CN104879334B - 活塞升降机构及其液压控制装置 - Google Patents

活塞升降机构及其液压控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种活塞升降机构及其液压控制装置，液压控制装置，包括用于与活塞升降机构中的活塞缸的有杆腔连通的第一油路和用于与活塞升降机构中的活塞缸的无杆腔连通的第二油路，第二油路上设有平衡阀，该平衡阀具有与第二油路对接连通的两个工作口和通过液控油路与第一油路连通的控制油口，所述液控油路具有阻尼孔段。当将上述液压控制装置应用在活塞升降机构上时，活塞朝向无杆腔方向移动，即活塞向下移动，由于平衡阀的缓慢平稳开启，无杆腔中的液压油缓慢流出，活塞在负载和有杆腔中的高压油的作用下缓慢移动，升降稳定性较好。

Description

活塞升降机构及其液压控制装置
技术领域
本发明涉及一种活塞升降机构及其液压控制装置。
背景技术
工程机械及其他工业领域中的活塞升降机构通过控制活塞往复升降，实现升降机构的对外做功。活塞升降机构多由液压驱动，如图1所示，常用的驱动活塞升降的液压控制装置包括具有进油口P、回油口T及工作口A、工作口B的换向阀103，换向阀103为两位四通换向阀，换向阀103的进油口与油泵相连，换向阀103的出油口T与油箱连通，换向阀103的工作口B通过第一油路107与活塞缸106的有杆腔连通、工作口A则通过第二油路108与活塞缸106的无杆腔连通，且在第二油路108上依次布置有液控单向阀104和单向节流阀105，液控单向阀104的控制油口通过控制油路与第一油路107连通，另外，为保证安全溢流，在油泵和换向阀103之间的油路上还接有溢流油路，溢流油路上设有溢流阀101。
图1所示的液压控制装置在控制活塞升降机构升降过程中，特别是在活塞杆下降、活塞朝向无杆腔移动时，液控单向阀受控直接打开，活塞在负载和有杆腔中高压油的作用下迅速朝向无杆腔移动，不仅容易出现噪音，还容易在移动过程中出现震颤现象，下降移动极不稳定，负载较重时尤其明显，无法满足对下降平稳性要求较高的场所。
在授权公告号为CN203847455U 的中国实用新型专利中公开了一种消防车支腿垂直油缸的控制***，该控制***中在连通换向阀的工作口和活塞缸的无杆腔的第二油路上不仅设有液控单向阀，还连接泄压油路，泄压油路上设有节流元件和泄压阀，使用时，当需要收回支腿时，使活塞向无杆腔方向移动，首先控制泄压阀打开，无杆腔中的压力油经泄压通道流向油箱，实现油缸的预泄压，在预泄压后，再切换换向阀的工作位，使得液控单向阀打开，压力油经第二油路流回油箱。但这种控制***中，由于液控单向阀的精度有限，稳定性较差，且在换向阀切换操作后第一油路中的油压会迅速上升，最终使得液控单向阀仍然会被迅速开启，活塞快速的向无杆腔移动，仍然会出现比较明显的震颤和噪音。
发明内容
本发明所提供的活塞升降机构用液压控制装置，以解决现有技术中的活塞升降机构中的活塞在向活塞缸的无杆腔移动时容易出现震颤的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述液压控制装置的活塞升降机构。
本发明所提供的活塞升降机构用液压控制装置的技术方案是：一种活塞升降机构用液压控制装置，包括用于与活塞升降机构中的活塞缸的有杆腔连通的第一油路和用于与活塞升降机构中的活塞缸的无杆腔连通的第二油路，所述的第二油路上设有平衡阀，该平衡阀具有与第二油路对接连通的两个工作口和通过液控油路与第一油路连通的控制油口，所述液控油路具有第一阻尼孔段。
所述的液压控制装置还包括用于连通活塞升降机构中的活塞缸的无杆腔和油箱的泄压油路，泄压油路上设有节流关断阀。
所述的第一油路和第二油路之间设有连通第一油路和第二油路的第一缓冲油路，第一缓冲油路上设有第一缓冲阻尼孔段。
所述的第一缓冲油路上连接有用于连通油箱的第二缓冲油路，第二缓冲油路上设有第二缓冲阻尼孔段。
