液压油箱、液压系统和液压油箱的气压平衡方法与流程

1.本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种液压油箱、一种液压系统、一种液压油箱的气压平衡方法和一种工程机械。


背景技术：

2.在工程机械的液压系统中，呼吸阀既保证液压油箱中的液压油在一定压力范围内与大气隔绝，又能在低于设定压力范围时与大气相通，其原理是利用正负减压盘的重量来控制液压油箱的排气和吸气，从而保持液压油箱内外的气压平衡，保证液压油箱的安全和液压泵吸油顺畅，防止液压油箱超压或者负压导致疲劳破坏。
3.一般由液压系统驱动，常规液压油箱采用开式油箱，在开式油箱中液压介质并未完全充满油箱，油箱上半部分的空气与油箱外界大气相连。当油箱中油液减少时液面下降，空气进入油箱；反之，液面上升，空气排出油箱。开式油箱中的呼吸阀具有放泄正压和负压两方面的功能；具体表现在当容器承受一定正压的时候，呼吸阀就会打开呼出气体泄放正压；当容器承受负压的时候，阻火呼吸阀就会打开吸入气体泄放负压，这样来保证压力在一定的范围内，以此来保证容器的安全。除了保持油箱的一定压力，以及散热。手动泄压释放压力，防止打开油箱时的气压冲击。过滤进入液压油箱的空气，阻止灰尘进入油箱，防止液压油变质。
4.在开式油箱中，液压介质容易混入空气以及被空气中的颗粒污染的问题，由于工作装置、回转或者行走工作时引起油箱晃动，使液压系统混入大量空气，使液压系统性能和可靠性下降。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种液压油箱、一种液压系统、一种液压油箱的气压平衡方法和一种工程机械，用于更好的解决液压油箱工作性能低的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种液压油箱，所述液压油箱包括：
7.箱体，用于储存液压液体；
8.气压平衡装置，具有第一可变腔体、连接件和驱动装置；
9.所述第一可变腔体设置于箱体内，所述驱动装置通过所述连接件驱动所述第一可变腔体产生腔体变化使所述箱体内保持气压平衡。
10.可选的，所述连接件和所述驱动装置均设置于所述箱体内。
11.可选的，所述驱动装置设置于所述箱体之外，所述连接件与所述箱体密封连接。
12.可选的，所述驱动装置包括：
13.比例换向阀和压缩油缸，所述压缩油缸具有活塞；
14.所述比例换向阀通过管路连接于所述压缩油缸，用于控制所述活塞往复运动；
15.所述连接件包括连接轴；
16.所述活塞通过所述连接轴连接于所述第一可变腔体。
17.可选的，所述第一可变腔体包括压缩活塞，所述压缩活塞具有第一活塞腔体和第一活塞；
18.所述第一活塞腔体固定于所述箱体；
19.所述连接轴穿过所述第一活塞腔体与所述第一活塞连接；所述连接轴通过密封轴承与所述第一活塞腔体连接。
20.本发明还提供一种液压系统，所述液压系统包括箱体、主油路和先导油路；所述箱体与所述主油路和所述先导油路连接，用于提供相应的液压液体；其特征在于，所述液压系统还包括：
21.气压平衡装置，具有第一可变腔体、连接件和驱动装置；
22.所述第一可变腔体设置于箱体内，所述驱动装置通过所述连接件驱动所述第一可变腔体产生腔体变化使所述箱体内保持气压平衡；
23.所述气压平衡装置连接所述主油路或所述先导油路，用于获取相应的液压压力。
24.可选的，所述液压系统还包括：液压执行机构，具有液压油缸；所述液压油缸连接于所述主油路；
25.第一传感器，用于采集所述液压系统中液压执行机构的液压油缸的行程；
26.第二传感器，用于采集所述驱动装置的动作反馈行程；
27.控制器，用于根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定箱体的液压油状态；根据所述箱体的液压油状态确定所述驱动装置的驱动模式；以及根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定所述驱动装置的所需动作行程；
28.所述控制器还用于根据所述驱动装置的所需动作行程调节所述驱动装置的动作行程。
29.可选的，所述液压系统还包括：
30.第三传感器，用于采集箱体内的空气压力；
31.所述控制器还用于根据所述箱体内的空气压力确定所述驱动装置的故障状态。
32.本发明还提供一种液压油箱的气压平衡方法，所述气压平衡方法运用于上述的液压系统；所述平衡方法包括：
33.采集液压系统中液压执行机构的液压油缸的行程，以及采集驱动装置的动作反馈行程；
