一种变量泵的恒压控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及泵控制技术领域，具体涉及一种变量泵的恒压控制系统及控制方法。


背景技术：

2.在液压驱动的机械设备中，其液压回路中至少包括一个液压泵和一个多路阀，其中，液压泵提供驱动机械设备的压力油，多路阀位于液压泵和执行机构之间，用来控制液压油的流量大小和流动方向，从而实现对执行机构的运动方向和速度的控制，根据液压系统中采用的变量泵排量是否改变，液压系统又分为定量泵系统和变量泵系统，变量泵系统由于能够更好地适应负载需求，节能效果更好被广泛利用，而多路阀根据是否具有负载反馈，分为有负载敏感多路阀和不带负载反馈的多路阀，两种类型的多路阀在不用的使用场景下都有各自的应用。
3.根据变量泵的控制策略，变量泵系统有恒压控制方式和负载敏感控制方式；1、恒压控制具有响应快速、稳定性高的优势，负载敏感控制方式具有效率高、功率损失很小、能耗低的优势，在执行机构与控制阀距离较远时，恒压控制响应快速、稳定性高的优势突出，同时还可以避免由于操作者等待时间较长使其误以系统故障的误判；2、在定量泵系统中，多路阀多采用开中六通型多路阀，其具有结构紧凑、操作方便等优势，但其不具备负载反馈功能，在节能上是个缺陷，而如果全部采用具有负载敏感控制功能的四通多路阀，又丧失了六通多路阀的优势，成本也大为增加。
4.因此，目前变量泵控制系统中，多采用负载敏感阀(即四通多路阀)，成本较高，在采用不带负载反馈的多路阀(即开中六通型多路阀)时，一般用梭阀采集工作油路压力，或者在六通多路阀上增加负载反馈装置等结构，结构复杂操作不便。
5.综上所述，急需一种结构简单、成本低的变量泵的恒压控制系统及控制方法以实现将不带负载反馈的多路阀用于变量泵结构中。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种变量泵的恒压控制系统及控制方法，以实现将不带负载反馈的多路阀用于变量泵结构中，具体技术方案如下：
7.一种变量泵的恒压控制系统，包括反馈控制阀组以及多路阀组；
8.反馈控制阀组包括液控单向阀；液控单向阀的进油口与变量泵的出油口连通，液控单向阀的出油口与变量泵的变量机构连通；多路阀组包括三位六通换向阀；三位六通换向阀包括a口、b口、p口以及中心油路；a口以及b口分别与执行机构连通；p口与变量泵的出油口连通；中心油路的进油口与变量泵的出油口连通，中心油路的出油口与液控单向阀的控制腔连通。
9.以上技术方案优选的，反馈控制阀组还包括第一溢流阀；第一溢流阀的进油口与液控单向阀的出油口连通，第一溢流阀的出油口与油箱连通。
10.以上技术方案优选的，反馈控制阀组还包括第一阻尼；第一阻尼设置在液控单向
阀的进油口与变量泵的出油口之间。
11.以上技术方案优选的，反馈控制阀组还包括第二阻尼；液控单向阀的出油口与油箱连通，第二阻尼设置在液控单向阀的出油口与油箱之间。
12.以上技术方案优选的，反馈控制阀组还包括第三阻尼；液控单向阀的控制腔与油箱连通，且第三阻尼设置在液控单向阀的控制腔与油箱之间。
13.以上技术方案优选的，所述多路阀组包括多组三位六通换向阀；多组三位六通换向阀的中心油路串联连通，第一组三位六通换向阀的进油口与变量泵的出油口连通，最后一组三位六通换向阀的出油口与液控单向阀的控制腔连通；所述执行机构与三位六通换向阀一一对应。
14.以上技术方案优选的，所述三位六通换向阀为开中心三位六通换向阀。
15.以上技术方案优选的，所述三位六通换向阀的t口与油箱连通。
16.以上技术方案优选的，所述多路阀组还包括第二溢流阀；第二溢流阀的进油口与变量泵的出油口连通，第二溢流阀的出油口与油箱连通。
17.一种变量泵的恒压控制方法，使用所述的变量泵的恒压控制系统，具体如下：
18.当多路阀组的所有三位六通换向阀均在中位时：
