负载反馈控制回路及负载敏感定量系统

摘要

本发明提出一种负载反馈控制回路及负载敏感定量系统，该负载反馈控制回路包括第一节流器、第一方向阀、第二节流器、反馈控制单元和执行器；负载反馈控制回路有回路进油口，回路回油口和反馈压力油输出口；第一方向阀包括第一进油口、第一回油口、第一工作口和第二工作口；反馈控制单元包括逻辑阀，逻辑阀包括第一输入口、第二输入口和第一输出口；执行器包括第一负载口和第二负载口；回路进油口、第一节流器和第一进油口依次串联，回路回油口与第一回油口连通；第一工作口与第一负载口连通，第二工作口、第二节流器和第二负载口依次串联；第一输入口与第一负载口连通，第二输入口与第二负载口连通，第一输出口与反馈压力油输出口连通。

说明书

技术领域

本发明涉及流体传动与控制领域，特别涉及一种负载反馈控制回路及负载敏感定量系统。

背景技术

液压传动因其功率密度高、布置柔性大、易于实现负载保持、能方便的实现直线大功率往复运动等优点，在工程机械、海工、船舶、矿山、农机、工业、航空航天等领域获得了广泛的应用。负载敏感控制是液压传动中一项高端的控制技术，它能根据回路的控制要求实现回路压力和流量的按需配给，同时通过回路压差补偿技术还能实现多动复合运动控制，是一种高效的动力源分配控制技术。该技术的核心载体就是负载敏感阀和负载敏感定量系统。国内外知名液压件厂商都开发了规格系列完备的负载敏感多路阀及负载敏感定量系统。但负载敏感多路阀，因其技术先进，结构复杂，元件通用性不强，应用成本较高，这也成为制约负载敏感技术广泛应用的一个重要因素。因此研发一种更经济的负载敏感控制技术，来推动负载敏感控制这一高效控制技术的广泛应用，成为一种迫切需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种负载反馈控制回路及负载敏感定量系统。

负载反馈控制回路包括第一节流器、第一方向阀、第二节流器、反馈控制单元和执行器；所述负载反馈控制回路有回路进油口，回路回油口和反馈压力油输出口；所述第一方向阀包括第一进油口、第一回油口、第一工作口和第二工作口；反馈控制单元包括逻辑阀，所述逻辑阀包括第一输入口、第二输入口和第一输出口；

