专利名称：负载敏感液压系统及其功率控制器、起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及负载敏感技术领域，特别涉及一种负载敏感液压系统及其功率控制器、起重机。
背景技术：
目前，工程机械特别是汽车起重机的液压系统功率匹配方法常采用以下方案一、采用定量油泵，按照发动机怠速功率 > 油泵最大输出功率进行配置；二、采用带恒功率(恒扭矩)控制变量油泵，通过设定恒功率点以防止在负载扭矩超出发动机扭矩时导致发动机熄火。方案一配置方式简单，但是为了匹配油泵最大输出功率，保证发动机在怠速时不 熄火，需将发动机的怠速设置得比较高，因此，该方案不能满足节能需要。而方案二中，恒功率点在设定后为固定值，而发动机的功率(扭矩)随着发动机转速的变化而变化，在怠速时输出功率(扭矩)低，在经济转速范围内(一般在1000至1400rpm之间)，其输出功率(扭矩)大大增加，而此时油泵的最大功率并不能随着发动机转速的增加而变大，这样就造成油泵的功率不能得到充分的发挥，因此也不能满足节能需要。因此，如何针对现有的油泵与发动机的功率匹配方式进行改进，以便更好地满足节能需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种负载敏感液压系统及其功率控制器、起重机，使负载敏感泵的输出功率能够随时跟随发动机输出功率的变化而变化，从而便于选取更低的发动机怠速、降低功耗，也使负载敏感泵在发动机高速运转时能够输出更大的功率、提高效率。第一方面，本发明提供了一种负载敏感液压系统，所述负载敏感液压系统包括负载敏感泵、负载敏感阀、第一主阀、第一执行元件和先导手柄，所述第一主阀的第一油口接于所述负载敏感泵的出油口油路，第二油口接于所述第一执行元件，所述先导手柄的进油口接于控制油源，所述先导手柄的第一出油口接于所述第一主阀的控制端，所述负载敏感阀与所述负载敏感泵相匹配，并且所述负载敏感阀的敏感腔接于所述第一主阀的第二油口 ；此外，所述负载敏感液压系统还包括比例减压阀，所述比例减压阀设置于所述控制油源与所述先导手柄的进油口之间的油路上，或者设置于所述先导手柄的第一出油口与所述第一主阀的控制端之间的油路上；并且所述比例减压阀的出口压力预先配置，使得在所述先导手柄处于最大开度时，所述负载敏感泵的输出功率与发动机的输出功率相匹配。进一步地，所述比例减压阀的出口压力P。按照函数关系式PXKftl(Ptl) = f: (n)配置，其中，P为所述负载敏感泵的出油口油路的压力，K为常数，f0(P0)为所述第一主阀的开口面积，Kftl (Ptl)为所述第一主阀的流量，f^n)为驱动所述负载敏感泵的发动机在转速n下的输出功率。
进一步地，所述比例减压阀为电比例减压阀，所述电比例减压阀的控制电流i按照函数关系式 PXKf2Q) = Kn)配置,其中，f2(i) = f0(f3(i)), f3(i) = P0。进一步地，所述负载敏感液压系统还包括功率控制器，所述功率控制器包括获取单元，用于获取所述负载敏感泵的出油口油路的压力以及所述发动机的转速；计算单元，用于根据PXKfJi) = f^n)计算i的值；驱动单元，用于根据i的值向所述电比例减压阀的电磁线圈提供相应大小的控制电流。进一步地，所述功率控制器的获取单元从连接于所述负载敏感泵出油口的压力传感器和设置于所述发动机的转速传感器获取所述负载敏感泵的出油口油路的压力以及所述发动机的转速。进一步地，所述比例减压阀设置于所述先导手柄的进油口与所述控制油源之间的油路上；所述负载敏感液压系统还包括第二主阀和第二执行元件，所述第二主阀的第一油口接于所述负载敏感泵的出油口油路，所述第二主阀的第二油口接于所述第二执行元件；所述先导手柄还具有第二出油口，所述第二出油口接于所述第二主阀的控制端；所述负载敏感阀的敏感腔接于所述第一主阀的第二油口和所述第二主阀的第二油口中的油压较大者。进一步地，所述负载敏感系统还包括梭阀，所述梭阀的两个输入端分别接于所述第一主阀的第二端和所述第二主阀的第二油口，所述梭阀的输出端接于所述负载敏感阀的敏感腔。进一步地，所述第一执行元件为液压马达或者液压油缸，所述第二执行元件为液压马达或者液压油缸。第二方面，本发明还提供了一种用于上述第三项所述负载敏感液压系统的功率控制器，所述功率控制器包括获取单元，用于获取所述负载敏感泵的出油口油路的压力以及所述发动机的转速；计算单元，用于根据PXKf2Q) = f1 (n)计算i的值；驱动单元,用于根据i的值向所述电比例减压阀的电磁线圈提供相应大小的控制电流。第三方面，本发明还提供了一种起重机，该起重机设置有上述任一项所述的负载敏感液压系统。 本发明提供的负载敏感液压系统在使用过程中，可预先配置所述比例减压阀的出口压力，使得在所述先导手柄处于最大开度时，所述负载敏感泵的输出功率与发动机的输出功率相匹配，从而使得在先导手柄处于最大开度时，负载敏感泵的输出功率不会超过发动机的输出功率，并与其相适应，而当先导阀处于其他开度时，负载敏感泵的输出功率均不会大于发动机的输出功率；因此，与现有技术相比，这样有助于选用更低的发动机怠速，降低功耗，也使油泵在发动机高速运转时能够输出更大的功率，提高能量效率，另外，也能够有效避免发动机熄火。在一种更具体的方案中，可通过液控或者电控方式控制比例减压阀，并按照函数
关系式巧=/JT1(H)配置其出口压力，从而使负载敏感泵的输出功率能够随时跟随发 /) X K
