供油系统、液压控制系统和工程机械的制作方法

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种供油系统、液压控制系统和工程机械。

背景技术：

起重机液压系统具有高能量密度和控制灵活的特点，液压泵在液压系统中是不可或缺的元件，它为系统提供执行动作的动能。液压泵包括开式泵和闭式泵，闭式泵本身自吸能力差，不能直接用于开式系统，而且在用于卷扬、变幅、伸缩等液压系统时，需要给闭式泵进行补油。

目前，为防止闭式泵出现吸空现象，液压系统中通常设有补油系统。在起重机液压系统中，现有的补油系统虽然在卷扬和回转等对补油量需求较小的工况时可以正常运行，但在变幅和伸缩等对补油量需求较大的工况时，现有补油系统容易会发生吸空现象。闭式泵发生吸空时，会导致变幅、伸缩系统无法动作，会给使用者带来较大不便；而且还可能会造成闭式泵急剧损坏，闭式泵的价格较高，因而会增加较多的服务成本和用户使用成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种供油系统、液压控制系统和工程机械，以尽可能地减少闭式泵发生吸空的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种供油系统，包括：

供油泵；

补油泵；和

补油控制系统，设置在补油泵的出油口与用于调节供油泵排量的调节阀之间，用于通过补油泵的输出压力调节调节阀的开口大小，进而调节供油泵的排量。

可选地，补油控制系统包括先导控制系统，先导控制系统用于通过补油泵的输出压力控制其所施加给调节阀的先导压力的大小，进而调节调节阀的开口大小。

可选地，先导控制系统包括：

先导油源；和

比例减压阀，其进油口与先导油源连通，其出油口与调节阀的控制端连接，其控制端与补油泵的出油口连通，以通过补油泵的输出压力调节比例减压阀的开口大小，进而调节先导油源施加给调节阀的先导压力的大小。

可选地，供油系统还包括补油压力控制系统，用于控制补油泵的输出压力。

可选地，补油压力控制系统包括第一插装阀，第一插装阀设置在补油泵的出油口和回油油箱之间，第一插装阀的弹簧腔压力可调。

可选地，第一插装阀的进油口与第一插装阀的弹簧腔连通。

可选地，第一插装阀的进油口与第一插装阀的弹簧腔之间的连通油路上设有滤油器和/或阻尼孔。

可选地，压力控制系统还包括：

开关阀；

第一溢流阀；和

第二溢流阀，与第一溢流阀并联连接在第一插装阀的弹簧腔与回油油箱之间，其设定压力与第一溢流阀的设定压力不同，开关阀设置在第一溢流阀的进油口和第二溢流阀的进油口之间，以通过开关阀的通断调节第一插装阀的弹簧腔的压力。

可选地，供油系统还包括补油阀，供油泵包括第一油口和第二油口，补油阀设置在补油泵的出油口与第一油口之间，补油阀用于控制补油泵的出油口与第一油口之间的补油油路的通断。

可选地，第一油口与用于控制执行机构动作的控制阀组连通，补油阀与第一油口和控制阀组之间的连接油路并联连接。

可选地，供油系统还包括液控切换阀，补油阀包括第二插装阀，液控切换阀设置在补油泵的出油口与第二插装阀的弹簧腔之间。

可选地，补油阀包括第二插装阀，补油泵的出油口与第二插装阀的进油口之间设有单向阀。

可选地，供油泵内设有补油油源，补油油源用于为供油泵补油。

为实现上述目的，本发明还提供了一种液压控制系统，包括上述的供油系统。

可选地，液压控制系统还包括执行机构和控制阀组，控制阀组连接在执行机构和供油系统之间，控制阀组用于控制执行机构的动作。

可选地，液压控制系统包括两套供油系统，以在其中一套供油系统出现故障时利用另一套供油系统进行供油。

为实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械，包括上述的液压控制系统。

基于上述技术方案，本发明实施例在补油泵的出油口和用于调节供油泵排量的调节阀之间设置有补油控制系统，该补油控制系统可以通过补油泵的输出压力来调节调节阀的开口大小，这样在补油泵的输出压力较大时，调节阀的开口也可以调至最大，使供油泵的排量增大；而在补油泵的输出压力较小时，调节阀的开口大小受到限制，因此供油泵的排量不会太大，可以防止在补油泵的输出压力较小时供油泵的排量仍然很大而造成吸空现象，有效保护供油泵不受损坏，节约成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明供油系统一个实施例及应用该供油系统的液压控制系统的液压原理图。

图中：

1、马达；2、油缸；3、压力传感器；4、控制阀组；5、备用供油系统；6、供油泵；7、补油泵；8、单向阀；9、滤油器；10、第一插装阀；11、开关阀；12、第一溢流阀；13、第二溢流阀；14、比例减压阀；15、液控切换阀；16、第二插装阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“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保护范围的限制。

