专利名称：液压供油单元、液压泵站及液压供油单元的供油控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向液压系统供应液压油的液压供油单元。进一步地，本发明涉及一种包括所述液压供油单元的液压泵站。此外，本发明还涉及一种采用所述液压供油单元的供油控制方法。
背景技术：
液压泵站主要用于向机械设备的液压系统供应液压油，其一般包括电机、液压泵、油箱等。根据应用需要，液压泵站可以为恒压式液压泵站或恒流式液压泵站。现有技术中，恒压式液压泵站一般采用定量泵加溢流阀的形式，其能给负载提供恒定压力的液压油，定量泵输出的液压油流量一部分提供给液压执行机构，另一部分从溢流阀回油箱，溢流阀的溢流损失构成恒压式液压泵站功率损失的主要组成部分。恒流式液压泵站一般采用恒流控制式变量泵(例如比例控制式流量调节泵)，而溢流阀作为安全阀，这种液压泵站能给液压执行机构提供基本恒定的流量，压力由系统负载压力决定，且小于溢流阀设定压力，溢流阀无液压油通过。具体地，就典型的恒压式液压泵站而言，参见图1所示，液压泵23为通过电机22驱动的定量泵，液压泵23的进油口与油箱21连通，出油口连接于供油油路，其输出流量为Qp，溢流阀24在整个工作过程中处于溢流工况，溢流流量Qr，且液压泵的出口压力Ps(也可称为“系统压力”)由溢流阀24的设定溢流压力决定，液压泵的供油流量Qs (也可称为“系统流量”)满足Qs=Qp-Qr ；因恒压要求，必须在整个调节过程中保证出口压力Ps由溢流阀24控制，因此溢流流量Qr古0。同时由于液压泵23为定量泵，其输出流量Qp恒定，所以，溢流流量Qr与供油流量Qs变化趋势相反。由溢流阀的流量压力特性曲线可知，通过溢流阀的溢流流量变化将导致两个问题第一，溢流阀的调压精度降低，在同样的调压弹簧设定压力下，较小溢流流量下的溢流阀的调节压力要小于较大溢流流量下的溢流阀的调节压力，即溢流阀由于溢流流量的变化存在较大的调压偏差。第二，溢流阀的节流损失变化，节流损失与溢流流量成正比，当液压泵站运行在大溢流流量工况下时，恒压式液压泵站溢流损失的很大，效率很低，液压泵泵出的液压油的大部分经由溢流阀流回油箱，浪费了能源。就典型地恒流式液压泵站而言，参见图2所示，液压泵23为通过电机22驱动的变量泵，例如可以采用排量控制式变量泵，典型地可以为比例控制式排量调节泵，液压泵23的输出流量为Qp，通过控制液压泵23的排量调节机构可以改变其输出流量Qp，溢流阀24在整个工作过程中作安全阀使用，Qr = 0，因此液压泵的供油流量Qs (也可称为“系统流量，，)满足
Qs=Qp ； 在此需要说明的是，在恒流控制中，无论采用上述排量控制式变量泵或定量泵，在液压泵的排量调定后(定量泵的排量不可调节)，对于本领域技术人员公知地，用于驱动液压泵的动力装置(例如电机22)的转速在工作过程中保持恒定或基本恒定，常规的发动机或电机在油量或电流稳定供应的情形下，其转速基本维持稳定。当然，随着电控发动机以及变频调速电机的广泛使用，动力装置的转恒定性更加精确。在下文的说明中，涉及恒流控制供油的，动力装置的转速对于本领域技术人员公知地维持稳定，对比将不再赘述。因为恒流要求，在整个供油过程中保证系统流量Qs全部来自于对液压泵23独立控制，为了避免溢流阀24溢流影响到系统流量Qs，所以溢流阀24不得有溢流流量，即Qr =0，因此液压泵的出口压力Ps (也可称为“系统压力”)必须小于溢流阀24的开启压力，这常常限制了恒流式液压泵站的最大工作压力范围。如上所述，对于现有的恒压式液压泵站，其多用于负载启动时需较大流量，负载稳定后所需流量较小的应用场合。但是，现有的恒压式液压泵站的溢流流量变化范围较大，会造成调压精度降低，从而导致系统压力Ps不稳定，不能维持足够稳定和精度较高的恒压供油。此外，这种现有技术的恒压式液压泵站的溢流损失较大，节能性很差。对于现有的恒流源泵站，其系统压力必须小于泵站溢流阀的开启压力，若系统压力接近泵站溢流阀的设定压力，则会产生溢流流量，从而降低流量调节精度，这限制了恒流式液压泵站的最大工作压力范围。此外，通过上述现有技术的两种形式的液压泵站可以看出，现有的液压泵站并不能实现恒压供油模式和恒流供油模式的方便切换，这使得现有的液压泵站不能根据应用需要切换供油模式，限制了液压泵站的适用范围。有鉴于此，需要提供一种新型的液压供油单元及其液压泵站，以相对有效地解决现有技术的上述问题。
发明内容
本发明首先所要解决的技术问题是要提供一种液压供油单元，该液压供油单元能够方便地实现恒压供油模式和恒流供油模式的方便切换，从而拓宽供油作业的适应性。本发明进一步所要解决的技术问题是要提供一种液压供油单元，该液压供油单元不但能够实现恒压供油模式和恒流供油模式的方便切换，而且能够相对有效地增加恒压供油作业的恒压精度和/或恒流供油作业的工作压力适应范围和恒流精度。此外，本发明所要解决的技术问题是要提供一种液压泵站，该液压泵站能够方便地实现恒压供油模式和恒流供油模式的方便切换，从而拓宽液压泵站的应用适应性。在上述基础上，本发明所要解决的技术问题是要提供一种液压供油单元的供油控制方法，该供油控制方法能够相对有效地增加恒压供油作业的恒压精度。进一步地，本发明所要解决的技术问题是要提供一种液压供油单元的供油控制方法，该供油控制方法能够动态的适应系统压力变化并相对有效地确保恒流供油作业的恒流精度。此外，本发明所要解决的技术问题是要提供一种液压供油单元的供油控制方法，该供油控制方法能够方便地实现恒压供油模式和恒流供油模式的切换。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种液压供油单元，包括由动力装置驱动的液压泵，该液压泵的进油口通过管路连接到油箱，出油口连接于供油油路，其中，所述液压供油单元还包括供油流量调节装置、供油压力调节装置、控制单元以及设置有流量检测装置的供油控制油路，其中所述供油控制油路的一端连接于所述供油油路，另一端连接于所述油箱或该油箱所连接的回油油路，所述供油流量调节装置和所述供油压力调节装置中的一者设置在所述供油控制油路上，另一者设置为用于控制所述液压泵，所述供油流量调节装置和供油压力调节装置分别电连接于所述控制单元，以通过所述控制单元的控制而调节所述液压供油单元的供油流量和供油压力，并且所述流量检测装置电连接于所述控制单