执行器包括第一负载口和第二负载口；回路进油口、第一节流器和第一进油口依次串联，回路回油口与第一回油口连通；

第一工作口与第一负载口连通，第二工作口、第二节流器和第二负载口依次串联；

第一输入口与第一负载口连通，第二输入口与第二负载口连通，第一输出口与反馈压力油输出口连通。

优选地，所述反馈控制单元还包括第一溢流阀和第二溢流阀；或者，所述反馈控制单元包括第一溢流阀、第二溢流阀和第三溢流阀中的任一个溢流阀；

所述第一溢流阀连通所述第一输入口和回路回油口；

所述第二溢流阀连通所述第二输入口和回路回油口；

所述第三溢流阀连通第一输出口和回路回油口。

优选地，反馈控制单元还包括第四溢流阀和第五溢流阀；

所述第四溢流阀连通第一输入口和回路回油口；

所述第五溢流阀连通第二输入口和回路回油口。

优选地，所述反馈控制单元还包括交叉溢流阀，所述交叉溢流阀的一端与第一输入口连通，另一端与第二输入口连通。

优选地，所述执行器还包括第三控制油口，反馈压力油输出口与所述第三控制油口连通。

本发明还提出一种负载敏感定量系统，包括上述的负载反馈控制回路、油源控制单元和动力单元；

所述油源控制单元包括第一反馈压力输入口、压力油入口和压力油出口；

所述动力单元包括压力油输出口和压力油回油口；

压力油输出口分别与压力油入口和回路进油口连通；

压力油回油口分别与压力油出口和回路回油口连通；

所述第一反馈压力输入口与反馈压力油输出口连通。

优选地，所述油源控制单元还包括第六溢流阀和第七溢流阀；

所述第六溢流阀连通第一反馈压力输入口和压力油出口；

所述第七溢流阀连通压力油入口和压力油出口，所述第七溢流阀还包括与第一反馈压力输入口连通的反馈口。

优选地，所述油源控制单元还包括第八溢流阀，所述第八溢流阀连通压力油入口和压力油出口。

优选地，所述油源控制单元还包括连通第一反馈压力输入口和压力油出口的第二方向阀。

优选地，所述负载敏感定量系统还包括反馈逻辑模块和多个负载反馈控制回路；

所述反馈逻辑模块包括反馈油输出口和多个反馈油输入口，所述反馈油输入口与反馈压力油输出口一一对应连通；

所述反馈油输出口与第一反馈压力输入口连通。

本发明的技术效果：

本发明提出负载反馈控制回路及负载敏感定量系统，可根据回路的控制要求实现回路压力和流量的按需配给，同时通过回路压差补偿技术还能实现多动复合运动控制。且负载反馈控制回路结构简单，通过设置和调节第一节流器和第二节流器的开度可以获得两个不同的回路流量，实现了回路的非对称流量控制。传统的进油或回油节流调速回路中，很大部分压力损失在节流元件上，使得执行器分配的到的有效压差很小，回路驱动力大大幅降低。本发明提供的负载反馈控制回路，通过对第一节流器和第二节流器在回路中的巧妙组合配置，可以简化到通过2个固定阻尼就可以实现非对称流量控制回路的定比定速控制，结合基于负载反馈的油源压力流量控制，实现了回路压力流量的按需配给，回路在同等压力条件下，回路驱动力大，系统效率高。

附图说明

图1为本发明负载反馈控制回路一实施例的结构示意图；

图2为图1实施例中反馈控制单元的结构示意图；

图3为图1实施例中反馈控制单元另一方案的结构示意图；

图4为本发明负载反馈控制回路另一实施例中的结构示意图；

图5为图4实施例中反馈控制单元的结构示意图；

图6为图4实施例中反馈控制单元另一方案的结构示意图；

图7为图4实施例中反馈控制单元另一方案的结构示意图；

图8为图4实施例中反馈控制单元另一方案的结构示意图；

图9为本发明负载反馈控制回路另一实施例中的结构示意图；

图10为本发明负载反馈控制回路又一实施例中的结构示意图；

图11为本发明负载敏感定量系统一实施例的结构示意图；

图12为图11实施例中油源控制单元另一方案的结构示意图；

图13为图11实施例中油源控制单元的结构示意图；

图14为本发明负载敏感定量系统另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

参照图1至图3，本发明提出一种负载反馈控制回路，包括第一节流器11、第一方向阀12、第二节流器13、反馈控制单元14和执行器15；所述负载反馈控制回路有回路进油口P1，回路回油口T1和反馈压力油输出口LS1；所述第一方向阀包括第一进油口P12.3、第一回油口P12.1、第一工作口P12.2和第二工作口P12.4；反馈控制单元包括逻辑阀141，所述逻辑阀包括第一输入口P141.1、第二输入口P141.2和第一输出口P141.3；执行器包括第一负载口A1和第二负载口B1；回路进油口P1、第一节流器11和第一进油口P12.3依次串联，回路回油口T1与第一回油口P12.1连通；第一工作口P12.2与第一负载口A1连通，第二工作口P12.4、第二节流器13和第二负载口B1依次串联；第一输入口P141.1与第一负载口A1连通，第二输入口P141.2与第二负载口B1连通，第一输出口P141.3与反馈压力油输出口LS1连通。

反馈控制单元14包括三个油口，分别为P14.1、P14.2和P14.3，P14.1与第一负载口A1连通， P14.2和第二负载口B1连通，P14.3则与反馈压力输出口LS1连通。所述反馈控制单元14包括逻辑阀141；其中第一输入口P141.1与P14.1连通；第二输入口P141.2与14.2连通，第一输出口P141.3与P14.3连通；本发明中所述的连通可理解为通过管路直接连接两个油口。

本实施例的油路流向如下：当第一方向阀12处于左位时，压力油从回路进油口P1流入，一次经过第一节流器11、第一方向阀12，再从第一方向阀12的第二工作口P12.4，流到第二节流器13，通过第二节流器13后到达第二负载口B1，同时第二负载口B1的压力也连通到反馈控制单元14的油口P14.2，执行器的回油，经第一负载口A1，到达第一工作口P12.2，通过第一方向阀12后从第一回油口P12.1回到回路回油口T1，同时，第一负载口A1的压力传递到反馈控制单元14油口P14. 1，接着，反馈控制单元14油口P14.1、P14.2处的压力油分别到达逻辑阀141的第一输入口P141.1和第二输入口P141.2，由于P14. 2口压力高于P14. 1口压力，逻辑阀141将两压力比较，并将较高者P14. 2口的压力油通过第一输出口P141.3输出到反馈控制单元14的油口P14. 3，再到达回路反馈压力输出口LS1。由此可见，该状态下反馈压力取之于流经第一节流器11和第二节流器13后的负载压力；

