一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵及控制方法与流程

1.本发明涉及一种闭式泵控制系统，具体涉及一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵及控制方法。


背景技术：

2.农用机械行走系统（如收获机）普遍采用的闭式液压系统驱动形式，如图1所示为行走闭式液压系统原理示意，发动机驱动主泵输出压力油至马达，马达连接至轮端带动车轮旋转实现车辆的行走。车辆实现行走还需满足附着力、驱动力和阻力三者之间的相互平衡关系，即附着力必须大于等于驱动力且驱动力大于阻力，两者需同时满足才可实现车辆的行走。若附着力小于驱动力则会出现车轮打滑现象，若驱动力小于阻力则车辆静止不动。
3.收获机在田地中作业时，经常会遇到一些比较泥泞的情况，在泥泞的田地中，车轮和地面间的附着力较小时，往往会出现车辆打滑而无法行走的情况。当车辆在打滑的时候，驱动行走的闭式液压系统工作状态是：主泵一直在输出压力油至马达，由于车辆此时处于打滑状态，车辆无法行走，此时系统压力会逐渐升高至高压溢流阀的设定压力，主泵输出的高压油一部分通过高压溢流阀（安全溢流阀，通常为系统设定的最高压力）溢流回油，还有一部分压力油驱动马达转动。在车辆附着力小于驱动力的工况下，车辆趋于静止，此时主泵仍然维持正常工作状态，且系统压力会迅速升高至高压溢流阀的设定压力，车轮会出现原地打滑现象，若此时施加外力进行拖车，虽然车轮出现打滑情况，但车辆仍然有一部分驱动力，在施加外力拖拽和车辆自身驱动力的作用下，车辆比较容易脱困。但是在此工况下液压系统发热量大，系统能耗高。且由于系统在高压力下溢流，会造成系统油温快速升高，且能耗损失大。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中现有闭式泵在驱动陷入泥泞时不易脱困，系统能耗较高的问题，本发明提供一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵及控制方法。
5.本发明的技术方案是：一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵，包括主泵，补油泵，向闭式回路补充油液；变量机构，与主泵相连，改变主泵输出排量；变量控制阀，与变量机构相连控制变量机构，实现对主泵输出排量的控制；第一溢流阀，设于闭式回路上用于限制系统最高压力；驱动马达，由主泵控制驱动用于输出机械能；压力切断阀，设于变量控制阀和油箱之间，选取闭式回路中的压力油作为压力切断阀的控制油，并与压力切断阀的设定压力相互作用控制压力切断阀的通断；第一节流阀，设于变量控制阀和油箱之间，将所在油路分为第一油路和第二油路，使得第一油路和第二油路之间形成压力差，在系统压力达到压力切断阀设定压力时，通过第一油路中的压力油维持变量机构动作，使得主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排
量输出。
6.作为本发明的进一步改进，所述的第一节流阀设于变量控制阀和压力切断阀之间。
7.作为本发明的进一步改进，所述的第一节流阀设于压力切断阀和油箱之间。
8.作为本发明的进一步改进，所述的第一节流阀采用固定节流孔形式实现。
9.作为本发明的进一步改进，所述的第一节流阀是采用可调节的方式实现。
10.作为本发明的进一步改进，所述的补油泵通过第二节流阀与变量控制阀相连，所述的第一节流阀和第二节流阀并联设置形成阻尼桥路。
11.作为本发明的进一步改进，还包括用于限制补油泵压力的第二溢流阀。
12.作为本发明的进一步改进，所述第一溢流阀的开启压力大于压力切断阀的设定压力。
13.作为本发明的进一步改进，所述的变量控制阀为电磁变量控制阀,手动变量控制阀，液动变量控制阀或电比例变量控制阀。
