CN109139598A - 一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体传动与控制技术领域，尤其是一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀，包括二次溢流阀一、二次溢流阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二、梭阀、定差减压阀、二位二通电磁换向阀和集成阀块，本发明利用两个三位三通电磁换向阀控制同一个执行器，从而实现了双阀控式负载口独立控制，在此基础之上，利用定差减压阀对进口油路的三位三通电磁换向阀进行机压差补偿，从而实现了进口流量的比例控制。

Description

一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀
技术领域
本发明涉及流体传动与控制技术领域，具体领域为一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀。
背景技术
传统的工程机械、农业机械以及工业机械的阀控液压***，均采用一个多边节流的主控制阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路，在进口节流调速的过程中，出口同时进行节流，这造成了多余的出口节流损失。因此，传统的阀控***虽然能够达到较好的运动控制效果，却在一定程度上使得***能耗大、效率低。为了克服传统阀控液压***效率低的问题，出现了液压执行器进、出口独立控制负载口独立控制技术，分别利用多个阀芯对液压执行器进、出口油路进行独立控制，通过不同的控制逻辑来完成液压执行器的两个方向的运动控制，在完成进口节流调速控制的同时，可以兼顾出口压力控制，从而避免了传统阀控液压***中重复的节流损失。
负载口独立控制***是一个典型的多输入多输出控制***，存在着压力、流量的耦合控制，是一个复杂多变的控制***。目前，在负载口独立控制***中的流量控制中，均采用“电液压差补偿方法”进行流量控制，通过内置的阀芯位移传感器检测阀芯位移并以电反馈的方式实现流量控制，此种控制方法复杂，对控制器要求较高，并且需要大量的试验进行性能调试，因此，很难在工业机械的液压***中进行推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀，以解决现有技术中流量控制方法复杂，对控制器要求较高，不易实现的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀包括二次溢流阀一、二次溢流阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二、梭阀、定差减压阀、二位二通电磁换向阀和集成阀块；
所述集成阀块上钻有第一进油口、第二进油口、第一回油口、第二回油口、第一负载敏感油口、第二负载敏感油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口和第二进油口连通，所述第一回油口和第二回油口连通；
所述定差减压阀的进油口与集成阀块的第一进油口、第二进油口通过液压管路相连，所述定差减压阀的工作油口、三位三通电磁换向阀一的进油口和三位三通电磁换向阀二的进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的回油口、三位三通电磁换向阀二的回油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的工作油口、二位二通电磁换向阀的工作油口、二位三通电磁换向阀二的进油口、二次溢流阀一的进油口和集成阀块的第一工作油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二的工作油口、二位二通电磁换向阀的进油口、二位三通电磁换向阀二的回油口、二次溢流阀二的进油口和集成阀块的第二工作油口通过液压管路相连，二次溢流阀一的工作油口、二次溢流阀二的工作油口、二位三通电磁换向阀一的进油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一的回油口与二位三通电磁换向阀二的工作油口通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一的工作油口、梭阀的第一比较油口与定差减压阀的控制油口通过液压管路相连，梭阀的输出油口与集成阀块的第一负载敏感油口通过液压管路相连，梭阀的第二比较油口与集成阀块的负第二负载敏感油口通过液压管路相连。
优选的，所述二次溢流阀一包括单向阀和溢流阀，所述单向阀的出油口与溢流阀的出油口通过液压管路相连形成二次溢流阀一的工作油口，所述单向阀的进油口与溢流阀的进油口通过液压管路相连形成二次溢流阀一的进油口。
优选的，所述二次溢流阀二的结构与二次溢流阀一的结构一致。
一种应用基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***，包括液压缸、第一独立控制阀、油箱、变量泵、第二独立控制阀和液压马达，所述第一独立控制阀的第二回油口与第二独立控制阀的第一回油口通过液压管路相连，形成共同回油口，第一独立控制阀的第二进油口与第二独立控制阀的第一进油口通过液压管路相连，形成共同进油口，第一独立控制阀的第二负载敏感油口与第二独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，形成共同负载敏感油口，变量泵的吸油口与油箱通过液压管路相连，变量泵的出油口与第一独立控制阀的第一进油口通过液压管路相连，变量泵的负载敏感油口与第一独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第二回油口通过液压管路与油箱相连，第一独立控制阀的第一回油口、第二独立控制阀的第二负载敏感油口、第二独立控制阀的第二进油口通过堵头堵死，第一独立控制阀的第一工作油口与