34.根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定箱体的液压油状态；根据所述箱体的液压油状态确定所述驱动装置的驱动模式；以及根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定所述驱动装置的所需动作行程；
35.根据所述驱动装置的所需动作行程调节所述驱动装置的动作行程。
36.可选的，所述平衡方法还包括：
37.采集箱体内的空气压力；
38.根据所述箱体内的空气压力确定驱动装置的故障状态。
39.本发明还提供一种工程机械，包括上述的液压系统。
40.通过上述技术方案，本发明通过在液压油箱内设置第一可变腔体，可以在不打开液压油箱的条件下，可以使得液压油箱内的气压进行平衡，防止液压液体在工作时经常接触外界空气，在既保证了液压油箱的维持箱内气压平衡又保证了液压油性能(防止液压液
体乳化变质)。进一步的，液压系统中的气压平衡装置在主油路和/或先导油路获取液压压力，可以通过主油路和/或先导油路驱动气压平衡装置工作，来调节液压油箱内的压力。
41.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
42.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
43.图1是本发明实施例提供的一种液压油箱的结构示意图；
44.图2是本发明实施例提供的一种液压系统的结构示意图；
45.图3是本发明实施例提供的一种液压油箱的气压平衡方法。
46.附图标记说明
47.箱体-1；液压泵吸油过滤器-1-1；蓄能器-1-2；压缩油缸-1-3；行程传感器-1-4；压缩活塞-1-5；压力传感器-1-6；回油过滤器-1-7；液压泵-2；主阀-3；行程传感器-4；液压油缸-5；行程传感器-6；液压油缸-7；回转马达-8；单向阀-9；冷却器-10；旁通单向阀-11和电磁比例换向阀-12。
具体实施方式
48.以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。
49.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.本文所述的“连接”用于表述两个部件之间的电功率连接或信号连接；“连接”可以是两个元件的直接连接，也可以是通过中间媒介(例如导线)相连，还可以是通过第三个元件实现的间接连接。
51.实施例1
52.如图1，本发明实施例提供一种液压油箱，所述液压油箱包括：箱体1，用于储存液压液体；气压平衡装置，具有第一可变腔体、连接件和驱动装置；所述第一可变腔体设置于箱体内，所述驱动装置通过所述连接件驱动所述第一可变腔体产生腔体变化使所述箱体内保持气压平衡。箱体1内的气压变化时，通过驱动装置驱动第一可变腔体进行体积变化，使得箱体1的气体空间进行变大或缩小，来保持液压油箱内的气压的平衡。
53.在一种可能的实施例中，所述连接件和所述驱动装置均设置于所述箱体1内。这样设计可以减少液压油箱中各个部件受外界的干扰，提高产品的稳定性。
54.在又一种可能的实施例中，所述驱动装置设置于所述箱体之外，所述连接件与所述箱体密封连接。这样设计可以方便对驱动装置进行检测，提高产品安全性。
55.具体的，上述驱动装置包括：比例换向阀和压缩油缸1-3，所述压缩油缸1-3具有活塞；所述比例换向阀通过管路连接于所述压缩油缸1-3，用于控制所述活塞往复运动；所述连接件包括连接轴；所述活塞通过所述连接轴连接于所述第一可变腔体。具体的，电磁比例换向阀12的动力口连接于液压压力源，为了提高系统的部件复用率，液压压力源可以是主油路或先导油路。可选的，比例换向阀为电磁比例换向阀12，通过控制电磁比例换向阀12调
节压缩油缸1-3的驱动行程，来改变第一可变腔体的在箱体1的体积，从而调节箱体1气压。
56.可选的，所述第一可变腔体设置为压缩活塞1-5；压缩活塞1-5具有第一活塞腔体和第一活塞；所述第一活塞腔体固定于所述箱体1；所述连接轴穿过所述第一活塞腔体与所述第一活塞连接；所述连接轴通过密封轴承与所述第一活塞腔体连接。优选的，第一活塞腔体与箱体1进行固定连接，密封轴承优选为滑动密封轴承；滑动密封轴承固定连接于第一活塞腔体与箱体1进行固定连接处。通过调节压缩油缸1-3和比压缩活塞1-5的截面比，可以使得压缩油缸与第一活塞在相同行程作用下，可以增大或降低箱体1内的气压，使得驱动装置更好的适应液压油箱的其他平衡。
57.可选的，第一可变腔体设置为气囊式活塞。优选的，将比压缩活塞1-5的下端开口连接气囊。这样设计可以使得第一可变腔体与油箱1中存储的液压油进行分隔，进一步提高了液压油的寿命。