14.一种控制方法，包括发动机、车轮和上述的一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵，所述的发动机与主泵相连，所述的驱动马达与车轮相连，其控制步骤：发动机带动主泵输出压力油至驱动马达并通过驱动马达使得驱动车轮带动车辆运动，补油泵向系统补油的同时也向变量控制阀和变量机构提供控制油；当车辆行走在泥泞道路车辆与地面的附着力小于驱动力时就会出现车轮打滑的现象，在此工况下，系统压力会迅速升高至压力切断阀的设定压力，压力切断阀打开并将变量控制阀和变量机构中压力油卸荷；致使主泵变为小排量下运行，无法为系统提供工作所需的压力油；就会出现车辆无驱动力输出，车辆静止不动；此时，第一油路中的压力油需要经过第一节流阀卸荷回油，第一节流阀与第二节流阀行成并联的阻尼桥路，在车辆出现打滑系统压力升高至压力切断阀的设定压力时，当流动的压力油经过第一节流阀时会在第一节流阀节流口前后产生一定压差，即第一油路中的压力大于第二油路中的压力，通过调节第一节流阀的大小可以改变第一油路和第二油路之间压差的大小，在系统压力达到压力切断阀设定压力时，通过调节第一节流阀可以使第一油路中产生一定压力来维持变量机构的工作，使主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量输出，可以通过改变第一节流阀的大小控制主泵在压力切断状态下输出排量的大小，这样在车辆出现打滑的情况下行走系统仍然可以提供一定的驱动力，降低车辆脱困难度，同时不会有多余的流量从第一溢流阀溢流。
15.本发明的有益效果是，设置了压力切断阀，可以在车轮打滑时通过压力切断阀卸荷，能耗低，同时设置了第一节流阀，使得第一节流阀的两端产生压力差，变量机构的压力油需要通过第一节流阀回油箱，使主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量输出，这样在车辆出现打滑的情况下行走系统仍然可以提供一定的驱动力，降低车辆脱困难度，同时不会有多余的流量从高压溢流阀溢流，系统发热量小、能耗低。
附图说明
16.附图1为现有车辆行走系统的结构示意图。
17.附图2为本发明实施例的结构示意图。
18.图中，1、主泵；2、补油泵；3、变量机构；4、变量控制阀；5、第一溢流阀；6、驱动马达；7、压力切断阀；8、第一节流阀；9、第一油路；10、第二油路；11、第二节流阀；12、第二溢流阀；13、油箱；14、发动机；15、车轮。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：由图2所示，一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵，包括主泵1，补油泵2，向闭式回路补充油液；变量机构3，与主泵相连，改变主泵输出排量；变量控制阀4，与变量机构相连控制变量机构，实现对主泵输出排量的控制；第一溢流阀5，设于闭式回路上用于限制系统最高压力；驱动马达6，由主泵控制驱动用于输出机械能；压力切断阀7，设于变量控制阀和油箱13之间，选取闭式回路中的压力油作为压力切断阀的控制油，并与压力切断阀的设定压力相互作用控制压力切断阀的通断；补油泵是将外接油箱内的油液补入闭式系统中，闭式泵内油液本身是内循环，因泄漏和工作原因等原因需要设置补油泵补充外接油液，此处油箱13是指闭式泵壳体内的油液存储处，为闭式泵内部空间，下同。
20.第一节流阀8，设于变量控制阀和油箱13之间，将所在油路分为第一油路9和第二油路10，使得第一油路和第二油路之间形成压力差，在系统压力达到压力切断阀设定压力时，通过第一油路中的压力油维持变量机构动作，使得主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量输出。本发明的有益效果是，设置了压力切断阀，可以在车轮打滑时通过压力切断阀卸荷，能耗低，同时设置了第一节流阀使得第一节流阀的两端产生压力差，变量机构的压力油需要通过第一节流阀回油箱，使主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量输出，这样在车辆出现打滑的情况下行走系统仍然可以提供一定的驱动力，降低车辆脱困难度，同时不会有多余的流量从高压溢流阀溢流，系统发热量小、能耗低。