J Li o优选地，所述流量检测装置处于所述油箱与设置在所述供油控制油路上的所述供油流量调节装置或供油压力调节装置之间。典型地，所述流量检测装置为流量传感器；或者所述流量检测装置包括油压传感器和节流阀，其中所述节流阀连接在所述供油控制油路上，所述油压传感器连接在该节流阀的输入油口一侧以检测油压，该油压传感器电连接于所述控制单元。作为一种优选形式，所述供油压力调节装置设置在所述供油控制油路上，以通过该供油压力调节装置实现所述供油油路的溢流调压，所述供油压力调节装置通过所述控制单元的控制而改变溢流开启压力，以调节所述液压供油单元的供油压力；以及所述供油流量调节装置设置为用于改变所述液压泵的转速或排量，从而所述供油流量调节装置通过所述控制单元的控制而能够改变所述液压泵的泵油输出流量，以由此调节所述液压供油单元的供油流量。具体选择地，所述供油压力调节装置为比例溢流阀，所述供油控制油路兼作溢流油路，从而所述控制单元通过控制所述比例溢流阀的溢流开启压力而调节所述液压供油单元的供油压力；以及所述液压泵为电控比例排量调节泵，所述供油流量调节装置为该电控比例排量调节泵的电控比例排量调节机构。典型地，所述电控比例排量调节泵为电液比例变量泵。具体地，所述电控比例排量调节泵还包括用于检测所述液压泵的实际排量的排量检测装置，该排量检测装置电连接于所述控制单元。作为另一种具体选择形式，所述供油压力调节装置为比例溢流阀，所述供油控制油路兼作溢流油路，从而所述控制单元通过控制所述比例溢流阀的溢流开启压力而调节所述液压供油单元的供油压力；以及所述液压泵为定量泵，所述动力装置为变频调速电机，所述供油流量调节机构为变频器，该变频器电连接所述变频调速电机，所述变频器通过所述控制单元的控制而调节所述变频调速电机的转速，从而改变所述液压泵的泵油输出流量，以由此调节所述液压供油单元的供油流量。作为另一种优选形式，所述供油流量调节装置设置在所述供油控制油路上，以通过所述控制单元的控制而使得所述供油油路上的液压油向所述供油控制油路分流，从而调节所述液压供油单元的供油流量；以及所述供油压力调节装置设置为用于实现所述液压泵的压力切断控制，从而所述供油压力调节装置通过所述控制单元的控制而能够调节所述液压供油单元的供油压力。具体选择地，所述液压泵为电控比例压力调节泵，所述供油压力调节装置为该电控比例压力调节泵的电控比例压力调节机构；以及所述供油流量调节装置为比例节流阀，从而所述供油控制油路兼作供油流量调节油路。典型地，所述电控比例压力调节泵为电液比例恒压泵。在上述液压供油单元的技术方案的基础上，本发明提供一种液压泵站，其中，该液压泵站包括根据上述任一液压供油单元。作为一种独特的恒压式供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路上连接有作为溢流油路的供油控制油路，该溢流油路上设置有用于溢流调压的供油压力调节装置，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为等于所需的预设 目标供油压力，并通过所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启溢流；第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，检测所述溢流油路上的溢流流量，并通过增大或减小所述液压泵的泵油输出流量来调节该溢流流量，以使得所述溢流流量等于预设溢流保持流量或处于预设溢流保持流量范围内。更具体地，在所述第一步骤中，在所述液压泵运转之后，在所述供油压力调节装置未开启溢流的情形下，通过增大该液压泵的泵油输出流量而使得所述供油压力调节装置开启&流。更具体地，在所述第二步骤中，当所述溢流流量大于所述预设溢流保持流量或所述预设溢流保持流量范围的上限值时，通过减小所述液压泵的泵油输出流量来使得所述溢流流量减小；当所述溢流流量小于所述预设溢流保持流量或所述预设溢流保持流量范围的下限值时，通过增大所述液压泵的泵油输出流量来使得所述溢流流量增大。典型地，在所述第二步骤中，通过流量检测装置实时地检测所述溢流油路上的溢流流量以获取该溢流流量。具体地，所述供油压力调节装置为溢流阀。优选地，所述溢流阀为比例溢流阀。作为一种独特的恒流式供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路上连接有用作溢流油路的供油控制油路，该溢流油路上设置有溢流阀形式的供油压力调节装置，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为大于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转且泵油输出流量保持为所需的预设目标供油流量；第二，在所述液压泵运转过程中，检测所述溢流油路上的溢流流量，当检测到所述溢流流量不为零时，通过增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力，以使得所述溢流流量等于零。优选地，所述供油压力调节装置为比例溢流阀。作为另一种独特的恒流供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路上连接有作为供油流量调节油路的供油控制油路，其中，所述供油控制方法包括如下步骤 第一，使得所述液压泵运转且泵油输出流量保持不变；第二，将所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路上分流到所述供油控制油路上，并检测和调节该供油控制油路上的旁通流量，使得该供油控制油路上的旁通流量等于所述泵油输出流量与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量等于所需的所述预设目标供油流量。
