阅读说明：本技术 一种液压系统及工程机械 (Hydraulic system and engineering machinery ) 是由 王永 苗国华 刘淑强 马承钊 王桂印 刘巍 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及液压控制领域,公开了一种液压系统及工程机械,液压系统包括液压泵、液动执行器、主换向阀、蓄能器、先导换向阀和第一先导控制阀。本发明通过先导控制阀控制主换向阀使液压泵的出油口与液动执行器的进油口连通或断开,实现该液压系统的起振和停振；利用先导控制阀控制第一先导换向阀使液动执行器的出油口与蓄能器连通,实现停振过程中利用蓄能器对液动执行器排出的工作油进行回收,降低停振过程中的液压冲击,延长液压系统的使用寿命；而且只需通过先导控制阀同时控制主换向阀的阀芯和第一先导换向阀的阀芯动作,即可实现起振和停振的控制,并在停振时自动进行能量回收,简化了液压系统的控制方法,降低了整个液压系统的成本。(The invention relates to the field of hydraulic control, and discloses a hydraulic system and engineering machinery. The invention controls the main reversing valve through the pilot control valve to enable the oil outlet of the hydraulic pump to be communicated with or disconnected from the oil inlet of the hydraulic actuator, thereby realizing the starting vibration and stopping vibration of the hydraulic system; the first pilot reversing valve is controlled by the pilot control valve to enable the oil outlet of the hydraulic actuator to be communicated with the energy accumulator, so that the working oil discharged by the hydraulic actuator is recycled by the energy accumulator in the vibration stopping process, the hydraulic impact in the vibration stopping process is reduced, and the service life of a hydraulic system is prolonged; and the control of vibration starting and vibration stopping can be realized only by simultaneously controlling the valve core of the main reversing valve and the valve core of the first pilot reversing valve through the pilot control valve, and energy recovery is automatically carried out during vibration stopping, so that the control method of the hydraulic system is simplified, and the cost of the whole hydraulic system is reduced.)

一种液压系统及工程机械

技术领域

本发明涉及液压控制领域，尤其涉及一种液压系统及工程机械。

背景技术

压路机主要用于压实道路，在采用压路机压实道路的过程中，压路机振动系统在前进或后退时进行工作，因此压路机在前进、后退时需要频繁地对振动系统进行起振、停振。因此，目前的压路机振动系统工作具有以下缺陷：

由于振动系统的转动惯量较大，振动系统在停振时将产生较大的能量损失，且振动系统频繁的起振、停振会产生压力峰值，以致对液压系统产生冲击，容易对液压元件造成损失，降低液压元件的使用寿命。

为此，现有技术中通过配设能量回收装置，以对停振过程中的能量进行回收，同时减小对液压系统的冲击，提高工作效率。但现有的能量回收装置多应用于闭式振动液压系统，利用蓄能器吸收停振产生的能量，但需要增加控制系统和电磁阀，并通过控制系统判断何时起振和何时停振，因此控制系统的可靠性将会直接影响能量的回收，而且会增加液压系统的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压系统及工程机械，能够在液压系统停振时自动进行能量回收，降低液压系统的液压冲击和成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种液压系统，包括液压泵、液动执行器和主换向阀，所述主换向阀能够选择性地使所述液压泵的出油口与所述液动执行器的进油口连通或断开；所述主换向阀具有主先导油口，还包括：

蓄能器和第一先导换向阀，所述第一先导换向阀能够选择性地使所述液动执行器的出油口与所述蓄能器连通或断开，所述第一先导换向阀具有第一先导油口；

先导控制阀，其能够使所述主先导油口和所述第一先导油口同时与液压油箱连通，以控制所述主换向阀的阀芯动作使所述液压泵的出油口与所述液动执行器的进油口断开，同时控制所述第一先导换向阀的阀芯动作使所述液动执行器的出油口与所述蓄能器连通。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括具有第二先导油口的第二先导换向阀，所述第二先导换向阀能够使所述蓄能器选择性地与所述液动执行器的进油口连通；

所述先导控制阀还能够使所述液压泵的出口与所述第二先导油口连通，以控制所述第二先导换向阀的阀芯动作使所述蓄能器与所述液动执行器的进油口连通。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括梭阀，其能够使所述液压泵的出口通过所述先导控制阀与所述第一先导油口、所述第二先导油口均单向连通。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括：