所述的液压控制装置包括对应与所述第一油路、第二油路连通的速度补偿模块，速度补偿模块包括压力补偿器、换向阀及梭阀，梭阀具有一个出油口和分别与第一油路、第二油路连通的两个进油口，换向阀具有进油口、用于与油箱连通的回油口及分别与第一油路、第二油路连通的两工作口，压力补偿器具有进油口、测试油压进口和出油口，压力补偿器的测试油压进口与梭阀的出油口连通，压力补偿器的出油口与换向阀的进油口连通。
所述的梭阀的出油口通过油压感应油路与压力补偿器的测试油压进口连通，所述油压感应油路具有第二阻尼孔段。
所述的换向阀为比例换向阀。
所述的液压控制装置包括向速度补偿模块供给高压油的供油油路，供油油路上连通有溢流油路，该溢流油路包括并联布置的至少两个溢流支路，每个溢流支路上均设有溢流阀，且所有溢流支路中每次仅有一个溢流支路导通。
本发明所提供的使用上述液压控制装置的活塞升降机构的技术方案是：一种活塞升降机构，包括活塞缸，活塞缸的活塞上连接有活塞杆，活塞缸的内腔被活塞分为有杆腔和无杆腔，还包括驱动活塞往复移动的液压控制装置，液压控制装置包括对应与有杆腔连通的第一油路和与所述无杆腔连通的第二油路，所述的第二油路上设有平衡阀，该平衡阀具有与第二油路对接连通的两个工作口和通过液控油路与第一油路连通的控制油口，所述液控油路具有阻尼孔段。
所述的液压控制装置包括对应与所述第一油路、第二油路连通的速度补偿模块，速度补偿模块包括压力补偿器、换向阀及梭阀，梭阀具有一个出油口和分别与第一油路、第二油路连通的两个进油口，换向阀具有进油口、用于与油箱连通的回油口及分别与第一油路、第二油路连通的两工作口，压力补偿器具有进油口、测试油压进口和出油口，压力补偿器的测试油压进口与梭阀的出油口连通，压力补偿器的出油口与换向阀的进油口连通。
本发明的有益效果是：本发明所提供的液压控制装置在使用时，将第一油路与活塞缸的有杆腔连通，将第二油路与活塞缸的无杆腔连通，当通过第一油路向活塞缸的有杆腔输入高压油以迫使活塞向无杆腔方向移动时，第一油路中的高压油经液控油路进入平衡阀的控制油口中，平衡阀受控打开，平衡阀的两个工作口导通，无杆腔中的压力油经第二油路排出，由于液控油路具有阻尼孔段，第二油路中的高压油缓慢少量的流入平衡阀的控制油口中，平衡阀缓慢导通，这就使得平衡阀的两个工作口之间的流量逐渐增大，可有效保证活塞缸的无杆腔中的液压油缓慢平稳的经第二油路流走，有效避免了出现由于液控单向阀受控迅速打开而出现的活塞移动震颤的问题。当将上述液压控制装置应用在活塞升降机构上时，活塞朝向无杆腔方向移动，由于平衡阀的缓慢平稳开启，无杆腔中的液压油缓慢流出，活塞在负载和有杆腔中的高压油的作用下缓慢移动，升降稳定性较好。
进一步的，设置泄压油路，且在泄压油路上设置节流关断阀，在***出现故障时，可通过节流关断阀对无杆腔进行泄压操作，从而控制活塞下降移动位置。
进一步的，在第一油路和第二油路之间设有第一缓冲油路，这样可以在活塞升降机构启动时，使两油路中具有较高压力油的油路中的压力油可以经第一缓冲阻尼孔段流入另外一个油路中，进而可以起到稳定节流的作用，降低冲击，提高整个液压控制装置的稳定性。
进一步的，在第一缓冲油路上还设有用于连通油箱的第二缓冲油路，在第二缓冲油路上设有第二阻尼缓冲孔段气道稳定节流的作用，降低冲击，提高液压控制装置稳定性，提高操作舒适性。
进一步的，设置速度补偿模块，速度补偿模块中的压力补偿器根据检测到的第一油路、第二油路中的油压信号，对输入给换向阀的进油口中的高压油进行压力补偿，提高活塞升降机构中活塞的运动刚度，使得活塞移动速度不受负载变化的影响。并且，将平衡阀、压力补偿器与换向阀配合使用，可以使活塞升降机构实现较高的控制精度和定位精度。
进一步的，在供油油路上连接多个溢流支路，可以根据不同的负载变化，使不同的溢流支路导通，扩大压力调节范围。
附图说明
图1是现有技术中活塞升降机构用的液压控制装置的液压原理图；
图2是本发明所提供的活塞升降机构的一种实施例的液压原理图。
具体实施方式
