CN107059983B - 负流量进出口独立复合控制液压*** - Google Patents

Abstract

一种负流量进出口独立复合控制液压***是增设有四个比例节流阀和两个二位二通电磁阀，并通过负流量控制使主泵排量变化的同时，在动臂液压缸与回转液压马达两腔分别加比例节流阀，当主泵通过主控多路阀给动臂液压缸或回转液压马达一腔供油时，供油一腔的压力或流量由主控多路阀控制，动臂液压缸或回转液压马达另一腔连通有比例节流阀，并通过阀芯的移动控制压力或流量，实现进出油口压力或流量的独立控制。本发明减少了阀口处的节流损失，减少了***发热，特别是在超负载工况下，不仅显著降低了节流损失，并可提高液压执行器的运行速度，方便实现流量再生，效果更为显著。

Description

负流量进出口独立复合控制液压***

技术领域

本发明涉及一种液压挖掘机的复合控制***，具体是一种用于液压挖掘机的进出口独立复合控制***。

背景技术

随着能源短缺和环境污染问题的日趋严重，研究工程机械的能耗问题具有重要的现实意义。液压挖掘机作为最常用的液压工程机械，实现减少能耗损失一直是业界努力追求的目标。随着液压节能技术的发展，挖掘机的液压***发展了负流量控制、正流量控制和负载敏感控制等多种控制方式。负流量控制是指液压泵的排量随着控制压力信号增大而减小，即控制压力和排量成反比。其工作原理为：在多路换向阀中位回油通道上设置一个节流孔，油液通过节流孔产生压差，将节流孔前压力引至液压泵变量机构来控制液压泵的排量。

公开请号为CN 104452866A公开了“一种具有液压负流量控制装置的液压挖掘机”，该液压挖掘机采用负流量控制，液压泵的排量随着控制压力信号增大而减小，即控制压力和排量成反比。但是，在传统的负流量控制***中，均采用多路阀作为主控阀控制液压执行器运作，进出油口面积比关系固定不变，只有一个控制自由度，同一时刻只能控制液压执行器一个腔的压力或流量，可控性差；工作时执行器进出口同时节流，压力损失较大，特别是在超越负载的工况下，这一问题更为严重，造成较大的***发热，能耗损失。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种负流量进出口独立复合控制液压***，有效地解决现有负流量***中可控性差、阀口节流损失大的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种负流量进出口独立复合控制液压***，包括有主泵控制阀、变量活塞、动力源、主泵、先导泵、主回路安全阀、第Ⅰ主控多路阀、第Ⅱ主控多路阀、第Ⅲ主控多路阀、动臂液压缸、回转液压马达、第Ⅰ回转制动阀、第Ⅱ回转制动阀、第Ⅰ单向阀、第Ⅱ单向阀、负流量控制回路安全阀、流量检测液阻、第Ⅰ操作手柄、第Ⅱ操作手柄、第Ⅰ动臂控制先导阀、第Ⅱ动臂控制先导阀、第Ⅰ回转控制先导阀及第Ⅱ回转控制先导阀；其特征在于：