典型地，所述供油控制油路上设置有用于控制该供油控制油路上流量的供油流量调节装置和流量检测装置。具体地，所述供油流量调节装置为可调式节流阀。优选地，所述可调式节流阀为比例节流阀。此外，作为采用上述供油压力调节装置设置在供油控制油路上的液压供油单元所实现的恒压供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，通过所述控制单元将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为等于所需的预设目标供油压力，并通过控制所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启溢流；第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，通过所述溢流检测装置检测所述溢流油路上的溢流流量，所述控制单元接收所述溢流检测装置的溢流流量检测信号，并通过控制所述供油流量调节装置增大或减小所述液压泵的泵油输出流量来调节该溢流流量，以使得所述溢流流量等于预设溢流保持流量或处于预设溢流保持流量范围内。具体地，在所述第一步骤中，在所述供油压力调节装置未开启溢流的情形下，所述控制单元通过控制所述供油流量调节装置而调节所述液压泵增大泵油输出流量，从而使得所述供油压力调节装置开启溢流。具体地，在所述第二步骤中，所述控制单元将所述溢流流量与所述预设溢流保持流量或所述预设溢流保持流量范围进行比较，当所述溢流流量大于所述预设溢流保持流量或所述预设溢流保持流量范围的上限值时，通过控制所述供油流量调节装置减小所述液压泵的泵油输出流量来使得所述溢流流量减小；当所述溢流流量小于所述预设溢流保持流量或所述预设溢流保持流量范围的下限值时，通过控制所述供油流量调节装置增大所述液压泵的泵油输出流量来使得所述溢流流量增大。作为采用上述供油压力调节装置设置在供油控制油路上的液压供油单元所实现的恒流供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，通过所述控制单元将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为大于预设最大供油压力，并通过所述控制单元控制所述供油流量调节装置，以使得所述液压泵的泵油输出流量等于所需的预设目标供油流量且保持恒定；第二，在所述液压泵运转过程中，通过所述流量检测装置检测所述溢流油路上的溢流流量，当检测到所述溢流流量不为零时，通过所述控制单元增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力，以使得所述溢流流量等于零。作为采用上述供油压力调节装置设置在供油控制油路上的液压供油单元所实现的供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括根据应用需要，通过所述控制单元选择恒压供油模式或恒流供油模式，其中，所述恒压供油模式包括第一，通过所述控制单元将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为等于预设目标供油压力，并通过所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启溢流；第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，通过所述溢流检测装置检测所述溢流油路上的溢流流量，所述控制单元接收所述溢流检测装置的溢流流量检测信号，并通过控制所述供油流量调节装置增大或减小所述液压泵的泵油输出流量来调节该溢流流量，以使得所述溢流流量等于预设溢流保持流量或处于预设溢流保持流量范围内；所述恒流供油模式包括第一，通过所述控制单元将所述供油压力调节装置的溢流开启压力设置为大于预设最大供油压力，并通过所述控制单元控制所述供油流量调节装置，以使得所述液压泵的泵油输出流量等于所需的预设目标供油流量且保持恒定；第二，在所述液压泵运转过程中，通过所述流量检测装置检测所述溢流油路上的溢流流量，当检测到所述溢流流量不为零时，通过所述控制单元增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力，以使得所述溢流流量等于零。作为采用上述供油流量调节装置设置在供油控制油路上的液压单元所实现的恒流供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，通过所述控制单元控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为高于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转，以使得所述液压泵保持恒定的泵油输出流量；第二，使得所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路上分流到所述供油控制油路上，其中通过所述流量检测装置和所述供油流量调节装置检测和调节该供油控制油路的旁通流量，以使得该供油控制油路的旁通流量等于所述泵油输出流量与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量等于所需的所述预设目标供油流量。优选地，在所述第一步骤中，通过所述控制单元控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为该液压泵的最大压力切断值，从而使得所述液压泵以该液压泵的最大排量运转。作为采用上述供油流量调节装置设置在供油控制油路上的液压单元所实现的恒压供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括通过所述控制单元控制所述供油流量调节装置以使得所述供油控制油路截止，以及通过所述控制单元控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为等于预设目标供油压力，并且使得所述液压泵运转，从而在所述液压泵运转过程中，通过所述供油压力调节装置的压力切断控制而使得所述液压供油单元的供油压力等于所述预设目标供油压力。