延迟先导换向阀，所述液压泵的出口能够通过所述延迟先导换向阀与液压油箱连通，所述延迟先导换向阀设有延迟先导油口；

第一节流单元，所述先导控制阀还能够使所述液压泵的出口通过所述第一节流单元与所述延迟先导油口连通，以使所述液压泵的出口与所述液压油箱断开。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括减压阀，所述液压泵的出油口和所述主先导油口通过第一先导油路连通，所述先导控制阀和所述减压阀串联设于所述第一先导油路上。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括第二节流单元，其一端与所述液压泵的出油口连通，另一端与液压油箱连通。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，所述液压泵的出油口与所述液动执行器的进油口通过供油油路连通，所述供油油路上设有第一单向阀、与所述蓄能器连通的第一连通位置及所述主换向阀，所述第一单向阀设于所述第一连通位置和所述主换向阀之间。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括补油单向阀，其能够使液压油箱与所述液动执行器的进油口单向连通。

作为上述液压系统的一种优选技术方案，还包括溢流阀组，其能够使所述液动执行器的出油口与液压油箱连通。

本发明还提供了一种工程机械，包括上述的液压系统。

本发明的有益效果：本发明通过先导控制阀控制主换向阀的阀芯动作使液压泵的出油口选择性地与液动执行器的进油口连通或断开，以实现该液压系统的起振和停振；并利用先导控制阀控制第一先导换向阀的阀芯动作使液动执行器的出油口与蓄能器连通，实现停振过程中利用蓄能器对液动执行器排出的工作油进行回收，降低停振过程中的液压冲击，延长液压系统的使用寿命；而且只需通过先导控制阀同时控制主换向阀的阀芯和第一先导换向阀的阀芯动作，即可实现起振和停振的控制，并在停振时自动进行能量回收，简化了液压系统的控制方法，降低了整个液压系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的液压系统的液压原理图；

图2是主换向阀的结构简图；

图3是先导控制阀的结构简图。

图中：

1、液压泵；2、第二溢流阀；3、延迟先导换向阀；31、延迟先导油口；4、第一节流单元；5、减压阀；6、第一单向阀；7、第三溢流阀；

8、先导控制阀；81、P油口；82、T油口；83、A油口；84、B油口；9、第二节流单元；

10、主换向阀；100、主先导油口；101、进油端口；102、回油端口；103、第一负载端口；104、第二负载端口；

11、溢流阀组；12、补油单向阀；

13、马达；131、第一油口；132、第二油口；

14、第一先导换向阀；141、第一先导油口；

15、第二单向阀；16、第一溢流阀；17、蓄能器；

18、第二先导换向阀；181、第二先导油口；

19、梭阀；20、液压油箱。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

图1是本实施例提供的液压系统的液压原理图，如图1所示，本实施例提供了一种液压系统，本实施例以应用于压路机的振动液压系统为例，上述液压系统包括液压泵1、液动执行器和主换向阀10，其中，液动执行器为马达13，主换向阀10能够选择性地使液压泵1的出油口与液动执行器的进油口连通或断开。

具体地，上述液压系统包括供油油路和回油油路，供油油路的两端分别与液压泵1的出油口和马达13的进油口连通，回油油路的两端分别与马达13的出油口和液压油箱20连通。液压泵1的出油口能够通过供油油路向马达13的进油口输送工作油，而马达13的出油口排出的工作油能够通过回油油路返回液压油箱20，从而驱动马达13工作。

马达13具有第一油口131和第二油口132，主换向阀10至少具有两个状态，分别为左位和中位，主换向阀10处于左位时，供油油路和回油油路均连通，主换向阀10处于中位时，供油油路和回油油路均断开。

具体地，如图1和图2所示，主换向阀10为具有四个端口，分别为进油端口101、回油端口102、第一负载端口103和第二负载端口104，第一负载端口103与第一油口131连通，第二负载端口104与第二油口132连通，进油端口101与液压泵1的出油口连通，回油端口102与液压油箱20连通。

主换向阀10处于左位时，第一负载端口103与进油端口101连通，第二负载端口104与回油端口102连通，此时第一油口131为马达13的进油口，第二油口132为马达13的出油口，供油油路和回油油路均连通；主换向阀10处于中位时，第一负载端口103、第二负载端口104、回油端口102和进油端口101均互不连通，此时供油油路和回油油路均断开。

本实施例中，上述马达13优选采用双向马达，为了满足双向马达的换向功能，本实施例中的主换向阀10具有三个状态，分别为左位、中位和右位，主换向阀10处于右位时，第一负载端口103与回油端口102连通，第二负载端口104与进油端口101连通，此时第一油口131为马达13的出油口，第二油口132为马达13的进油口，供油油路和回油油路均连通。优选地，上述主换向阀10为三位四通先导换向阀。

主换向阀10具有两个主先导油口100，上述液压系统还包括蓄能器17和第一先导换向阀14，第一先导换向阀14能够选择性地使马达13的出油口与蓄能器17连通或断开。

具体地，上述液压系统还包括连通蓄能器17和马达13的出油口的能量回收油路，第一先导换向阀14设于能量回收油路上，第一先导换向阀14为两位两通换向阀，第一先导换向阀14具有两个状态，分别为左位和右位，在上述液压系统停振时，第一先导换向阀14在自身弹簧的作用下处于左位，使蓄能器17与马达13的出油口连通，马达13的出油口排出的工作油将会进入蓄能器17内暂存，实现对停振时的能量进行回收，降低了液压系统停振时的液压冲击。在上述液压系统起振时，第一先导换向阀14切换至右位，使蓄能器17与马达13的出油口断开，从而保证马达13正常工作。

更加具体地，上述能量回收油路设有两个，其中第一油口131通过一个能量回收油路与蓄能器17连通，第二油口132通过另一个能量回收油路与蓄能器17连通，每个能量回收油路上均设置一个第一先导换向阀14。

进一步地，每个能量回收油路上均设置一个第二单向阀15，以使第一油口131和第二油口132均能够通过对应的能量回收油路与蓄能器17单向连通。

进一步地，为了防止蓄能器17的油压过高，上述蓄能器17还能够通过第一溢流阀16与液压油箱20连通，第一溢流阀16的开启压力为蓄能器17的最大工作压力。

进一步地，第一先导换向阀14具有第一先导油口141，上述液压系统还包括先导控制阀8，先导控制阀8能够使主先导油口100和第一先导油口141同时与液压油箱20连通，以控制主换向阀10的阀芯动作使液压泵1的出油口与马达13的进油口断开，同时控制第一先导换向阀14的阀芯动作使马达13的出油口与蓄能器17连通。

如图1和图3所示，本实施例中，先导控制阀8为三位四通电磁阀，具有四个油口，分别为P油口81、T油口82和A油口83和B油口84，其中P油口81与液压泵1的出油口连通，T油口82与液压油箱20连通，A油口83与其中一个主先导油口100连通，B油口84与另一个主先导油口100连通；A油口83和B油口84均与第一先导油口141连通。

先导控制阀8具有三个状态，分别为左位、中位和右位，先导控制阀8处于左位时，P油口81与A油口83连通，T油口82与B油口84连通，先导控制阀8处于中位时，A油口83、B油口84和T油口82连通，P油口81与先导控制阀8的其他油口均不连通；先导控制阀8处于右位时，P油口81与B油口84连通，T油口82与A油口83连通。

在上述液压系统停振时，控制先导控制阀8处于中位，A油口83和B油口84与液压油箱20连通，与A油口83、B油口84连通的两个主先导油口100和第一先导油口141的油压均下降至零，使主换向阀10在自身弹簧的作用下恢复至中位，第一先导换向阀14也将在自身弹簧的作用下恢复至左位，使马达13的出油口与蓄能器17连通。

在上述液压系统起振时，控制先导控制阀8处于左位或右位，本实施例以控制先导换向阀处于左位为例，液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过P油口81、A油口83送入其中一个主先导油口100，主换向阀10的阀芯动作使其切换至右位，使液压泵1提供的大部分工作油通过主换向阀10送至马达13；而另一个主先导油口100的先导油将会通过B油口84、T油口82返回液压油箱20，同时液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过P油口81、A油口83送入第一先导油口141，以将第一先导换向阀14切换至右位，使马达13的出油口与蓄能器17断开。

进一步地，上述液压系统还包括第二先导换向阀18，其具有第二先导油口181，第二先导换向阀18能够使蓄能器17选择性地与马达13的进油口连通，先导控制阀8还能够使液压泵1的出口与第二先导油口181连通，以控制第二先导换向阀18的阀芯动作使蓄能器17与马达13的进油口连通。

具体地，第二先导换向阀18具有上位和下位，在停振时，第二先导换向阀18在自身弹簧作用下处于下位，使蓄能器17与马达13的进油口断开；在起振时，液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过P油口81、A油口83送入第二先导油口181，以将第二先导换向阀18切换至上位，使蓄能器17与马达13的进油口连通，以对蓄能器17所回收的能量进行利用，采用蓄能器17和液压泵1同时为马达13提供工作油，还能够减小起振时液压泵1的功率消耗，提高液压泵1的工作效率。

本实施例通过先导控制阀8调节主换向阀10的状态，以实现该液压系统的起振和停振；并利用先导控制阀8调节第一先导换向阀14的状态，实现停振过程中利用蓄能器17对马达13排出的工作油进行回收，降低停振过程中的液压冲击，同时利用先导控制阀8调节第二先导控制阀8的状态，以使起振过程中利用蓄能器17和液压泵1同时为马达13供油，降低起振过程中液压冲击以及液压泵1的功率峰值，降低油耗，实现节能；而且只需通过控制先导控制阀8的状态即可实现液压系统的起振和停振，并在停振时进行能量回收，起振时进行能量利用，简化了液压系统的控制方法，降低了整个液压系统的成本。

进一步地，上述液压系统还包括梭阀19，其能够使液压泵1的出口通过先导控制阀8与第一先导油口141、第二先导油口181均单向连通。

具体地，上述梭阀19包括两个单向阀，单向阀与主先导油口100一一对应设置，A油口83、B油口84分别通过对应的单向阀与第一先导油口141、第二先导油口181连通。

进一步地，上述液压系统还包括延迟先导换向阀3，延迟先导换向阀3的一端与液压泵1的出油口连通，另一端与液压油箱20连通，延迟先导换向阀3具有延迟先导油口31；梭阀19的出油口与延迟先导油口31连通。延迟先导换向阀3具有左位和右位，在停振时，延迟先导换向阀3在自身弹簧的作用下处于右位，使液压泵1的出油口与液压油箱20连通，实现对液压泵1的泄压；在起振时，液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过P油口81、A油口83、梭阀19进入延迟先导油口31，使延迟先导换向阀3由右位切换至左位，使液压泵1的出油口与液压油箱20断开，从而使液压泵1提供的大部分工作油通过主换向阀10送至马达13。

进一步地，上述液压系统还包括第一节流单元4，第一节流单元4设于梭阀19的出油口与延迟先导油口31的连通油路上。在起振时，液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过P油口81、A油口83、梭阀19和第一节流单元4进入延迟先导油口31，使延迟先导换向阀3由右位切换至左位。第一节流单元4的设置将会使延迟先导换向阀3的阀芯延迟T秒后动作，使蓄能器17先为马达13供油，经过T秒的延迟后，延迟先导换向阀3切换至左位，使蓄能器17和液压泵1同时为马达13供油，减小了起振瞬间液压系统的液压冲击，延长了液压系统的使用寿命；同时减小了起振时液压泵1的功率峰值，降低了油耗，实现了节能。

优选地，上述第一节流单元4为节流孔，通过调节节流孔的大小可以调节起振时液压泵1延迟启动的时间T。于其他实施例中，上述第一节流单元4还可以为节流阀。

进一步地，上述液压系统还包括第二溢流阀2，延迟先导换向阀3的出油口通过第二溢流阀2与液压油箱20连通，以对液压泵1进行安全保护。

进一步地，上述液压系统还包括第二节流单元9，其一端与供油油路连通，另一端与液压油箱20连通。由于液压泵1的容积效率的原因，在选用液压泵1和马达13时，要求液压泵1的排量比马达13的排量稍大，在液压系统工作过程中，通过第二节流单元9将多余的液压油排回液压油箱20，以保证液压系统工作时的稳定性。优选地，上述第二次节流单元为节流孔。于其他实施例中，上述第二节流单元9还可以为节流阀。

优选地，供油油路上设有与第二先导换向阀18的出油口连通的第一连通位置，及与第二节流单元9连通的第二连通位置，第一连通位置位于第二连通位置的上游；第一连通位置和第二连通位置均设于位于主换向阀10上游的供油油路。

进一步地，上述液压系统还包括减压阀5，液压泵1和主先导油口100通过第一先导油路连通，先导控制阀8和减压阀5串联设于第一先导油路上。优选地，减压阀5设于先导控制阀8的上游。通过设置减压阀5，一方面可以避免液压系统工作过程中的油压波动对主换向阀10的主先导油口100的油压造成影响，保证主换向阀10的主先导油口100的油压稳定性；另一方面还可以防止主换向阀10的主先导油口100的油压过高对主换向阀10造成影响，延长主换向阀10的使用寿命。本实施例中，减压阀5的出口油压不大于主先导油压的最大允许油压。

