復(fù)合控制式變量泵及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合控制式變量泵及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，節(jié)能減排成為工程機械的重要發(fā)展方向。能量回收在工程機械中具有廣闊的前景，已成為工程機械研宄的熱點。
[0003]在現(xiàn)有采用能量回收系統(tǒng)的工程機械中，一臺泵用于驅(qū)動工作裝置，還需一臺馬達(dá)用于能量回收裝置，它們需進(jìn)行組合連接。在某些工程設(shè)備中，工作裝置的泵與能量回收裝置中的馬達(dá)不同時工作。這樣的組合方式，存在占用結(jié)構(gòu)空間大，元件利用率低，成本高的缺點。例如，公布號為CN103998784A、名稱為“流體壓泵馬達(dá)”的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供了一種能分時工作在泵和馬達(dá)工況的復(fù)合控制式變量泵及其控制方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
復(fù)合控制式變量泵，包括一臺變量泵本體和復(fù)合控制裝置，其中:變量泵本體能在正排量至負(fù)排量之間工作；變量泵本體包括變量控制油缸、工作油口 ；復(fù)合控制裝置包括負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥、變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥、油路切換閥、位置傳感器、控制器；負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥連接油路切換閥，油路切換閥連接變量控制油缸；變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥連接油路切換閥，用于調(diào)節(jié)變量控制油缸壓力，使變量泵本體能在正排量至負(fù)排量之間工作，變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥為比例閥；油路切換閥使負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥與變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥擇一與變量控制油缸連通；位置傳感器與變量泵本體連接，用于通過位置傳感器的測量值得到變量泵排量；控制器與變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥連接，位置傳感器將測量值傳遞至控制器，控制器根據(jù)位置傳感器測量值修正對變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥的控制指令，調(diào)節(jié)變量控制油缸壓力，控制器與油路切換閥連接，發(fā)出控制信號控制油路切換閥動作；控制器對油路切換閥的控制使復(fù)合控制式變量泵工作在負(fù)載敏感泵控制模式或泵馬達(dá)比例控制模式；
根據(jù)外部指令，當(dāng)需要負(fù)載敏感泵控制模式時:控制器接收外部指令后發(fā)送控制信號至油路切換閥，油路切換閥連通負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，同時隔斷變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，復(fù)合控制式變量泵切換至負(fù)載敏感控制模式，復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)負(fù)載敏感變量泵工作特性；
根據(jù)外部指令，當(dāng)需要泵馬達(dá)比例控制模式時:控制器接收外部指令后發(fā)出控制信號至油路切換閥，油路切換閥連通變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，同時隔斷負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間的油路，復(fù)合控制式變量泵切換至泵馬達(dá)比例控制模式，控制器發(fā)出信號比例調(diào)節(jié)變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而比例調(diào)節(jié)變量控制油缸壓力，復(fù)合控制式變量泵工作在下述三種工況之一:復(fù)合控制式變量泵在待機狀態(tài)，處于零排量；復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)比例變量泵工作特性；復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)比例變量馬達(dá)工作特性。
[0006]本發(fā)明在常規(guī)開式變量柱塞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加相關(guān)控制元件使之成為具備泵與馬達(dá)特性的復(fù)合控制式的變量泵，使得一臺變量泵可分時工作在泵和馬達(dá)工況。
[0007]復(fù)合控制式變量泵分時工作在泵和馬達(dá)工況。
[0008]作為優(yōu)選，變量泵本體為斜盤式變量柱塞泵。斜盤式變量泵是變量泵中常用的一種，具備結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，性能穩(wěn)定的特點。
[0009]作為優(yōu)選，油路切換閥為兩位三通電磁閥。該兩位三通電磁閥分別控制變量泵的兩種工作模式，失電時為一種工作模式，得電時為另一種工作模式，響應(yīng)速度快。
[0010]作為優(yōu)選，變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥為比例伺服閥。該比例伺服閥帶自反饋功能，能夠根據(jù)控制器的指令進(jìn)行閉環(huán)控制，也可以根據(jù)位置傳感器25參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制，控制精度高，響應(yīng)速度快。
[0011]作為優(yōu)選，位置傳感器為角度傳感器或位移傳感器。角度傳感器或位移傳感器能夠測量斜盤的旋轉(zhuǎn)角度或變量控制油缸的直線位移，可方便、準(zhǔn)確地測量復(fù)合控制式變量泵的排量。