增设有第Ⅰ比例节流阀、第Ⅱ比例节流阀、第Ⅲ比例节流阀、第Ⅳ比例节流阀、第Ⅰ二位二通电磁阀及第Ⅱ二位二通电磁阀；

所述第Ⅰ比例节流阀的第Ⅰ比例节流阀工作油口H与动臂液压缸的有杆腔通过液压管路连通、第Ⅰ比例节流阀的出油口与油箱连通；

所述第Ⅱ比例节流阀的第Ⅱ比例节流阀工作油口I与动臂液压缸的无杆腔通过液压管路连通、第Ⅱ比例节流阀的出油口与油箱连通；

所述第Ⅲ比例节流阀的第Ⅲ比例节流阀工作油口G与回转液压马达

的回转液压马达第一油口X通过液压管路连通、第Ⅲ比例节流阀的出油口与油箱连通；

所述第Ⅳ比例节流阀的第Ⅳ比例节流阀工作油口L与回转液压马达的回转液压马达第二油口Y通过液压管路连通、第Ⅳ比例节流阀的出油口与油箱连通；

所述第Ⅰ二位二通电磁阀的第Ⅰ二位二通电磁阀进油口V与第Ⅰ主控多路阀出油口Q通过液压管路连通、第Ⅰ二位二通电磁阀的出油口与油箱连通；

所述第Ⅱ二位二通电磁阀的第Ⅱ二位二通电磁阀进油口W与第Ⅱ主控多路阀工作油口R通过液压管路连通、第Ⅱ二位二通电磁阀出油口与油箱连通。

在上述技术方案中，所述第Ⅰ比例节流阀、第Ⅱ比例节流阀、第Ⅲ比例节流阀和第Ⅳ比例节流阀是先导式比例节流阀、直动式比例节流阀、电闭环式比例节流阀和机械内闭式比例节流阀中的一种；所述第Ⅰ二位二通电磁阀和第Ⅱ二位二通电磁阀是先导式二位二通电磁阀，或是直动式二位二通电磁阀。

上述一种负流量进出口独立复合控制液压***，在***中通过负流量控制使主泵的排量变化的同时，在动臂液压缸和回转液压马达两腔分别增设比例节流阀，当主泵通过主控多路阀给动臂液压缸或回转液压马达一腔供油时，供油一腔的压力或流量由主控多路阀控制，动臂液压缸或回转液压马达另外一腔连接的比例节流阀通过阀芯的移动来控制压力或流量，实现进出油口压力或流量的独立控制。

与现有技术相比，本发明上述所提供的一种负流量进出口独立复合控制液压***，具有的优点与积极效果在于：本***将控制阀进回油同时节流改为进出油口分别节流，减少了阀口处的节流损失，减少了***发热，特别是在超越负载工况，不仅显著降低节流损失，并可提高液压执行器的运行速度，方便实现流量再生，效果更为显著；本***独立控制液压执行器两腔压力或流量，提高了工***的可控性，使***运行更加平稳；本***根据需要分别采用进口节流调速、出口节流调速以及进出口复合节流调速；本***采用负流量控制液压***，也可以采用负流量进出口独立复合控制液压***。

为了更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图通过具体实施方式对本发明的技术方案作出进一步的说明。

附图说明

图1是本发明实施例中挖掘机的这题结构示意图。

图2是本发明具体实施例的结构原理图。

图中：1、主泵控制阀；2、变量活塞；3、动力源；4、主泵；5、先导泵；6、主回路安全阀；7、第Ⅰ主控多路阀；8、第Ⅱ主控多路阀；9、第Ⅰ比例节流阀；10、第Ⅱ比例节流阀；11、第Ⅲ比例节流阀；12、第Ⅳ比例节流阀；13、动臂液压缸；14、第Ⅱ操作手柄；15、回转液压马达；16、第Ⅰ回转制动阀；17、第Ⅱ回转制动阀；18、第Ⅰ单向阀；19、第Ⅱ单向阀；20、负流量控制回路安全阀；21、流量检测液阻；22、第Ⅰ操作手柄；23、第Ⅰ动臂控制先导阀；24、第Ⅱ动臂控制先导阀；25、第Ⅰ回转控制先导阀；26、第Ⅱ回转控制先导阀；27、第Ⅲ主控多路阀；28、第Ⅰ二位二通电磁阀；29、第Ⅱ二位二通电磁阀；30、铲斗；31、斗杆；32、铲斗液压缸；33、斗杆液压缸；34、动臂；35、上车；36、下车。

