新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法

1.本发明涉及液压系统领域，特别涉及一种新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法。


背景技术：

2.工程机械被广泛应用于各种土方施工领域。然而，传统的工程机械存在流量压力匹配特性有限、操控性差等不足。工程机械典型液压系统主要根据流量匹配方式不同可分为负流量、正流量和负载敏感系统等。其中，负载敏感系统则是基于闭中心油路，通过最大负载压力检测并反馈用于控制液压泵排量，使得液压泵出口压力仅比最大负载压力值高出一个定值，并通过压力补偿阀维持各节流阀口的压差为既定值，使得节流阀的通流流量仅与节流阀开口面积有关，而与负载无关，提高了操控性。但由于传统负载敏感系统的压差值为系统弹簧设定值，其工作过程中，该压差恒定不变，尽管相较于负流量、正流量系统，可保证节流阀的调节特性不受负载变化影响，但无法适应不同工况的需求，如精细作业和快速作业，相同的压差无法同时兼顾精细作业的过程宽行程控制和快速作业过程的大流量输出需求。
3.有鉴于此，提出本技术。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法，旨在解决相同的压差无法同时兼顾精细作业的过程宽行程控制和快速作业过程的大流量输出需求。
5.本发明第一实施例提供了一种新型负载转速双敏感系统,包括：主泵源、先导泵、转速敏感阀组、负载敏感系统、第一执行器、以及第二执行器；
6.其中，所述主泵源通过所述负载敏感系统与所述第一执行器和所述第二执行器连接，所述主泵源与所述先导泵同轴连接，所述先导泵通过所述转速敏感阀组与所述主泵源及所述负载敏感系统连接；
7.其中，所述转速敏感阀组配置为监测主泵源的转速，并根据所述主泵源的转速调整所述负载敏感系统的目标控制压差。
8.优选地，所述主泵源包括：动力源、主泵、第一二位三通换向阀、第一排量调节机构、第二排量调节机构；
9.所述动力源的输出轴与所述主泵机械相连，所述主泵的输入端用于与液压油箱连接，所述主泵的输出端第一排量调节机构的控制口连接，所述第一二位三通换向阀的b口与所述液压油箱连接，所述第一二位三通换向阀的p口所述第二排量调节机构连接，所述第一二位三通换向阀的a口与所述转速敏感阀组连接，所述第一二位三通换向阀的上、下控制腔和所述负载敏感系统连接。
10.优选地，所述转速敏感阀组包括：第一二位二通换向阀、以及第二二位三通换向
阀；
11.其中，所述先导泵的输入端用于与液压油箱连接，所述先导泵的输出端与所述第一二位二通换向阀的p口和左侧控制腔、所述第二二位三通换向阀的下侧控制腔相连连接，所述第一二位二通换向阀的t口与所述第二二位三通换向阀的b口和上侧控制腔、所述第一二位二通换向阀的右侧控制腔相连、所述第一二位三通换向阀的a口、所述负载敏感系统连接，所述第二二位三通换向阀的a口与所述液压油箱连接，所述第二二位三通换向阀的p口与所述所述第二二位三通换向阀的上控制腔、所述第一二位三通换向阀的下侧控制腔、所述负载敏感系统连接。
12.优选地，所述负载敏感系统包括：第一三位五通换向阀、第二三位五通换向阀、第一压力补偿阀、第二压力补偿阀、梭阀、第二二位二通换向阀、压差减压阀、以及节流孔；
13.所述第一三位五通换向阀的t口与所述第二三位五通换向阀的t口、所述液压油箱连接，所述第一三位五通换向阀的a口与所述第一压力补偿阀的p口相连，所述第一三位五通换向阀的b口与所述第一执行器的b口相连，所述第一三位五通换向阀的c口与所述梭阀的a口、第一压力补偿阀的左侧控制腔相连，所述第一压力补偿阀的t口与所述第一执行器的a口相连；
14.所述第二三位五通换向阀的a口与第二压力补偿阀的p口连接，所述第二三位五通换向阀的c口与所述梭阀的b口、所述第二压力补偿阀的左侧控制腔连，所述压力补偿阀的t口与所述第二执行器的a口相连；
15.所述梭阀c口与节流孔的a口、所述第二二位二通换向阀的左侧控制腔连接，所述节流孔的b口与所述压差减压阀的下侧控制腔连接，所述压差减压阀的a口与所述压差减压阀的下侧控制腔、所述第一压力补偿阀的左侧控制腔、所述第二压力补偿阀的左侧控制腔连接，所述压差减压阀的t口、以及所述压差减压阀的t口与所述液压油箱连接；
16.所述主泵的输出端与所述第一三位五通换向阀的p口、所述第二三位五通换向阀的p口、所述第二二位二通换向阀的p口和右侧控制腔、所述压差减压阀的连接上侧控制腔、所述第一压力补偿阀的右侧控制腔、所述第二压力补偿阀的右侧控制腔相连。
17.所述第二二位二通换向阀的左侧控制腔与所述第二二位三通换向阀的p口连接；
18.所述压差减压阀的p口与第一二位二通换向阀的t口连接，所述压差减压阀的a口与所述第一二位三通换向阀的上控制腔相连。
19.本发明第二实施例提供了一种工程机械装置，包括如上任意一项所述的一种新型负载转速双敏感系统。