[0012]作為優(yōu)選，復(fù)合控制式變量泵還包括外部輸入油口、梭閥；所述外部輸入油口，用于接入外部油路；所述梭閥有三個壓力油口，兩個輸入油口分別與復(fù)合控制式的變量泵工作油口、外部輸入油口連通，第三油口為輸出油口，其選擇兩個輸入油口中較大壓力側(cè)壓力經(jīng)第三油口傳輸?shù)阶兞坑透讐毫φ{(diào)節(jié)閥。梭閥能夠弓I入外部控制壓力信號，為變量控制缸壓力調(diào)節(jié)閥提供了備用控制油源，有利于變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥控制壓力信號的穩(wěn)定輸出。
[0013]作為優(yōu)選，復(fù)合控制式變量泵的工作油口還裝有壓力傳感器，壓力傳感器測量復(fù)合控制式的變量泵工作油口壓力，并將壓力信號傳輸至控制器，控制器根據(jù)位置傳感器和壓力傳感器的反饋值修正對變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥的控制指令。通過對變量泵的復(fù)合控制裝置工作油口的壓力測量值，可設(shè)定系統(tǒng)的安全壓力，并對變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)提供修正參數(shù)。復(fù)合控制式變量泵的控制方法，復(fù)合控制式變量泵分時工作在泵和馬達(dá)工況。
[0014]本發(fā)明將工作裝置與能量循環(huán)裝置有機整合成為一個結(jié)構(gòu)緊湊的液壓二次元件，極大地簡化液壓系統(tǒng)；通過控制該復(fù)合控制式變量泵的排量能夠?qū)崿F(xiàn)液壓泵與液壓馬達(dá)工作特性間的便利轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)機械能與液壓能的雙向轉(zhuǎn)換，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，減輕了設(shè)備重量，減少了故障率，節(jié)約能量，維修方便。
[0015]作為優(yōu)選，復(fù)合控制式變量泵的控制方法中，控制器對油路切換閥的控制使復(fù)合控制式變量泵工作在負(fù)載敏感泵控制模式或泵馬達(dá)比例控制模式；
根據(jù)外部指令，當(dāng)需要負(fù)載敏感泵控制模式時:控制器接收外部指令后發(fā)送控制信號至油路切換閥，油路切換閥連通負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，同時隔斷變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，復(fù)合控制式變量泵切換至負(fù)載敏感控制模式，復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)負(fù)載敏感變量泵工作特性；
根據(jù)外部指令，當(dāng)需要泵馬達(dá)比例控制模式時:控制器接收外部指令后發(fā)出控制信號至油路切換閥，油路切換閥連通變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間油路，同時隔斷負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥與變量控制油缸之間的油路，復(fù)合控制式變量泵切換至泵馬達(dá)比例控制模式，控制器發(fā)出信號比例調(diào)節(jié)變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而比例調(diào)節(jié)變量控制油缸壓力，復(fù)合控制式變量泵工作在下述三種工況之一:復(fù)合控制式變量泵在待機狀態(tài)，處于零排量；復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)比例變量泵工作特性；復(fù)合控制式變量泵體現(xiàn)比例變量馬達(dá)工作特性。
[0016]上述方法在開式變量柱塞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加相關(guān)控制元件使之成為具備泵與馬達(dá)特性的復(fù)合控制式變量泵，其優(yōu)點在于:1.實現(xiàn)負(fù)載敏感泵控制模式與泵馬達(dá)比例控制模式之間的切換；2.在泵馬達(dá)比例控制模式下，復(fù)合控制式的變量泵的排量可以在正排量至負(fù)排量之間比例調(diào)節(jié)；3.變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥采用伺服比例調(diào)節(jié)，排量調(diào)節(jié)精度高，響應(yīng)快；4.控制器采用閉環(huán)控制能夠?qū)崟r測量和控制復(fù)合控制式變量泵的排量與壓力，控制精度高，安全性高。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例中負(fù)載敏感泵控制模式的示意圖。。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例中控制系統(tǒng)框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例中泵馬達(dá)比例控制模式之一的待機狀態(tài)的示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實施例中泵馬達(dá)比例控制模式之二的比例變量泵狀態(tài)的示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實施例中泵馬達(dá)比例控制模式之三的比例變量馬達(dá)狀態(tài)的示意圖。
[0022]圖6-圖10，為油路切換閥26的實現(xiàn)方式。
[0023]圖11-圖14，為變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥23的實現(xiàn)方式。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實施例
[0025]本發(fā)明的量泵復(fù)合控制系統(tǒng)由變量泵本體1、復(fù)合控制裝置2兩大部分組成。
[0026]變量泵本體I是本發(fā)明復(fù)合控制式變量泵的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其能實現(xiàn)排量在正排量至負(fù)排量變化，有一個較大控制行程。復(fù)合控制式的變量泵在下述四種工況之一:復(fù)合控制式的變量泵處于負(fù)載敏感變量泵工作模式；變量油缸壓力調(diào)節(jié)閥23隔斷復(fù)合控制式的變量泵的工作油口 A與液壓油箱之間油路，變量泵復(fù)合控制裝置處于待機狀態(tài)；復(fù)合控制式的變量泵體現(xiàn)比例變量泵工作特性；復(fù)合控制式的變量泵體現(xiàn)比例變量馬達(dá)工作特性。
[0027]變量泵本體I受控于復(fù)合控制裝置2。
[0028]變量控制油缸11用于控制排量，其工作容腔從復(fù)