防吸空液压系统及液压系统防吸空方法与流程

本发明涉及农用机械技术领域，尤其是涉及一种防吸空液压系统及液压系统防吸空方法。

背景技术：

收获机是农业生产中必不可少的机械设备，可用于作物的收割、脱粒、清选等。收获机主要由行驶系统、工作装置系统、转向系统等组成。工作装置系统包含多种功能，其执行元件运动类型有往复运动、旋转运动。传统的收获机工作装置进行往复运动工作基本由油缸驱动实现，而旋转运动的工作基本由链条传动实现。新型智能液压驱动系统，其旋转运动的工作装置选择由液压马达驱动，由作业泵、控制阀、马达、油管、执行机构(拨禾轮、搅龙、割刀等)。当旋转工作装置不动作时，工作泵的液压油通过控制阀的中位机能流回油箱，当工作装置需要旋转时，通过控制阀，压力油驱动马达使之处于不同的旋转工作状态，带动执行机构进行动作。

现有的收获机等农业机械正常情况下，油泵提供压力油，通过控制阀来实现压力油路通过马达，驱动执行机构动作。现在的应用中，如果控制阀瞬时关闭时，马达进油端关闭，无压力油进入，理论上马达输出轴停止转动，而实际工作中，尤其是在执行机构高速旋转时，因惯性作用，继续运行带动马达转动，马达输出轴被动转动，变成泵功能形式，马达原压力端变成了吸油端，关闭控制阀造成马达进油侧油液被吸走，如果马达进油侧的压力恰好达到了油的空气分离压力时，原来溶解在油液内的空气便会大量析出，形成了游离状态的气泡，马达进油侧的管路内持续存在负压状态，在下一个工作执行时，析出的气泡进入马达，此时气泡由于受到高压而缩小，破裂或消失，形成很高的局部高频压力冲击，造成液压元件损坏以及其他一些隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防吸空液压系统及液压系统防吸空方法，能够实现马达进油口和出油口快速连通，系统通过第一防吸空装置自动为吸空油路补充相应的液压油，并且液压系统基本不再出现负压，避免因吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种防吸空液压系统，包括：油箱、油泵、马达、控制阀和第一防吸空装置；

所述油箱和所述马达之间形成闭合回路，所述油泵设于所述油箱与所述马达之间，用于将所述油箱内的油泵入所述马达；

所述控制阀设于所述油泵与所述马达之间，用于控制所述马达的进油量；

所述第一防吸空装置设于所述控制阀和所述马达之间，其一端与所述马达的进油口连接，另一端与所述马达的出油口连接；

所述第一防吸空装置为电磁阀；当所述马达进油口的油压大于所述马达出油口的油压时，所述电磁阀关闭；当所述马达进油口的油压小于所述马达出油口的油压时，液压油经所述马达出油口、所述防吸空装置流向所述马达进油口。

进一步地，所述第一防吸空装置包括两位两通阀。

进一步地，防吸空液压系统还包括监测装置和控制装置；

所述监测装置与所述控制装置、所述电磁阀均信号连接，用于监测所述控制阀的状态和所述马达的转速；当所述监测装置监测到所述控制阀瞬间关闭和所述马达存在转速这两个条件同时存在时，所述控制装置控制所述电磁阀打开。