20.本发明第三实施例提供了一种基于上所述的一种工程机械装置的控制方法，包括：
21.检测负载的最大压力值、以及主泵源的出口压力值；
22.通过转速敏感阀组基于动力源的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值。
23.优选地，所述通过转速敏感阀基于动力源的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值，具体为：
24.在检测到动力源处于低速运行时，降低主泵出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而降低转速敏感阀组的节流口压差，降低系统供油流量、先导信号和目标流量对应
比例关系，以提高先导信号对目标流量的控制精度。
25.优选地，所述通过转速敏感阀基于动力源的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值，具体为：
26.在检测到动力源处于高速运行时，增加主泵出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而提高转速敏感阀组的节流口压差，提高系统供油流量、先导信号和目标流量对应比例关系，以提高系统的动作速度。
27.基于本发明提供的一种新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法，通过检测负载最大压力实现液压泵流量匹配以控制主泵出口压力与最大负载压力的差值为某一控制值，同时该控制值由转速敏感阀组基于动力源转速进行控制，在动力源低速运行情况下，降低液压泵出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而降低转速敏感阀组的节流口压差，降低系统供油流量、先导信号和目标流量对应比例关系，提高先导信号对目标流量的控制精度。在动力源高速运行情况下，增加主泵出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而增加转速敏感阀组的节流口压差，提高系统供油量流、先导信号和目标流量对应比例关系、节流阀口单位开度的通流能力，进而提高系统的动作速度。
附图说明
28.图1是本发明提供的一种新型负载转速双敏感系统的结构示意图；
29.图2是本发明提供的一种工程机械装置的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
31.以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
32.本发明公开了一种新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法，旨在解决相同的压差无法同时兼顾精细作业的过程宽行程控制和快速作业过程的大流量输出需求。
33.请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种新型负载转速双敏感系统,包括：主泵源、先导泵3、转速敏感阀组、负载敏感系统、第一执行器13、以及第二执行器14；
34.其中，所述主泵源通过所述负载敏感系统与所述第一执行器13和所述第二执行器14连接，所述主泵源与所述先导泵3同轴连接，所述先导泵3通过所述转速敏感阀组与所述主泵源及所述负载敏感系统连接；
35.其中，所述转速敏感阀组配置为监测主泵源的转速，并根据所述主泵源的转速调整所述负载敏感系统的目标控制压差。
36.优选地，所述主泵源包括：动力源1、主泵2、第一二位三通换向阀8、第一排量调节机构7、第二排量调节机构6；
37.所述动力源1的输出轴与所述主泵2机械相连，所述主泵2的输入端用于与液压油箱连接，所述主泵2的输出端第一排量调节机构7的控制口连接，所述第一二位三通换向阀8的b口与所述液压油箱连接，所述第一二位三通换向阀8的p口所述第二排量调节机构6连接，所述第一二位三通换向阀8的a口与所述转速敏感阀组连接，所述第一二位三通换向阀8的上、下控制腔和所述负载敏感系统连接。
38.优选地，所述转速敏感阀组包括：第一二位二通换向阀4、以及第二二位三通换向阀5；
39.其中，所述先导泵3的输入端用于与液压油箱连接，所述先导泵3的输出端与所述第一二位二通换向阀4的p口和左侧控制腔、所述第二二位三通换向阀5的下侧控制腔相连连接，所述第一二位二通换向阀4的t口与所述第二二位三通换向阀5的b口和上侧控制腔、所述第一二位二通换向阀4的右侧控制腔相连、所述第一二位三通换向阀8的a口、所述负载敏感系统连接，所述第二二位三通换向阀5的a口与所述液压油箱连接，所述第二二位三通换向阀5的p口与所述所述第二二位三通换向阀5的上控制腔、所述第一二位三通换向阀8的下侧控制腔、所述负载敏感系统连接。
