一种主动减载齿轮泵及液压系统的制作方法

1.本发明涉及液压系统技术领域，特别是指一种主动减载齿轮泵及液压系统。


背景技术：

2.现有液压系统技术中，同一液压系统中无法满足同时存在负载油路不唯一、不同负载对流量压力需求差距巨大的情况，液压系统负载需求为变流量工作，其流量最大最小供给跨度比例可达10:1，另外系统负载在流量增大时负载增大显著导致泵组内负载变化明显，从而造成系统能源增大带来资源浪费的情况，并且无法同时满足系统对最高安全工作压力的要求。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种主动减载齿轮泵及液压系统，解决了现有技术中无法同时满足满足多出口不同工况要求、安全限压要求、出口增压要求、以及能源浪费的问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一种主动减载液压系统，包括主油路，所述主油路一端与进油口相连通，主油路另一端连通主油路负载，副油路一端设置在主油路上，副油路另一端连通副油路负载，安全油路一端设置在副油路上，安全油路另一端与进油口相连通，主油路与负载通断滑阀组件相连接，负载通断滑阀组件与回油路一端相连通，负载通断滑阀组件还通过主油路与副油路相连通，回油路另一端与进油口相连通。
5.优选的，所述主油路的入口与进油口相连通，主油路上沿流量方向依次连接有齿轮泵组件、出口增压活门组件以及主油路负载，齿轮泵组件与出口增压活门组件之间设有a通道，出口增压活门组件与主油路负载之间设有b通道和压差通道，主油路通过a通道、b通道和压差通道与负载通断滑阀组件相连接；副油路的入口设置在齿轮泵组件与出口增压活门组件之间且与a通道相连通，副油路的出口连接有副油路负载；安全油路的入口连接在副油路上，安全油路上设置有安全阀，安全油路的出口与进油口相连通。
6.优选的，所述负载通断滑阀组件包括阀芯，阀芯与阀套滑动配合连接，阀芯上设置有负载空间，负载空间与a通道和b通道配合连接，回油路包括设置在阀芯内的回油通道，回油通道一端与回油路相连接，阀芯与阀套之间设置有弹簧，回油通道另一端连通阀芯与阀套形成的阀体低压空腔，阀芯与阀套形成的阀体高压空腔通过压差通道连接在主油路的b通道与主油路负载之间。
7.一种应用主动减载液压系统原理的主动减载齿轮泵，包括齿轮泵组件，所述齿轮泵组件连接有相连通的出口增压活门组件和负载通断滑阀组件，齿轮泵组件上连接有副油路组件，齿轮泵组件与副油路组件之间还连通有安全油路。
8.优选的，所述齿轮泵组件包括泵体，泵体一端设有进油口，进油口连通泵体内部的主油路i一端，主油路i上依次连通设置有第一通道、加压齿轮副、第二通道，主油路i另一端与出口增压活门组件相连通，第一通道一端与副油路组件相连通，另一端与负载通断滑阀
组件相连通，第二通道与副油路组件相连通，泵体上固定设置有驱动电机，驱动电机穿过泵体与加压齿轮副传动连接。
9.优选的，所述负载通断滑阀组件包括阀芯，阀芯滑动配合设置在阀套内，阀套固定设置在阀体内，阀芯一端通过设置在阀体上的回油路与第一通道相连通，且阀芯一端与阀体之间设置有弹簧，阀芯另一端的阀体上设置有阀盖，阀套及阀体上开有连通阀套和出口增压活门组件的负载通道。
10.优选的，所述阀套一端设置有密封环，阀套另一端设置有尾翼式固定结构，阀套内部为二级回转体滑道；二级回转体滑道包括一级滑道和二级滑道，一级滑道的直径小于二级滑道的直径；负载通道包括栅格式流道、a通道、b通道和压差通道，括栅格式流道设置在一级滑道上，a通道开设在阀体上且与阀套一端相连通，b通道开设在阀体上且b通道与栅格式流道相连通，压差通道开设在阀体上且与阀套另一端相连通；所述阀芯为五段式回转体结构，包括两段芯体、两段连接体和芯塞，芯体和芯体、芯体和芯塞之间通过连接体相连接，芯体的直径大于连接体直径且与阀套上的一级滑道滑动配合连接，芯塞与阀套上二级滑道滑动配合连接，阀芯一端的芯体与通过弹簧与阀体相连接，芯体之间的连接体与阀套共同形成负载空间，负载空间通过a通道、栅格式流道及b通道与出口增压活门组件配合连接；芯体与芯塞之间的连接体与阀套共同形成阀体低压空腔，阀体低压空腔通过设置在连接体及阀芯轴线处的回油通道与阀体上的回油路相连通；芯塞与阀盖及阀套之间形成阀体高压空腔，阀体高压空腔与压差通道相连通；阀盖上设置有环形槽，环形槽内挡板上开有开口，压差通道通过开口与阀体高压空腔相连通。优选的，所述出口增压活门组件包括主油路ii，主油路ii设在出口增压活门阀体内，主油路ii一端与主油路i相连接，主油路ii上依次连通有a通道、插装式出口增压阀、b通道、压差通道，主油路ii另一端设置在主油路负载内，主油路负载设置在出口增压活门阀体一端，出口增压活门阀体另一端与泵体相连接，出口增压活门阀体与阀体一体成型。