进一步地，所述监测装置还包括转速传感器，所述转速传感器与所述控制装置信号连接，用于监测所述马达的转速信息，并将所述转速信息发送至所述控制装置。

进一步地，所述防吸空液压系统还包括第二防吸空装置，所述第二防吸空装置和所述第一防吸空装置并联。

进一步地，所述第二防吸空装置为单向阀。

进一步地，所述控制阀与所述马达之间连接有两位四通阀，所述两位四通阀用于控制所述控制阀与所述马达之间的油压平衡。

进一步地，所述防吸空液压系统还包括溢流阀，所述溢流阀一端与所述控制阀的进油口联通，另一端与所述油箱联通。

第二方面，本发明还提供一种液压系统防吸空方法，包括：

获取马达进油口的控制信号信息；

根据所述控制信号信息判断所述控制信号是否发生突变；

当所述控制信号发生突变时，获取所述马达的转速信息；

通过所述转速信息判断所述马达的转速是否归零；

当所述马达的转速未归零时，第一防吸空装置开启；

当所述马达的转速归零时，第一防吸空装置关闭。

进一步地，所述根据所述控制信号信息判断所述控制信号是否发生突变，包括：

获取控制阀的电流信息；通过所述电流信息获取电流变化率，并根据所述电流变化率判断所述控制阀是否瞬时关闭，当所述控制阀瞬时关闭时，所述控制信号发生突变。

本发明提供的防吸空液压系统及液压系统防吸空方法具有以下有益效果：

本发明第一方面提供一种防吸空液压系统，包括：油箱、油泵、马达、控制阀和第一防吸空装置；油箱和马达之间形成闭合回路，油泵设于油箱与马达之间，用于将油箱内的油泵入马达；控制阀设于油泵与马达之间，用于控制马达的进油量；第一防吸空装置设于控制阀和马达之间，其一端与马达的进油口连接，另一端与马达的出油口连接；第一防吸空装置为电磁阀；当马达进油口的油压大于马达出油口的油压时，电磁阀关闭；当马达进油口的油压小于马达出油口的油压时，液压油经马达出油口、防吸空装置流向马达进油口。

与现有技术相比，采用本发明第一方面提供的防吸空液压系统，油箱内的油通过油泵经控制阀输送至马达进油口，最后经马达出油口回流至油箱。在马达高压进油入口与回油口之间增加电磁阀，根据工况需要进行控制，实现马达高压进油和低压回油的接通和断开。在正常运行时，马达两油口相连接的电磁阀处于关闭状态，高压油无法直接进入回油端，而是驱动马达正常动作。当控制阀瞬时关闭，执行机构高速旋转，因惯性作用，执行机构带动马达转动时，电磁阀控制马达进油孔和马达出油孔快速连通，系统通过该油道自动为吸空油路补充相应的液压油，并且液压系统基本不再出现负压，避免因吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

本发明第二方面提供的液压系统防吸空方法采用本发明第一方面提供的防吸空液压系统，从而具有本发明第一方面提供的防吸空液压系统所具有的一切有益效果。并且，通过检测高压油路控制阀信号，以及马达的转速信号，系统自动判断马达处于异常液压吸空状态，控制装置发出信号，控制连接马达进出油口的电磁阀，使马达两端快速连通，系统通过该油道自动为吸空油路补充相应的液压油，并且液压系统基本不再出现负压，避免因吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的防吸空液压系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的防吸空液压系统的控制原理图；

图3为本发明实施例提供的液压系统防吸空方法的流程图。

图标：1-油箱；2-油泵；3-马达；4-控制阀；5-第一防吸空装置；6-监测装置；7-控制装置；8-第二防吸空装置；9-两位四通阀；10-溢流阀；61-转速传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

请参照图1、图2和图3，下面将结合附图对本发明实施例提供的防吸空液压系统及液压系统防吸空方法作详细说明。

本发明第一方面的实施例提供了一种防吸空液压系统，包括：油箱1、油泵2、马达3、控制阀4和第一防吸空装置5；

油箱1和马达3之间形成闭合回路，油泵2设于油箱1与马达3之间，用于将油箱1内的油泵2入马达3；

控制阀4设于油泵2与马达3之间，用于控制马达3的进油量；

第一防吸空装置5设于控制阀4和马达3之间，其一端与马达3的进油口连接，另一端与马达3的出油口连接；

第一防吸空装置5为电磁阀；当马达3进油口的油压大于马达3出油口的油压时，电磁阀关闭；当马达3进油口的油压小于马达3出油口的油压时，液压油经马达3出油口、防吸空装置流向马达3进油口。