P：第Ⅲ主控多路阀进油；P1：第Ⅰ主控多路阀第一进油口；P2：第Ⅰ主控多路阀第二进油口；P3：第Ⅱ主控多路阀第一进油口；P4：第Ⅱ主控多路阀第二进油口；T：油箱；A：第Ⅰ主控多路阀第一工作油口；B：第Ⅰ主控多路阀第二工作油口；C：第Ⅰ主控多路阀第三工作油口；D：第Ⅱ主控多路阀第一工作油口；E：第Ⅱ主控多路阀第二工作油口；F：第Ⅱ主控多路阀第三工作油口；H：第Ⅰ比例节流阀工作油口；I：第Ⅱ比例节流阀工作油口；G：第Ⅲ比例节流阀工作油口；L：第Ⅳ比例节流阀工作油口；X：回转液压马达第一油口；Y：回转液压马达第二油口；N：第Ⅲ主控多路阀第一工作油口；O：第Ⅲ主控多路阀第二工作油口；M：主泵控制阀工作油口；Q：第Ⅰ主控多路阀出油口；R：第Ⅱ主控多路阀工作油口；V：第Ⅰ二位二通电磁阀进油口；W：第Ⅱ二位二通电磁阀进油口；K：主泵控制阀远程控制口；K1：第Ⅰ主控多路阀第一远程控制口；K2：第Ⅰ主控多路阀第二远程控制口；K3：第Ⅱ主控多路阀第一远程控制口；K4：第Ⅱ主控多路阀第二远程控制口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

附图2显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括有主泵控制阀1、变量活塞2、动力源3、主泵4、先导泵5、主回路安全阀6、第Ⅰ主控多路阀7、第Ⅱ主控多路阀8、第Ⅰ比例节流阀9、第Ⅱ比例节流阀10、第Ⅲ比例节流阀11、第Ⅳ比例节流阀12、动臂液压缸13、第Ⅱ操作手柄14、回转液压马达15、第Ⅰ回转制动阀16、第Ⅱ回转制动阀17、第Ⅰ单向阀18、第Ⅱ单向阀19、负流量控制回路安全阀20、流量检测液阻21、第Ⅰ操作手柄22、第Ⅰ动臂控制先导阀23、第Ⅱ动臂控制先导阀24、第Ⅰ回转控制先导阀25、第Ⅱ回转控制先导阀26、第Ⅲ主控多路阀27、第Ⅰ二位二通电磁阀28、第Ⅱ二位二通电磁阀29。

其中：该动力源3、主泵4和先导泵5同轴布置；第Ⅰ比例节流阀9的工作油口H、第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第一工作油口A和动臂液压缸13的有杆腔通过液压管路连通，第Ⅰ比例节流阀9的出油口和油箱连通，第Ⅱ比例节流阀10的第Ⅱ比例节流阀工作油口I、第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第三工作油口C和动臂液压缸13的无杆腔通过液压管路连通，第Ⅱ比例节流阀10的出油口和油箱连通，第Ⅲ比例节流阀11的第Ⅲ比例节流阀工作油口G、第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第一工作油口D、第Ⅰ回转制动阀16的进油口、第Ⅰ单向阀18的出油口和回转液压马达15的回转液压马达第一油口X通过液压管路连通，第Ⅲ比例节流阀11的出油口和油箱连通，第Ⅳ比例节流阀12的第Ⅳ比例节流阀工作油口L、第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第三工作油口F、第Ⅱ回转制动阀17的进油口、第Ⅱ单向阀19的出油口和回转液压马达15的回转液压马达第二油口Y通过液压管路连通，第Ⅳ比例节流阀12的出油口和油箱相连，第Ⅰ二位二通电磁阀28的第Ⅰ二位二通电磁阀进油口V和第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀出油口Q通过液压管路连通，第Ⅰ二位二通电磁阀28的出油口和油箱连通，第Ⅱ二位二通电磁阀29的第Ⅱ二位二通电磁阀进油口W和第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀工作油口R通过液压管路连通，第Ⅱ二位二通电磁阀29的出油口和油箱连通；