为了尽可能地减少供油泵发生吸空的问题，本发明提供了一种改进的供油系统。

如图1所示，在本发明提供的供油系统的一个示意性实施例中，该供油系统包括供油泵6、补油泵7和补油控制系统，补油控制系统设置在补油泵7的出油口与用于调节供油泵6排量的调节阀之间，补油控制系统用于通过补油泵7的输出压力调节调节阀的开口大小，进而调节供油泵6的排量。

在上述实施例中，在补油泵7的出油口和用于调节供油泵6排量的调节阀之间设置有补油控制系统，该补油控制系统可以通过补油泵7的输出压力来调节调节阀的开口大小，这样在补油泵7的输出压力较大时，调节阀的开口也可以调至最大，使供油泵6的排量增大；而在补油泵7的输出压力较小时，调节阀的开口大小受到限制，因此供油泵6的排量也不会太大，可以防止在补油泵7的输出压力较小时供油泵6的排量仍然很大而造成吸空现象，有效保护供油泵6不受损坏，节约成本。

起重机液压系统包括上述供油系统时，即使在变幅和伸缩等工况下对补油量的需求较大，也可以通过补油控制系统调节供油泵的排量的方式来防止吸空。

可选地，补油控制系统包括先导控制系统，先导控制系统用于通过补油泵7的输出压力控制其所施加给调节阀的先导压力的大小，进而调节调节阀的开口大小。通过先导控制的方式来实现对调节阀开口大小的调节，调节速度更快，更加灵敏，有效提高调节效率。

进一步地，先导控制系统包括先导油源和比例减压阀14，比例减压阀14的进油口与先导油源连通，比例减压阀14的出油口与调节阀的控制端连接，比例减压阀14的控制端与补油泵7的出油口连通，以通过补油泵7的输出压力调节比例减压阀14的开口大小，进而调节先导油源施加给调节阀的先导压力的大小。

供油系统还可以包括补油压力控制系统，补油压力控制系统用于控制补油泵7的输出压力。

可选地，补油压力控制系统包括第一插装阀10，第一插装阀10设置在补油泵7的出油口和回油油箱之间，第一插装阀10的弹簧腔压力可调。通过调节第一插装阀10的弹簧腔的压力大小，可以控制补油泵7的输出压力的大小。

进一步地，第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔连通。这样，在第一插装阀10的进油口进油时，油液会进入第一插装阀10的弹簧腔，在弹簧的作用力和油液的压力共同作用下，第一插装阀10处于不能打开的状态；而在第一插装阀10的进油口与弹簧腔之间的连通油路发生堵塞时，在油液压力大于弹簧作用力时，第一插装阀10打开，补油泵7的出油口流出的液压油经第一插装阀10流回油箱。

可选地，第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔之间的连通油路上设有滤油器，通过设置滤油器，可以有效防止第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔之间的连通油路发生堵塞。

第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔之间的连通油路上还可以设置阻尼孔，该阻尼孔可以实现节流和稳压作用。通过调节阻尼孔的大小，还可以实现对补油泵7的输出压力的调节。

为了实现对第一插装阀10的弹簧腔的压力进行调节，补油压力控制系统还包括开关阀11、第一溢流阀12和第二溢流阀13，第二溢流阀13与第一溢流阀12并联连接在第一插装阀10的弹簧腔与回油油箱之间，第二溢流阀13的设定压力与第一溢流阀12的设定压力不同，开关阀11设置在第一溢流阀12的进油口和第二溢流阀13的进油口之间，以通过开关阀11的通断调节第一插装阀10的弹簧腔的压力。

补油压力控制系统除了上述的包括开关阀11、第一溢流阀12和第二溢流阀13的结构之外，还可以有很多其他选择，比如可以采用电比例溢流阀等，这里不再详述。

在上述各个实施例中，补油泵7可以采用电比例补油泵，也可以采用定量补油泵。为了实现更加准确的监控作用，可以在补油泵7的出口设置压力传感器，用于检测补油泵7的输出压力，防止吸空。

下面结合附图1对本发明供油系统一个实施例及应用该供油系统的液压控制系统的具体结构和工作过程进行说明：

如图1所示，该液压控制系统包括马达1、油缸2、控制阀组4和两个供油系统，两个供油系统中一个为待工作状态，另一个为备用状态。在液压控制系统工作过程中，若处于待工作状态的供油系统(包括供油泵6、补油泵7和补油控制系统)发生故障，可以采用备用供油系统5进行供油。

