从而使执行机构的复合动作更加协调；
[0029]
2.本发明的液压流量分配模块及液压系统，合理设置分配阀芯和分配阀体结构，当液压系统不启动，控制阀完全处于不工作状态时，压力油路p和负载敏感油路ls中无压力油，由于调压单元的作用，分配阀芯处于最下端，此时分配阀芯开口最大，先导油路x与泄油油路y连通；当液压系统启动，控制阀处于待机工作状态下，压力油路p中有压力油，负载敏感油路ls中无压力油，此时，分配阀芯克服调压单元的压力，分配阀芯处于最上端，先导油路x与泄油油路y断开，先导油路x建立起压力油；当液压多路阀进行多执行机构复合动作且泵流量饱和时，通过液压流量分配模块的自动调节，先导油路x与泄油油路y处于实时通断的状态，用于调节先导油路x的压力油，避免执行机构的复合动作失调；
[0030]
3.本发明的液压系统及液压流量分配方法，采用电子化控制策略，针对全电控的液压系统，通过与控制器的配合，也可以实时调节复合动作的协调性和速度。当进行多执行机构复合动作且泵流量饱和时，可控制各执行机构电流等比例下降，使得各执行机构的速度等比例降低，以满足复合动作的要求。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例一的液压流量分配模块处于初始状态时的结构示意图；
[0032]
图2为液压流量分配模块处于待机工作状态时的结构示意图；
[0033]
图3为分配阀芯的结构示意图；
[0034]
图4为液压流量分配模块处于液压系统中的原理图；
[0035]
图5为本发明实施例二的电子化液压流量分配方法的原理图；
[0036]
图中：1-液压流量分配模块；11-分配阀体；111-压力油口；112-敏感油口；113-x油口；114-y油口；12-分配阀芯；121-第一芯体；1122-第二芯体；123-连通槽；124-开口油槽；13-密封堵头；14-第一先导腔；15-调压单元；151-调节件；152-弹性件；16-安装件；161-密封螺母；17-第二先导腔；18-限位件；2-第一补偿阀；3-第一换向阀；41-第一电磁阀；42-第二电磁阀；5-第二补偿阀；6-第二换向阀；71-第三电磁阀；72-第四电磁阀；p-压力油路；ls-负载敏感油路；x-先导油路；y-泄油油路；t-回油油路。
具体实施方式
[0037]
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0038]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0039]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0041]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0042]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0043]
实施例一
[0044]
如图1-4所示，本实施例提供了一种液压流量分配模块1，连通于液压系统中，尤其是负载敏感液压系统中，液压流量分配模块1包括分配阀体11和分配阀芯12，分配阀芯12的一端设置有调压单元15，分配阀芯12滑动装配在分配阀体11内，在液压系统的压力油路p和负载敏感油路ls的压差与调压单元15的相互作用下，分配阀芯12沿分配阀体11滑动，以控
制液压系统的先导油路x和泄油油路y的通断及开度，进而可实现对先导油路x的油压的控制。
[0045]
分配阀体11呈块状，分配阀体11内形成安装腔以滑动装配分配阀芯12。本实施例中，安装腔可设置成两端开口的通腔，安装腔的一端设置密封堵头13，安装腔的另一端设置调压单元15，以形成相对密闭的内部空间来容纳分配阀芯12。优选地，安装腔可呈内径变化的腔体，其两端的内径大于中部的内径。分配阀芯12呈杆状，分配阀芯12的中间段上间隔形成有两个外凸的芯体，分别为第一芯体121和第二芯体122，第一芯体121和第二芯体122之间形成连通槽123，两个芯体与安装腔的中间段滑动配合，分配阀芯12的两个端部分别伸入到安装腔的两端，分配阀芯12的第一端端部与安装腔的密封堵头13所在一端之间间隙配合形成第一先导腔14，分配阀芯12的第二端端部与安装腔的调压单元15所在一端之间间隙配合形成第二先导腔17。