19.三位六通换向阀的中心油路导通，变量泵的出口油液分两路，一路到达液控单向阀的进油口，另一路沿着多组三位六通换向阀的中心油路进入液控单向阀的控制腔，使得液控单向阀关闭，此时变量泵的出口油液无法反馈至变量泵的变量机构，变量泵处于低压待机状态；
20.当多路阀组的至少一组三位六通换向阀在上位或下位时：
21.工作状态在上位或下位的三位六通换向阀，液控单向阀处于导通状态，变量泵的出口油液通过液控单向阀后反馈至变量泵的变量机构，变量泵处于恒压控制状态。
22.应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
23.(1)本发明的变量泵的恒压控制系统包括反馈控制阀组以及多路阀组；反馈控制阀组包括液控单向阀；多路阀组包括三位六通换向阀(以下简称换向阀)；换向阀包括a口、b口、p口以及中心油路；本发明中，通过操作换向阀处于中位，能够将变量泵的状态切换为低压待机模式，降低能耗，而操作换向阀处于上位或下位时，能够将变量泵的状态切换为恒压控制模式，从而提高响应速度，即省去负载响应时间，在长距离控制系统中优势明显，并且本发明通过将不带负载反馈的三位六通换向阀应用至本系统中实现恒压控制，降低了系统的建设成本，还可同时实现低压小排量待机以及恒压模式工作。
24.(2)本发明中，第一溢流阀是用于限制反馈至变量泵的控制油压力，保证反馈至变量泵的控制油压力不会超过设定值，同时具有远程调压的功能。
25.(3)本发明中，第一阻尼的作用是减少控制油路流量，降低系统泄漏风险，同时保证系统压力波动时控制油路的压力不会出现较大波动。
26.(4)本发明中，多路阀组中的所有换向阀从上下位转换至中位后，液控单向阀的出口油液通过第二阻尼泄流至油箱内，恢复小排量模式，能避免下次带载启动，并且第二阻尼能够在恒压模式时，保证通过液控单向阀的压力油不会被泄掉。
27.(5)本发明中，当至少一组换向阀工作在上位或下位时，液控单向阀的控制腔内油液通过第三阻尼泄流，使得液控单向阀导通，从而将变量泵切换为恒压控制模式，并且，由
于第三阻尼的存在，当切换为小排量模式时，液控单向阀控制腔内的压力可以被建立。
28.(6)本发明的多组换向阀能够分别控制不同的执行机构，并且，通过操作对应的换向阀在上位和下位之间切换，能够改变执行机构的进油和出油方向，以改变其输出方向，并且，只有当多路阀组中的所有换向阀均处于中位时，才能切换为低压小排量模式，实用性好。
29.(7)本发明采用开中心三位六通换向阀，使得本发明的系统具有结构紧凑、操作方便的优势，并且，开中心三位六通换向阀与本发明中的反馈控制阀组配合，使得本发明的换向阀可以实现恒压控制；本发明中的三位六通换向阀采用自复位的三位六通换向阀，能够自动回至中位，在所有换向阀回至中位后，启动小排量模式。
30.(8)本发明中，执行机构通过t口回油至油箱，结构合理。
31.(9)本发明中，第二溢流阀用于实现对系统最高工作压力的限制，以保证系统稳定。
32.(10)本发明的变量泵的恒压控制方法，使用所述的变量泵的恒压控制系统，本发明的方法通过操作换向阀在中位、上位以及下位之间切换，能够切换变量泵的工作模式以及切换执行机构的输出方向，操作简便，可靠性高。
33.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
34.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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。
35.在附图中：
36.图1是本实施例的恒压控制系统的原理图；
37.图2是图1中反馈控制阀组的原理图；
38.图3是图1中多路阀组的原理图；
39.图4是图3中的换向阀的示意图；
40.其中，1、反馈控制阀组；1.1、液控单向阀；1.2、第一溢流阀；1.3、第一阻尼；1.4、第二阻尼；1.5、第三阻尼；2、多路阀组；2.1、换向阀；2.2、第二溢流阀；3、变量泵；3.1、变量泵的变量机构；p3、变量泵的出油口；ls、变量机构的控制油口。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