下面对图1中处于待工作状态的供油系统进行详细说明：

该供油系统包括供油泵6、补油泵7和补油控制系统，供油泵6为闭式泵，补油控制系统包括第一插装阀10、开关阀11、第一溢流阀12和第二溢流阀13。

第一插装阀10的进油口与补油泵7的出油口连通，第一插装阀10的出油口与回油油箱连通，且第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔连通，第一插装阀10的进油口与第一插装阀10的弹簧腔之间的连通油路上设有滤油器9和阻尼孔。第一插装阀10的弹簧腔与开关阀11连通。开关阀11为二位二通电磁阀，常态下，开关阀11的右位处于工作位，为连通状态；得电时，开关阀11的左位处于工作位，为断开状态。

第一溢流阀12和第二溢流阀13并联连接，第一溢流阀12的进油口与开关阀11的进油口和第一插装阀10的弹簧腔连通，第二溢流阀13的进油口与开关阀11的出油口连通。第一溢流阀12的出油口与第二溢流阀13的出油口连通，且同时与回油油箱连通。第一溢流阀12的设定压力大于第二溢流阀13的设定压力。

补油控制系统包括先导油源和比例减压阀14，比例减压阀14的进油口与先导油源连通，比例减压阀14的出油口与调节阀的控制端连通，比例减压阀14的控制端与补油泵7的出油口连通，且比例减压阀14的控制端连接在第一插装阀10的进油口与补油泵7的出油口之间的连接油路上。

供油系统还包括补油阀，供油泵6包括第一油口b和第二油口a，补油阀设置在补油泵7的出油口与第一油口b之间，补油阀用于控制补油泵7的出油口与第一油口b之间的补油油路的通断。

第一油口b与用于控制执行机构动作的控制阀组4连通，补油阀与第一油口b和控制阀组4之间的连接油路并联连接。即第一油口b与控制阀组4的b1口直接连通，这样从第一油口b出来的油液可以直接进入控制阀组4，而不需要经过补油阀和补油控制系统，有利于避免压力损失，同时通过供油泵6内部的补油油源进行补油时也可以防止补油流回油箱，防止吸空。

供油系统还包括液控切换阀15，补油阀包括第二插装阀16，液控切换阀15设置在补油泵7的出油口与第二插装阀16的弹簧腔之间。液控切换阀15为二位二通阀，其第一工作油口与回油油箱连通，其第二工作油口与第二插装阀16的弹簧腔连通。液控切换阀15的左端控制端与补油泵7的出油口连通，液控切换阀15的右端控制端为弹簧端，在补油泵7的输出压力为零时，液控切换阀15的右位处于工作位，为断开状态；在补油泵7的输出压力慢慢增大时，液控切换阀15的左位处于工作位，为连通状态，此时第二插装阀16的弹簧腔与回油油箱连通。

第二插装阀16的弹簧腔与第二插装阀16的出油口之间并联连接有阻尼孔。

补油泵7的出油口与第二插装阀16的进油口之间设有单向阀8。第二插装阀16的进油口、比例减压阀14的控制端和第一插装阀10的进油口均与单向阀8的出油口连通。

供油泵6内设有补油油源，补油油源用于为供油泵6补油。该补油油源的补油量较小，主要用于防止供油泵6自身发生泄漏。

应用上述的供油系统的液压控制系统还包括执行机构和控制阀组4，控制阀组4连接在执行机构和供油系统之间，控制阀组4用于控制执行机构的动作。

执行机构包括马达1和油缸2，马达1的两端油口分别与控制阀组4的油口b4和a4连通，油缸2的大腔和小腔分别与控制阀组4的油口a3和b3连通。供油泵6的第一油口a与控制阀组4的油口a1连通，第二油口b与控制阀组4的油口b1连通。第一油口a与油口a1之间设有压力传感器3，用于检测供油泵6的供油压力。

液压控制系统包括两套供油系统，以在其中一套供油系统出现故障时利用另一套供油系统进行供油。备用供油系统5与控制阀组4的油口a2和b2连通。

在油量需求较大时，还可以使两套供油系统同时工作，通过两套供油系统同时供油，以提高供油量，提高系统工作效率。

以将液压控制系统用于起重机为例，对液压控制系统在进行不同动作时的补油过程进行说明：

1、变幅动作补油

变幅起时，供油泵6的调节阀的y1b得电，供油泵6输出的高压油经过控制阀组4的a1、a3口到油缸2的大腔，油缸2的小腔油液通过b3、b1口流回供油泵6的b口。在此过程中补油系统的工作如下：用于控制补油泵7的电磁阀y2得电，补油泵7打出的油经过单向阀8，然后打开液控切换阀15使得补油泵7打出的油液可以通过第二插装阀16进入补油泵7的b口进行补油；同时补油泵7打出的油液给比例减压阀14的控制端提供压力，使比例减压阀14输出较高的先导压力，给供油泵6的排量提供压力，在施加给调节阀y1的电流逐渐增大时，供油泵6的排量也逐渐增大。变幅起过程中电磁阀y3不得电，补油泵7以较低的压力输出，给供油泵6补油。