作为采用上述供油流量调节装置设置在供油控制油路上的液压供油单元所实现的供油方法，本发明提供一种液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括根据应用需要，通过所述控制单元选择恒压供油模式或恒流供油模式，其中，所述恒压供油模式包括通过所述控制单元控制所述供油流量调节装置以使得所述供油控制油路截止，以及通过所述控制单元控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为等于预设目标供油压力，并且使得所述液压泵运转，从而在所述液压泵运转过程中，通过所述供油压力调节装置的压力切断控制而使得所述液压供油单元的供油压力等于所述预设目标供油压力；所述恒流供油模式包括第一，通过所述控制单元控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为高于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转，以使得所述液压泵保持恒定的泵油输出流量；第二，使得所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路上分流到所述供油控制油路上，其中通过所述流量检测装置和所述供油流量调节装置检测和调节该供油控制油路的旁通流量，以使得该供油控制油路的旁通流量等于所述泵油输出流量与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量等于所需的所述预设目标供油流量。通过上述技术方案，本发明的液压单元及其供油控制方法的主要优点在于，其与现有技术相比，第一，本发明的液压供油单元可以实现更高的调压精度高，并且节能效果好。恒压供油模式下，本发明通过控制溢流流量在一个相对较小的预设溢流保持流量或预设溢流保持流量范围附近变化。与传统技术相比，本发明消除了溢流流量变化导致调压精度变化的影响，并使得液压供油单元在整个工作过程中的溢流损失维持在一个稳定的较小值。第二，本发明的恒流调节精度更高并且更可靠，恒流源模式下，本发明利用流量检测装置，实时检测溢流流量，若其不为零，则提高供油压力调节装置的溢流开启压力，确保了液压泵的泵油输出流量全部流向液压系统，从而使得恒流控制更可靠，恒流精度更高。此外，本发明的液压供油单元可以集成恒压源与恒流源两种调节模式，其功能综合性与自动化程度均高于传统型式。不仅如此，本发明技术构思范围内的分流形式的恒流控制方法更提供一种能够极大地改善液压供油系统布置灵活性和适用性的技术方案。有关本发明的技术创新众多，具体可以参见下文的详细描述。总之，本发明的液压供油单元、供油控制方法以及液压泵站在恒压供油控制和恒流源供油控制等方面，其控制灵活性更高，适用性更广，控制精度显著提高，并且节能性更好。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式
一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式
。在附图中图1是现有技术中典型形式的恒压式液压泵站的液压供油单元。图2是现有技术中典型形式的恒流式液压泵站的液压供油单元。图3是本发明一种具体实施方式
的液压供油单元的原理结构图。图4和图5分别是本发明的液压供油单元所采用的两种典型形式的流量检测装置的结构原理图。图6是本发明另一种具体实施方式
的液压供油单元的原理结构图。图7是本发明又一种具体实施方式
的液压供油单元的原理结构图。图8是图3所示具体实施方式
的液压供油单元的供油控制方法的典型逻辑控制框图，其中显示了本发明供油控制方法的主要步骤。图9和图10分别是带有典型形式的电控比例排量调节机构的电控比例排量调节泵和带有典型形式的电控比例压力调节机构的电控比例压力调节泵的原理图，其中仅是简化显示，增加的控制单元等主要是为了便于对本发明技术方案的理解。本发明附图标记说明I电机；2流量检测装置；3比例溢流阀；4控制单元；5电控比例排量调节泵； 5a电控比例排量调节机构；5b排量检测装置；6油箱；7油压传感器；8节流阀；9流量传感器；10供油控制油路；11供油油路；12定量泵；
13变频调速电机；14变频器；15比例节流阀；16电控比例压力调节泵；16a电控比例压力调节机构。
具体实施例方式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，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式
。预先说明的是，本发明的液压供油单元不仅适用于上文所述的液压泵站，而且可以作为流动式工程机械的液压供油系统，具体的应用领域并不构成对本发明保护范围的限制。本发明的液压供油单元所采用的液压元件基本属于液压领域的常用液压元件，对于液压领域的技术人员而言，大多数液压技术创新均在于液压装置或设备的液压布置结构或液 压连接关系，而不是具体单独的液压元件，因此不应因为单个的液压元件本身公知而否定本发明的独创性。同时，由于液压领域的技术人员对同一液压元件的名称不尽相同，因此在下文的描述中，对于相关的技术术语、液压元件的名称将采用相对标准的技术术语，并尽量标示其它比较通用的液压元件名称，适当对其液压原理简略说明，以便于对本发明技术方案的理解。此外，尤其需要强调是，由于液压领域的普遍用法，在下文的描述中，除非特别说明的之外，“压力”等同于“油压”，例如溢流阀的“溢流开启压力”，主要是通过调节溢流阀的调压元件，来实现其“溢流开启压力”的改变，其含义是溢流阀的进油口的液压油的油压达至IJ “溢流开启压力”时，溢流阀开启溢流，下文对此不再赘述。本发明的液压供油单元及其供油控制方法主要是综合利用供油压力调节装置、供油流量调节装置、流量检测装置、供油控制油路等所形成的独特的液压连接关系，从而实现控制精度(例如恒压精度和恒流精度)更高、调节损失更小、适用性更强的供油控制形式。为了便于理解相关技术人员理解本发明的技术方案，以下首先参照图3至图10描述本发明的三种具体实施方式