58.进一步的，为了液压油箱内更好保持气压平衡和保证液压液体如液压油的寿命。液压油箱的箱体1还是固定有蓄能器1-2；蓄能器1-2与油箱1连通，根据油箱1内的气体变化，蓄能器1-2与液压油箱内部交换液压油；同时，因其他原因如气压平衡装置故障造成液压油箱内部压力异常时，起到缓冲、补液功能。
59.如图2所示，本发明还提供一种液压系统，所述液压系统包括箱体、主油路和/或先导油路；所述箱体与所述主油路和/或所述先导油路连接，用于提供相应的液压液体；所述液压系统还包括：气压平衡装置。气压平衡装置具有第一可变腔体、连接件和驱动装置；所述第一可变腔体设置于箱体内，所述驱动装置通过所述连接件驱动所述第一可变腔体产生腔体变化使所述箱体内保持气压平衡；
60.所述气压平衡装置连接所述主油路和/或所述先导油路，用于获取相应的液压压力。
61.可选的，所述液压系统还包括：液压执行机构，具有液压油缸(5，7)；所述液压油缸连接于所述主油路；
62.第一传感器，用于采集所述液压系统中液压执行机构的液压油缸(5，7)的行程；
63.第二传感器，用于采集所述驱动装置的动作反馈行程；
64.控制器，用于根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定箱体的液压油状态；根据所述箱体的液压油状态确定所述驱动装置的驱动模式；以及根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定所述驱动装置的所需动作行程；所述控制器还用于根据所述驱动装置的所需动作行程调节所述驱动装置的动作行程。
65.具体的，第一传感器包括：第一行程传感器4和第一行程传感器6；第一行程传感器4用于监控液压油缸5如工程机械的支撑臂液压油缸的行程状态；第一行程传感器6用于监控液压油缸7如工程机械的液压油缸的行程状态。第二传感器包括行第三行程传感器1-4，监控液压油缸1-3的行程状态，同时，也是反应压缩活塞1-5的行程状态。
66.可选的，所述液压系统还包括：
67.第三传感器，用于采集箱体1内的空气压力；
68.所述控制器还用于根据所述箱体内的空气压力确定所述驱动装置的故障状态。第三传感器包括压力传感器1-6，监控液箱体1的压力，如果行程传感器4或者行程传感器6出现异常，引起箱体1的压力超过设定值时，发出报警信号，可以避免电磁比例阀12误动作。
69.在一种可能的实施例中，主油路包括液压泵2、主阀3、单向阀9、冷却器10和旁通单向阀11。按照进油到出油的方向，液压泵2、主阀3、单向阀9和冷却器10依次连通；旁通单向阀11并联于单向阀9的进油口和冷却器10的出油口。单向阀9为防止液压马达8吸空以及保护冷却器10，设置一定被压压力。为了提高液压油的使用寿命，液压泵2的进油口连接吸油过滤器1-1，提供过滤功能。冷却器10的出油口连接有回油过滤器1-7；为液压回油起到过滤功能，过滤液压系统中产生的杂质；冷却器10为液压系统回油冷却；旁通单向阀11在系统中起到安全作用，如果单向阀9或者冷却器10发生卡滞、不畅通或者回油流量突然剧增，引起回油阻力达到一定压力时打开。在主油路与驱动装置配合时，驱动装置中的电磁比例换向阀12与主油路连接，本实施例优选于连接于单向阀9的进油口处；其中液压执行机构的液压油缸(5，7)连接于主阀3；回转马达8连接于主阀3。
70.在一种可能的实施例中，先导油路包括先导控制阀和油泵，先导控制阀的连接主阀3的控制口(a1-a3,b1-b3)。在先导油路与驱动装置配合时，本实施例优选地连接于油泵的出油口。
71.控制器，用于根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定箱体的液压油状态；如图3所示，具体的：液压油缸(5，7)的行程包括增大行程(增加状态)、静止状态(即是行程没有变化)和减小行程(即是减少状态)三种状态；根据液压油缸(5，7)的三种状态的比较结果来确定箱体的液压油状态。具体判断逻辑可以预存于控制器。判断逻辑如下：当第一行程传感器4的检测值处于增大状态和第一行程传感器6的检测值处于减小状态并且第一行程传感器4的增大行程等于第一行程传感器6的减小行程时，确定箱体的液压油状态为静止状态；当第一行程传感器4的检测值处于减小状态和第一行程传感器6的检测值处于增大状态，并且第一行程传感器4的减小行程等于第一行程传感器6的增大行程时，确定箱体的液压油状态为静止状态；
72.当第一行程传感器4的检测值处于静止状态且第一行程传感器6的检测值处于静止状态确定箱体的液压油状态为静止状态；