变幅落时，供油泵6的调节阀的y1a得电，油缸2的大腔输出的高压油经过控制阀组4的a3、a1口进入供油泵6的a口，然后通过供油泵6的b口一部分经过控制阀组的b1、b3口进入油缸小腔，另一部分进入补油系统的c口。在此过程中补油系统的工作如下：供油泵6通过b口输出的油液达到补油系统的c口后，经过第二插装阀16和第一插装阀10流回回油油箱；同时油液给比例减压阀14施压，使比例减压阀14输出较高的先导压力，给供油泵6的变量提供较高压力；并且打开液控切换阀15使得供油泵6的b口输出的油液可以通过第二插装阀16进入第一插装阀10然后回油到油箱。该过程中y3不得电，补油泵7始终以极小的排量输出油液。

2、卷扬动作补油

卷扬起动作时，调节阀y1b得电，供油泵6的高压油液经过控制阀组4的a1口、a4口进入马达1，再流经控制阀组4的b4口、b1口流回供油泵6的b口形成回路。卷扬落动作时，调节阀y1a得电，供油泵6的高压油液经过控制阀组4的b1口、b4口进入马达1，再流经控制阀组4的a4口、a1口流回供油泵6的a口形成回路。

卷扬起落过程中，为了弥补系统的泄漏，供油泵6内部一直有恒定的补油油源给供油泵6补油。电磁阀y3得电，设定压力较高的第一溢流阀12起作用；供油泵6的b口的油液直接流向控制阀组4的b1口，不会经过第一插装阀10，因此可将减少压力损失；闭式补油泵7的排量几乎为零。同时，卷扬系统具有压力记忆控制，利用控制器记录供油泵6上一次动作时出口处的压力，在卷扬再次动作时通过控制信号，判断达到支撑负载的压力后，打开卷扬制动器，然后液压马达再进行动作，实现卷扬吊重安全平稳运行。

3、伸缩动作补油

伸缩臂动作过程中，补油泵7的补油流量根据伸缩油缸大、小腔出口需求提供；补油泵7的工作工况与变幅动作类似。

关于上述的补油系统，当补油泵7的出口压力超过一定值时，比例减压阀14会输出足够高的压力，同时随着闭式系统电磁阀y1的控制电流达到一定值后能够使供油泵6达到最大排量。而且，在补油泵7的出口压力超过一定值时，液控切换阀15换向，使第二插装阀16打开，补油泵7输出的油液和供油泵6的b口油液才能形成通路。

如果第一插装阀10发生了堵塞，则第一插装阀10很容易被打开，补油泵7输出的油液经第一插装阀10流回回油油箱，因此补油泵7不能建立较高的压力；此时补油泵7可输出的压力较低，则先导油只能通过比例减压阀14输出较低的压力，则只能够给供油泵6提供较小的压力，即使电磁阀y1的电流较大，供油泵6此时的排量也会较小，因此可以有效避免供油泵6出现吸空现象。此时可以利用供油泵6内部的补油油源使变幅或伸缩等动作进行缓慢动作，此种情况下，由于补油泵7的出口压力较低，不能使液控切换阀15换向，则不会使补油油源输出的油液通过第二插装阀16流回油箱，进一步避免进行变幅或伸缩动作时供油泵6出现吸空的现象。

通过对本发明供油系统、液压控制系统和工程机械的多个实施例的说明，可以看到本发明供油系统、液压控制系统和工程机械实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、通过补油泵的输出压力来控制用于调节供油泵排量的调节阀的控制端压力大小，使得在补油泵输出压力较小时供油泵的排量也受到限制，避免在补油泵输出压力较小时由于供油泵的排量较大而造成吸空的现象，有效保护供油泵，降低成本；

2、设有补油压力控制系统，针对卷扬、变幅和伸缩动作可以采用不同的压力选择，能够满足按照供油泵流量需求量准确补油；

3、设有液控切换阀，通过补油泵的输出压力来控制补油；

4、第一插装阀内设有滤油器，防止第一插装阀发生堵塞，而且即使第一插装阀发生堵塞，也可以使系统进行低速动作，而不出现吸空现象；

5、供油泵的油口与控制阀组直接连接，不需要经过补油系统，可以降低压力损失，同时防止补油流回油箱，有效防止吸空。

基于上述的液压控制系统，本发明还提出一种工程机械，该工程机械包括上述的液压控制系统。

上述各个实施例中供油系统和液压控制系统所具有的积极技术效果同样适用于工程机械，这里不再赘述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。