第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第一进油口P1、第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第二进油口P2、第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第二进油口P4、第Ⅲ主控多路阀27的第Ⅲ主控多路阀进油口P和主泵4的出油口通过液压管路连通，第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第二工作油口B和第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第一进油口P3连通，第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第一远程控制口K1和第Ⅰ动臂控制先导阀23的出油口连通，第Ⅰ主控多路阀7的第Ⅰ主控多路阀第二远程控制口K2和第Ⅱ动臂控制先导阀24的出油口连通；第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第二工作油口E和流量检测液阻21的进油口连通，第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第一远程控制口K3和第Ⅰ回转控制先导阀25的出油口连通，第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第二远程控制口K4和第Ⅱ回转控制先导阀26的出油口连通；第Ⅲ主控多路阀27的出油口和油箱连通，第Ⅲ主控多路阀27的第Ⅲ主控多路阀第一工作油口N和第Ⅲ主控多路阀27的第Ⅲ主控多路阀第二工作油口O分别和其他执行器的两端相连通；

流量检测液阻21的进油口、负流量控制回路安全阀20的进油口、主泵控制阀1的主泵控制阀远程控制口K和第Ⅱ主控多路阀8的第Ⅱ主控多路阀第二工作油口E相连通，流量检测液阻21的出油口、负流量控制回路安全阀20的出油口和油箱相连通；主回路安全阀6的进油口、变量活塞2的小腔、主泵控制阀1的进油口和先导泵5的出油口相连通，主回路安全阀6的出油口、主泵控制阀1的出油口和油箱相连通，主泵控制阀1的主泵控制阀工作油口M和变量活塞2的大腔相连通；第Ⅰ动臂控制先导阀23的进油口、第Ⅱ动臂控制先导阀24的进油口、第Ⅰ回转控制先导阀25的进油口、第Ⅱ回转控制先导阀26的进油口和主泵4的出油口相连通，第Ⅰ动臂控制先导阀23的远程控制口、第Ⅱ动臂控制先导阀24的远程控制口和第Ⅰ操作手柄22相连，第Ⅰ回转控制先导阀25的远程控制口、第Ⅱ回转控制先导阀26的远程控制口和第Ⅱ操作手柄14相连；第Ⅰ回转制动阀16的出油口、第Ⅱ回转制动阀17的出油口、第Ⅰ单向阀18的进油口、第Ⅱ单向阀19的进油口和油箱相连通。

具体实施例中的挖掘机为20t挖掘机，主泵4的排量为100ml/r，第Ⅰ主控多路阀、第Ⅱ主控多路阀选通径为25的中位开式多路换向阀，第Ⅰ比例节流阀、第Ⅱ比例节流阀、第Ⅲ比例节流阀、第Ⅳ比例节流阀选通径为20的直动式比例节流阀，第Ⅰ二位二通电磁阀、第Ⅱ二位二通电磁阀选通径为20的自动式电磁阀。

参照附图2所示，详述本实施例的结构工作原理如下：

（1）在液压***中的第Ⅱ主控多路阀8的回油道上设置有一个负流量控制回路安全阀20和流量检测液阻21而组成负流量控制检测单元，油液通过流量检测液阻21会产生压差，将流量检测液阻21的进油口压力作为负流量控制压力引至液压泵变量机构的主泵控制阀1的控制油口K，从而控制主泵4的排量。负流量控制压力越大，变量活塞2大腔的压力越低，变量活塞2向左移动，主泵4的斜盘倾角变小，主泵4的输出流量减小。

（2）当第Ⅰ操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23和第Ⅱ动臂控制先导阀24使回路中第Ⅰ主控多路阀7以及第Ⅱ操作手柄14通过控制第Ⅰ回转控制先导阀25和第Ⅱ回转控制先导阀26使回路中第Ⅱ主控多路阀8均处于中位时，第Ⅰ主控多路阀7的油口P1-B和第Ⅱ主控多路阀8的油口P3-E卸荷回路接通，主泵4的全部流量通过流量检测液阻21回到油箱，通过流量检测液阻21的流量达到最大值，进而使得负流量控制压力为最大值，负流量控制压力的最大值由与流量检测液阻21并联的负流量控制回路安全阀20确定，使得主泵4的排量自动减小到最小，大大减小了空流损失。