[0046]
为了控制液压系统的流量分配，分配阀体11内形成有多条油道以与液压系统中的油路连通。具体地，分配阀体11中形成有压力油道、敏感油道、x油道和y油道，压力油道与液压系统中的压力油路p连通，压力油道的压力油口111与第一先导腔14连通，压力油路p中的压力油可进入到第一先导腔14内；敏感油道与液压系统中的负载敏感油路ls连通，敏感油道的敏感油口112与第二先导腔17连通，负载敏感油路ls中的液压油可进入到第二先导腔17内，如此实现压力油路p和负载敏感油路ls的压差与调压单元15相互作用以控制分配阀芯12沿分配阀体11滑动。x油道与液压系统中的先导油路x连通，x油道的x油口113对应第二芯体122的靠近第一芯体121的档肩处；y油道与液压系统中的泄油油路y连通，y油道的y油口114对应第一芯体121的靠近第二芯体122的档肩处。当分配阀芯12沿分配阀体11滑动时，分配阀芯12可控制x油道和y油道的通断，进而控制液压系统中的先导油路x和泄油油路y的通断，以控制先导油路x的油压。
[0047]
作为本实施例的优选技术方案，分配阀芯12的第一芯体121和第二芯体122的外周面上形成有开口油槽124，方便油液的流通。
[0048]
调压单元15设置在分配阀芯12的第二端以调节液压流量分配模块1的预设压力。本实施例中，调压单元15包括调节件151和弹性件152，调节件151位置可调地装配在分配阀芯12的轴向外侧，弹性件152的两端分别作用于调节件151和分配阀芯12。具体地，调压单元15通过安装件16装配在分配阀体11上，安装件16为阀套，安装件16螺纹装配在分配阀体11上，安装件16的轴向外侧设置有密封螺母161，调节件151可为密封螺钉，调节件151伸入到阀套和密封螺母161内并与阀套和密封螺母161螺纹配合，调节件151可转动调节其在分配阀体11上的轴向位置。弹性件152可选但不限于弹簧。
[0049]
根据本实施例的优选技术方案，分配阀芯12的第二端还设置有限位件18，限位件18可螺纹套设在分配阀芯12的第二端，分配阀芯12的第二端相对于限位件18轴向外凸，限位件18可抵靠在分配阀体11和安装件16的端部以限位分配阀芯12的滑动范围。优选地，弹性件152的端部套设在分配阀芯12的第二端并抵靠在限位件18上；进一步优选地，弹性件152套设并抵靠在调节件151的靠近分配阀芯12的端部。弹性件152至少部分伸入到安装件16的内部，安装件16还可起到防止弹性件152扭曲变形的作用。
[0050]
本实施例还提供了一种液压系统，包括上述液压流量分配模块1，还包括液压泵、至少两个执行机构、至少两个控制阀、先导油路x和泄油油路y，液压泵泵出压力油至压力油
路p，至少两个执行机构通过来自液压泵的压力油的供应而工作，执行机构的压力反馈至负载敏感油路ls，每个执行机构均对应设置有控制阀，本实施例中，控制阀为液控控制阀，先导油路x为控制阀的先导腔供油，液压流量分配模块1在压力油路p和负载敏感油路ls的压差与调压单元15的相互作用下滑动，以调节先导油路x的油压，进而控制各控制阀的通断及开度，以调节进入到各执行机构的压力油的流量。
[0051]