40.优选地，所述负载敏感系统包括：第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10、第一压力补偿阀11、第二压力补偿阀12、梭阀15、第二二位二通换向阀16、压差减压阀17、以及节流孔18；
41.所述第一三位五通换向阀9的t口与所述第二三位五通换向阀10的t口、所述液压油箱连接，所述第一三位五通换向阀9的a口与所述第一压力补偿阀11的p口相连，所述第一三位五通换向阀9的b口与所述第一执行器13的b口相连，所述第一三位五通换向阀9的c口与所述梭阀15的a口、第一压力补偿阀11的左侧控制腔相连，所述第一压力补偿阀11的t口与所述第一执行器13的a口相连；
42.所述第二三位五通换向阀10的a口与第二压力补偿阀12的p口连接，所述第二三位五通换向阀10的c口与所述梭阀15的b口、所述第二压力补偿阀12的左侧控制腔连，所述压力补偿阀的t口与所述第二执行器14的a口相连；
43.所述梭阀15c口与节流孔18的a口、所述第二二位二通换向阀16的左侧控制腔连接，所述节流孔18的b口与所述压差减压阀17的下侧控制腔连接，所述压差减压阀17的a口与所述压差减压阀17的下侧控制腔、所述第一压力补偿阀11的左侧控制腔、所述第二压力补偿阀12的左侧控制腔连接，所述压差减压阀17的t口、以及所述压差减压阀17的t口与所述液压油箱连接；
44.所述主泵2的输出端与所述第一三位五通换向阀9的p口、所述第二三位五通换向阀10的p口、所述第二二位二通换向阀16的p口和右侧控制腔、所述压差减压阀17的连接上侧控制腔、所述第一压力补偿阀11的右侧控制腔、所述第二压力补偿阀12的右侧控制腔相连。
45.所述第二二位二通换向阀16的左侧控制腔与所述第二二位三通换向阀5的p口连接；
46.所述压差减压阀17的p口与第一二位二通换向阀4的t口连接，所述压差减压阀17
的a口与所述第一二位三通换向阀8的上控制腔相连。
47.请继续参阅图1，以下对本发明的具体工作原理进行阐述：
48.工程机械启动后，操作员可以根据土方作业需求，调节油门开度，动力源1根据目标油门转速带动主泵2和先导泵3分别为负载敏感系统和先导油路供油。主泵2产生的高压油流进负载敏感系统，当工程机械先导手柄没有输入或输入低于控制阈值时，第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10处于中位，主泵2的液压油流进第二二位二通换向阀16，此时，梭阀15a、b口与油箱相连，c口压力近似为零，第二二位二通换向阀16通过动态调整，稳定主泵2出口压力为第二二位二通换向阀16弹簧控制压力。与此同时，先导泵3产生高压油流进第一二位二通换向阀4，并经第二二位三通换向阀5和第二二位二通换向阀16动态调整后分别流进第一二位三通换向阀8a口和第一二位三通换向阀8上下两个控制腔，产生一个与主泵2出口压力相近的压力油控制第一排量调节机构7，降低主泵2的排量，使其仅是保证系统泄漏量的最低供油排量，降低系统未动作过程的系统能耗。
49.当工程机械先导手柄(未图示)输入高于控制阈值的信号时，系统按先导手柄(未图示)输入信号线性关系控制第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10的阀口开度，同时，系统根据目标油门信号，控制动力源1带动主泵2和先导泵3分别为负载敏感系统和先导油路供油。主泵2产生的高压油通过第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10和第一压力补偿阀11、第二压力补偿阀12流入相应第一执行器13和第二执行器14。所述先导泵3产生液压油流入由第一二位二通换向阀4和第二二位三通换向阀5组成的转速敏感阀以及压差减压阀17，产生目标压力油用于控制主泵2排量，通过主泵2的容积调节控制主泵2的出口压力仅比负载最大压力高出目标值，该目标值等于先导泵3产生液压油流入由第一二位二通换向阀4和第二二位三通换向阀5组成的转速敏感阀以及压差减压阀17后产生的液压油压力。对于不同的动力源1转速，先导泵3排量固定，不同转速导致先导泵3输出流量不同，当动力源1转速较高时，先导泵3产生较多流量，流进第一二位二通换向阀4,通过第一二位二通换向阀4节流孔18结构通过动态平衡调整，产生较小压差并流出第一二位二通换向阀4，使得第一二位二通换向阀4出口压力较高，并通过第二二位三通换向阀5和压差减压阀17流入第一二位三通换向阀8a口、第一二位三通换向阀8上下控制腔，调节主泵2排量，使得主泵2的出口压力和系统最大负载压力之间的差值等于第一二位二通换向阀4出口压力，且该压力值较高。当动力源1转速较低时，先导泵3产生较少流量，流进第一二位二通换向阀4,通过第一二位二通换向阀4节流孔18结构通过动态平衡调整，产生较大压差并流出第一二位二通换向阀4，使得第一二位二通换向阀4出口压力较小，并通过第二二位三通换向阀5和压差减压阀17流入第一二位三通换向阀8a口、第一二位三通换向阀8上下控制腔，调节主泵2排量，使得主泵2的出口压力和系统最大负载压力之间的差值等于第一二位二通换向阀4出口压力，且该压力值较小。