进一步地，上述液压系统还包括补油单向阀12，其能够使液压油箱20与马达13的进油口单向连通。具体地，第一油口131和第二油口132能够分别通过对应的补油单向阀12与液压油箱20连通。在停振过程中，可以利用补油单向阀12为马达13补油，避免马达13出现吸空现象以及产生气蚀和噪声。

进一步地，上述液压系统还包括溢流阀组11，其能够使马达13的出油口与液压油箱20连通。在上述液压系统起振以及停振过程中，马达13排出的工作油通过能量回收油路进入蓄能器17，但是仍可能会导致马达13的出油口的油压过高，通过溢流阀组11对马达13的出油口进行泄压，从而提高整个液压系统的稳定性。上述溢流阀组11的结构为现有技术，在此不再赘叙。

进一步地，上述液压系统还包括第三溢流阀7，供油油路通过第三溢流阀7与液压油箱20连通，以防止供油油路中的油压过高。

进一步地，供油油路上设有第一单向阀6，第一单向阀6设于第一连通位置和主换向阀10之间，即第一单向阀6位于主换向阀10的上游，第二先导换向阀18与位于第一单向阀6下游的供油油路连通。通过第一单向阀6防止蓄能器17向马达13供油时工作油的压力波动对液压泵1造成冲击。

应用于压路机的上述液压系统在不工作时，先导控制阀8处于中位，先导控制阀8的A油口83和B油口84均与液压油箱20连通，使主先导油口100、第一先导油口141、第二先导油口181和延迟先导油口31的油压均为零，此时，主换向阀10处于中位，供油油路和回油油路均断开；第一先导换向阀14在自身弹簧的作用下处于左位，马达13的出油口与蓄能器17连通；第二先导换向阀18在自身弹簧的作用下处于下位，蓄能器17与马达13的进油口断开；延迟先导换向阀3在自身弹簧的作用下处于右位，液压泵1工作提供的工作油通过延迟先导换向阀3、第二溢流阀2回流至液压油箱20。

以先导控制阀8由中位切换至左位为例，应用于压路机的上述液压系统起振过程如下：

液压泵1提供的部分工作油作为先导油通过先导控制阀8分别送至主先导油口100、第一先导油口141、第二先导油口181和延迟先导油口31，主换向阀10的阀芯在主先导油口100的油压作用下动作使其切换至右位，供油油路和回油油路均连通；第一先导换向阀14的阀芯在第一先导油口141的油压作用下动作使其切换至右位，能量回收油路被断开；第二先导换向阀18的阀芯在第二先导油口181的油压作用下动作使其切换至上位，蓄能器17中的工作油将会通过第二先导换向阀18、主换向阀10送至马达13，马达13开始工作；由于第一节流单元4的设置，延迟先导换向阀3的阀芯将在延迟先导油口31的油压作用下延迟T秒动作使其切换至左位，液压泵1的出油口与液压油箱20断开，液压泵1提供的工作油将会通过第一单向阀6、主换向阀10送至马达13，由蓄能器17和液压泵1共同驱动马达13工作。

以应用于压路机的上述液压系统振动过程中先导控制阀8处于左位为例，液压系统停振的过程如下：

控制先导控制阀8由左位切换至中位，先导控制阀8的A油口83和B油口84将与液压油箱20连通，使主先导油口100、第一先导油口141、第二先导油口181和延迟先导油口31的油压均下降为零，此时，主换向阀10由右位切换至中位，供油油路和回油油路均断开，液压泵1停止为马达13供油；第一先导换向阀14将在自身弹簧的作用下由右位切换至左位，马达13的出油口与蓄能器17连通，使马达13排出的工作油通过第一先导换向阀14进入蓄能器17内，以进行能量回收；第二先导换向阀18在自身弹簧的作用下处于下位，蓄能器17与马达13的进油口断开，蓄能器17停止为马达15供油；延迟先导换向阀3在自身弹簧的作用下处于右位，液压泵1工作提供的工作油通过延迟先导换向阀3、第二溢流阀2回流至液压油箱20，实现对液压泵1的泄压。

本实施例还提供了一种工程机械，包括上述液压系统。需要说明的是工程机械不仅限于本实施例所述的压路机，还可以是推土机、挖掘机等，对应地，本实施例中的液动执行器也并不仅限于马达13，在此不再赘叙。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。