与现有技术相比，采用本发明第一方面的实施例提供的防吸空液压系统，油箱1内的油通过油泵2经控制阀4输送至马达3进油口，最后经马达3出油口回流至油箱1。在马达3高压进油入口与回油口之间增加电磁阀，根据工况需要进行控制，实现马达3高压进油和低压回油的接通和断开。在正常运行时，马达3两油口相连接的电磁阀处于关闭状态，高压油无法直接进入回油端，而是驱动马达3正常动作。当控制阀4瞬时关闭，执行机构高速旋转，因惯性作用，执行机构带动马达3转动时，电磁阀控制马达3进油孔和马达3出油孔快速连通，系统通过该油道自动为吸空油路补充相应的液压油，并且液压系统基本不再出现负压，避免因吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

本实施例可选的方案中，更进一步地，第一防吸空装置5包括两位两通阀。在至少一个实施例中，控制阀4为比例阀，通过对比例阀的Y1a信号调节实现马达3转速的调节，具体地，比例阀的Y1a信号缓慢调节，尤其是缓慢调节下降时，通过两位两通阀的压力油流量缓慢减少，而马达3随流入流量减少速度随之也缓慢降低，流量变化量与马达3速度减小量成正比关系，输入的流量正好满足马达3旋转所需的流量，当Y1a减小到电磁阀的最小开启值，即比例阀关闭，马达3转速也随之降低到零，此时管路基本不出现吸空、负压状态。第一防吸空装置5无需投入使用，即电磁阀处于关闭状态。

本实施例可选的方案中，更进一步地，防吸空液压系统还包括监测装置6和控制装置7；

监测装置6与控制装置7、电磁阀均信号连接，用于监测控制阀4的状态和马达3的转速；当监测装置6监测到控制阀4瞬间关闭和马达3存在转速这两个条件同时存在时，控制装置7控制电磁阀打开。

需要说明的是，比例阀的Y1a信号快速调节，尤其是电流处于最大值，马达3处于高速旋转，系统压力油完全流经马达3回油箱1。当快速关闭比例阀操作手柄，即比例阀控制信号Y1a快速减小到比例阀的最小开启电流值甚至是零值，阀芯快速动作，比例阀瞬时关闭，使得比例阀后油路无压力油输入。此时监测装置6监测到电流瞬间降低变化到零位(或者某一设定值)，同时监测马达3的转速，当马达3继续处于高速运转状态时，控制装置7做出快速反应，实现瞬间判断并执行动作，电磁阀的Ya2瞬时得电，电磁阀快速开启。马达3A口和B口立马接通，而持续高速旋转的执行机构带动马达3旋转时，马达3B口的液压油非常顺畅的进入A口，完全避免吸空现象。随着执行机构在机械阻力下缓慢降速，监测装置6监测到马达3速度降低至零，马达3不在转动，系统持续监控到比例阀的控制信号为零，且马达3转速的信号也为零位，电磁阀的Ya2电控信号也随之断开，马达3A、B口油路也断开。本实施例通过在马达3两端增加具备管道连通或者关闭的第一防吸空装置5，通过监控在比例阀进油端的信号和马达3转速信号，在马达3出现吸空时，能瞬时开启，实现管路自由通联。而在解除吸空后，防吸空电磁阀自动控制信号实现管路的关闭。无需人工操作和干预，实现智能化控制。在至少一个实施例中，监测装置6通过电流传感器实时监测控制阀4的电流信息。

本实施例可选的方案中，更进一步地，监测装置6还包括转速传感器61，转速传感器61与控制装置7信号连接，用于监测马达3的转速信息，并将转速信息发送至控制装置7。在马达3两端增加具备管道连通或者关闭的第一防吸空装置5，增加速度传感器监测马达3旋转速度，同时监测比例阀和电磁阀信号。

本实施例可选的方案中，更进一步地，防吸空液压系统还包括第二防吸空装置8，第二防吸空装置8和第一防吸空装置5并联。第二防吸空装置8和第一防吸空装置5并联，以备在第一防吸空装置5出现特殊情况不能正常工作时，起到防吸空的作用。第二防吸空装置8作为备选应急方案，更好地使整个系统避免因马达3吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

