分布式闭式泵控系统及其控制方法与流程

本发明涉及液压系统，尤其涉及一种分布式闭式泵控系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，液压系统被广泛运用工程机械，工程机械中液压系统大多采用阀控系统。例如，液压挖掘机是典型的工程机械，在建筑、施工和矿山开采等领域应用广泛。目前，液压挖掘机广泛采用定转速柴油发动机驱动变量液压泵作为动力源，提供高压油液，并通过管路和控制阀分配和传递能量，驱动控制多个液压缸和液压马达。现有的阀控液压系统至少存在以下缺点：

2、1、通过多路阀实现流量的分配存在较大的节流损失，且接线管道多，导致系统的沿程压力损失较大。

3、2、通过内燃机驱动液压泵，内燃机驱动液压泵的效率低下。

4、3、现有的阀控液压系统集成至一套电液作动器(eha)内，包括独立蓄能器、液压缸、电机、控制阀组等；即，一个阀控液压系统需要配备一个独立蓄能器(蓄能器起到补偿液压缸非对称流量、液压泵/液压缸泄漏等作用)。这就导致电液作动器(eha)整体的体积、重量变得很大(阀控液压系统占eha体积的约40％)，并且，给挖掘机机械臂增加了更多的负载重量。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的阀控液压系统造成造成机械臂的重量、体积增大的技术问题。本发明提供一种分布式闭式泵控系统及其控制方法，动臂、斗杆闭式泵控模块共用一个增压油箱、过滤机构、冷却机构，能够显著减小闭式泵控系统的体积，可以灵活布置于挖掘机舱室内，从而减小机械臂的重量。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分布式闭式泵控系统，包括：斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块、增压油箱、过滤机构以及冷却机构，所述过滤机构的一端与所述冷却机构的进口相连通，所述冷却机构的出口与所述增压油箱的进口相连通，斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块均与所述过滤机构的另一端相连通，所述斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块均与所述增压油箱的出口相连通。

3、进一步的，所述斗杆闭式泵控模块包括：第一电动机、第一液压泵、第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀、第一截止阀、斗杆液压缸、第五单向阀以及第八单向阀；

4、所述第一电动机与所述第一液压泵相连接，所述第一溢流阀、第二溢流阀的进油口分别与所述第一液压泵的a、b油口相连通；所述第一溢流阀、第二溢流阀的出油口均与所述第一截止阀的一端相连通；

5、所述第一单向阀、第二单向阀的出油口分别与所述斗杆液压缸的有杆腔、无杆腔相连通；所述第一单向阀、第二单向阀的进油口均与所述第一截止阀的一端相连通；

6、所述第五单向阀的进油口、第八单向阀的出油口均与所述第一截止阀的另一端相连通；所述第五单向阀的出油口与所述过滤机构相连通，所述第八单向阀的进油口与所述增压油箱的出口相连通。

7、进一步的，所述动臂闭式泵控模块包括：第二电动机、第二液压泵、第三溢流阀、第四溢流阀、第三单向阀、第四单向阀、第二截止阀、动臂液压缸、第六单向阀以及第七单向阀；

8、所述第二电动机与所述第二液压泵相连接，所述第三溢流阀、第四溢流阀的进油口分别与所述第二液压泵的a、b油口相连通；第三溢流阀、第四溢流阀的出油口均与所述第二截止阀的一端相连通；

9、所述第三单向阀、第四单向阀的出油口分别与动臂液压缸的有杆腔、无杆腔相连通；所述第三单向阀、第四单向阀的进油口均与所述第二截止阀的一端相连通；

10、所述第六单向阀的进油口、第七单向阀的出油口均所述第二截止阀的另一端相连通；所述第六单向阀的出油口与所述过滤机构相连通，所述第七单向阀的进油口与所述增压油箱的出口相连通。

11、进一步的，所述斗杆闭式泵控模块还包括：第三截止阀，所述第三截止阀的一端与所述第一液压泵连接，所述第三截止阀的另一端与所述过滤机构的另一端连接。

12、进一步的，所述动臂闭式泵控模块还包括：第四截止阀，所述第四截止阀的一端与所述第二液压泵连接，所述第四截止阀的另一端与所述过滤机构的另一端连接。

13、进一步的，所述增压油箱包括：外壳和设于所述外壳内部的气囊，所述外壳的两端分别设有油箱进口和油箱出口；所述增压油箱(3)的额定容积式中，δv表示增压油箱(3)体积的变化量，p0表示气囊(32)的充气压力，p1表示增压油箱(3)的最低工作压力，p2表示增压油箱(3)的最高工作压力，k表示温度影响指数。