当第一方向阀12处于右位时，压力油从回路进油口P1流入，一次经过第一节流器11、第一方向阀12，再从第一方向阀12的第一工作口P12.2流到执行器的第一负载口A1，同时第一负载口A1的压力也连通到反馈控制单元14的油口P14. 1，执行器的回油经第二负载口B1和第二节流器13到达第一方向阀12的第二工作口P12.4，通过第一方向阀12后从第一回油口P12.1回到回路回油口T1，同时第二负载口B1的压力也连通到反馈控制单元14的油口P14. 2，接着，反馈控制单元14油口P14.1、P14.2处的压力油分别到达逻辑阀141的第一输入口P141.1和第二输入口P141.2，由于油口P14. 1的压力高于油口P14. 2的压力，逻辑阀141将两压力比较，并将较高者油口P14. 1的压力油通过油口P141.3输出到反馈控制单元14油口P14.3，再到达回路反馈压力输出口LS1。由此可见，该状态下反馈压力取之于流经第一节流器11后的负载压力。

在本实施例中，第一节流器11可以是固定阻尼孔、可调节流阀和可调带补偿节流阀中的任一种形式；第二节流器13可以是固定阻尼孔、单向节流阀、可调节流阀、单向可调节流阀、可调带补偿节流阀和可调带补偿单向节流阀中的任一种形式。反馈控制单元14中的逻辑阀141可以是单阀芯梭阀或双阀芯梭阀，也可以是由双单向阀构成的集成阀。

负载反馈控制回路所取得的有益效果：通过设置或调节第一节流器11的开度就可以调节P1-A1的流量满足第一负载口A1的速度控制要求，接着再通过设置或调节第二节流器13的开度就可以调节P1-B1的流量满足第一负载口A1负载的速度控制要求，由于P-A1的流量由第一节流器11开度和系统压差决定，而P-B1的流量由第一节流器11和第二节流器13的串联开度和系统压差决定，故P-B1的流量小于等于P-A1的流量。由此可见负载反馈控制回路通过设置和调节第一节流器11和第二节流器13的开度可以获得两个不同的回路流量，实现了回路的非对称流量控制。当第一节流器11和第二节流器13实例化为固定阻尼孔时，负载反馈控制回路就实现了用两个固定阻尼而非两个节流元件在负载反馈控制系统中达到了非对称流量控制回路的目的，精简了回路控制元件，降低了制造成本，具有重要的实用价值。

实施例2：

参照图3和图7，所述反馈控制单元14还包括交叉溢流阀142，所述交叉溢流阀142的一端P142.1与第一输入口P141.1连通，另一端P142.2与第二输入口P141.2连通。在本实施例中，交叉溢流阀142包括两个反向并联的溢流阀且其中一溢流阀的输入口与另一溢流阀的输出口首尾相连，两个溢流阀共享压力调节装置，交叉溢流阀互为输入输出的两个口在阀芯上的作用面积相等。反馈控制单元14设置交叉溢流阀142获得的有一效果是：通过调节交叉溢流阀142的溢流压力，实现了只用一个元件控制回路中两个负载油口A1和B1相同的最高工作压力的控制要求。减少了控制元件，简化的回路控制，降低了回路控制成本，在两油口具有相同压力限定要求的对称流量回路中具有重要的应用价值。

实施例3：

参照图4至图6，反馈控制单元包括第一溢流阀143、第二溢流阀144和第三溢流阀145中的任一个溢流阀，或者，反馈控制单元包括第一溢流阀143 和第二溢流阀144；

具体的，所述第一溢流阀143连通所述第一输入口P141.1和回路回油口T1；所述第二溢流阀144连通所述第二输入口P141.2和回路回油口T1。所述第三溢流阀145连通第一输出口P141.3和回路回油口T1。

本段描述包括四种方案；方案一，反馈控制单元只包括第一溢流阀143；方案二，反馈控制单元只包括第二溢流阀144；方案三，反馈控制单元只包括第三溢流阀145；方案四，反馈控制单元包括第一溢流阀143和第二溢流阀144；图5与方案四对应，另外三个方案也可参照图5和图6。

实施例4：

参照图7，反馈控制单元还包括第四溢流阀146和/或第五溢流阀147；所述第四溢流阀146连通第一输入口P141.1和回路回油口T1；所述第五溢流阀147连通第二输入口P141.2和回路回油口T1。

