具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所述，本发明的优选实施例提供了一种负载敏感液压系统，包括割刀马达控制阀组72、臂架控制阀组73，所述割刀马达控制阀组72包括主定压差阀722、第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724、二通流量阀725，所述主定压差阀722的输入端连接油泵704，输出端与第二电磁换向阀724的P口相连接，所述第一电磁换向阀723的P口与所述主定压差阀722的输出端相连接，T口通过回油管连通油箱701，所述主定压差阀722的弹簧端设置有LS压力感应口，所述LS压力感应口通过所述二通流量阀725与所述主定压差阀722的输出端相连接；所述第二电磁换向阀724的A口和B口连接割刀马达机构，T口通过管路连通油箱701；

所述臂架控制阀组73包括至少一组定压差阀和电比例换节阀，所述电比例换节阀的P0口和T口分别连接油泵704和油箱701，所述电比例换节阀的A口和B口分别连接驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件，所述电比例换节阀的流量感应口出口与所述定压差阀的P口相连接，所述定压差阀的T口通过单向阀与所述电比例换节阀的P1口相连接，当所述电比例换节阀处于左、右工作位置时，所述电比例换节阀的P1口与A口或B口相连通；所述定压差阀的LS压力感应口通过负载敏感管路与所述主定压差阀722的LS压力感应口相连接，用于控制相应电比例换节阀的流量感应口的压差恒定并从中筛选出最大的换节阀流量感应口出口压力经所述负载敏感管路作用于所述主定压差阀722的LS压力感应口。

本实施例提供的负载敏感液压系统包括割刀马达控制阀组72、臂架控制阀组73，所述割刀马达控制阀组72包括主定压差阀722、第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724、二通流量阀725，所述臂架控制阀组73包括至少一组定压差阀和电比例换节阀。例外，本实施例的液压系统还包括有主溢流阀721，油泵704的输入端依次连接设置有球阀703、吸油过滤器702，在回油管上设置有回油过滤器712，油箱701上还设置有空气滤清器720。所述定压差阀的LS压力感应口通过负载敏感管路与所述主定压差阀722的LS压力感应口相连接，从而控制相应电比例换节阀的流量感应口的压差恒定并从中筛选出最大的换节阀流量感应口压力经所述负载敏感管路作用于所述主定压差阀722的LS压力感应口，一方面，由于压差恒定，本实施例通过PWM信号即可决定各液压执行件的流量而不随负载变化；另一方面，一旦驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件作业时，本实施例可通过将最大的换节阀流量感应口出口压力经负载敏感管路作用于所述主定压差阀722的LS压力感应口，推动主定压差阀722阀芯移动，在泵流量一定时，可减少流入割刀马达机构的液压油流量，优选向驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行供油，即当绿篱修剪装置修剪绿篱遇到障碍时，臂架主动避障，第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724和电比例换节阀同时得电，油泵704的流量将优先流向驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件，多余流量通过主定压差阀722流向割刀马达机构，此时臂架及刀盘旋转机构快速响应调整姿态，同时割刀马达机构降速但不停转，从而使绿篱修剪设备避障响应快且割刀马达机构一直工作不会留下大片绿篱需要人工二次修剪，由于驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件优先级高于割刀马达机构，驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件的工作流量由电比例换节阀的流量感应口的流通面积与定压差决定，不随负载变化，不但避障更安全可靠、作业效率更高，且有效预防液压系统过载。

在本发明的优选实施例中，所述的定压差阀为三位三通定压差阀且没有调节弹簧，所述定压差阀的一侧设有LS压力感应口和T口，另一侧设置有P口，所述定压差阀的一端设置有引导LS压力感应口的压力油推动阀芯移动的第一阀芯控制口，另一端设置有引导所述电比例换节阀的流量感应口出口的压力油推动阀芯反向移动的第二阀芯控制口，当所述电比例换节阀的流量感应口出口没有压力油时，定压差阀的阀芯处于第一位置，此时定压差阀的P口、T口和LS压力感应口均为截止状态，当所述电比例换节阀的流量感应口出口的油压达到设定阈值a时，所述定压差阀的阀芯处于第二位置，进入定压差阀P口的压力油经节流后流入定压差阀T口；当所述电比例换节阀的流量感应口出口的油压达到设定阈值b时，b>a，进入定压差阀P口的压力油一部分经节流后流入定压差阀的LS压力感应口，另一部分流入定压差阀的T口。