73.当第一行程传感器4的检测值处于增大状态且第一行程传感器6的检测值处于增大状态确定箱体的液压油状态为增大状态；当第一行程传感器4的检测值处于增大状态和第一行程传感器6的检测值处于静止状态确定箱体的液压油状态为增大状态；当第一行程传感器4的检测值处于增大状态和第一行程传感器6的检测值处于减小状态并且第一行程传感器4的增大行程大于第一行程传感器6的减小行程确定箱体的液压油状态为增大状态；
74.当第一行程传感器4的检测值处于静止状态和第一行程传感器6的检测值处于减小状态确定箱体的液压油状态为减小状态；当第一行程传感器4的检测值处于减小状态和第一行程传感器6的检测值处于减小状态确定箱体的液压油状态为减小状态；当第一行程传感器4的检测值处于增大状态和第一行程传感器6的检测值处于减小状态并且第一行程传感器4的增大行程小于第一行程传感器6的减小行程确定箱体的液压油状态为减小状态。
75.上述逻辑判断中，通过引入第一行程传感器6和第一行程传感器4的行程状态的判断，可以在提高判断的效率，可以通过状态标记的逻辑运算直接得到判断结果，仅仅在第一条件或第二条件下才引入具体变化量的判断，提高了判断的效率；所述第一条件为第一行程传感器6监测的行程处于增大状态且第一行程传感器4监测的行程处于减小状态；所述第二条件为第一行程传感器6监测的行程处于减小状态且第一行程传感器4监测的行程处于
增大状态。
76.然后，根据所述箱体的液压油状态确定所述驱动装置的驱动模式；以及根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定所述驱动装置的所需动作行程；所述控制器还用于根据所述驱动装置的所需动作行程调节所述驱动装置的动作行程。具体的，如果驱动装置的驱动模式为增大状态，表明液压油缸(5，7)处于进油量大于回油量；此时，液压油箱内部压力减少，电磁比例阀12处于左位，向液压油缸1-3大腔供油，压缩活塞向下运动，保持液压油箱内部在一定范围内；
77.如果驱动装置的驱动模式为增大状态，表明液压油缸(5，7)处于进油量等于回油量，则视为静止状态；此时，液压油箱内部压力不变，电磁比例阀12处于中位，液压油缸1-3静止不动，保持液压油箱内部在一定范围内；
78.如果驱动装置的驱动模式为减小状态；液压油缸(5，7)处于进油量小于回油量，则视为减小状态；此时，液压油箱内部压力增加，电磁比例阀12处于右位，向液压油缸1-3小腔供油，压缩活塞向上运动，保持液压油箱内部在一定范围内。
79.上述液压油缸1-3的行程，根据每一液压油缸的行程计算液压油箱内的油量变化量；液压油缸(5，7)的截面比是固定的，然后根据液压油缸的行程进行代数计算得到油箱内的油量变化量；然后根据油量变化量和压缩活塞1-5的截面计算得到塞杆所需要的行程。油液变化量定义为v，压缩活塞1-5的截面积定义为a，行程定义为x则：x＝v/a。这里液压油缸1-3的截面优选小于压缩活塞1-5的截面，可以在获取主油路或先导油路中相同体积的油量的情况下，产生较大的变化行程，降低了增加第一可变腔体对原液压系统的影响。通过上述技术方案，本发明通过在液压油箱内设置第一可变腔体，可以在不打开液压油箱的条件下，可以使得液压油箱内的气压进行平衡，防止液压液体在工作时经常接触外界空气，在既保证了液压油箱的维持箱内气压平衡又保证了液压油性能(防止液压液体乳化变质)。进一步的，液压系统中的气压平衡装置在主油路和/或先导油路获取液压压力，可以通过主油路和/或先导油路驱动气压平衡装置工作，来调节液压油箱内的压力。
80.进一步的，本发明还提供一种液压油箱的气压平衡方法，所述气压平衡方法运用于上述的液压系统。在系统中的工作原理已经描述，以下不在赘述。所述平衡方法包括：
81.采集液压系统中液压执行机构的液压油缸的行程，以及采集驱动装置的动作反馈行程；
82.根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定箱体的液压油状态；根据所述箱体的液压油状态确定所述驱动装置的驱动模式；以及根据所述液压系统中液压执行机构的每一液压油缸的行程确定所述驱动装置的所需动作行程；
83.根据所述驱动装置的所需动作行程调节所述驱动装置的动作行程。
84.可选的，所述平衡方法还包括：
85.采集箱体内的空气压力；
86.根据所述箱体内的空气压力确定驱动装置的故障状态。
87.本发明还提供一种工程机械，包括上述的液压系统。
88.以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
89.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
90.此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。