的液压供油单元，在描述过程中将附带描述利用这些液压供油单元所实现的供油控制方法，在此基础上，将综合三种具体实施形式的液压供油单元概括描述本发明的更具普遍意义的液压供油单元的技术方案，并在此基础上形成更具广泛层次的相关的恒压供油控制方法和恒流供油控制方法。参见图3所示，该液压供油单元包括由动力装置驱动的液压泵，该液压泵的进油口通过管路连接到油箱6，出油口连接于供油油路11，其中，所述液压供油单元还包括供油流量调节装置、供油压力调节装置、控制单元4以及设置有流量检测装置2的供油控制油路10，其中所述供油压力调节装置为比例溢流阀3，该比例溢流阀3设置在供油控制油路10上，从而供油控制油路10兼作溢流油路，控制单元4电连接于比例溢流阀3，从而通过控制比例溢流阀3的溢流开启压力Po而对液压泵的出油口油压实现溢流调压，液压泵的出油口油压即为液压供油单元的供油压力Ps ;所述液压泵为电控比例排量调节泵5，所述供油流量调节装置为该电控比例排量调节泵5的电控比例排量调节机构5a，该电控比例排量调节机构5a也电连接于控制单元4，此外，控制单元4还电连接于流量检测装置2。在该图3所示的具体实施形式中，上述动力装置可以为发动机或电机1(例如三相交流电机)，当然也可以是其它形式的动力装置，典型地，动力装置通过相应的减速装置连接于液压泵，以驱动液压泵旋转而泵油。需要说明的是，在液压系统的供油系统中，无论是恒压控制或恒流控制，用于驱动液压泵的动力装置以稳定工作状态运行，以使得其转速保持恒定或基本恒定，这对于本领域技术人员是熟知的。在本发明的技术方案中，除非特别说明之外，动力装置的工作状态均为稳定工作状态运行。控制单元4可以采用以电子控制单元、单片机、PLC为主体的集成控制单元，根据应用需要可以集成相应的信号放大器、信号转换单元等，或者可以采用工程机械上常用的电控单元，这在液压领域的电控比例控制技术中常用的控制装置，下文图6和图7所示的控制单元与图3所示的实施形式相同，不再重复描述。上述流量检测装置2设置在供油控制油路10上，优选地，所述流量检测装置2处于油箱6与比例溢流阀3之间。参见图5所示，所述流量检测装置2为流量传感器9。当然，流量检测装置2也可以采用其它形式，例如参见图4，所述流量检测装置2可以包括油压传感器7和节流阀8，其中节流阀8连接在供油控制油路10上，所述油压传感器7连接在该节流阀8的输入油口 81 —侧以检测油压，该油压传感器7电连接于所述控制单元4。图4所示形式的流量检测装置2实际上采用的差压流量计的流量检测原理，由于节流阀8的出口连接于油箱，油压为零，油压传感器7检测输入油口 81 —侧的油压，即可获得压差，控制单元4通过差压流量计的公知流量计算公式，即可获得供油控制油路10上的液压油流量，例如图3所示的溢流流量Qr。下文图6和图7所示实施形式的液压供油单元采用的流量检测装置2可以相同，对比不再赘述。在图3所示的实施方式中，供油压力调节装置采用比例溢流阀3，比例溢流阀3为液压领域普遍采用的电控液压元件，其主要通过控制比例电磁铁能够实现连续的溢流开启压力的调节，例如可以为电磁比例溢流阀、电液比例溢流阀等。有关比例溢流阀3的内部结构以及控制原理，可以参见中国电力出版社2010年版《工程机械液压与液力传动》或者其它液压手册，对此不再赘述。比例溢流阀3电连接于控制单元4，从而通过控制单元4的控制，可以控制比例溢流阀3的溢流开启压力Po的调节。另外，在液压供油系统中，溢流阀的溢流调压功能广泛采用，即在溢流阀的溢流开启压力设定后，当液压泵的出油口油压(即供油压力Ps)达到溢流开启压力时，溢流阀开启溢流，只要溢流阀持续的维持溢流状态，则液压泵的出油口油压(即供油压力Ps)将始终保持为溢流开启压力。另外，在图3所示的实施方式中，所述液压供油单元的液压泵采用的是变量泵，对于本领域技术人员熟知的，按照控制功能分类，变量泵主要分为压力控制式变量泵(本领域技术人员也称为“恒压泵”、“压力调节泵”或“压力切断控制式变量泵”)、排量控制式变量泵(本领域技术人员也称为“排量调节泵”)、功率控制式变量泵(本领域技术人员也称为“恒功率泵”)和负载敏感控制式变量泵。图3所示的液压供油单元的液压泵采用的为排量调节泵，排量调节泵具有排量调节机构，通过控制该排量调节机构而实现液压泵的排量改变，在正常的工作状态下(即动力装置稳定运行)，液压泵的排量即为液压泵的转子旋转一周所排出的液压油量，图3中的液压泵具体为电控比例排量调节泵5，例如电液比例变量泵，在此情形下，所述供油流量调节装置为电控比例排量调节泵5的电控比例排量调节机构5a，电控比例排量调节机构5a电连接于控制单元4，从而可以通过控制单元4控制电控比例排量调节机构5a，并进而通过该电控比例排量调节机构5a实现液压泵排量的改变，而液压泵排量的改变则会使得液压泵的泵油输出流量Qp发生改变(Qp=Vn，其中V为排量，n为液压泵主轴转速，在供油控制中η通常维持恒定)，由此改变液压供油单元的供油流量Qs。电控比例排量调节泵5属于液压领域中比较广泛采用的一种变量泵，比较典型地是电液比例变量泵，有关电控比例排量泵5的电控比例排量调节机构5a的液压结构形式多种多样，其主要是通过电控比例换向阀或者包含电控比例换向阀的组合阀控制排量调节油缸，进而通过排量调节油缸驱动液压泵内部的变量构件，从而实现液压泵排量的改变，有关电控比例排量泵的比例调节原理以及结构可以参见冶金工业出版社2009年版《电液比例与伺服控制》。图9给出了电控比例排量调节泵5的一种简化显示的典型形式的电控比例排量调节机构5a，通过控制单元4控制电控比例排量调节机构5a中的电磁比例换向阀，引入液控油对变量驱动油缸实现连续的动态控制，实现电控比例排量泵5的排量的连续控制。此外，电控比例排量调节泵5 —般还具有排量检测装置5b，通常其可以采用位移传感器或其它形式的传感器，通过测量变量驱动油缸的工作行程或其它参数反应当前排量。排量检测装置5b可以电连接于控制单元4，以便于进行控制。有关电控比例排量调节泵5在液压领域广泛采用，对此不再赘述。图8所示为通过图3所示的液压供油单元所实现的供油控制方法的逻辑框图，其 反应了本发明供油控制方法的主要关键步骤，其中相关的符号含义参见下表
权利要求