21.闭式泵中增加了压力切断阀，其作用是限制系统最高工作压力。当系统工作压力达到压力切断阀的设定压力时，压力切断阀打开将作用在变量控制阀的控制油路卸荷，此时变量机失去控制油的作用，主泵变量至很小的排量下运行，输出的压力油仅用于维持系统泄漏，此时主泵的输出压力仍然为压力切断阀的设定压力。即当系统压力达到压力切断阀的压力时，泵即转为高压小排量下运行，由于输出的流量非常少，不足以驱动马达旋转，所以在此工况下系统几乎不做功，能耗非常小，而变量机构的控制油路的压力油被卸荷后无法提供有效的压力来驱动变量机构，致使主泵变为小排量下运行，无法为系统提供工作所需的压力油，就会出现车辆无驱动力输出，车辆静止不动。而本发明中设置了第一节流阀，此时第一节流阀与第二节流阀行成并联的阻尼桥路，在车辆出现打滑系统压力升高至压力切断阀的设定压力时，第一油路（控制油路）中的压力油需要经过第一节流阀卸荷回油，当流动的压力油经过第一节流阀时会在节流口前后产生一定压差，第一油路中的压力大于第二油路中的压力，通过调节第一节流阀的大小可以改变第一油路和第二油路之间压差的大小，在系统压力达到压力切断阀设定压力时，通过调节第一节流阀可以使第一油路中产生一定压力来维持变量机构的工作，使主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量
输出，可以通过改变第一节流阀的大小控制主泵在压力切断状态下输出排量的大小，这样在车辆出现打滑的情况下行走系统仍然可以提供一定的驱动力，降低车辆脱困难度，同时不会有多余的流量从高压溢流阀溢流，系统发热量小、能耗低。
22.所述的第一节流阀设于变量控制阀和压力切断阀之间。具体地说，所述的第一节流阀设于压力切断阀和油箱之间。第一节流阀可以设置成阀前或阀后（压力切断阀），便于维修、装配和使用。
23.所述的第一节流阀采用固定节流孔形式实现。具体地说，所述的第一节流阀是采用可调节的方式实现。可变节流口的设置可以通过第一节流阀调节第一油路中的压力，从而在压力切断阀工作时，仍然能通过变量机构控制主泵排量，在实际应用中可以表现为在车轮陷在泥泞的工况下，即降低了系统整体的能耗，又提供一定的排量和动力，便于拖车。
24.所述的补油泵通过第二节流阀11与变量控制阀相连，所述的第一节流阀和第二节流阀并联设置形成阻尼桥路。这样的结构可以为变量机构提供一定的流量，便于控制。
25.本发明还包括用于限制补油泵压力的第二溢流阀12。这样的结构使得产品安全性能更高。第二溢流阀主要作为保证补油泵的安全。
26.所述第一溢流阀的开启压力大于压力切断阀的设定压力。这样的结构使得产品安全性能更高，减小系统压力冲击，保护系统各元件。
27.所述的变量控制阀为电磁变量控制阀,手动变量控制阀，液动变量控制阀或电比例变量控制阀。这样的结构便于产品控制。
28.一种控制方法，包括发动机13、车轮14和一种在压力切断下能控制输出排量的闭式泵，所述的发动机与主泵相连，所述的驱动马达与车轮相连，其控制步骤：发动机带动主泵输出压力油至驱动马达并通过驱动马达使得驱动车轮带动车辆运动，补油泵向系统补油的同时也向变量控制阀和变量机构提供控制油；当车辆行走在泥泞道路车辆与地面的附着力小于驱动力时就会出现车轮打滑的现象，在此工况下，系统压力会迅速升高至压力切断阀的设定压力，压力切断阀打开并将变量控制阀和变量机构中压力油卸荷；致使主泵变为小排量下运行，无法为系统提供工作所需的压力油；就会出现车辆无驱动力输出，车辆静止不动；此时，第一油路中的压力油需要经过第一节流阀卸荷回油，第一节流阀与第二节流阀行成并联的阻尼桥路，在车辆出现打滑系统压力升高至压力切断阀的设定压力时，当流动的压力油经过第一节流阀时会在第一节流阀节流口前后产生一定压差，即第一油路中的压力大于第二油路中的压力，通过调节第一节流阀的大小可以改变第一油路和第二油路之间压差的大小，在系统压力达到压力切断阀设定压力时，通过调节第一节流阀可以使第一油路中产生一定压力来维持变量机构的工作，使主泵在压力切断的状态下仍然维持一定的排量输出，可以通过改变第一节流阀的大小控制主泵在压力切断状态下输出排量的大小，这样在车辆出现打滑的情况下行走系统仍然可以提供一定的驱动力，降低车辆脱困难度，同时不会有多余的流量从第一溢流阀溢流。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对
重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。