在本发明的优选实施例中，所述电比例换节阀为三位七通的电比例换节阀，所述电比例换节阀的一侧设有P0、P1和T口，另一侧设置有A口、B口和两个相汇合的流量感应口出口，当所述电比例换节阀的阀芯处于中间位置时，两个相汇合的流量感应口出口、P0和P1口均为截止状态，A口、B口和T口相连通；当所述电比例换节阀的阀芯移至左侧位置时，进入电比例换节阀P0口的压力油经节流后，依次流入流量感应口出口、定压差阀P口、定压差阀T口、电比例换节阀P1口、电比例换节阀A口、驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件、电比例换节阀B口，最后经节流后进入电比例换节阀的T口流回油箱701；当所述电比例换节阀的阀芯移至右侧位置时，进入电比例换节阀P口的压力油经节流后依次流入流量感应口出口、定压差阀P0口、定压差阀T口、电比例换节阀P1口、电比例换节阀B口、驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件、电比例换节阀A口，最后经节流后进入电比例换节阀的T口流回油箱701。

本实施例中，流入电比例换节阀P0口的压力不会立马流入A口、B口，而是先经过定压差阀后再流入到电比例换节阀P1口，接着流入A口、B口，流入定压差阀的液压油同时还会导入定压差阀的LS压力感应口，继而将压力反馈至所述主定压差阀722的LS压力感应口，驱动主定压差阀722的阀芯移动，以减少流入割刀马达机构的液压油流量，割刀马达机构将减速作业，使大部分液压油优选流入驱动臂架及刀盘旋转机构运动的液压执行件中，实现避障。本实施例之所有将进入电比例换节阀P0口的压力油先导入定压差阀，再回到P1口后流入A口和B口，本实施例将流量感应口放在定压差阀之前，换向功能放在定压差阀之后，这样每个电比例换节阀只需一个定压差差阀。

在本发明的优选实施例中，所述臂架控制阀组73包括：第一定压差阀732、第二定压差阀734、第三定压差阀736、第四定压差阀738、第一电比例换节阀731、第二电比例换节阀733、第三电比例换节阀735、第四电比例换节阀737，所述第一定压差阀732和第一电比例换节阀731相连接，所述第二定压差阀734和第二电比例换节阀733相连接，所述第三定压差阀736和第三电比例换节阀735相连接，所述第四定压差阀738和第四电比例换节阀737相连接，所述第四电比例换节阀737的A口和B口连接刀盘转动马达708，所述第三电比例换节阀735的A口和B口连接三节臂油缸707，所述第二电比例换节阀733的A口和B口连接二节臂油缸706，所述第一电比例换节阀731的A口和B口连接主臂油缸705，第一定压差阀732、第二定压差阀734、第三定压差阀736、第四定压差阀738的LS压力感应口并联后与所述主定压差阀722的LS压力感应口相连通。

本实施例中，所述臂架控制阀组73包括：第一定压差阀732、第二定压差阀734、第三定压差阀736、第四定压差阀738、第一电比例换节阀731、第二电比例换节阀733、第三电比例换节阀735、第四电比例换节阀737，各定压差阀和电比例换节阀对应连接，形成四组并联关系的液压控制阀组，每组分别实现对不同液压执行件的控制，如刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705，以控制刀盘、臂架的三节臂、二节臂和主臂动作实现避障，其中，各定压差阀可使进入刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的液压流流量不受负载影响，便于通过控制各电比例换节阀的阀芯来调整流量感应口流通面积实现刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的稳定控制，另外，由于各定压差阀的LS压力感应口并联后通过负载敏感管路与所述主定压差阀722的LS压力感应口相连通，负载敏感管路将筛选出刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中负载最大的油压作用于所述主定压差阀722的LS压力感应口，使所述主定压差阀722的阀芯相应移动，继而减少流入从而确保割刀马达机构的液压油流量，减少各割刀马达的转速，确保液压油优选流入到刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705，最后驱动臂架及刀盘动作实现避障，这期间，虽然油泵704是同时向割刀马达机构和刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705供油，但由于所述主定压差阀722的LS压力感应口在感应到刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的负载油压后，会自动减少流入到割刀马达机构的液压油流量，而且减少的流量与刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中的当前最大负载油压正相关，从而在油泵704的额定输出流量一定时，确保流入各液压执行件的液压油流量之和与油泵704的额定输出流量相匹配，最终使液压系统即使在同时进行修剪和避障作业时也不会出现系统超载的问题，既提高系统的安全性，同时也调高了修剪作业效率。