如图2所示，一种活塞升降机构的实施例，该实施例中的活塞升降机构包括活塞缸11，活塞缸11的活塞上连接有活塞杆，活塞缸11的内腔被活塞分为有杆腔和无杆腔，还包括用于驱动活塞往复移动的液压控制装置，该液压控制装置包括对应与活塞缸11的有杆腔连通的第一油路100和与所述活塞缸11的无杆腔连通的第二油路200，此处的第一油路和第二油路与速度补偿模块13连通，此处的速度补偿模块13中的比例换向阀7的两个工作口分别与第一油路100、第二油路200连通，而比例换向阀7的进油口则通过压力补偿器6与供油油路连通，比例换向阀7的出油口则与油箱连通。
本实施例中，在第二油路上设有平衡阀9，该平衡阀9具有与第二油路200对接连通的两个工作口和通过液控油路400与第一油路100连通的控制油口，所述液控油路400具有第一阻尼孔段12-1。
并且，液压控制装置还包括用于连通活塞升降机构中的活塞缸11的无杆腔和油箱的泄压油路300，泄压油路300上设有节流关断阀10，该节流关断阀为手动控制的节流阀。
本实施例中的速度补偿模块包括压力补偿器6、比例换向阀7及梭阀8，梭阀8具有一个出油口和分别与第一油路100、第二油路200连通的两个进油口，比例换向阀7具有进油口、用于与油箱连通的回油口及分别与第一油路、第二油路连通的两工作口，压力补偿器6具有进油口、测试油压进口和出油口，压力补偿器6的测试油压进口通过油压感应油路61与梭阀8的出油口连通，油压感应油路具有第二阻尼孔段12-4，压力补偿器6的出油口与比例换向阀7的进油口连通。
另外，在第一油路100和第二油路200之间设有连通第一油路100和第二油路200的第一缓冲油路500，第一缓冲油路500上设有第一缓冲阻尼孔段12-2。
并且，在第一缓冲油路500上连接有用于连通油箱的第二缓冲油路300，第二缓冲油路600上设有第二缓冲阻尼孔段12-3。
此处设置第一缓冲阻尼孔段和第二缓冲阻尼孔段可以有效起到稳定节流的作用，降低***动作时的冲击，提高整个液压控制装置的稳定性。
液压控制装置包括向速度补偿模块13供给高压油的供油油路，供油油路上连通有溢流油路，该溢流油路包括并联布置的第一溢流支路3、第二溢流支路4及第三溢流支路5，每个溢流支路上均设有溢流阀，且所有溢流支路中每次仅有一个溢流支路导通。
本实施例中，活塞的有杆腔位于无杆腔上方，因此，当活塞向无杆腔移动时，活塞下降，活塞向有杆腔移动时，活塞上升。
使用时，活塞上升：高压油经供油油路进入压力补偿器6中经压力补偿后，进入比例换向阀7中，然后经第二油路200、平衡阀9中的单向阀结构进入活塞缸11的无杆腔中，对应的，活塞缸的有杆腔中的液压油则经第一油路100、比例换向阀7流回油箱，实现活塞稳定上升。由于设置有压力补偿器，能够保证比例换向阀7的进口、出口的压差恒定，以使得活塞上升速度不会因为负载的变化而发生改变。
活塞下降：高压油经供油油路进入压力补偿器6中经压力补偿后，经过比例换向阀7进入第一油路100中，高压油分为两部分，一大部分进入活塞缸11的有杆腔中，向活塞施加向下的作用力，一笑部分经液控油路400进入平衡阀9的控制油口中，迫使平衡阀9的主阀打开，第二油路双向导通，活塞缸的无杆腔中的压力油则经第二油路200、比例换向阀7流回油箱，由于液控油路400具有第一阻尼孔段12-1，压力油将缓慢进入平衡阀的控制油口中，使得平衡阀平稳打开，保证活塞稳步下落。
本实施例中，换向阀采用比例换向阀，这样通过控制比例换向阀的开口大小，并结合第一缓冲阻尼孔段和第二缓冲阻尼孔段可有效降低启动冲击，提高***稳定性。
而本实施例中，比例换向阀采用Y型液压比例换向阀，在将该换向阀的中位与平衡阀配合使用时，由于有杆腔通过第一油路与油箱连通，此时，有杆腔的油压为零，而由于平衡阀的锁止作用，无杆腔中的内部油压保持恒定，此时，可有效的将活塞锁止在任意位置。
本实施例中的液压控制装置包括速度补偿模块，这样可以提高液压控制装置的速度刚度，在其他实施例中，也可以省去速度补偿模块，只需要设置相应的换向阀即可。
本实施例中，在泄压油路上设有手动的节流关断阀，这样可以在***故障时进行手动调整，使得活塞可以下落。在其他实施例中，也可以采用现有技术中的节流元件及泄压阀。