液压流量分配模块1中的压力油道和压力油路p连通，压力油路p中的压力油可进入到第一先导腔14内，敏感油道和负载敏感油路ls连通，负载敏感油路ls中的液压油可进入到第二先导腔17中，x油道和先导油路x连通，y油道和泄油油路y连通。以两个执行机构为例，第一执行机构对应第一控制阀3，第二执行机构对应第二控制阀6，本实施例中第一控制阀3和第二控制阀6的结构相同，先导油路x和泄油油路y经第一电磁阀41和第一控制阀3的一个先导腔连通，先导油路x和泄油油路y经第二电磁阀42和第一控制阀3的另一个先导腔连通；先导油路x和泄油油路y经第三电磁阀43和第二控制阀6的一个先导腔连通，先导油路x和泄油油路y经第四电磁阀44和第二控制阀6的另一个先导腔连通。压力油路p上的压力油经过第一补偿阀2到达第一控制阀3处，在第一控制阀3的控制下经工作油路经油口a1(或b1)进入到第一执行机构内，第一执行机构动作；压力油路p上的压力油经过第二补偿阀5到达第二控制阀6处，在第二控制阀6的控制下经工作油路经油口a2(或b2)进入到第二执行机构内，第二执行机构动作。
[0052]
基于上述结构，本实施例中的液压系统的工作原理为：
[0053]
当液压系统不启动，控制阀完全处于不工作状态时，压力油路p和负载敏感油路ls中无压力油，由于调压单元15的作用，分配阀芯12处于最下端，与密封螺堵13接触，此时分配阀芯12开口最大，先导油路x与泄油油路y连通。
[0054]
当液压系统启动，控制阀处于待机工作状态下，压力油路p中有压力油，负载敏感油路ls中无压力油，此时，分配阀芯12克服调压单元15的压力，分配阀芯12处于最上端，通过限位件18对分配阀芯12限位，先导油路x与泄油油路y通过切断，先导油路x建立起压力油。
[0055]
当多执行机构进行复合动作时，当液压泵输出的流量，无法满足多执行机构的流量需求时，通过液压流量分配模块1的自动调节，避免执行机构的复合动作失调。此时压力油路p和负载敏感油路ls的压差与调压单元15相互作用，使得分配阀芯12在分配阀块11中处于动态平衡的过程，先导油路x与泄油油路y也处于实时通断的状态，用于调节先导油路x，从而使执行机构的复合动作更加协调。
[0056]
实施例二
[0057]
本实施例的液压系统与实施例一的液压系统基本相同，区别在于，无需设置液压流量分配模块1，可通过电子化控制策略，针对全电控的多路阀液压系统，通过与控制器的配合，控制器通过控制电流来控制电磁阀的开度，实时调节复合动作的协调性和速度。当进行多执行机构复合动作时，当液压泵输出的流量，无法满足多执行机构的流量需求时，各执行机构电流等比例下降，使得各执行机构的速度等比例降低，以满足复合动作的要求。
[0058]
如图5所示，本实施例提供了一种液压流量分配方法，为电子化控制分配方法，包括如下步骤：
[0059]
s1、根据各执行机构对应的电磁阀的控制电流i1、i2...i
n
，获取各执行机构的理论
需求流量q1、q2...q
n
，
[0060]
s2、计算得到总需求流量q
需
＝q1+q2+...+q
n
；
[0061]
s3、获取液压泵的泵出流量其中，n为液压泵的转速，v为液压泵的排量；
[0062]
s4、当q
需
＞q
泵
时，获取系数k，
[0063]
s5、获取各执行机构对应的电磁阀的实际控制电流为k
·
i1、k
·
i2...k
·
i
n
。
[0064]
对本实施例的液压系统来说，以两个执行机构为例，控制器可控制第一电磁阀41和第三电磁阀71的电流，对第一电磁阀41的实际控制电流为k
·
i1，对第三电磁阀71的实际控制电流k
·
i2，实现两个执行机构的电流等比例下降，使得各执行机构的速度等比例降低，以满足复合动作的要求。除此之外，还可控制其它电磁阀，只要保证控制每个控制阀对应的两个电磁阀中的一个即可。
[0065]
根据本实施例的优选技术方案，本实施例的液压流量分配方法，在步骤s1之前还包括：判断是否存在复合动作，检测所有执行机构中是否有两个以上的控制电流同时有输出，如有，则定义为复合动作。在对实际控制电流的计算中仅涉及到有控制电流输出的执行机构。
[0066]
对于采用同样控制原理的电子化控制策略，以2联为例，并不局限于此局部的电控逻辑，根据主机装备的需要，可以增加或减少并联的执行机构。
[0067]
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。