11.优选的，所述插装式出口增压阀包括增压阀套，增压阀套内通过弹簧连接有增压阀芯，增压阀芯一端与密封环配合连接来控制主油路ii通断及a通道与b通道之间的连通，密封环固定设置在出口增压活门阀体上，增压阀套另一端与出口增压活门阀体固定连接，出口增压活门阀体上开有压差通道。
12.优选的，所述副油路组件包括副油路阀体，副油路阀体一端与泵体固定连接，副油路阀体内设置有副油路，副油路一端与第二通道一端相连通，副油路另一端与副油路阀体上的副油路负载相连通，副油路通过安全油路与第一通道相连通，安全油路上设置有安全阀；所述安全阀包括安全阀体，安全阀体固定设置在副油路阀体上，安全阀体内可调节设置有调节轴，调节轴与安全阀芯滑动配合连接且调节轴上设置有与安全阀芯相配合的安全弹簧，安全阀芯在安全弹簧的作用下将安全油路关闭。
13.本发明的有益效果：提供了一种主动减载液压系统和应用本系统原理的一体化主动减载齿轮泵，包括主油路和副油路，满足负载油路不唯一的应用情况，主油路与副油路连通有负载通断滑阀组件，满足不同负载对流量压力需求差距巨大、无法同时满足对液压系统负载需求为变流量工作以及无法同时解决统负载在流量增大显著导致泵组内负载变化明显带来资源浪费问题，副油路与主油路入口之间设置有安全油路，满足了系统对最高安全工作压力的需求；主动减载齿轮泵采用集成设计，在满足多出口不同工况要求、安全限压
要求、出口增压要求的前提下，设计为一体式的调速变量齿轮泵结构，增加了系统可靠度降低了成本，而出口增压活门组件的设计在有限空间内实现大流量工作，稳定性好流量大。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明主动减载液压系统原理的示意图；图2为副油路负载开启时的第一种系统状态示意图；图3为副油路负载开启时的第二种系统状态示意图；图4为副油路负载开启时的第三种系统状态示意图；图5为副油路负载开启时的第四种系统状态示意图；图6为副油路负载关闭时的第五种系统状态示意图；图7为副油路负载关闭时的第一种系统状态示意图；图8为副油路负载关闭时的第二种系统状态示意图；图9为副油路负载关闭时的第三种系统状态示意图；图10为副油路负载关闭时的第四种系统状态示意图；图11为本发明主动减载齿轮泵立体结构示意图；图12为本发明图11中a-a剖视结构示意图；图13为本发明图12中b-b剖视结构示意图；图14为本发明齿轮泵组件、副油路组件、安全油路结构示意图；图15为本发明阀套结构示意图。
16.图中：1：进油口、2：主油路、3：主油路负载、4：副油路、5：副油路负载、6：安全油路、7：负载通断滑阀组件、8：回油路、9：齿轮泵组件、10：出口增压活门组件、11：a通道、12：b通道、13：压差通道、14：安全阀、15：阀芯、16：阀体、17：负载空间、18：回油通道、19：弹簧、20：阀体低压空腔、21：阀体高压空腔、22：副油路组件、23：泵体、24：第一通道、25：加压齿轮副、26：第二通道、27：驱动电机、28：阀套、29：阀盖、30：栅格式流道、31：出口增压活门阀体、32：插装式出口增压阀、33：增压阀套、34：增压阀芯、35：密封环、36：副油路阀体、37：安全阀体、38：调节轴、39：安全阀芯、40：安全弹簧。
具体实施方式
17.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
18.如图1~图10所示，实施例1，一种主动减载液压系统，包括进油口1，所述进油口1后沿流量方向设置有主油路2，主油路2一端与进油口1相连通，主油路2另一端连通主油路负载3，副油路4一端设置在主油路2上，副油路4另一端连通副油路负载5，安全油路6一端设置在副油路4上，安全油路6另一端与进油口1相连通，主油路2与负载通断滑阀组件7相连接，
负载通断滑阀组件7与回油路8一端相连通，负载通断滑阀组件7还通过主油路2与副油路4相连通，回油路8另一端与进油口1相连通；主油路和副油路的设计能够满足负载油路不唯一的应用情况，主油路与副油路连通有负载通断滑阀组件，满足不同负载对流量压力需求差距巨大、无法同时满足对液压系统负载需求为变流量工作以及无法同时解决统负载在流量增大显著导致泵组内负载变化明显带来资源浪费问题，副油路与主油路入口之间设置有安全油路，满足了系统对最高安全工作压力的需求。