（3）当第Ⅰ操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23和第Ⅱ动臂控制先导阀24使回路中第Ⅰ主控多路阀7或第Ⅱ操作手柄14通过控制第Ⅰ回转控制先导阀25和第Ⅱ回转控制先导阀26使回路中第Ⅱ主控多路阀8处于左位与中位之间时，主泵4的输出流量部分通过第Ⅰ主控多路阀7的油口P2-C进入动臂液压缸13的无杆腔或通过第Ⅱ主控多路阀8的油口P4-F进入回转液压马达15的Y油口。在第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或第Ⅱ二位二通电磁阀29的进油口W没有和油箱接通的情况下，第Ⅰ比例节流阀9的工作油口H和油箱接通或第Ⅲ比例节流阀11的工作油口G和油箱接通而第Ⅱ比例节流阀10的工作油口I或第Ⅳ比例节流阀12的工作油口L没有和油箱接通，动臂液压缸13的有杆腔的液压油通过第Ⅰ比例节流阀9的工作油口H或回转液压马达15第一油口X的液压油通过第Ⅲ比例节流阀11的工作油口G流回到油箱，通过控制第Ⅰ比例节流阀9或第Ⅲ比例节流阀11所开阀口的大小来控制动臂液压缸13有杆腔或回转液压马达15的X油口的流量或者压力，使它们以需要的作业速度平稳运作，从而减少了阀口出的节流损失；在第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或第Ⅱ二位二通电磁阀29的工作油口W和油箱接通的情况下，动臂液压缸13的有杆腔的液压油通过第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或回转液压马达15第一油口X的液压油通过第Ⅱ二位二通电磁阀29的工作油口W流回到油箱，此时只有负流量控制没有进出口独立控制。在上述两种情况下，通过流量检测液阻21的流量减少，流量检测液阻21进油口的压力减小，主泵4的排量增大以满足作业速度的需要；当第Ⅰ主控多路阀7或第Ⅱ主控多路阀8位于左极限位时，主泵4的输出流量全部通过第Ⅰ主控多路阀7的油口P2-C进入动臂液压马达13的无杆腔或通过第Ⅱ主控多路阀8的油口P4-F进入回转液压马达15的Y油口，没有流量通过流量检测液阻21，主泵4的排量增大到最大以满足作业速度的需要。

（4）当第Ⅰ操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23和第Ⅱ动臂控制先导阀24使回路中第Ⅰ主控多路阀7或第Ⅱ操作手柄14通过控制第Ⅰ回转控制先导阀25和第Ⅱ回转控制先导阀26使回路中第Ⅱ主控多路阀8处于右位与中位之间时，主泵4的输出流量部分通过第Ⅰ主控多路阀7的油口P2-A进入动臂液压缸13的有杆腔或通过第Ⅱ主控多路阀8的油口P4-D进入回转液压马达15的X油口。在第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或第Ⅱ二位二通电磁阀29的工作油口W没有和油箱接通的情况下，第Ⅱ比例节流阀10的工作油口I接通或第Ⅳ比例节流阀12的工作油口L和油箱接通而第Ⅰ比例节流阀9的工作油口H或第Ⅲ比例节流阀11的工作油口G没有和油箱接通，动臂液压缸13的无杆腔的液压油通过第Ⅱ比例节流阀10的工作油口I或回转液压马达15第二油口Y的液压油通过第Ⅳ比例节流阀12的工作油口L流回到油箱，通过控制第Ⅱ比例节流阀10或第Ⅳ比例节流阀12所开阀口的大小来控制动臂液压缸13无杆腔或回转液压马达15的Y油口的流量或者压力，使它们以需要的作业速度平稳运作，从而减少了阀口出的节流损失；在第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或第Ⅱ二位二通电磁阀29的工作油口W和油箱接通的情况下，动臂液压缸13的无杆腔的液压油通过第Ⅰ二位二通电磁阀28的工作油口V或回转液压马达15第二油口Y的液压油通过第Ⅱ二位二通电磁阀29的工作油口W流回到油箱，此时只有负流量控制没有进出口独立控制。在上述两种情况下，通过流量检测液阻21的流量减少，流量检测液阻21进油口的压力减小，主泵4的排量增大以满足作业速度的需要；当第Ⅰ主控多路阀7或第Ⅱ主控多路阀8位于右极限位时，主泵4的输出流量全部通过第Ⅰ主控多路阀7的油口P2-A进入动臂液压马达13的有杆腔或通过第Ⅱ主控多路阀8的油口P4-D进入回转液压马达15的X油口，没有流量通过流量检测液阻21，主泵4的排量增大到最大以满足作业速度的需要。