42.实施例：
43.本实施例公开了一种变量泵的恒压控制系统，恒压控制系统包括反馈控制阀组1以及多路阀组2；本实施例的反馈控制阀组1以及多路阀组2配合，能够切换变量泵3(负载敏感变量泵)在低压待机模式和恒压控制模式之间切换，本实施例中的恒压控制系统主要分为两大部分进行说明，第一部分，主要说明反馈控制阀组1以及多路阀组2的各结构以及连接关系，第二部分，主要说明反馈控制阀组1以及多路阀组2的各结构作用，如图1至图4所
示，具体如下：
44.第一部分(各部分连接关系)：
45.反馈控制阀组1包括液控单向阀1.1、第一溢流阀1.2、第一阻尼1.3、第二阻尼1.4以及第三阻尼1.5，如图1和图2所示：
46.所述液控单向阀1.1的进油口与变量泵的出油口p3连通，液控单向阀1.1的出油口分别与变量泵的变量机构3.1、油箱以及第一溢流阀1.2连通，当液控单向阀1.1导通时，变量泵的出油口p3油液通过液控单向阀1.1反馈至变量机构，变量机构根据反馈来的油液(即ls信号)进行动作(此处动作参考现有技术，本实施例不做过多赘述)，此时变量泵3处于恒压控制模式。本实施例中，当液控单向阀1.1的控制腔进油时，液控单向阀1.1关闭(即不导通)，反之，液控单向阀1.1控制腔内的油液泄出后，液控单向阀1.1导通。本实施例中，液控单向阀1.1的控制腔与多路阀组2(具体是三位六通换向阀2.1的p2口)连通。
47.所述第一溢流阀1.2的进油口与液控单向阀1.1的出油口连通，第一溢流阀1.2的出油口与油箱连通；第一溢流阀1.2的溢流压力根据实际情况选择。
48.所述第一阻尼1.3设置在液控单向阀1.1的进油口与变量泵的出油口p3之间。
49.所述第二阻尼1.4设置在液控单向阀1.1的出油口与油箱之间，本实施例中，第二阻尼1.4的输入端具体是连通在液控单向阀1.1的出油口与变量机构(具体是变量机构的控制油口ls)之间。
50.所述液控单向阀1.1的控制腔与油箱连通，而第三阻尼1.5设置在液控单向阀1.1的控制腔与油箱之间，本实施例中，第三阻尼1.5的输入端具体是连通在液控单向阀1.1的控制腔与三位六通换向阀2.1的p2口之间。
51.本实施例中，第二阻尼1.4以及第三阻尼1.5的阻尼力均大于第一阻尼1.3的阻尼力，也就是说，第二阻尼1.4以及第三阻尼1.5的阻尼口内径均小于第一阻尼1.3的阻尼口内径。
52.所述多路阀组2包括三位六通换向阀2.1以及第二溢流阀2.2，如图1和图3所示：
53.本实施例中的三位六通换向阀2.1的型号为开中心三位六通换向阀2.1(以下简称换向阀)，换向阀2.1具体是包括有a口、b口、p口、t口以及中心油路，中心油路的两端油口分别为p1口(进油口)以及p2口(出油口)，三位六通换向阀2.1的数量可以是一组也可以是多组，具体如下：
54.当换向阀2.1的数量为一组时：换向阀2.1的p1口与变量泵的出油口p3连通，换向阀2.1的p2口与液控单向阀1.1的控制腔连通，a口与执行机构的第二油口连通，b口与执行机构的第一油口连通，p口与变量泵的出油口p3连通，t口与油箱连通。
55.当换向阀2.1的数量为多组时：执行机构的数量与多组换向阀2.1一一对应设置，通过多组换向阀2.1对多组执行机构进行驱动，其中，多组换向阀2.1的中心油路依次串联，具体是：第一组换向阀2.1的p1口与变量泵的出油口p3连通，第一组换向阀2.1的p2口与第二组换向阀2.1的p1口连通，第二组换向阀2.1的p2口与第三组换向阀2.1的p1口连通(本实施例中仅示意了两组换向阀2.1)，依此方式，将多组换向阀2.1串联，而最后一组换向阀2.1的p2口与液控单向阀1.1的控制腔连通，此处多组换向阀2.1的a口、b口、p口以及t口的连接关系与上述一致(即与换向阀2.1数量为一组时一致)。
56.本实施例中的换向阀2.1采用了具有自复位功能的换向阀，能够自动回位至中位。