19.实施例2，在实施例1的基础上，主油路2的入口与进油口1相连通，主油路2上沿流量方向依次连接有齿轮泵组件9、出口增压活门组件10以及主油路负载3，齿轮泵组件9用来为系统提供所需流量介质压力，出口增压活门组件10用以限定出口最小压力，齿轮泵组件9与出口增压活门组件10之间设有a通道11，出口增压活门组件10与主油路负载3之间设有b通道12和压差通道13，主油路2通过a通道11、b通道12和压差通道13与负载通断滑阀组件7相连接；副油路4的入口设置在齿轮泵组件9与出口增压活门组件10之间且与a通道11相连通，副油路4的出口连接有副油路负载5；安全油路6的入口连接在副油路4上，安全油路6上设置有安全阀14，安全阀14用以限定齿轮泵输出最高压力，安全油路6的出口与进油口1相连通；负载通断滑阀组件7包括阀芯15，阀芯15与阀套28滑动配合连接，阀芯15上设置有负载空间17，负载空间17与a通道11和b通道12配合连接，回油路8包括设置在阀芯15内的回油通道18，回油通道18一端与回油路8相连接，阀芯15与阀套28之间设置有弹簧19，弹簧19用以设定开启及关闭负载空间17的压力，回油通道18另一端连通阀芯15与阀套28形成的阀体低压空腔20，阀芯15与阀套28形成的阀体高压空腔21通过压差通道13连接在主油路2的b通道12与主油路负载3之间。
20.该实施例在应用的时候，副油路负载5开启且负载总流量较小时，如图2所示，齿轮泵组件9运转，主油路2上的出口增压活门组件10进行限压，沿流量方向出口增压活门组件10后的主油路2关闭，保证副油路4工作压力为要求值，此时阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧19及回油路8油压的作用下靠右侧，此时a通道11、b通道12不连通；如图3所示，随着齿轮泵组件9运转带动负载总流量增大，齿轮泵组件9功耗变大，出口增压活门组件10逐渐开启，主油路2流量开始增加，系统总流量开始增加，但此时阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧及回油路8油压的作用下靠右侧；如图4、图5所示，随着负载总流量继续增大，齿轮泵组件加压，主油路2压力增大，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差达到连通压力要求，阀芯15向左移动压缩弹簧19，阀体低压空腔20内的液体被压入回油通道18从而进入回油路8，负载空间17连通a通道11和b通道12，此时出口增压活门组件10被短路，齿轮泵组件9出口直接与主油路负载3相连通，齿轮泵组件9负载下降，齿轮泵组件9功耗降低；如图6所示，当齿轮泵组件9输出的最高压力大于系统最高限定压力时，安全油路6中的安全阀14开启，齿轮泵输出端通过安全油路6与进油口1出连通，从而将整个系统维持在安全压力范围内。
21.副油路负载5关闭时，如图7所示，副油路4关闭在负载总流量较小情况下，主油路2处于工作状态，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧19及回油路8油压的作用下靠右侧；如图8、图9所示，主油路负载3因介质流量增加，系统负载增大，齿轮泵组件出口负载也在逐渐增压，当主油路负载3增至负载通断滑阀
开启设定值时，与主油路2连接的阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差达到连通压力要求，阀芯15在右侧压力作用下移动至左侧，a通道11与b通道12连通，出口增压活门组件10被短路，出口增压活门组件10关闭，齿轮泵组件9出口直接与主油路负载3相连通，齿轮泵组件9负载下降，功耗降低；如图10所示，当齿轮泵输出的最高压力大于系统最高限定压力时，安全油路6中的安全阀14开启，齿轮泵输出端通过安全油路6与进油口1连通，从而将整个系统维持在安全压力范围内；在系统负载流量下降时，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差低于连通压力要求，阀芯右移，a通道11与b通道12断开连接，出口增压活门组件10打开，系统恢复。
22.另外在副油路负载5开启时，随着出口增压活门组件10逐渐开启，副油路负载5人为关闭，主油路继续工作，工作状态与上述主油路负载关闭时的状态一致。
23.如图11所示，实施例3，在实施例2的基础上，一种应用上述主动减载液压系统原理的主动减载齿轮泵，包括齿轮泵组件9，齿轮泵组件9用来为系统提供所需流量介质压力，齿轮泵组件9连接有相连通的出口增压活门组件10和负载通断滑阀组件7，齿轮泵组件9上连接有副油路组件22，齿轮泵组件9与副油路组件22之间还连通有安全油路6；本方案应用上述主动减载液压系统原理，在满足多出口不同工况要求、安全限压要求、出口增压要求的前提下，采用集成设计，设计为一体式的调速变量齿轮泵结构，增加了系统可靠度降低了成本，而出口增压活门组件10的设计在有限空间内实现大流量工作，稳定性好流量大。
24.如图12~14所示，实施例4，在实施例3的基础上，齿轮泵组件9包括泵体23，泵体23一端设有进油口1，进油口1连通泵体23内部的主油路i一端，主油路i上依次连通设置有第一通道24、加压齿轮副25、第二通道26，主油路i另一端与出口增压活门组件10相连通，第一通道24一端与副油路组件22相连通，另一端与负载通断滑阀组件12相连通，第二通道26与副油路组件22相连通，泵体23上固定设置有驱动电机27，驱动电机27穿过泵体23与加压齿轮副25传动连接。
25.实施例5，在实施例4的基础上，负载通断滑阀组件7包括阀芯15，阀芯15滑动配合设置在阀套28内，阀套28固定设置在阀体16内，阀芯15一端通过设置在阀体16上的回油路8与第一通道24相连通，且阀芯15一端与阀体16之间设置有弹簧19，阀芯15另一端的阀体16上设置有阀盖29，阀套28及阀体16上开有连通阀套28内部空间和出口增压活门组件10的负载通道。
26.如图15所示，实施例6，在实施例5的基础上，所述阀套28一端设置有密封环，阀套28另一端设置有尾翼式固定结构，阀套28内部为二级回转体滑道；二级回转体滑道包括一级滑道和二级滑道，一级滑道的直径小于二级滑道的直径；负载通道包括栅格式流道30、a通道11、b通道12和压差通道13，括栅格式流道30设置在一级滑道上，a通道11开设在阀体16上且与阀套28一端相连通，b通道12开设在阀体16上且b通道12与栅格式流道30相连通，压差通道13开设在阀体16上且与阀套28另一端相连通；所述阀芯15为五段式回转体结构，包括两段芯体、两段连接体和芯塞，芯体和芯体、芯体和芯塞之间通过连接体相连接，芯体的直径大于连接体直径且与阀套28上的一级滑道滑动配合连接，芯塞与阀套28上二级滑道滑动配合连接，阀芯15一端的芯体与通过弹簧19与阀体16相连接，芯体之间的连接体与阀套28共同形成负载空间17，负载空间17通过a通道11、栅格式流道30及b通道12与出口增压活门组件10配合连接；芯体与芯塞之间的连接体与阀套28共同形成阀体低压空腔20，阀体低
压空腔20通过设置在连接体及阀芯轴线处的回油通道18与阀体16上的回油路8相连通；芯塞与阀盖29及阀套28之间形成阀体高压空腔21，阀体高压空腔21与压差通道13相连通；阀盖29上设置有环形槽，环形槽内挡板上开有开口，压差通道13通过开口与阀体高压空腔21相连通。
27.该实施例在应用的时候，阀套采用格栅式流道及尾翼式固定结构，在保证结构最小安装稳定性，也使介质流道为直通式，且流阻小，也便于产品系统系统安装，阀芯与阀套口部进行线密封，同时阀芯外圆与阀套间隙配合加工后，可以进行二次密封，保证密封性；在阀套右端开槽，连通主油路系统，介质进入阀盖的环形槽内，经开口处进入阀芯右端，保证阀芯可以及时感之负载变化，同时环形槽流道对介质进行一定的限流，防止阀芯运动过于频繁剧烈，保证工作稳定性。
28.实施例7，在实施例6的基础上，出口增压活门组件10包括主油路ii，主油路ii设在出口增压活门阀体31内，主油路ii一端与主油路i相连接，主油路ii上依次连通有a通道11、插装式出口增压阀32、b通道12、压差通道13，主油路ii另一端设置在主油路负载3内，主油路负载3设置在出口增压活门阀体31一端，出口增压活门阀体31另一端与泵体23相连接，出口增压活门阀体31与阀体16一体成型。
