液压系统和控制液压致动器的方法技术方案

本发明专利技术涉及液压系统和控制液压致动器的方法。所述液压系统包括用于产生液压致动器(HA)的液压动力的两个液压泵(P1、P2)。所述泵通过共同电动马达(M)来提供动力。致动器的操作通过控制所述马达的速度和方向来控制，由此液压管路(19a、19b)可以没有主动受控制的控制阀。

Hydraulic System and Method of Controlling Hydraulic Actuator

【技术实现步骤摘要】
液压系统和控制液压致动器的方法
本专利技术涉及被构造用以产生移动式工作机械的液压致动器的液压动力的液压系统，并且涉及控制致动器的操作。本专利技术还涉及移动式采掘机以及控制液压致动器的方法。本专利技术的领域更具体地被限定在独立权利要求的前序部分中。
技术介绍
在矿场以及其它工作场所，使用不同类型的移动式工作机械。移动式工作机械设置有用于在工作场所处执行所设计的工作任务的一个或更多个工作装置。移动式工作机械例如可以是轮式装载机、运输车辆或翻斗车、岩石钻机、挖掘机或升降机。所述机械通常设置有液压系统，这是因为液压技术具有若干优点，例如，大的功率密度以及灵活的动力传递的可能性。此外，液压缸是非常好的用于产生线性力和移动的致动器。然而，目前的液压系统在效率方面包含一些缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新颖且改进的液压系统以及配备有这种液压系统的移动式采掘机。本专利技术还涉及控制液压致动器的新颖且改进的方法。根据本专利技术的液压系统的特征在于第一独立设备权利要求的特征部分的特征。根据本专利技术的移动式采掘机的特征在于第二独立设备权利要求的特征部分的特征。根据本专利技术的方法的特征在于方法权利要求的特征部分的特征和步骤。所公开的解决方案的理念在于，液压系统意图用于移动式工作机械，并且包括两个液压泵：第一液压泵和第二液压泵，所述第一液压泵和第二液压泵用于给液压回路产生液压流体流和压力，以便致动移动式机械的液压致动器。一个共同电动马达被构造用以使所述两个液压泵同时旋转。第一液压泵通过第一液压管路连接到液压致动器的第一工作压力空间或容积，并且第二液压泵通过第二液压管路连接到液压致动器的第二工作压力空间。在第一工作压力空间或容积和第二工作压力空间或容积中主导的液压流体的压力被构造用以造成用于致动器的移动元件(诸如，液压缸的活塞)的相反指向的力。此外，第一液压泵和第二液压泵具有相反的泵送特性，从而当第一液压泵产生压力时，第二液压泵产生抽吸力，并且反之亦然。在所公开的解决方案中，液压致动器的移动速度和方向通过控制所述共同电动马达的旋转速度和方向来控制。例如，马达的控制可以根据马达的类型以各种方式来执行。所述相反的泵送特性具有以下意义：第一液压泵被构造用以在电动马达在第一旋转方向上旋转时给第一液压管路产生液压压力，并且对应地是，第二液压泵被构造用以给第二液压管路产生抽吸力。并且对应地是，第一液压泵被构造用以在电动马达在第二旋转方向上旋转时给第一液压管路产生抽吸力，并且对应地是，第二液压泵被构造用以给第二液压管路产生液压压力。换句话说，当一个泵在泵送时，另一个泵执行抽吸动作，并且反之亦然。在所公开的解决方案中，通过共同电动马达间接地控制液压致动器。速度和方向被控制的电动马达用作用于控制致动器的操作的控制元件。于是，整个液压回路可以仅用作一种动力传输系统或从属系统，而不需主动地控制液压致动器的操作。换句话说，马达可以是唯一直接通过控制命令来控制的装置。此外，所公开的解决方案能够被认为是一种双泵-单马达控制系统。连接在致动器的移动元件的相反侧上的泵通过速度和方向被控制的电动马达同时受控制，由此，系统可以不具有任何被布置到压力流体通道的独立的流动和压力调整元件。所公开的解决方案的优点在于，可以充分利用液压技术的优点，而没有液压技术的缺点。所公开的解决方案是简单且坚固耐用的，这是因为该解决方案不需要用于控制致动器的操作的液压控制元件。如果在系统中包含有任何阀门，那么它们可以是被动阀，或者它们可以是不需要复杂且精确的控制的简单的开/关(ON/OFF)型阀门。控制指令和命令可以被直接引导到速度和方向被控制的电动马达，这是因为系统可以不具有任何需要主动控制的控制阀。因此，不需要将易损坏的电气控制电缆和类似的控制传输路径布置到恶劣位置，而是，仅需要控制电动马达。此外，所公开的解决方案的操作是具有能量效率的，这是因为不需要被布置在液压管路中的不同的调整液压元件，这些元件通常导致节流和能量损耗。所公开的解决方案使得甚至可以给连接液压致动器的液压系统设计完全无阀的速度和方向控制系统。总的来说，所公开的解决方案利用液压技术的最佳特征，并且同时减少其典型缺点。