1.一种液压供油单元，包括由动力装置驱动的液压泵，该液压泵的进油口通过管路连接到油箱(6),出油口连接于供油油路(11),其中,所述液压供油单元还包括供油流量调节装置、供油压力调节装置、控制单元(4)以及设置有流量检测装置(2)的供油控制油路(10)，其中 所述供油控制油路(10)的一端连接于所述供油油路(11)，另一端连接于所述油箱(6)或该油箱(6)所连接的回油油路，所述供油流量调节装置和所述供油压力调节装置中的一者设置在所述供油控制油路(10)上，另一者设置为用于控制所述液压泵，所述供油流量调节装置和供油压力调节装置分别电连接于所述控制单元(4)，以通过所述控制单元(4)的控制而调节所述液压供油单元的供油流量(Qs)和供油压力(Ps)，并且所述流量检测装置(2)电连接于所述控制单元(4)。
2.根据权利要求1所述的液压供油单元，其中，所述流量检测装置(2)处于所述油箱(6)与设置在所述供油控制油路(10)上的所述供油流量调节装置或供油压力调节装置之间。
3.根据权利要求2所述的液压供油单元，其中，所述流量检测装置(2)为流量传感器(9);或者 所述流量检测装置包括油压传感器(7)和节流阀(8)，其中所述节流阀(8)连接在所述供油控制油路(10)上，所述油压传感器(7)连接在该节流阀(8)的输入油口(81) —侧以检测油压，该油压传感器(7)电连接于所述控制单元(4)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液压供油单元，其中，所述供油压力调节装置设置在所述供油控制油路(10)上，以通过该供油压力调节装置实现所述供油油路(11)的溢流调压，所述供油压力调节装置通过所述控制单元(4)的控制而改变溢流开启压力，以调节所述液压供油单元的供油压力(Ps);以及所述供油流量调节装置设置为用于改变所述液压泵的转速或排量，从而所述供油流量调节装置通过所述控制单元(4)的控制而能够改变所述液压泵的泵油输出流量(QP)，以由此调节所述液压供油单元的供油流量(Qs)。
5.根据权利要求4所述的液压供油单元，其中，所述供油压力调节装置为比例溢流阀(3)，所述供油控制油路(10)兼作溢流油路，从而所述控制单元(4)通过控制所述比例溢流阀(3)的溢流开启压力(Po)而调节所述液压供油单元的供油压力(Ps)；以及 所述液压泵为电控比例排量调节泵(5)，所述供油流量调节装置为该电控比例排量调节泵(5)的电控比例排量调节机构(5a)。
6.根据权利要求5所述的液压供油单元，其中，所述电控比例排量调节泵(5)为电液比例变量泵。
7.根据权利要求5所述的液压供油单元，其中，所述电控比例排量调节泵(5)还包括用于检测所述液压泵的实际排量的排量检测装置(5b)，该排量检测装置(5b)电连接于所述控制单元(4)。
8.根据权利要求4所述的液压供油单元，其中，所述供油压力调节装置为比例溢流阀(3)，所述供油控制油路(10)兼作溢流油路，从而所述控制单元(4)通过控制所述比例溢流阀(3)的溢流开启压力(Po)而调节所述液压供油单元的供油压力(Ps);以及所述液压泵为定量泵(12)，所述动力装置为变频调速电机(13)，所述供油流量调节机构为变频器(14)，该变频器(14)电连接所述变频调速电机(13)，所述变频器(14)通过所述控制单元(4)的控制而调节所述变频调速电机(13)的转速，从而改变所述液压泵的泵油输出流量(QP)，以由此调节所述液压供油单元的供油流量(Qs)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的液压供油单元，其中，所述供油流量调节装置设置在所述供油控制油路(10)上，以通过所述控制单元(4)的控制而使得所述供油油路(11)上的液压油向所述供油控制油路(10)分流，从而调节所述液压供油单元的供油流量(Qs)；以及所述供油压力调节装置设置为用于实现所述液压泵的压力切断控制，从而所述供油压力调节装置通过所述控制单元(4)的控制而能够调节所述液压供油单元的供油压力(Ps)。
10.根据权利要求9所述的液压供油单元，其中，所述液压泵为电控比例压力调节泵(16)，所述供油压力调节装置为该电控比例压力调节泵(16)的电控比例压力调节机构(16a);以及 所述供油流量调节装置为比例节流阀(15)，从而所述供油控制油路(10)兼作供油流量调节油路。
11.根据权利要求10所述的液压供油单元，其中，所述电控比例压力调节泵(16)为电液比例恒压泵。
12.—种液压泵站，其中，该液压泵站包括根据权利要求1至11中任一项所述的液压供油单元。
13.一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路(11)上连接有作为溢流油路的供油控制油路(10)，该溢流油路上设置有用于溢流调压的供油压力调节装置，其中，所述供油控制方法包括如下步骤 第一，将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(PO)设置为等于所需的预设目标供油压力，并通过所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启溢流； 第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，并通过增大或减小所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来调节该溢流流量(Qr)，以使得所述溢流流量(Qr)等于预设溢流保持流量(qe)或处于预设溢流保持流量范围内。
14.根据权利要求13所述的供油控制方法，其中，在所述第一步骤中，在所述液压泵运转之后，在所述供油压力调节装置未开启溢流的情形下，通过增大该液压泵的泵油输出流量(Qp)而使得所述供油压力调节装置开启溢流。
15.根据权利要求13所述的供油控制方法，其中，在所述第二步骤中，当所述溢流流量(Qr)大于所述预设溢流保持流量(qe)或所述预设溢流保持流量范围的上限值时，通过减小所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来使得所述溢流流量(Qr)减小；当所述溢流流量(Qr)小于所述预设溢流保持流量(qe )或所述预设溢流保持流量范围的下限值时，通过增大所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来使得所述溢流流量(Qr)增大。