动机输出功率的变化而变化，其原因在于负载敏感泵的输出功率为PXQ，P为负载敏感变量泵的出油口油路的压力，Q为流经第一主阀的流量；根据阀口流量公式p =，Cd为流量系数(常数)，P为油液密度(取常数)，AP为第一主阀前后两端的压差(由于为负载敏感系统，AP也为常数)，A为开口面积；而不论比例减压阀设置在控制油源与所述先导手柄之间还是在先导手柄与所述第一主阀之间，并且先导手柄的第一出油口处于最大开度时，第一主阀的开口面积A均为比例减压阀的出口压力Ptl的函数，即A = & (P0)，因此，结
合
权利要求
1.一种负载敏感液压系统，包括负载敏感泵(2)、负载敏感阀(4)、第一主阀(8)、第一执行元件(7)和先导手柄(6)，所述第一主阀(8)的第一油口接于所述负载敏感泵(2)的出油口，第二油口接于所述第一执行元件(7)，所述先导手柄(6)的进油口接于控制油源，所述先导手柄(6)的第一出油口接于所述第一主阀(8)的控制端，所述负载敏感阀(4)与所述负载敏感泵(4)匹配设置，并且所述负载敏感阀(4)的敏感腔接于所述第一主阀(8)的第二油口，其特征在于所述负载敏感液压系统还包括比例减压阀(5)，所述比例减压阀(5)设置于所述控制油源与所述先导手柄(6)的进油口之间的油路上，或者设置于所述先导手柄(6)的第一出油口与所述第一主阀(8)的控制端之间的油路上；并且所述比例减压阀(5)的出口压力Ptl预先配置，使得在所述先导手柄(6)处于最大开度时，所述负载敏感泵(2)的输出功率与发动机的输出功率相匹配。
2.如权利要求1所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述比例减压阀(5)的出口压力Ptl按照函数关系式PXKftl(Ptl) (η)配置，其中，P为所述负载敏感泵(2)的出油口油路的压力，K为常数，f0(P0)为所述第一主阀(8)的开口面积，Kf0(P0)为所述第一主阀(8) 的流量，f (η)为驱动所述负载敏感泵(2)的发动机(I)在转速η下的输出功率。
3.如权利要求2所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述比例减压阀(5)为电比例减压阀，所述电比例减压阀的控制电流i按照函数关系式PXKfJi) =Kn)配置，其中， f2(i) = f0(f3(i)), f3(i) = P0。
4.如权利要求3所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述负载敏感液压系统还包括功率控制器，所述功率控制器包括获取单元(11)，用于获取所述负载敏感泵(2)的出油口油路的压力以及所述发动机 (O的转速；计算单元(12),用于根据PXKfJi) =Kn)计算i的值；驱动单元(13)，用于根据i的值向所述电比例减压阀的电磁线圈(YOl)提供相应大小的控制电流。
5.如权利要求4所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述功率控制器的获取单元从连接于所述负载敏感泵出油口的压力传感器(9)和设置于所述发动机的转速传感器获取所述负载敏感泵(2)的出油口油路的压力以及所述发动机(I)的转速。
6.如权利要求1至5任一项所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述比例减压阀(5)设置于所述先导手柄(6)的进油口与所述控制油源之间的油路上；所述负载敏感液压系统还包括第二主阀(10)和第二执行元件(11)，所述第二主阀 (10)的第一油口接于所述负载敏感泵(2)的出油口油路，所述第二主阀(10)的第二油口接于所述第二执行元件(11);所述先导手柄(6)还具有第二出油口，所述第二出油口接于所述第二主阀(10)的控制端;所述负载敏感阀(4)的敏感腔接于所述第一主阀(8)的第二油口和所述第二主阀(10) 的第二油口中的油压较大者。
7.如权利要求6所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述负载敏感系统还包括梭阀(12)，所述梭阀(12)的两个输入端分别接于所述第一主阀(8)的第二端和所述第二主阀 (10)的第二油口，所述梭阀(12)的输出端接于所述负载敏感阀(4)的敏感腔。
8.如权利要求6所述的负载敏感液压系统，其特征在于所述第一执行元件(7)为液压马达或者液压油缸，所述第二执行元件(11)为液压马达或者液压油缸。
9.一种用于权利要求3所述负载敏感液压系统的功率控制器，其特征在于所述功率控制器包括获取单元(11)，用于获取所述负载敏感泵(2)的出油口油路的压力以及所述发动机 (O的转速；计算单元(12),用于根据PXKfJi) =Kn)计算i的值；驱动单元(13)，用于根据i的值向所述电比例减压阀(5)的电磁线圈(YOl)提供相应大小的控制电流。
10.一种起重机，其特征在于所述起重机设置有权利要求1至8任一项所述的负载敏感液压系统。
全文摘要
本发明公开了一种负载敏感液压系统及其功率控制器、起重机。该负载敏感液压系统包括比例减压阀，所述比例减压阀设置于所述控制油源与所述先导手柄的进油口之间的油路上，或者设置于所述先导手柄的第一出油口与所述第一主阀的控制端之间的油路上；并且所述比例减压阀的出口压力预先配置，使得在所述先导手柄处于最大开度时，所述负载敏感泵的输出功率与发动机的输出功率相匹配。与现有技术相比，本发明可提高负载敏感泵的输出功率与发动机的输出功率的适应性，从而有助于选用更低的发动机怠速，降低功耗，也使油泵在发动机高速运转时能够输出更大的功率，提高能量效率，另外，也能够有效避免发动机熄火。
文档编号F15B11/02GK102996536SQ20121049132
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者陆晓兵, 胡洪铭, 周丽云 申请人:三一重工股份有限公司