液压动力系统的按需排量控制技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制液压动力系统的方法和设备，该设备包括液压马达和构造用于向液压马达供给液压流体的液压泵。本发明专利技术提供了一种减压阀，其构造用于当液压流体的压力超过预定的释放压力时从介于液压泵和液压马达之间的位置排放液压流体。在压力高于预定的阈值压力时，泵的排量被调节成至少最小排量，该最小排量基于针对系统的全部所需流量，该全部所需流量包括穿过减压阀的液压流体的期望流量和由马达消耗的第一液压流体流量。

【技术实现步骤摘要】
液压动力系统的按需排量控制
本专利技术总的涉及液压动力控制系统和方法，更具体地涉及基于所需全部系统流量控制液压动力系统的液压泵的排量的系统和方法。
技术介绍
机器可以包括一个或多个液压动力系统以驱动一个或多个负荷。负荷可以是在机器上的工作机具或者可以是为机器自身提供推进力的驱动/传动部件。例如在机器驱动/传动系中，也被熟知为静液压传动装置的液压动力系统可以用于代替机械传动装置。液压动力系统可以包括以闭环构型连接在一起的具有可变排量的液压泵和液压马达，该液压马达也可以具有可变排量。用泵输送的穿过液压马达的流体能导致马达带动输出轴旋转，从而使例如传动机构如轮子或轨道，或者工作机具等负荷产生运动。通过改变泵的排量，可以控制泵送至液压马达的流体的量。这可以是对所收到的操作人员的输入做出的响应。例如，当操作人员压下加速踏板以指示需要传动机构的更高的速度或更大的转矩时，泵的排放（流量和/或压力）按比例地增加。为保护传动装置的部件不受损坏，泵和/或马达的操作通常根据压力进行限制。当机器遭遇外部阻力例如当推动沉重或基本不能移动的物体例如推动大堆的土时，压力会在用于为机器的传动机构提供动力的液压动力系统中累积。当机器遭遇大堆土的阻力时，机器的前行可能被减慢或停止，相应地，也减慢或停止了驱动传动机构的液压马达。这大体上抑制了穿过马达的流体的流动。然而，可变排量的泵会继续将流体泵送至液压马达，导致系统中的压力累积。缓解这种压力累积的一个方法是利用跨越式减压阀（cross-overpressurereliefvalve，跨接安全阀）（COR阀），该阀可以允许液压流体从回路的高压侧流向（即跨越到）低压侧。虽然COR阀可以避免压力的峰值，但是由于当流体从高压侧向低压侧流动时流体的压力的下降，穿过COR阀的连续的流动可以导致液压流体的显著变热。此外，经过COR的流动可以是能量的无效使用，因为通过阀的流动不是有益的，即，不是以有益的方式例如使液压马达转动的方式利用。提供压力释放的另一普遍方法是利用电子压力超驰控制系统（electronicpressureoverridesystem）（EPOR系统）。EPOR系统感应系统压力并当压力超过一特定的值时运行以降低可变排量泵的排量，因此减少了被泵送至液压马达（或机具致动器）的流体的量。除了COR阀外，许多液压系统还包括EPOR系统。具有COR的EPOR系统的一实施例由US专利6202411（‘411专利）提供。‘411专利提供了一种系统，该系统可以在当系统在预定压力下保持预定时间段时以及当感测到系统的特定运行条件时调节液压泵的排放流量。该专利提供的一部分运行条件包括使用特定类型的工作机具、发动机的高转速状态以及由操作人员选择的工作模式。尽管可以有效降低系统中的压力，基于压力控制的EPOR系统可能难以用一种能够使机器的操作人员感受连续的、直观的感觉的方式实施调节。特别地，由于压力控制可以是非常敏感的，当EPOR系统致动以降低系统中的压力时，压力可以瞬间地升高并随后急剧地下降，导致操作人员感觉好像机器突然地停止了推动。此外，基于压力控制的EPOR系统可能相对难以控制，且必须设置成压力小于系统的上限，这意味着机器可能在低于其最大可用性能的情况下生产。
技术实现思路
本专利技术一方面描述了用于机器的液压动力控制系统。该系统包括液压马达和构造用于向液压马达供给液压流体的液压泵。本专利技术提供了减压阀，该减压阀构造用于当液压流体的压力超过预定的释放压力时从位于液压泵和液压马达之间的位置释放液压流体。当超过针对系统的预定的阈值压力时，泵的排量被调节成至少最小排量，该最小排量基于针对系统的全部所需流量，该全部所需流量包括穿过所述减压阀的液压流体的期望流量和由马达消耗的第一液压流体流量。另一方面，本专利技术描述了一种控制用于机器的液压动力系统的方法。该方法包括判断系统中的液压流体的压力是否超过预定的阈值压力的步骤。当压力超过阈值压力时，液压泵的排量被调节成至少最小排量，该最小排量基于针对系统的全部所需流量，该全部所需流量包括被释放的液压流体的期望流量和由马达消耗的第一液压流体流量。附图说明图1是示意性侧视图，示出了适合与根据本专利技术的设备和方法一起使用的轮式机器。