16.根据权利要求13所述的供油控制方法，其中，在所述第二步骤中，通过流量检测装置(2)实时地检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)以获取该溢流流量(Qr)。
17.根据权利要求13所述的供油控制方法，其中，所述供油压力调节装置为溢流阀。
18.根据权利要求17所述的供油控制方法，其中，所述溢流阀为比例溢流阀。
19.一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路(11)上连接有用作溢流油路的供油控制油路(IO ),该溢流油路上设置有溢流阀形式的供油压力调节装置，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)设置为大于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转且泵油输出流量(Qp)保持为所需的预设目标供油流量； 第二，在所述液压泵运转过程中，检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，当检测到所述溢流流量(Qr)不为零时，通过增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力(po)，以使得所述溢流流量(Qr )等于零。
20.根据权利要求19所述的供油控制方法，其中，所述供油压力调节装置为比例溢流阀(3)。
21.一种液压供油单元的供油控制方法，所述液压供油单元的液压泵的出油口所连接的供油油路(11)上连接有作为供油流量调节油路的供油控制油路(IO )，其中，所述供油控制方法包括如下步骤 第一，使得所述液压泵运转且泵油输出流量(Qp)保持不变； 第二，将所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路(11)上分流到所述供油控制油路(10)上，并检测和调节该供油控制油路(10)上的旁通流量(Qt)，使得该供油控制油路(10)上的旁通流量(Qt)等于所述泵油输出流量(Qp)与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量(Qs)等于所需的所述预设目标供油流量。
22.根据权利要求21所述的供油控制方法，其中，所述供油控制油路(10)上设置有用于控制该供油控制油路(10)上流量的供油流量调节装置和流量检测装置(2)。
23.根据权利要求22所述的供油控制方法，其中，所述供油流量调节装置为可调式节流阀。
24.根据权利要求23所述的供油控制方法，其中，所述可调式节流阀为比例节流阀(15)。
25.一种采用权利要求4至8中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤 第一，通过所述控制单元(4)将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(po)设置为等于所需的预设目标供油压力，并通过控制所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启&流； 第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，通过所述溢流检测装置(2)检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，所述控制单元接收所述溢流检测装置(2)的溢流流量检测信号，并通过控制所述供油流量调节装置增大或减小所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来调节该溢流流量(Qr)，以使得所述溢流流量(Qr)等于预设溢流保持流量(qe)或处于预设溢流保持流量范围内。
26.根据权利要求25所述的供油控制方法，其中，在所述第一步骤中，在所述供油压力调节装置未开启溢流的情形下，所述控制单元(4)通过控制所述供油流量调节装置而调节所述液压泵增大泵油输出流量(QP)，从而使得所述供油压力调节装置开启溢流。
27.根据权利要求25所述的供油控制方法，其中，在所述第二步骤中，所述控制单元(4)将所述溢流流量(Qr)与所述预设溢流保持流量(qe)或所述预设溢流保持流量范围进行比较，当所述溢流流量(Qr)大于所述预设溢流保持流量(qe)或所述预设溢流保持流量范围的上限值时，通过控制所述供油流量调节装置减小所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来使得所述溢流流量(Qr)减小；当所述溢流流量(Qr)小于所述预设溢流保持流量(qe)或所述预设溢流保持流量范围的下限值时，通过控制所述供油流量调节装置增大所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来使得所述溢流流量(Qr)增大。
28.一种采用权利要求4至8中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，通过所述控制单元(4)将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)设置为大于预设最大供油压力，并通过所述控制单元(4)控制所述供油流量调节装置，以使得所述液压泵的泵油输出流量(Qp)等于所需的预设目标供油流量且保持恒定；第二，在所述液压泵运转过程中，通过所述流量检测装置(2)检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，当检测到所述溢流流量(Qr)不为零时，通过所述控制单元(4)增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)，以使得所述溢流流量(Qr)等于零。