57.本实施例中对换向阀2.1需要说明的是，如图4所示：
58.当换向阀2.1处于中位时：中心油路导通(即p1口与p2口连通)，a口与b口均与t口连通，a口与p口不连通；
59.当换向阀2.1处于上位时：中心油路不导通，a口与t口连通，b口与p口连通；
60.当换向阀2.1处于下位时：中心油路不导通，a口与p口连通，b口与t口连通。
61.所述第二溢流阀2.2的进油口与变量泵的出油口p3连通，第二溢流阀2.2的出油口与油箱连通，第二溢流阀2.2的溢流压力根据实际情况设定。
62.第二部分(各部分的主要作用)：
63.液控单向阀1.1：液控单向阀1.1的作用保证是所有的换向阀2.1工作在中位时，其处于关闭状态，使变量泵3出口的压力油不会反馈至变量机构，当至少一组换向阀2.1工作在上位或下位时，液控单向阀1.1处于开启状态使变量泵3出口压力油可以反馈至变量泵的变量机构3.1，具体是从变量机构的控制油口进入变量机构。
64.第一溢流阀1.2：第一溢流阀1.2的作用是限制反馈至变量泵3的控制油压力，保证反馈至变量泵3的控制油压力不会超过设定值，同时具有远程调压的功能。
65.第一阻尼1.3：第一阻尼1.3的作用是减少控制油路流量，降低系统泄漏风险，同时保证系统压力波动时控制油路的压力不会出现较大波动。
66.第二阻尼1.4：第二阻尼1.4的作用是保证所有换向阀2.1都切换至中位时，可以将反馈至变量机构的压力油泄压，使变量泵3恢复小排量。
67.第三阻尼1.5：第三阻尼1.5的作用是保证所有换向阀2.1都切换至中位时，可以将液控单向阀1.1的控制腔压力油泄掉，保证液控单向阀1.1可以正常开启。
68.换向阀2.1：换向阀2.1的作用是使油路与负载接通、关闭或者变换油液流动方向，实现对执行机构的启动、停止或者变换输出方向。
69.第二溢流阀2.2：第二溢流阀2.2连通在了系统的主油路，用以实现对系统最高工作压力的限制。
70.本实施例还公开了一种变量泵3的恒压控制方法，使用了所述的变量泵的恒压控制系统，具体如下：
71.当多路阀组2的所有三位六通换向阀2.1均在中位时，此时变量泵3处于低压待机状态，具体是：
72.由于多路阀组2中所有的换向阀2.1均处于中位，使得所有换向阀2.1的中心油路相导通，变量泵3的出口油液分为两路，一路到达液控单向阀1.1的进油口，另一路沿着多组换向阀2.1的中心油路进入液控单向阀1.1的控制腔，而由于第三阻尼1.5的存在，控制腔内的压力可以被建立，使得液控单向阀1.1关闭(即不导通)，此时变量泵3的出口油液无法通过液控单向阀1.1，也就无法反馈至变量泵的变量机构3.1，即此时变量泵3处于低压待机状态；
73.当多路阀组2中的至少一组三位六通换向阀2.1处于上位或下位时，此时变量泵3处于恒压控制状态，具体是：
74.工作状态在上位或下位的换向阀2.1，该换向阀2.1的中心油路被截断，即由于换向阀2.1的中心油路不导通，变量泵3的出口油液也就不能沿着多组换向阀2.1的中心油路进入液控单向阀1.1的控制腔，并且通过第三阻尼1.5能泄掉液控单向阀1.1控制腔的压力，
使得液控单向阀1.1处于开启状态，第二阻尼1.4建立起反馈控制油路的压力，此时变量泵3的出口油液通过液控单向阀1.1的出油口，并由液控单向阀1.1的出油口反馈至变量泵的变量机构3.1(即ls信号反馈至变量机构)，即变量泵3处于恒压控制状态；
75.其中，当一组换向阀2.1在上位和下位之间切换时，能够使得该换向阀2.1对应的执行机构的油路方向发生变化，进而能够改变执行机构的输出方向，执行机构的油液流通方向如下：
76.当换向阀2.1处于中位时，由于p口的油液无法进入执行机构，此时该执行机构不动作；
77.当换向阀2.1处于上位时，p口油液由b口进入执行机构，执行机构由a口和t口回油至油箱；
78.换向阀2.1处于下位时，p口油液由a口进入执行机构，执行机构由b口和t口回油至油箱。
79.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。