根据实施例，所公开的液压系统包括一个单个液压致动器。于是，整个液压系统专用于仅用一个液压致动器操作。优点在于，系统的结构简单，并且可以针对致动器的具体要求进行定制。根据实施例，利用上文所公开的控制原理的所公开的液压系统可以被构造用以在不同时间致动两个或更多个致动器。然后，液压系统包括两个或更多个替代液压致动器，所述两个或更多个替代液压致动器可以一次一个地选择性地连接到所公开的液压系统。系统可以包括至少一个分配装置，所述至少一个分配装置用于选择哪一个致动器由所公开的液压系统供能。分配装置可以实施开/关原理，由此，分配装置可以具有简单设计和控制。此外，流量控制元件和分配装置的通道被设定尺寸成宽得以致于节流和动力损耗被最小化。分配装置可以包括阀块，所述阀块被设计成用以将流动路径引导到所选择的致动器，而不以任何方式调整所引导的流动路径的流动或压力。作为替代，一个单个阀块可以替换为具有相对大的直径的独立开/关阀。根据实施例，具有单电动马达双泵布置的所公开的液压系统被构造用以操作主液压致动器(例如，升降缸、转向缸或转动马达)，所述主液压致动器被构造用以移动物体或接头，并且，系统被进一步构造用以操作液压锁定装置(例如，锁定缸)，所述液压锁定装置被构造用以锁定和释放受主液压致动器影响的物体或接头的移动。主液压致动器和液压锁定装置操作性地连接，由此，它们两者均可以根据所公开的操作原理而驱动。在此特殊实施例中，液压系统包括(多个)液压致动器，所述(多个)液压致动器被并行驱动，并且所述(多个)液压致动器相互不同。根据实施例，设置有单电动马达双泵布置的液压系统包括并行操作的若干类似的致动器。系统可以例如包括框架转向式移动式工作机械的两个转向缸、串联操作的并且被设计用来清空运输卡车的翻斗的两个倾倒缸、轮式装载机的两个串联操作的升降缸或者起重机的被布置成串联操作的并且被构造用以升降悬臂的两个升降缸。根据实施例，系统可以包括串联操作的两个液压致动器。于是，可以通过使用复制的致动器设定来确保期望操作。两个液压缸可以在相同的移动方向上或者替代地时在相反的移动方向上同时操作，但两个缸仍然都具有相同操作用途并影响相同接头或物体。根据实施例，液压系统的共同电动马达是AC马达。于是，马达的旋转速度和方向可以通过变频驱动器(VFD)来控制，由此，液压致动器通过由VFD所控制的AC马达而被间接控制。在实践中，AC马达可以通过频率转换器来控制。换句话说，马达可以具有逆变器驱动器。一般来说，VFD是一种类型的可调速驱动器，所述可调速驱动器用于机电驱动系统中，以通过改变马达输入频率和电压来控制AC马达速度和转矩。应注意的是，利用电力电子技术并且允许变速驱动的其它适合的装置也可以用于实现相同目的。根据实施例，给双泵组提供动力的电动马达是DC马达，所述DC马达是利用AC马达的前述实施例的替代。因为DC马达的速度与电枢电压成正比并且与马达通量(马达通量为励磁电流的函数)成反比，所以电枢电压或励磁电流控制可以用于控制速度。因此，DC马达可以设置有由现代电力电子器件能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式工作机械(MWM)的液压系统：其中所述液压系统包括：至少一个液压泵(P1、P2)，所述至少一个液压泵(P1、P2)用于向液压回路(11)产生液压流体流和压力；至少一个电动马达(M)，所述至少一个电动马达(M)用于使所述至少一个液压泵(P1、P2)旋转；至少一个液压致动器(HA)，所述至少一个液压致动器(HA)连接到所述液压回路(11)；以及至少一个控制装置(CU)，所述至少一个控制装置(CU)用于控制所述液压系统的操作；其特征在于所述液压系统包括两个液压泵：第一液压泵(P1)和第二液压泵(P2)；所述第一液压泵(P1)通过第一液压管路(19a)连接到所述液压致动器(HA)的第一工作压力空间(22a)；所述第二液压泵(P2)通过第二液压管路(19b)连接到所述液压致动器(HA)的第二工作压力空间(22b)，并且其中在所述第一工作压力空间(22a)和所述第二工作压力空间(22b)中主导的液压流体的压力被构造用来造成用于所述液压致动器(HA)的移动元件(23)的相反指向的力；所述液压系统包括一个共同电动马达(M)，所述一个共同电动马达(M)被构造用以使所述两个液压泵(P1、P2)同时旋转；所述第一液压泵(P1)和所述第二液压泵(P2)具有相反的泵送特性，从而当所述第一液压泵(P1)产生压力(P+)时，所述第二液压泵(P2)产生抽吸力(P‑)，并且反之亦然；并且其中所述液压致动器(HA)的移动速度和方向被构造成通过控制所述电动马达(M)的旋转速度和方向来控制。...