参照图8，第一溢流阀143、第二溢流阀144、第三溢流阀145、第四溢流阀146和第五溢流阀147共存形成冗余的方案。

反馈控制单元14配置的各溢流阀所获得的有益效果是：

第一溢流阀143对第一负载口A1的反馈压力进行了限定，第二溢流阀144对第二负载口B1的反馈压力进行了限定，第三溢流阀145对第一负载口A1、第二负载口B1的反馈压力进行了相同的限定，实现了用小流量溢流阀限定反馈压力，再通过油源模块实现对回路负载口压力的限定。

第四溢流阀146对第一负载口A1的压力进行了直接限定；第五溢流阀147对第二负载口B1的压力进行了直接限定；当第四溢流阀146为补油溢流阀时，当第一负载口A1在负负载作用下具有吸空趋势时，第四溢流阀146的补油单向阀开启，油液从油口14.4经第四溢流阀146流到第一负载口A1，实现对第一负载口A1口的补油，防止吸空造成对系统元件的损伤；当第五溢流阀147为补油溢流阀时，当第二负载口B1在负负载作用下具有吸空趋势时，第五溢流阀147的补油单向阀开启，油液从油口14.4经第四溢流阀146流到第二负载口B1，实现对第二负载口B1口的补油，防止吸空造成对系统元件的损伤。

实施例5：

参照图9和图10，执行器还具有第三控制油口Pi1，Pi1与反馈控制单元的油口P14.3连通；实际的典型应用场景有：在泵车、起重机等具有回转支承设备的回转驱动回路中，回转动作时，需要一股与驱动压力相关压力信号来开启回转马达或回转减速机上的制动器；在液压绞车、起重机卷扬等回路控制中，执行器动作时也需要一个驱动压力相关压力信号来开启回转马达或回转减速机上的制动器；在与带与压力相关的双速切换行走马达控制回路中，也需要一个与动压力相关压力信号来控制马达的自动双速切换。

实施例6：

参照图11，本发明还提出一种负载敏感定量系统，包括上述的负载反馈控制回路、油源控制单元SC和动力单元PU；所述油源控制单元SC包括第一反馈压力输入口LS0、压力油入口P0和压力油出口T0；所述动力单元PU包括压力油输出口P和压力油回油口T； 压力油输出口P分别与压力油入口P0和回路进油口P1连通；压力油回油口T分别与压力油出口T0和回路回油口T1连通；所述第一反馈压力输入口LS0与反馈压力油输出口LS1连通。

实施例7：

参照图11至图13，油源控制单元SC还包括第六溢流阀SC1和第七溢流阀SC2；所述第六溢流阀SC1连通第一反馈压力输入口LS0和压力油出口T0；所述第七溢流阀SC2连通压力油入口P0和压力油出口T0，所述第七溢流阀SC2还包括与第一反馈压力输入口LS0连通的反馈口。所述油源控制单元SC还包括第八溢流阀SC1，所述第八溢流阀SC3连通压力油入口P0和压力油出口T0。所述油源控制单元SC还包括连通第一反馈压力输入口LS0和压力油出口T0的第二方向阀SC4。

油源控制单元SC配置溢流阀SC1，实现了对反馈压力的最大值进行调节和限定，同时受第六溢流阀SC1限定的反馈压力传递到第七溢流阀SC2的反馈口PSC2.3（在第七溢流阀SC2内部阀芯上，PSC2.1口压力的作用面积等于PSC2.3口压力的作用面积），从而将SC2口的压力限定在比PSC2.3口压力高一个弹簧压力的值（即PSC2.3反馈值为0时，第七溢流阀SC2在PSC2.1口压力作用下的开启压力），实现了系统压力的按需配给。

油源控制单元SC配置第八溢流阀SC3，对P0口的压力进行直接限定，对系统进行全重压力安保护；油源控制单元SC配置第二方向阀SC4，实现了对反馈容腔对0压力容腔（通常是油箱）的通断控制，对系统进行建压泄压的控制，可用于系统动作使能控制。

实施例8：

参照图14，所述负载敏感定量系统还包括反馈逻辑模块LFLB和多个负载反馈控制回路；所述反馈逻辑模块LFLB包括反馈油输出口LF和多个反馈油输入口LI1，所述反馈油输入口LI1与反馈压力油输出口LS1一一对应连通；所述反馈油输出口LF与第一反馈压力输入口LS0连通。反馈油输出口LF的输出的反馈油压力与各反馈油输入口中油压最大的一路相等。

负载敏感定量系统采用基于负载反馈的系统压力控制，实现了系统压力的按需配给，多余流量从三通溢流阀，以负载压力溢流，比传统溢流系统效率高节能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。