本实施例可选的方案中，更进一步地，第二防吸空装置8为单向阀。在马达3两油口之间安装单向阀，油液可以单向流动，控制阀4断开使得马达3回油端对进油端进行补充油液，由于单向阀存在一定的开启压力，因此基本是在马达3进油端处于负压的情况下，马达3回油侧的油液才会补充到吸空测的管路中。

本实施例可选的方案中，更进一步地，控制阀4与马达3之间连接有两位四通阀9，两位四通阀9用于控制控制阀4与马达3之间的油压平衡。

如图1所示，液压系统由发动机提供动力驱动转向油泵2，在旋转执行机构未进行运行时，油泵2输出的液压油经过控制阀4，只需很小的压力，该压力作为克服两位四通阀9的弹簧力，使得两位四通阀9处于右部机能，油道①到②接通，油道③到④断开，油液直接通回油箱1。

当旋转执行机构需要动作时，通过调节比例阀的Y1a信号，两位两通阀开启，两位四通阀9两端控制压力油平衡，弹簧推动阀芯，使得两位四通阀9处于左侧工作位，油道③到④流通，油道①到②关闭，压力油使得马达3旋转，驱动执行机构作业。

本实施例可选的方案中，更进一步地，防吸空液压系统还包括溢流阀10，溢流阀10一端与控制阀4的进油口联通，另一端与油箱1联通。溢流阀10是为了马达3工作后保证系统压力，同时起到了安全阀的作用。

第二方面，本发明还提供一种液压系统防吸空方法，包括：

获取马达3进油口的控制信号信息；

根据控制信号信息判断控制信号是否发生突变；

当控制信号发生突变时，获取马达3的转速信息；

通过转速信息判断马达3的转速是否归零；

当马达3的转速未归零时，第一防吸空装置5开启；

当马达3的转速归零时，第一防吸空装置5关闭。

本发明第二方面的实施例提供的液压系统防吸空方法采用本发明第一方面的实施例提供的防吸空液压系统，从而具有本发明第一方面的实施例提供的防吸空液压系统所具有的一切有益效果。并且，通过检测高压油路控制阀4信号，以及马达3的转速信号，系统自动判断马达3处于异常液压吸空状态，控制装置7发出信号，控制连接马达3进出油口的电磁阀，使马达3两端快速连通，系统通过该油道自动为吸空油路补充相应的液压油，并且液压系统基本不再出现负压，避免因吸空造成的元件损坏或其他故障隐患。

本实施例可选的方案中，更进一步地，根据控制信号信息判断控制信号是否发生突变，包括：

获取控制阀4的电流信息；通过电流信息获取电流变化率，并根据电流变化率判断控制阀4是否瞬时关闭，当控制阀4瞬时关闭时，控制信号发生突变。

在至少一个实施例中，控制装置7预设有一个电流变化率的预设值，当通过电流信息获取的电流变化率大于预设值，控制装置7则认为控制阀4瞬时关闭。

需要说明的是，当监测装置6监测到电流瞬间降低变化到零位(或者某一设定值)即电流变化率高于预设值，同时监测马达3的转速，当马达3继续处于高速运转状态时，控制装置7做出快速反应，实现瞬间判断并执行动作，电磁阀的Ya2瞬时得电，电磁阀快速开启。马达3A口和B口立马接通，而持续高速旋转的执行机构带动马达3旋转时，马达3B口的液压油非常顺畅的进入A口，完全避免吸空现象。随着执行机构在机械阻力下缓慢降速，监测装置6监测到马达3速度降低至零，马达3不在转动，监测装置6持续监控到比例阀的控制信号为零，且马达3转速的信号也为零位，电磁阀的Ya2电控信号也随之断开，马达3A、B口油路也断开。

以上对本发明的防吸空液压系统及液压系统防吸空方法进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。