通过控制不同的泵的出口压力和系统最大负载压力之间的差值，改变不同压差下的主阀阀芯-流量对应关系，使得在精细动作时，整机油门信号输入较小，动力源1转速较低，通过第一二位二通换向阀4和第二二位三通换向阀5组成的转速敏感阀产生较小的输出压力值，控制主泵2的出口压力和最大负载压力的压差值较小，使得输入信号和系统流量调节具有更良好的线性控制精度，在快速动作时，整机油门信号输入较大，动力源1转速较高，通过第一二位二通换向阀4和第二二位三通换向阀5组成的转速敏感阀产生较大的输出压力值，控制主泵2的出口压力和最大负载压力的压差值较大，使得输入信号
对应系统流量调节范围更宽，系统具有更快的动作速度。进而通过上述方式，实现对动力源1不同转速下的系统转速敏感控制。
50.系统工作过程中，先导泵3产生的压力油经第一二位二通换向阀4调节后，流进压差减压阀17p口，并从压差减压阀17a口流出反馈至压差减压阀17下控制腔的同时，用于调节主泵2的排量。而压差减压阀17的上控制腔与主泵2出口相连，压差减压阀17下控制腔与梭阀15c口经节流孔18相连，而梭阀15a、b口分别与第一执行器13和第二执行器14的负载腔相连，用于检测系统最高工作压力腔，并将该高压油通过梭阀15c口流出，通过节流孔18进行阻尼滤波后反馈至压差减压阀17下控制腔。压差减压阀17对主泵2出口压力和最大负载压力进行比较，并通过压差减压阀17稳定二者的差值等于第一二位二通换向阀4的出口压力，起到低通滤波的功能，降低负载剧烈变化造成的系统冲击，提高系统的稳定性。
51.当工程机械多执行器同时动作时，且各先导手柄(未图示)输入值较高，此时，由于主泵2即使按最大排量工作所产生的流量也不足于保证多执行器按目标高速度运行，系统进入流量饱和区。此时，主泵2通过排量调节维持主泵2出口压力和最大负载压力的差值为目标值，同时，系统通过第一压力补偿阀11、第二压力补偿阀12进行动态调节，稳定第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10的节流口压差恒定的同时，也使得第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10的节流阀口压差值相等，进而可以实现在流量饱和区时，流进各执行器的流量按第一三位五通换向阀9、第二三位五通换向阀10的节流阀口面积等比例分配，保证多执行器协同动作的协调性。
52.本发明第二实施例提供了一种工程机械装置，包括如上任意一项所述的一种新型负载转速双敏感系统。
53.请参阅图2，本发明第三实施例提供了一种基于上所述的一种工程机械装置的控制方法，包括：
54.s101，检测负载的最大压力值、以及主泵源的出口压力值；
55.s102，通过转速敏感阀组基于动力源1的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值。
56.优选地，所述通过转速敏感阀基于动力源1的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值，具体为：
57.在检测到动力源1处于低速运行时，降低主泵2出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而降低转速敏感阀组的节流口压差，降低系统供油流量、先导信号和目标流量对应比例关系，以提高先导信号对目标流量的控制精度。
58.优选地，所述通过转速敏感阀基于动力源1的转速控制所述负载的最大压力值与所述主泵源的出口压力值的差值为预设值，具体为：
59.在检测到动力源1处于高速运行时，增加主泵2出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而提高转速敏感阀组的节流口压差，提高系统供油流量、先导信号和目标流量对应比例关系，以提高系统的动作速度。
60.基于本发明提供的一种新型负载转速双敏感系统、工程机械装置及其控制方法，通过检测负载最大压力实现液压泵流量匹配以控制主泵2出口压力与最大负载压力的差值为某一控制值，同时该控制值由转速敏感阀组基于动力源1转速进行控制，在动力源1低速运行情况下，降低液压泵出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而降低转速敏感阀
组的节流口压差，降低系统供油流量、先导信号和目标流量对应比例关系，提高先导信号对目标流量的控制精度。在动力源1高速运行情况下，增加主泵2出口压力与最大负载压力的目标控制压差，进而增加转速敏感阀组的节流口压差，提高系统供油量流、先导信号和目标流量对应比例关系、节流阀口单位开度的通流能力，进而提高系统的动作速度。
61.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。