图2是示意图，示出了根据本专利技术的液压动力系统和相关的控制系统。图3是简化了的示例图表，示出了根据本专利技术的液压动力系统和相关控制与基于压力的控制方法相比较可能发生的影响，在x轴上示出了系统压力，y轴上示出了泵的排量。图4是流程图，示出了根据本专利技术的液压动力控制方法。具体实施方式本专利技术涉及一种控制用于机器的液压动力系统的设备和方法，该机器可操作以向与机器关联的负荷传递动力。特别地参考图1和图2，示例机器10具有动力源12和能从动力源12向负荷传递动力的液压动力系统14（见图2），在本实施例中，负荷是一个或多个牵引装置16，该负荷响应于经操作人员输入装置18的输入推进机器。在图1的实施例中，牵引装置16具有轮子。或者，牵引装置可以具有在机器的侧面定位的轨道、履带或任意其他被动的牵引装置。当机器10内包括两个传动链时，两个关联的牵引装置16可以在机器10的对向侧定位，且被同步控制以推进机器10或单独地控制以使机器10转向。除了向推进机器的牵引装置传递动力，液压动力系统14还可以用于向其他负荷传递动力，例如与机器连接的机具。在这种情况下，机器10包括由安装在机器的机身上的吊杆19支承的铲斗17（见图1）。由机器携带的机具可以用于多种任务，包括例如装载、压实、起重、刷净并包括例如铲斗、压实机、叉式举升装置、刷子、抓斗、切割机、剪切机、刀片、碎石机/锤子、钻孔机以及其他。尽管液压动力系统14与轮式装载机关联地示出，但本专利技术在各种其他类型的机器中也具有普遍适用性。在这方面，术语“机器”可以指实施与例如矿业、建筑、农业、交通或任意其他本领域已知行业关联的某些类型的操作的任意机器。例如，机器10可以是运土的机器，例如轮式装载机、履带式装载机、推土机、挖掘机、倾卸卡车、挖沟机、平地机、物料装卸机等等。动力源12可以设置成产生动力输出并可以包括内燃发动机。例如，动力源12可以包括柴油发动机、汽油发动机、气体燃料提供动力的发动机或任意其他类型的对本领域技术人员显而易见的发动机。可以理解的是，动力源12如若需要还可以包括非燃烧动力源例如燃料电池、蓄电池或电动机。动力源12可以产生被液压动力系统14接收的旋转的机械输出。操作人员输入装置18可以定位于机器10的操作台内，例如接近操作人员的座椅的位置。操作人员输入装置18可以具有可以控制机器10的功能的数个装置中的任意一个。在一实施例中，操作人员输入装置18可以具有操纵杆控制器。然而可以理解，操作人员输入装置18可以具有额外或不同的控制装置，例如踏板、杠杆、开关、按钮、轮和其他本领域已知的控制装置。操作人员输入装置18可以被操纵以产生指示了液压动力系统14的期望输出（即，机器10的期望行驶速度、轮缘牵引转矩（rimpulltorque）、和/或行驶方向）的信号。在一实施例中，单个操作人员输入装置18可以用于同时控制多个牵引装置16的运动。在另一实施例中，多个操作人员输入装置18可以用于独立地控制多个牵引装置16的运动。额外参考图2，液压动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机器的液压动力控制系统，包括：液压马达；构造用于向所述液压马达供给液压流体的液压泵；减压阀，其构造用于当所述液压流体的压力超过预定释放压力时从介于所述液压泵和所述液压马达之间的位置释放液压流体；并且其特征在于，当压力高于针对所述系统的预定的阈值压力时，所述泵的排量被调节成至少最小排量，该最小排量基于针对所述系统的全部所需流量，所述全部所需流量包括穿过所述减压阀的液压流体的期望流量和由所述液压马达消耗的第一液压流体流量。

【技术特征摘要】
2012.05.25 US 13/481,4581.一种用于机器的液压动力控制系统，包括：液压马达；构造用于向所述液压马达供给液压流体的液压泵；减压阀，其构造用于当所述液压流体的压力超过预定释放压力时从介于所述液压泵和所述液压马达之间的位置释放液压流体；并且其特征在于，当压力高于针对所述系统的预定的阈值压力时，所述泵的排量被调节成至少最小排量，该最小排量基于针对所述系统的全部所需流量，所述全部所需流量包括穿过所述减压阀的液压流体的期望流量和由所述液压马达消耗的第一液压流体流量。2.一种控制用于机器的液压动力系统的方法，包括：判断所述系统中的液压流体的压力是否超过预定的阈值压力；当所述压力超过所述阈值压力时，将液压泵的排量调节成至少最小排量，该最小排量基于针对所述系统的全部所需流量，所述全部所需流量包括穿过减压...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·卡拉韦，C·埃利奥特，G·彼得森，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：