29.一种采用权利要求4至8中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括根据应用需要，通过所述控制单元(4)选择恒压供油模式或恒流供油模式，其中，所述恒压供油模式包括第一，通过所述控制单元(4)将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)设置为等于预设目标供油压力，并通过所述液压泵的运转而使得所述供油压力调节装置开启溢流；第二，在所述供油压力调节装置开启溢流的状态下，通过所述溢流检测装置(2)检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，所述控制单元接收所述溢流检测装置(2)的溢流流量检测信号，并通过控制所述供油流量调节装置增大或减小所述液压泵的泵油输出流量(Qp)来调节该溢流流量(Qr)，以使得所述溢流流量(Qr)等于预设溢流保持流量(qe)或处于预设溢流保持流量范围内；所述恒流供油模式包括第一，通过所述控制单元(4)将所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)设置为大于预设最大供油压力，并通过所述控制单元(4)控制所述供油流量调节装置，以使得所述液压泵的泵油输出流量(Qp)等于所需的预设目标供油流量且保持恒定；第二，在所述液压泵运转过程中，通过所述流量检测装置(2)检测所述溢流油路上的溢流流量(Qr)，当检测到所述溢流流量(Qr)不为零时，通过所述控制单元(4)增大所述供油压力调节装置的溢流开启压力(Po)，以使得所述溢流流量(Qr)等于零。
30.一种采用权利要求9至11中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括如下步骤第一，通过所述控制单元(4)控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为高于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转，以使得所述液压泵保持恒定的泵油输出流量(Qp)；第二，使得所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路(11)上分流到所述供油控制油路(10)上，其中通过所述流量检测装置(2)和所述供油流量调节装置检测和调节该供油控制油路(10)的旁通流量(Ot)，以使得该供油控制油路(10)的旁通流量(Ot)等于所述泵油输出流量(Qp)与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量(Qs)等于所需的所述预设目标供油流量。
31.根据权利要求30所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，在所述第一步骤中， 通过所述控制单元(4)控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为该液压泵的最大压力切断值，从而使得所述液压泵以该液压泵的最大排量运转。
32.—种采用权利要求9至11中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括通过所述控制单元(4)控制所述供油流量调节装置以使得所述供油控制油路(10)截止，以及通过所述控制单元(4)控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为等于预设目标供油压力，并且使得所述液压泵运转，从而在所述液压泵运转过程中，通过所述供油压力调节装置的压力切断控制而使得所述液压供油单元的供油压力(Ps)等于所述预设目标供油压力。
33.一种采用权利要求9至11中任一项所述的液压供油单元的供油控制方法，其中，所述供油控制方法包括根据应用需要，通过所述控制单元(4)选择恒压供油模式或恒流供油模式，其中，所述恒压供油模式包括通过所述控制单元(4)控制所述供油流量调节装置以使得所述供油控制油路(10)截止，以及通过所述控制单元(4)控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为等于预设目标供油压力，并且使得所述液压泵运转，从而在所述液压泵运转过程中，通过所述供油压力调节装置的压力切断控制而使得所述液压供油单元的供油压力(Ps)等于所述预设目标供油压力；所述恒流供油模式包括第一，通过所述控制单元(4)控制所述供油压力调节装置，以将所述液压泵的压力切断值设置为高于预设最大供油压力，并使得所述液压泵运转，以使得所述液压泵保持恒定的泵油输出流量(Qp);第二，使得所述液压泵泵出的液压油的一部分从所述供油油路(11)上分流到所述供油控制油路(10)上，其中通过所述流量检测装置(2)和所述供油流量调节装置检测和调节该供油控制油路(10)的旁通流量(Ot)，以使得该供油控制油路(10)的旁通流量(Ot)等于所述泵油输出流量(Qp)与预设目标供油流量之差，从而使得所述液压供油单元对外输出的供油流量(Qs)等于所需的所述预设目标供油流量。
全文摘要
液压供油单元，包括供油流量调节装置、供油压力调节装置、控制单元(4)以及设置有流量检测装置(2)的供油控制油路(10)，其中所述供油流量调节装置和供油压力调节装置中的一者设置在供油控制油路(10)上，另一者设置为用于控制液压泵，所述供油流量调节装置和供油压力调节装置分别电连接于控制单元(4)，以通过控制单元的控制而调节液压供油单元的供油流量(Qs)和供油压力(Ps)，并且流量检测装置(2)电连接于控制单元。此外，本发明还提供一种液压供油单元的供油控制方法和液压泵站。本发明在恒压供油控制和恒流源供油控制等方面，其控制灵活性更高，适用性更广，控制精度显著提高，并且节能性更好。
文档编号F15B21/08GK103016466SQ20121056648
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者张军花, 袁野, 邹婿邵, 刘之安, 张劲 申请人:中联重科股份有限公司