在上述实施例中，活塞缸中的有杆腔位于无杆腔上方，当无杆腔中的压力油排出时，活塞下落，例如举升***中的活塞升降机构。在其他实施例中，如果活塞缸中的有杆腔位于无杆腔的上方时，当无杆腔中的压力油排出时，活塞上升，例如向下伸出活塞杆的支腿上的活塞升降机构。
另外，本发明还提供一种活塞升降机构用液压控制装置的实施例，该实施例中的液压控制装置的结构与上述活塞升降机构中的液压控制装置的结构相同，在此不在赘述。

Claims (8)

1.一种活塞升降机构用液压控制装置，包括用于与活塞升降机构中的活塞缸的有杆腔连通的第一油路和用于与活塞升降机构中的活塞缸的无杆腔连通的第二油路，其特征在于：所述的第二油路上设有平衡阀，该平衡阀具有与第二油路对接连通的两个工作口和通过液控油路与第一油路连通的控制油口，所述液控油路具有第一阻尼孔段，所述的液压控制装置包括对应与所述第一油路、第二油路连通的速度补偿模块，速度补偿模块包括压力补偿器、换向阀及梭阀，梭阀具有一个出油口和分别与第一油路、第二油路连通的两个进油口，换向阀具有进油口、用于与油箱连通的回油口及分别与第一油路、第二油路连通的两工作口，压力补偿器具有进油口、测试油压进口和出油口，压力补偿器的测试油压进口与梭阀的出油口连通，压力补偿器的出油口有两个，其中一个出油口与换向阀的进油口连通，另一个出油口与换向阀的回油口连通。
2.根据权利要求1所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的液压控制装置还包括用于连通活塞升降机构中的活塞缸的无杆腔和油箱的泄压油路，泄压油路上设有节流关断阀。
3.根据权利要求1所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的第一油路和第二油路之间设有连通第一油路和第二油路的第一缓冲油路，第一缓冲油路上设有第一缓冲阻尼孔段。
4.根据权利要求3所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的第一缓冲油路上连接有用于连通油箱的第二缓冲油路，第二缓冲油路上设有第二缓冲阻尼孔段。
5.根据权利要求1所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的梭阀的出油口通过油压感应油路与压力补偿器的测试油压进口连通，所述油压感应油路具有第二阻尼孔段。
6.根据权利要求1所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的换向阀为比例换向阀。
7.根据权利要求1所述的活塞升降机构用液压控制装置，其特征在于：所述的液压控制装置包括向速度补偿模块供给高压油的供油油路，供油油路上连通有溢流油路，该溢流油路包括并联布置的至少两个溢流支路，每个溢流支路上均设有溢流阀，且所有溢流支路中每次仅有一个溢流支路导通。
8.一种活塞升降机构，包括活塞缸，活塞缸的活塞上连接有活塞杆，活塞缸的内腔被活塞分为有杆腔和无杆腔，还包括驱动活塞往复移动的液压控制装置，液压控制装置包括对应与有杆腔连通的第一油路和与所述无杆腔连通的第二油路，其特征在于：所述的第二油路上设有平衡阀，该平衡阀具有与第二油路对接连通的两个工作口和通过液控油路与第一油路连通的控制油口，所述液控油路具有阻尼孔段，所述的液压控制装置包括对应与所述第一油路、第二油路连通的速度补偿模块，速度补偿模块包括压力补偿器、换向阀及梭阀，梭阀具有一个出油口和分别与第一油路、第二油路连通的两个进油口，换向阀具有进油口、用于与油箱连通的回油口及分别与第一油路、第二油路连通的两工作口，压力补偿器具有进油口、测试油压进口和出油口，压力补偿器的测试油压进口与梭阀的出油口连通，压力补偿器的出油口有两个，其中一个出油口与换向阀的进油口连通，另一个出油口与换向阀的回油口连通。
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