14、本发明还提供一种分布式闭式泵控系统的控制方法，包括以下步骤：

15、s1、根据负载的四象限特性分别对斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块进行控制；

16、s2、通过增压油箱分别对所述斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块进行补油或回油；

17、s3、在回油时，油液依次经过过滤机构、冷却机构回到增压油箱内。

18、进一步的，设第一液压泵、第二液压泵的液压杆缩回方向为速度正方向，液压杆伸出方向为液压缸受力的正方向；所述斗杆闭式泵控模块的工作过程为：

19、第一象限工况：斗杆液压缸的液压杆伸出时与负载受力方向相反，此时，第一液压泵为泵送模式；高压油从第一液压泵的a油口流向斗杆液压缸的无杆腔，有杆腔的低压油流回第一液压泵的b油口，此时，无杆腔的压力大于有杆腔的压力，无杆腔的高压油流向第一单向阀的回路，第一单向阀开启，此时，增压油箱内的补给油经过第八单向阀、第一截止阀、第一单向阀流向第一液压泵的b油口；

20、第二象限工况：所述斗杆液压缸的液压杆伸出时与负载受力方向相同，此时，第一液压泵为马达模式；当负载牵引第一液压泵的液压杆伸出时，斗杆液压缸的有杆腔的高压油流向第一液压泵的b油口，低压油从第一液压泵的a油口流向斗杆液压缸的无杆腔；此时，有杆腔的压力大于无杆腔的压力，有杆腔的高压油流向第二单向阀的回路，第二单向阀开启，增压油箱内的补给油经过第八单向阀、第一截止阀、第二单向阀流向斗杆液压缸的无杆腔；

21、第三象限工况：所述斗杆液压缸的液压杆缩回时与负载受力方向相反，此时，第一液压泵为泵送模式；高压油从第一液压泵的b油口流向斗杆液压缸的有杆腔，无杆腔的低压油流向第一液压泵的a油口，此时，有杆腔的压力大于无杆腔的压力，有杆腔的高压油流向第二单向阀的回路，第二单向阀开启，无杆腔的多余液压油经过第二单向阀、第一截止阀、第五单向阀、过滤机构、冷却机构回到增压油箱；

22、第四象限工况：所述斗杆液压缸的液压杆缩回时与负载受力方向相同，此时，第一液压泵为马达模式；斗杆液压缸的无杆腔的高压油流向第一液压泵的a油口，低压油从第一液压泵的b油口流向斗杆液压缸的有杆腔，此时，无杆腔的压力大于有杆腔的压力，无杆腔的高压油流向第一单向阀的回路，第一单向阀开启，有杆腔的多余液压油经过第一单向阀、第一截止阀、第五单向阀、过滤机构、冷却机构回到增压油箱。

23、进一步的，所述动臂闭式泵控模块的工作过程为：

24、第一象限工况：动臂液压缸的液压杆伸出时与负载受力方向相反，此时，第二液压泵为泵送模式；高压油从第二液压泵的a油口流向动臂液压缸的无杆腔，有杆腔的低压油流回第二液压泵的b油口，此时，无杆腔的压力大于有杆腔的压力，无杆腔的高压油流向第三单向阀的回路，第三单向阀开启，此时，增压油箱内的补给油经过第七单向阀、第二截止阀、第三单向阀流向第二液压泵的b油口；

25、第四象限工况：动臂液压缸的液压杆缩回时与负载受力方向相同，此时，第二液压泵为马达模式；动臂液压缸的无杆腔的高压油流向第二液压泵的a油口，低压油从第二液压泵的b油口流向动臂液压缸的有杆腔，此时，无杆腔的压力大于有杆腔的压力，无杆腔的高压油流向第三单向阀的回路，第三单向阀开启，有杆腔的多余液压油经过第三单向阀、第二截止阀、第六单向阀、过滤机构、冷却机构回到增压油箱。

26、本发明的有益效果是，本发明的分布式闭式泵控系统及其控制方法，通过对回路的改进，使得斗杆闭式泵控模块、动臂闭式泵控模块能够共用一个增压油箱、过滤机构、冷却机构，能够显著减小泵控系统的体积，便于灵活布设在挖掘机舱室等位置，可以减小挖掘机机械臂的体积和重量，还有有利于节约成本。通过四个单向阀的设置，能够实现补油回路、回油回路的独立运行，并且，在回油时，回流的油液必须经过过滤机构、冷却机构回到增压油箱内，能够保证回收油液的清洁度和冷却降温。当动臂和斗杆需要补油时，增压油箱的液压油已经经过冷却降温，能够避免系统因油温过高而导致性能下降，甚至损坏。