以上所述，仅是本发明的较佳实施而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种负流量进出口独立复合控制液压***，包括有主泵控制阀、变量活塞、动力源、主泵、先导泵、主回路安全阀、第Ⅰ主控多路阀、第Ⅱ主控多路阀、第Ⅲ主控多路阀、动臂液压缸、回转液压马达、第Ⅰ回转制动阀、第Ⅱ回转制动阀、第Ⅰ单向阀、第Ⅱ单向阀、负流量控制回路安全阀、流量检测液阻、第Ⅰ操作手柄、第Ⅱ操作手柄、第Ⅰ动臂控制先导阀、第Ⅱ动臂控制先导阀、第Ⅰ回转控制先导阀及第Ⅱ回转控制先导阀；其特征在于：

增设有第Ⅰ比例节流阀（9）、第Ⅱ比例节流阀（10）、第Ⅲ比例节流阀（11）、第Ⅳ比例节流阀（12）、第Ⅰ二位二通电磁阀（28）及第Ⅱ二位二通电磁阀（29）；

所述第Ⅰ比例节流阀（9）的第Ⅰ比例节流阀工作油口H与动臂液压缸（13）的有杆腔通过液压管路连通、第Ⅰ比例节流阀（9）的出油口与油箱连通；

所述第Ⅱ比例节流阀（10）的第Ⅱ比例节流阀工作油口I与动臂液压缸（13）的无杆腔通过液压管路连通、第Ⅱ比例节流阀（10）的出油口与油箱连通；

所述第Ⅲ比例节流阀（11）的第Ⅲ比例节流阀工作油口G与回转液压马达

（15）的回转液压马达第一油口X通过液压管路连通、第Ⅲ比例节流阀（11）的出油口与油箱连通；

所述第Ⅳ比例节流阀（12）的第Ⅳ比例节流阀工作油口L与回转液压马达

（15）的回转液压马达第二油口Y通过液压管路连通、第Ⅳ比例节流阀（12）的出油口与油箱连通；

所述第Ⅰ二位二通电磁阀（28）的第Ⅰ二位二通电磁阀进油口V与第Ⅰ主控多路阀出油口Q通过液压管路连通、第Ⅰ二位二通电磁阀（28）的出油口与油箱连通；

所述第Ⅱ二位二通电磁阀（29）的第Ⅱ二位二通电磁阀进油口W与第Ⅱ主控多路阀工作油口R通过液压管路连通、第Ⅱ二位二通电磁阀（29）的出油口与油箱连通。

2.根据权利要求1所述的负流量进出口独立复合控制液压***，其特征在于：所述第Ⅰ比例节流阀（9）、第Ⅱ比例节流阀（10）、第Ⅲ比例节流阀（11）及第Ⅳ比例节流阀（12）是先导式比例节流阀、直动式比例节流阀、电闭环式比例节流阀和机械内闭式比例节流阀中的一种。

3.根据权利要求1所述的负流量进出口独立复合控制液压***，其特征在于：所述第Ⅰ二位二通电磁阀（28）和第Ⅱ二位二通电磁阀（29）是先导式二位二通电磁阀，或是直动式二位二通电磁阀。