在本发明的优选实施例中，所述二节臂油缸706的进出油口之间、三节臂油缸707进出油口之间分别设置有第一双向平衡阀710和第二双向平衡阀711，所述主臂油缸705的进出油口之间设置有第一平衡阀709。

本实施例中，第一平衡阀709、第一双向平衡阀710和第二双向平衡阀711可在节臂上升或下降时抵抗负载的变化，使其运动更平缓。静止不工作时保持节臂不下降或被其它负载拉升，且在爆管时起安全阀的作用。

在本发明的优选实施例中，所述主定压差阀722的输入端与主定压差阀722的LS压力感应口之间的压差为0.5～1Mpa，因此，主定压差阀722的弹簧可以调节更小，从而更加节能。

在本发明的优选实施例中，所述第二电磁换向阀724为两位四通阀，且其A口和B口之间设置有双向溢流阀713，其中，若A口或B口为回油口时，所述A口与双向溢流阀713之间、或者B口与双向溢流阀713之间的管路上还设置有单向阀714，可防止马达反转和回油背压对马达造成影响。

在本发明的优选实施例中，所述割刀马达机构包括三个依次级联的割刀马达，包括第一割刀马达717、第二割刀马达718、第三割刀马达719，除第一割刀马达717外，所述第二割刀马达718、第三割刀马达719的进油口分别设置有第一溢流阀715和第二溢流阀716。

本实施例中，第一溢流阀715和第二溢流阀716集成在第二割刀马达718、第三割刀马达719的进油口，当第二割刀马达718、第三割刀马达719堵转时，溢流阀离马达越近，反应更快，安全更可靠。

在本发明的优选实施例中，所述割刀马达控制阀组72还包括有LS溢流阀726，所述LS溢流阀726的输入端旁接在所述主定压差阀722的LS压力感应口相连接，输出端与所述油箱701相连接。

本实施例中，LS溢流阀726限定负载敏感管路的压力，防止流量饱和。

如图2所示，本发明另一实施例还提供了一种绿篱修剪设备，包括底座1、主臂2、二节臂3、三节臂4、刀盘5、刀盘回转机构6、电气部装8、上述实施例所述的负载敏感液压系统7，所述电气部装8包括第一倾角传感器801、第二倾角传感器802、第三倾角传感器803和刀盘回转编码器804。

其中底座1是绿篱修剪设备的安装平台并将绿篱修剪设备连接于移动设备(特种车辆底盘、工程机械设备底盘等)，臂架由主臂2、二节臂3、三节臂4组成，调整主臂2、二节臂3、三节臂4的变幅角度可以实现刀盘作业位姿的改变，满足不同的绿篱修剪角度要求；同时协调联动三个节臂可实现对刀盘5运动轨迹的控制。刀盘回转机构6主要由回转支撑带动刀盘5在0-360°范围内转动，与臂架联动实现刀盘5的避障功能。负载敏感液压系统7、电气部装8用于驱动和控制上述运动机构，实现避障和绿篱修剪。由于本实施例的液压执行件的流量与负载无关，其流量由流量感应口流通面积即PWM信号决定，因此，本实施例可结合液压系统、第一倾角传感器801、第二倾角传感器802、第三倾角传感器803和刀盘回转编码器804，采用相应的臂架姿态调整策略进行精准调整臂架姿态，能直接对刀盘的速度大小与方向(轨迹)进行实时控制，并实时监测臂架的位姿进行反馈补偿，从而使绿篱修剪设备可以对超宽的绿篱进行平整修剪或对绿篱进行复杂曲面修剪，具体控制原理如图2所示。

下面对上述实施例的工作原理做进一步的详细说明。

一、绿篱修剪设备采用定压差阀后置的定流量负载敏感回路驱动节臂油缸和刀盘转动马达708，三个节臂油缸和刀盘转动马达708的工作流量Q_j由电比例换节阀的流量感应口流通面积A_j与定压差Δp_Dj决定，不随负载变化。

第一定压差阀732、第二定压差阀734、第三定压差阀736、第四定压差阀738通过调节开口大小，维持各电比例换节阀的流量感应口出口压力比负载敏感压力p_LS高Δp_Dj，如第一定压差阀732维持第一电比例换节阀731的出口压力p_c1比负载敏感压力p_LS高Δp_D1，即：

p_c1＝p_LS+Δp_D1

主定压差阀722通过调节开口大小，旁通多余流量，维持油泵704的出口压力(电比例换节阀进口压力)p_p比负载敏感压力p_LS高Δp_D0，即：

p_p＝p_LS+Δp_D0

所以，如果当主臂2的负载最大时，则第一电比例换节阀731的流量感应口的压差Δp₁：

Δp₁＝p_p-p_c1＝(p_LS+Δp_D0)-(p_LS+Δp_D1)＝Δp_D0-Δp_D1

相应地，其它电比例换节阀的流量感应口的压差Δp_j：

Δp_j＝p_p-p_cj＝(p_LS+Δp_D0)-(p_LS+Δp_Dj)＝Δp_D0-Δp_Dj

每个流量感应口的流量Q_j：

通过上式可知，刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的工作流量由各自的电比例换节阀的流量感应口流通面积A_j与定压差Δp_Dj决定，其中Δp_Dj已事先调定，所以流量由流量感应口流通面积A_j即PWM信号决定，不随负载变化。

二、相对传统的定流量节流调速液压系统，上述实施例的定压差阀后置的定流量负载敏感液压系统更节能。

传统的定流量节流调速液压系统调速时，油泵704一直维持在最高压力，通过主溢流阀721溢出多余流量实现调速，同时传统的定流量节流调速液压系统不能实现执行器(油缸或马达)的复合联动，所以工作时液压系统有大量的节流溢流调速能耗。

定压差阀后置的定流量负载敏感液压系统在工作时，油泵出口压力p_p比只负载敏感压力p_LS高Δp_D0，而载敏感压力p_LS是由液压系统筛选出的最大负载压力，小于液压系统的主溢流阀721的溢流压力，所以系统更节能。

定压差阀后置的定流量负载敏感液压系统可以实现复合联动，系统能分配更多的压力油给执行器做功，旁通的无用压力油更少，所以更节能。

由于第一定压差阀732、第二定压差阀734、第三定压差阀736、第四定压差阀738没有调节弹簧，所以Δp_Dj近似为0，已知各电比例换节阀流量感应口的压差Δp_j＝Δp_D0-Δp_Dj，所以负载敏感回路只需维持各电比例换节阀流量感应口的压差Δp_j稍大于0，所以主定压差阀722的弹簧可以调节更小，即Δp_D0可近似调节到0.7Mpa左右。

因此，当各电比例换节阀工作时，压力油通过各电比例换节阀的流量感应口的压差Δp_j更小，各电比例换节阀的节流损失小；当各电比例换节阀与第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724都不工作时，液压系统处于低能耗待机状态，液压油通过主定压差阀722旁通回油箱701，此时，负载敏感压力p_LS和主定压差阀722输出端的割刀马达机构负载P_C5均为0，即：

p_LS＝p_c5＝0

p_p＝p_LS+Δp_D0

则主定压差阀722的工作压差为：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0-p_c5＝Δp_D0

由于Δp_D0较小，因此主定压差阀722节流损失很小，相对普通的定流量负载敏感系统更节能。

三、上述实施例主定压差阀722后接入割刀马达机构，且主定压差阀722的LS压力感应口通过二通流量阀725与割刀马达机构的进油口相通，基于该液压系统的绿篱修剪设备可以同时进行臂架姿态调整和割刀组旋转，而且能实现臂架姿态调整优先于割刀组旋转，有利于臂架避让。

1、当第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724失电、所有电比例换节阀得电时，负载敏感压力p_LS为各电比例换节阀出口压力p_c1～p_c4中的最大值，即刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中的最大负载：

p_LS＝max(p_c1 p_c2 p_c3 p_c4)

p_c5＝0

如果p_p＝p_LS+Δp_D0，则主定压差阀722的工作压差为：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0＞0

则公式p_p＝p_LS+Δp_D0成立，此时主定压差阀722有足够的工作压差(p_LS+Δp_D0)可用来调节并旁通多余的流量，努力维持p_p比p_LS高Δp_D0。此时刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的工作流量Q_j由各电比例换节阀的流量感应口流通面积A_j决定，与负载无关。接着刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705工作，割刀马达机构不工作，实现臂架姿态调整。

2、当第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724得电、所有电比例换节阀失电时，主定压差阀722的LS压力感应口通过二通流量阀725与割刀马达机构的进油口相通，此时，负载敏感压力p_LS和主定压差阀722输出端的压力P_C5相等：

p_LS＝p_c5

如果p_p＝p_LS+Δp_D0，则主定压差阀722的工作压差为：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0-p_c5＝Δp_D0＞0

则公式p_p＝p_LS+Δp_D0成立，此时所有液压油通过主定压差阀722驱动割刀马达机构做功，刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705不工作，进行正常修剪绿篱。

3、当第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724得电、所有电比例换节阀得电时，主定压差阀722的LS压力感应口通过二通流量阀725与割刀马达机构的进油口相通，此时：

a、如果割刀马达机构的负载p_c5小于刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中的最大负载，则：

p_LS＝max(p_c1 p_c2 p_c3 p_c4)

p_c5＜p_LS

如果p_p＝p_LS+Δp_D0，则主定压差阀722的工作压差：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0-p_c5＞0

则公式p_p＝p_LS+Δp_D0成立，此时主定压差阀722有足够的工作压差(p_LS+Δp_D0-p_c5)调节并旁通多余的流量，努力维持p_p比p_LS高Δp_D0。此时刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的工作流量Q_j由各电比例换节阀的流量感应口流通面积A_j决定，与负载无关。接着压力油优先流向刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705，多余流量通过主定压差阀722流向割刀马达机构，即在实现臂架姿态调整的同时，减速进行修剪绿篱。

b、如果割刀马达机构的负载p_c5大于刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中的最大负载，则：

p_LS＝p_c5

如果p_p＝p_LS+Δp_D0，则主定压差阀722的工作压差：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0-p_c5＝Δp_D0＞0

则公式p_p＝p_LS+Δp_D0成立，此时主定压差阀722有足够的工作压差(Δp_D0)调节并旁通多余的流量，努力维持p_p比p_LS高Δp_D0。此时刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的工作流量Q_j由各电比例换节阀的流量感应口流通面积A_j决定，与负载无关。接着压力油优先流向刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705，多余流量通过主定压差阀722流向割刀马达机构，即在实现臂架姿态调整的同时，减速进行修剪绿篱。

4、如果主定压差阀722的LS压力感应口通过二通流量阀725与油箱701相通而不是与割刀马达机构进油口相通时。

第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724、所有电比例换节阀得电时，如果割刀马达机构的负载p_c5大于刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705中的最大负载，则：

p_LS＝max(p_c1 p_c2 p_c3 p_c4)

p_c5＞p_LS

如果p_p＝p_LS+Δp_D0，则主定压差阀722的工作压差：

p_VD0＝p_p-p_c5＝p_LS+Δp_D0-p_c5＝Δp_D0＜0

则公式p_p＝p_LS+Δp_D0不成立，此时主定压差阀722没有足够的工作压差调节并旁通多余的流量，努力维持p_p比p_LS高Δp_D0。此时刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705的工作流量Q_j不可控，臂架的姿态与避障轨迹不可控。

综上所述，当绿篱修剪装置修剪绿篱遇到障碍时，臂架主动避障，此时第一电磁换向阀723、第二电磁换向阀724、各电比例换节阀同时得电，油泵704流量优先流向刀盘转动马达708、三节臂油缸707、二节臂油缸706、主臂油缸705，多余流量通过主定压差阀722流向割刀马达机构，此时节臂与刀盘旋转机构快速响应调整姿态，同时割刀马达机构降速但不停转，此时绿篱修剪设备避障响应快且割刀马达机构一直工作不会留下大片绿篱需要人工二次修剪，因各节臂油缸和刀盘转动机构的优先级高于割刀马达机构，所以避障更可靠、安全。

上述实施例中的负载敏感液压系统除了可以应用于绿篱修剪设备，还可以应用于护栏清洗设备，此时只需将刀盘5替换为清洗刷9即可，液压马达驱动清洗刷9转动，对护栏进行清洗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。