29.实施例8，在实施例7的基础上，插装式出口增压阀32包括增压阀套33，增压阀套33内通过弹簧19连接有增压阀芯34，增压阀芯34一端与密封环35配合连接来控制主油路ii通断及a通道11与b通道12之间的连通，密封环35固定设置在出口增压活门阀体31上，增压阀套33另一端与出口增压活门阀体31固定连接，沿主油路ii流量方向出口增压活门阀体31在增压阀套33后连通有压差通道13。
30.实施例9，在实施例8的基础上，副油路组件22包括副油路阀体36，副油路阀体36一端与泵体23固定连接，副油路阀体36内设置有副油路4，副油路4一端与第二通道26一端相连通，副油路4另一端与副油路阀体36上的副油路负载5相连通，副油路4通过安全油路6与第一通道24相连通，安全油路6上设置有安全阀14。
31.实施例10，在实施例9的基础上，安全阀14包括安全阀体37，安全阀体37固定设置在副油路阀体36上，安全阀体37内可调节设置有调节轴38，调节轴38与安全阀芯39滑动配合连接且调节轴38上设置有与安全阀芯39相配合的安全弹簧40，安全阀芯39在安全弹簧40的作用下将安全油路6关闭，当系统内压力达到安全临界值时，安全阀芯39被顶开，安全油路6打开。
32.该实施例在应用的时候，副油路负载5开启且负载总流量较小时，齿轮泵组件9的驱动电机27带动加压齿轮25运转，增压阀芯34在弹簧19的作用下进行限压，增压阀芯34到主油路负载3之间不通，副油路负载5处压力为正常值，此时与主油道ii通过压差通道13相连通的阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧19及回油路8的作用下与阀盖29相连接，此时a通道11，b通道12不连通；随着驱动电机27带动加压齿轮副25运转带动负载总流量增大，驱动电机27功耗变大，增压阀芯34逐渐开启，系统总流量开始增加，但此时阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧19及回油路8的作用下仍然与阀盖29相连接，随着负载总流量继续增大，主油路ii压力继续增加，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差达到连通压力要求，阀芯15阀芯轴向向远离阀盖29的方向移动，阀体低压空腔20内的液体被压入回油通
道18从而进入回油路8，负载空间17连通a通道11和b通道12，此时出口增压活门组件10被短路，齿轮泵组件9出口直接与主油路负载3相连通，齿轮泵组件9负载下降，齿轮泵组件9功耗降低；当齿轮泵组件9输出的最高压力大于系统最高限定压力时，安全油路6中的安全阀14开启，具体为安全弹簧40被安全阀芯39压缩，安全阀芯39将安全油路6打开，齿轮泵输出端通过安全油路6与进油口1出连通，从而将整个系统维持在安全压力范围内。
33.副油路负载5关闭时，在负载总流量较小情况下，齿轮泵组件9的驱动电机27带动加压齿轮25运转，增压阀芯34在弹簧19的作用下进行限压，但由于总流量较小，此时与主油道ii通过压差通道13相连通的阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差未达到连通压力要求，阀芯15在弹簧19及回油路8的作用下仍然与阀盖29相连接，随着负载总流量继续增大，主油路ii压力继续增加，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差达到连通压力要求，阀芯15阀芯轴向向远离阀盖29的方向移动，阀体低压空腔20内的液体被压入回油通道18从而进入回油路8，负载空间17连通a通道11和b通道12，此时出口增压活门组件10被短路，齿轮泵组件9出口直接与主油路负载3相连通，齿轮泵组件9负载下降，齿轮泵组件9功耗降低；当齿轮泵组件9输出的最高压力大于系统最高限定压力时，安全油路6中的安全阀14开启，具体为安全弹簧40被安全阀芯39压缩，安全阀芯39将安全油路6打开，齿轮泵输出端通过安全油路6与进油口1出连通，从而将整个系统维持在安全压力范围内；在系统负载流量下降时，阀体高压空腔21与阀体低压空腔20之间的压差低于连通压力要求，阀芯15在弹簧19的作用下复位，a通道11与b通道12断开连接，出口增压活门组件10打开，系统恢复。
34.另外在副油路负载5开启时，随着出口增压活门组件10逐渐开启，副油路负载5人为关闭，主油路继续工作，工作状态与上述主油路负载关闭时的状态一致。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。