【技术特征摘要】
2018.03.09 EP 18160925.61.一种移动式工作机械(MWM)的液压系统：其中所述液压系统包括：至少一个液压泵(P1、P2)，所述至少一个液压泵(P1、P2)用于向液压回路(11)产生液压流体流和压力；至少一个电动马达(M)，所述至少一个电动马达(M)用于使所述至少一个液压泵(P1、P2)旋转；至少一个液压致动器(HA)，所述至少一个液压致动器(HA)连接到所述液压回路(11)；以及至少一个控制装置(CU)，所述至少一个控制装置(CU)用于控制所述液压系统的操作；其特征在于所述液压系统包括两个液压泵：第一液压泵(P1)和第二液压泵(P2)；所述第一液压泵(P1)通过第一液压管路(19a)连接到所述液压致动器(HA)的第一工作压力空间(22a)；所述第二液压泵(P2)通过第二液压管路(19b)连接到所述液压致动器(HA)的第二工作压力空间(22b)，并且其中在所述第一工作压力空间(22a)和所述第二工作压力空间(22b)中主导的液压流体的压力被构造用来造成用于所述液压致动器(HA)的移动元件(23)的相反指向的力；所述液压系统包括一个共同电动马达(M)，所述一个共同电动马达(M)被构造用以使所述两个液压泵(P1、P2)同时旋转；所述第一液压泵(P1)和所述第二液压泵(P2)具有相反的泵送特性，从而当所述第一液压泵(P1)产生压力(P+)时，所述第二液压泵(P2)产生抽吸力(P-)，并且反之亦然；并且其中所述液压致动器(HA)的移动速度和方向被构造成通过控制所述电动马达(M)的旋转速度和方向来控制。2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于：所述液压系统包括一个单个液压致动器(HA)，由此整个所述液压系统专用于操作所述单个液压致动器(HA)。3.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于：所述共同电动马达(M)的旋转速度和方向通过频率转换器来控制，由此，所述液压致动器(HA)通过频率控制的所述电动马达(M)而被间接控制。4.根据前述权利要求1到3中的任一项所述的液压系统，其特征在于：所述液压致动器(HA)的移动速度和方向被构造成与所述共同电动马达(M)的旋转速度和方向成比例。5.根据前述权利要求1到4中的任一项所述的液压系统，其特征在于：所述第一液压泵(P1)和所述第二液压泵(P2)连接到由所述共同电动马达(M)旋转的共同旋转轴(17)。6.根据前述权利要求1到5中的任一项所述的液压系统，其特征在于：所述液压致动器的所述第一工作压力空间(22a)的标称大小大于所述第二工作压力空间(22b)的标称大小；并且所述第一液压泵(P1)具有第一每转体积流量，并且所述第二液压泵(P2)具有第二每转体积流量，所述第二每转体积流量小于所述第一每转体积流量。7.根据前述权利要求1到6中的任一项所述的液压系统，其特征在于：所述液压回路(11)是开路系统，其中所述第一泵和所述第二泵的馈送口(21a、21b)连接到储液器(20)。8.根据前述权利要求1到7中的任一项所述的液压系统，其特征在于：所述液压系统设置有能量回收特征，所述能量回收特征用于将动能转换为液压能、将所述液压能转换为旋转动能，并进一步将所述旋转动能转换为电能；所述液压泵(P1、P2)中的至少一个液压泵被构造用以在所排放的液压流体流穿过所述泵流动到所述储液器(20)时用作液压马达，由此产生所述液压泵(P1、P2)的旋转；所述液压泵(P1、P2)被构造用以使所述共同电动马达(M)旋转，所述共同电动马达(M...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨穆利·韦尔霍，
申请(专利权)人：山特维克矿山工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI