CN103717914A - 用于施工机械的液压控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于施工机械的液压控制***，其能够在通过同时操作斗杆操作装置和铲斗操作装置而执行诸如挖掘等组合操作时，将工作流体从液压泵供应到斗杆油缸和铲斗油缸并操作它们。液压控制***包括：第一斗杆控制阀，其安装在第一液压泵和斗杆油缸之间的路径中，用于在第一斗杆控制阀根据斗杆操作装置的操纵而切换时、控制斗杆油缸的起动、停止和换向；第二斗杆控制阀，其安装在第二液压泵和斗杆油缸之间的路径中，用于当根据斗杆操作装置的操纵的控制信号超过设定值时，使从第二液压泵排出的流体汇合并供应到斗杆油缸；铲斗控制阀，其安装在第二液压泵和铲斗油缸之间的路径中，用于当铲斗控制阀根据铲斗操作装置的操纵而切换时、控制铲斗油缸的起动、停止和换向；以及汇流切断比例阀，其安装在第二液压泵和第二斗杆控制阀之间的路径中。

Description

用于施工机械的液压控制***
技术领域
本发明涉及一种用于施工机械的液压控制***。更特别地，本发明涉及一种用于施工机械的液压控制***，其可在诸如同时操作斗杆控制杆和铲斗控制杆的挖掘工作等组合操作的过程中，通过将液压流体从相应的液压泵供应到斗杆油缸和铲斗油缸，来操作斗杆油缸和铲斗油缸。
背景技术
如图1所示，现有技术的用于施工机械的液压控制***包括：
一对第一和第二变排量液压泵（下文称作“液压泵”）1和2；
斗杆油缸3，其连接到第一液压泵1；
铲斗油缸（未示出），其连接到第二液压泵2；
斗杆控制杆4和铲斗控制杆（未示出），其输出根据操作量的控制信号；
第一斗杆控制阀5，其安装在第一液压泵1和斗杆油缸3之间的流动路径中，并被切换，以响应于斗杆控制杆4的操作而控制斗杆油缸3的起动、停止和换向；
第二斗杆控制阀6，其安装在第二液压泵2和斗杆油缸3之间的流动路径中，并且如果根据斗杆控制杆4的操作的控制信号超过设定值，则被切换，以使第二液压泵2的排出液压流体与待被供应的斗杆油缸3的液压流体汇合；以及
铲斗控制阀（未示出），其安装在第二液压泵2和铲斗油缸（未示出）之间的路径中，并被切换，以响应于铲斗控制杆的操作而控制铲斗油缸的起动、停止和换向。
因此，在通过同时操作斗杆和铲斗而执行挖掘工作的情况下，第一斗杆控制阀5根据通过斗杆控制杆4的执行“斗杆作用（arm-in）”驱动的操作所产生的控制信号，沿附图中的右向切换，且因此从第一液压泵1排出的液压流体经由已切换的第一斗杆控制阀5供应到斗杆油缸3的大腔3a。此时，从斗杆油缸3的小腔3b回流的液压流体经由第一斗杆控制阀5返回到液压箱T。
如果斗杆控制杆4的操作量超过预定值，则第二斗杆控制阀6沿附图中的左向切换，且因此来自第二液压泵2的液压流体经由已切换的第二斗杆控制阀6与斗杆油缸2的小腔2a的液压流体汇合以被供应。
另一方面，虽然附图未示出，但铲斗油缸可被由于铲斗控制杆的操作而从第二液压泵2供应的液压流体驱动。
因此，在同时操作斗杆和铲斗的组合操作期间，斗杆油缸3可被从第一和第二液压泵1和2排出以彼此汇合的液压流体驱动。
如上所述，在通过同时操作斗杆和铲斗而执行挖掘工作的情况下（一般而言，在斗杆油缸3侧产生的载荷比在铲斗油缸侧产生的载荷相对较大），从第一和第二液压泵1和2排出的液压流体彼此汇合，并供应到斗杆油缸3以驱动斗杆油缸，而从第二液压泵2排出的液压流体被仅供应到铲斗油缸以驱动铲斗油缸。此时，即使在由于作用在斗杆油缸3或铲斗油缸上的外部载荷而在斗杆油缸3和铲斗油缸中的一侧上产生载荷的情况下，第一和第二液压泵1和2的排放压力通常也增加。由于此原因，产生了压力损失，且这对燃料效率产生负面影响。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决现有技术中出现的上述问题，本发明的一个实施方式涉及一种用于施工机械的液压控制***，其可在斗杆和铲斗同时操作的挖掘工作期间，通过解除汇流功能并且使液压流体从相应液压泵分别供应到斗杆油缸和铲斗油缸，防止液压泵的压力损失。
技术方案
根据本发明一方面，提供一种用于施工机械的液压控制***，其包括：
第一和第二变排量液压泵；
斗杆油缸，所述斗杆油缸连接到所述第一液压泵；
铲斗油缸，所述铲斗油缸连接到所述第二液压泵；
斗杆控制杆和铲斗控制杆，所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆构造为输出根据其操作量的控制信号；
第一斗杆控制阀，所述第一斗杆控制阀安装在所述第一液压泵和所述斗杆油缸之间的流动路径中，并被切换，以响应于所述斗杆控制杆的操作而控制所述斗杆油缸的起动、停止和换向；
第二斗杆控制阀，所述第二斗杆控制阀安装在所述第二液压泵和所述斗杆油缸之间的流动路径中，并且如果根据所述斗杆控制杆的操作的控制信号超过设定值，则被切换，以使所述第二液压泵的排出液压流体与待被供应的所述斗杆油缸的液压流体汇合；
铲斗控制阀，所述铲斗控制阀安装在所述第二液压泵和所述铲斗油缸之间的路径中，并被切换，以响应于所述铲斗控制杆的操作而控制所述铲斗油缸的起动、停止和换向；以及
汇流切断比例阀，所述汇流切断比例阀安装在所述第二液压泵和所述第二斗杆控制阀之间的路径中，并且如果所述第一和第二液压泵的排放压力超过预设值，则被切换，以切断从所述第二液压泵排出的液压流体与所述第一液压泵的排出液压流体的汇流。
根据本发明另一方面，提供一种液压控制***，其包括：
第一和第二变排量液压泵；斗杆油缸，所述斗杆油缸连接到所述第一液压泵；铲斗油缸，所述铲斗油缸连接到所述第二液压泵；斗杆控制杆和铲斗控制杆，所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆输出根据所其操作量的控制信号；第一斗杆控制阀，所述第一斗杆控制阀根据所述斗杆控制杆的操作而控制被供应到所述斗杆油缸的液压流体；第二斗杆控制阀，如果根据所述斗杆控制杆的操作的控制信号超过设定值，则所述第二斗杆控制阀控制从所述第二液压泵供应到所述斗杆油缸的液压流体；铲斗控制阀，所述铲斗控制阀根据所述铲斗控制杆的操作而控制对所述铲斗油缸的驱动；以及汇流切断比例阀，如果所述斗杆油缸单独操作，则所述汇流切断比例阀使所述第二液压泵的液压流体与所述第一液压泵的排出液压流体汇合，如果所述斗杆油缸和所述铲斗油缸同时操作，则所述汇流切断比例阀切断汇流功能，所述液压控制***包括：
第一步骤，读取根据所述斗杆控制杆的操作量的斗杆作用控制信号、根据所述铲斗控制杆的操作量的铲斗作用控制信号、以及所述第一和第二液压泵的排放压力；
第二步骤，确定所述斗杆作用控制信号是否超过一个设定值、以及所述铲斗作用控制信号是否超过所述一个设定值；
第三步骤，确定所述第一液压泵的排放压力是否超过另一设定值、以及所述第二液压泵的排放压力是否超过所述另一设定值；以及
第四步骤，如果所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号超过所述一个设定值、且所述第一和第二液压泵的排放压力超过所述另一设定值，则通过将与所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号成比例的控制信号施加到所述汇流切断比例阀，解除汇流功能。
在所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆同时操作时，
所述汇流切断比例阀可在切断流动路径的第一状态下操作，在所述斗杆控制杆单独操作时，所述汇流切断比例阀可在连接流动路径的第二状态下操作。
所述汇流切断比例阀
可在第一部分、第二部分以及第三部分内操作，其中在第一部分内，运动量被控制为与所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量成比例地递增以解除汇流功能，在第二部分内，随着所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量的增加而维持汇流切断状态，在第三部分内，运动量被控制为与所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量成反比例地递减从而被切换到汇流功能。
所述汇流切断比例阀可包括：
电磁阀，所述电磁阀被切换以响应于电信号的输入而打开/关闭流动路径。
所述汇流切断比例阀可包括：
电比例控制阀，所述电比例控制阀根据电信号的输入而被切换以打开/关闭流动路径。
有益效果
根据本发明多个方面的用于施工机械的液压控制***具有以下优点。
当通过同时操作斗杆和铲斗而完成挖掘工作时，使液压流体从相应液压泵供应到斗杆油缸和铲斗油缸，且因此可防止液压泵的压力损失以提高燃料效率。
附图说明
图1是现有技术中的用于施工机械的液压控制***的液压回路图；
图2是根据本发明一实施方式的用于施工机械的液压控制***的液压回路图；
图3是图示根据本发明一实施方式的用来控制用于施工机械的液压控制***的方法的流程图；以及
图4是解释根据本发明一实施方式的用于施工机械的液压控制***中的汇流切断比例阀的操作的曲线图。
具体实施方式
下文，将参照附图详述本发明的优选实施方式。诸如详细构造和元件等在具体实施方式中限定的对象，仅是提供用来帮助本领域技术人员透彻理解本发明的具体细节，本发明不局限于下文公开的实施方式。
如图2所示，根据本发明一实施方式，一种用于施工机械的液压控制***包括：
第一和第二变排量液压泵（下文称作“液压泵”）1和2；
斗杆油缸3，其连接到第一液压泵1；
铲斗油缸（未示出），其连接到第二液压泵2；
斗杆控制杆4和铲斗控制杆（未示出），其输出根据操作量的控制信号；
第一斗杆控制阀5，其安装在第一液压泵1和斗杆油缸3之间的流动路径中，并被切换，以响应于斗杆控制杆4的操作而控制斗杆油缸3的起动、停止和换向；
第二斗杆控制阀6，其安装在第二液压泵2和斗杆油缸3之间的流动路径中，并且如果根据斗杆控制杆4的操作的控制信号超过设定值，则被切换，以使第二液压泵2的排出液压流体与待被供应的斗杆油缸3的液压流体汇合；
铲斗控制阀（未示出），其安装在第二液压泵2和铲斗油缸之间的路径中，并被切换，以响应于铲斗控制杆的操作而控制铲斗油缸的起动、停止和换向；以及
汇流切断比例阀8，其安装在第二液压泵2和第二斗杆控制阀6之间的路径7中，并且如果第一和第二液压泵1和2的排放压力超过预设值，则被切换，以切断从第二液压泵2排出的液压流体与第一液压泵1的排出液压流体的汇流。
根据本发明另一实施方式，
提供一种液压控制***，其包括：第一和第二变排量液压泵1和2；斗杆油缸3，其连接到第一液压泵1；铲斗油缸（未示出），其连接到第二液压泵2；斗杆控制杆4和铲斗控制杆（未示出），其输出根据其操作量的控制信号；第一斗杆控制阀5，其根据斗杆控制杆4的操作而控制被供应到斗杆油缸3的液压流体；第二斗杆控制阀6，如果根据斗杆控制杆4的操作的控制信号超过设定值，则第二斗杆控制阀6控制从第二液压泵2供应到斗杆油缸3的液压流体；铲斗控制阀（未示出），其根据铲斗控制杆的操作而控制对铲斗油缸的驱动；以及汇流切断比例阀8，如果斗杆油缸3单独操作，则汇流切断比例阀8使第二液压泵2的液压流体与第一液压泵1的排出液压流体汇合，如果斗杆油缸3和铲斗油缸同时操作，则汇流切断比例阀8切断汇流功能，所述液压控制***包括：
第一步骤S100，读取根据斗杆控制杆4的操作量的斗杆作用控制信号、根据铲斗控制杆的操作量的铲斗作用（bucket-in）控制信号、以及第一和第二液压泵1和2的排放压力；
第二步骤S200，确定斗杆作用控制信号是否超过一个设定值Ap、以及铲斗作用控制信号是否超过所述设定值Ap；
第三步骤S300，确定第一液压泵1的排放压力是否超过另一设定值Bp、以及第二液压泵2的排放压力是否超过所述另一设定值Bp；以及
第四步骤S400，如果所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号超过所述一个设定值Ap、且第一和第二液压泵1和2的排放压力超过所述另一设定值Bp，则通过将与所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号成比例的控制信号施加到汇流切断比例阀8，解除汇流功能。
在斗杆控制杆4和铲斗控制杆同时操作时，汇流切断比例阀8在切断流动路径7的第一状态I下操作，
在斗杆控制杆单独操作时，汇流切断比例阀8在连接流动路径7的第二状态II下操作。
汇流切断比例阀8
在运动量被控制为与斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量成比例地递增以解除汇流功能（汇流切断比例阀8的第二状态II）的第一部分（a）内、随着斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量的增加而维持汇流切断状态（汇流切断比例阀8的第一状态I）的第二部分（b）内、以及运动量被控制为与斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量成反比例地递减从而被切换到汇流功能（汇流切断比例阀8的第二状态II）的第三部分（c）内操作。
汇流切断比例阀8可包括：
电磁阀，所述电磁阀被切换以响应于电信号的输入而打开/关闭流动路径7。
汇流切断比例阀8可包括：
电比例控制阀，所述电比例控制阀根据电信号的输入而被切换以打开/关闭流动路径7。
最佳实施方式
下文，将描述根据本发明一实施方式的用于施工机械的液压控制***的使用示例。
如图2所示，在斗杆单独操作的情况下，第一斗杆控制阀5根据通过斗杆控制杆4的斗杆作用操作所产生的控制信号而沿附图右向切换，且因此根据斗杆控制杆4的操作量而从第一液压泵1排出的液压流体Q1经由已切换的第一斗杆控制阀5被供应到斗杆油缸3的大腔3a。此时，从斗杆油缸3的小腔3b回流的液压流体经由第一斗杆控制阀5返回到液压箱T。
如果斗杆控制杆4的操作量超过预定值，则第二斗杆控制阀6沿附图左向切换，且因此从第二液压泵2排出的液压流体Q2按顺序经由汇流切断比例阀8和第二斗杆控制阀6与第二液压泵2的大腔2a的液压流体汇合（在这种情况下，被供应到斗杆油缸3的大腔3a的液压流体总量变为（Q1+Q2））。
因此，当斗杆单独操作时，从第二液压泵2供应的液压流体Q2与从第一液压泵1供应到斗杆油缸3的液压流体Q1汇合（Q1+Q2），斗杆油缸3的操作速度可提高。
虽然附图未示出，但铲斗油缸可被由于铲斗控制杆的操作而从第二液压泵2供应的液压流体驱动。
另一方面，如果根据斗杆控制杆4和铲斗控制杆（未示出）的操作的控制信号输入、且第一和第二液压泵1和2的排放压力值超过设定值，则认为实际挖掘工作完成，且控制器（未示出）将电控制信号（用于切断第一和第二液压泵1和2的液压流体的汇流的控制信号）输出到汇流切断比例阀8。
通过这样，汇流切断比例阀8沿附图中的向下方向切换，以切断流动路径（设置在第二液压泵2和第二斗杆控制阀6之间的供应侧流动路径），且因此来自第二液压泵2的液压流体不再能与第一液压泵1的液压流体汇合。也即，来自第一液压泵1的液压流体经由第一斗杆控制阀5供应到斗杆油缸3，同时，来自第二液压泵2的液压流体经由铲斗控制阀（未示出）供应到铲斗油缸（此时，被供应到铲斗油缸的液压流体在不与斗杆油缸3的操作相干涉的情况下被供应）。
下文，将参照附图描述根据本发明另一实施方式的用于施工机械的液压控制***，其中通过汇流切断比例阀解除汇流功能。
在图3的步骤S100中，读取根据斗杆控制杆4的操作量的斗杆作用控制信号、根据铲斗控制杆的操作量的铲斗作用控制信号、以及第一和第二液压泵1和2的排放压力。
在S200中，确定斗杆作用控制信号是否超过一个设定值Ap、以及铲斗作用控制信号是否超过所述设定值Ap。
在S300，确定第一液压泵1的排放压力是否超过另一设定值Bp、以及第二液压泵的排放压力是否超过所述另一设定值Bp。
在S400，如果所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号超过所述一个设定值Ap、且第一和第二液压泵1和2的排放压力超过所述另一设定值Bp，则通过识别斗杆油缸3和铲斗油缸中的载荷发生，确定实际挖掘工作完成。
通过这样，与斗杆作用控制信号和铲斗作用控制信号成比例的电控制信号从控制器施加到汇流切断比例阀8，以将汇流切断比例阀8切换成第一状态I，且因此位于第二液压泵2和第二斗杆控制阀6之间的流动路径7被切断。
此时，施加到汇流切断比例阀8的控制信号S可由下式表达：
S=（斗杆作用操作量×C）和（铲斗作用操作量×D）。
在此，C和D是根据不同挖掘条件而选择的应用于工作的预定常量。
如图4所示，汇流切断比例阀8在运动量被控制为与斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量成比例地递增以解除汇流功能的第一部分（a）内、随着斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量的增加而维持汇流切断状态的第二部分（b）内、以及运动量被控制为与斗杆控制杆4和铲斗控制杆的操作量成反比例地递减从而被切换到汇流功能的第三部分（c）内操作。
因此，在通过同时操作斗杆油缸3和铲斗油缸而执行挖掘工作的情况下，通过借助于汇流切断比例阀8切断流动路径7而解除汇流功能，且因此第二液压泵2的液压流体不再能与从第一液压泵1排出的液压流体汇合。
也即，在同时操作斗杆和铲斗以执行挖掘工作的情况下，来自第一液压泵1的液压流体经由第一斗杆控制阀5供应到斗杆油缸3的大腔3a，同时，来自第二液压泵2的液压流体经由铲斗控制阀供应到铲斗油缸的大腔。
如上所述，依据根据本发明实施方式的用于施工机械的液压控制***，在通过同时操作斗杆和铲斗而完成挖掘工作的情况下，与斗杆油缸和铲斗油缸内分别需要的的动力相对应的液压流体从相应液压泵供应到斗杆油缸和铲斗油缸，且因此可防止液压泵的压力损失以提高燃料效率。
产业应用性
如从上述中清楚的，根据本发明实施方式的用于施工机械的液压控制***可用于挖掘机或装载机，在通过同时操作斗杆和铲斗而完成挖掘工作的情况下，使液压流体从相应液压泵供应到斗杆油缸和铲斗油缸，且因此可防止液压泵的压力损失以提高燃料效率。

Claims (6)

1.一种用于施工机械的液压控制***，包括：
第一和第二变排量液压泵；
斗杆油缸，所述斗杆油缸连接到所述第一液压泵；
铲斗油缸，所述铲斗油缸连接到所述第二液压泵；
斗杆控制杆和铲斗控制杆，所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆构造为输出根据所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量的控制信号；
第一斗杆控制阀，所述第一斗杆控制阀安装在所述第一液压泵和所述斗杆油缸之间的流动路径中，并被切换，以响应于所述斗杆控制杆的操作而控制所述斗杆油缸的起动、停止和换向；
第二斗杆控制阀，所述第二斗杆控制阀安装在所述第二液压泵和所述斗杆油缸之间的流动路径中，并且如果根据所述斗杆控制杆的操作的控制信号超过设定值，则被切换，以使所述第二液压泵的排出液压流体与待被供应的所述斗杆油缸的液压流体汇合；
铲斗控制阀，所述铲斗控制阀安装在所述第二液压泵和所述铲斗油缸之间的路径中，并被切换，以响应于所述铲斗控制杆的操作而控制所述铲斗油缸的起动、停止和换向；以及
汇流切断比例阀，所述汇流切断比例阀安装在所述第二液压泵和所述第二斗杆控制阀之间的路径中，并且如果所述第一和第二液压泵的排放压力超过预设值，则被切换，以切断从所述第二液压泵排出的液压流体与所述第一液压泵的排出液压流体的汇流。
2.一种液压控制***，其包括：第一和第二变排量液压泵；斗杆油缸，所述斗杆油缸连接到所述第一液压泵；铲斗油缸，所述铲斗油缸连接到所述第二液压泵；斗杆控制杆和铲斗控制杆，所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆输出根据所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量的控制信号；第一斗杆控制阀，所述第一斗杆控制阀根据所述斗杆控制杆的操作而控制被供应到所述斗杆油缸的液压流体；第二斗杆控制阀，如果根据所述斗杆控制杆的操作的控制信号超过设定值，则所述第二斗杆控制阀控制从所述第二液压泵供应到所述斗杆油缸的液压流体；铲斗控制阀，所述铲斗控制阀根据所述铲斗控制杆的操作而控制对所述铲斗油缸的驱动；以及汇流切断比例阀，如果所述斗杆油缸单独操作，则所述汇流切断比例阀使所述第二液压泵的液压流体与所述第一液压泵的排出液压流体汇合，如果所述斗杆油缸和所述铲斗油缸同时操作，则所述汇流切断比例阀切断汇流功能，所述液压控制***包括：
第一步骤，读取根据所述斗杆控制杆的操作量的斗杆作用控制信号、根据所述铲斗控制杆的操作量的铲斗作用控制信号、以及所述第一和第二液压泵的排放压力；
第二步骤，确定所述斗杆作用控制信号是否超过一个设定值、以及所述铲斗作用控制信号是否超过所述一个设定值；
第三步骤，确定所述第一液压泵的排放压力是否超过另一设定值、以及所述第二液压泵的排放压力是否超过所述另一设定值；以及
第四步骤，如果所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号超过所述一个设定值、且所述第一和第二液压泵的排放压力超过所述另一设定值，则通过将与所述斗杆作用控制信号和所述铲斗作用控制信号成比例的控制信号施加到所述汇流切断比例阀，解除汇流功能。
3.如权利要求1所述的液压控制***，其中，在所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆同时操作时，所述汇流切断比例阀在切断流动路径的第一状态下操作，在所述斗杆控制杆单独操作时，所述汇流切断比例阀在连接流动路径的第二状态下操作。
4.如权利要求2所述的液压控制***，其中，所述汇流切断比例阀在第一部分、第二部分和第三部分内操作，其中在第一部分内，运动量被控制为与所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量成比例地递增以解除汇流功能，在第二部分内，随着所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量的增加而维持汇流切断状态，在第三部分内，运动量被控制为与所述斗杆控制杆和所述铲斗控制杆的操作量成反比例地递减从而被切换到汇流功能。
5.如权利要求1所述的液压控制***，其中，所述汇流切断比例阀包括电磁阀，所述电磁阀被切换以响应于电信号的输入而打开/关闭流动路径。
6.如权利要求1所述的液压控制***，其中，所述汇流切断比例阀包括电比例控制阀，所述电比例控制阀根据电信号的输入而被切换以打开/关闭流动路径。
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