液压缸的第一工作油口通过液压管路相连，第一独立控制阀的第二工作油口与液压缸的第二工作油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第一工作油口与液压马达的第一工作油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第二工作油口与液压马达的第二工作油口通过液压管路相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请利用两个三位三通电磁换向阀控制同一个执行器，从而实现了双阀控式负载口独立控制，在此基础之上，利用定差减压阀对进口油路的三位三通电磁换向阀进行机压差补偿，从而实现了进口流量的比例控制，本申请不但具有负载口独立控制的特性，而且有效避免了传统负载口独立控制***中的阀芯位移检测，在控制的过程中鲁棒性好、实用性强，不需要对控制阀芯进行特殊加工，涉及到的液压元件采用常规的插装阀即可实现。
附图说明
图1是基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的原理图；
图2是二次溢流阀的原理图；
图3是应用基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***的原理图；
图4是应用基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***的原理框图。
图中：1.1、二次溢流阀一，1.2、二次溢流阀二，2.1、二位三通电磁换向阀一，2.2、二位三通电磁换向阀二，3.1、三位三通电磁换向阀一，3.2、三位三通电磁换向阀二，4、梭阀，5、定差减压阀，6、二位二通电磁换向阀，7、集成阀块，8、液压缸，9、第一独立控制阀，10、油箱，11、变量泵，12、第二独立控制阀，13、液压马达，101、单向阀，102、溢流阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀包括二次溢流阀一1.1、二次溢流阀二1.2、二位三通电磁换向阀一2.1、二位三通电磁换向阀二2.2、三位三通电磁换向阀一3.1、三位三通电磁换向阀二3.2、梭阀4、定差减压阀5、二位二通电磁换向阀6和集成阀块7；集成阀块7上钻有第一进油口P1、第二进油口P2、第一回油口T1、第二回油口T2、第一负载敏感油口LS1、第二负载敏感油口LS2、第一工作油口A和第二工作油口B，第一进油口P1和第二进油口P2连通，第一回油口T1和第二回油口T2连通；定差减压阀5的进油口P与集成阀块7的第一进油口P1、第二进油口P2通过液压管路相连，定差减压阀5的工作油口A、三位三通电磁换向阀一3.1的进油口P和三位三通电磁换向阀二3.2的进油口P通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一3.1的回油口T、三位三通电磁换向阀二3.2的回油口T与集成阀块7的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一3.1的工作油口A、二位二通电磁换向阀6的工作油口A、二位三通电磁换向阀二2.2的进油口P、二次溢流阀一1.1的进油口P和集成阀块7的第一工作油口A通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二3.2的工作油口A、二位二通电磁换向阀6的进油口P、二位三通电磁换向阀二2.2的回油口T、二次溢流阀二1.2的进油口P和集成阀块7的第二工作油口B通过液压管路相连，二次溢流阀一1.1的工作油口A、二次溢流阀二1.2的工作油口A、二位三通电磁换向阀一2.1的进油口P与集成阀块7的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一2.1的回油口T与二位三通电磁换向阀二2.2的工作油口A通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一2.1的工作油口A、梭阀4的第一比较油口A与定差减压阀5的控制油口X通过液压管路相连，梭阀4的输出油口C与集成阀块7的第一负载敏感油口LS1通过液压管路相连，梭阀4的第二比较油口B与集成阀块7的负第二负载敏感油口LS2通过液压管路相连。
基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的工作原理：液压油通过集成阀块7的第一进油口P1或第二进油口P2，流经定差减压阀5后，分为两个支路，一路流入三位三通电磁换向阀一3.1，一路流入三位三通电磁换向阀二3.2，三位三通电磁换向阀一3.1和三位三通电磁换向阀二3.2通过控制输入电信号可以控制油路的通断和流量的大小，当三位三通电磁换向阀一3.1的阀芯换向到左位时，三位三通电磁换向阀二3.2的阀芯则需换向到右位时，从而实现三位三通电磁换向阀一3.1进油，向集成阀块7的第一工作油口A输入高压油，液压油从集成阀块7的第二工作油口B回入后，经过三位三通电磁换向阀一3.1流入集成阀块7的第一回油口T1或第二回油口T2，当三位三通电磁换向阀一3.1的阀芯换向到左位时，则刚好相反，可以实现三位三通电磁换向阀一3.1控制进油，三位三通电磁换向阀一3.1控制回油，整个过程可以实现液压执行器的进油路和出油路的独立控制。当三位三通电磁换向阀一3.1控制进油，三位三通电磁换向阀一3.1控制回油时，高压油口为集成阀块7的第一工作油口A，二位三通电磁换向阀一2.1处于右位，二位三通电磁换向阀一2.1处于右位，可以将集成阀块7的第一工作油口A的工作压力引入定差减压阀5的控制油口X和梭阀4的第一比较油口A，从而通过定差减压阀5来保证进油阀三位三通电磁换向阀一3.1的进、出油口两端的压差为恒定值，从而实现三位三通电磁换向阀一3.1控制的流量与负载无关，并将工作压力通过梭阀4的输出油口C向集成阀块7的第一负载敏感油口LS1输出；当三位三通电磁换向阀一3.1控制进油，三位三通电磁换向阀一3.1控制回油时，高压油口为集成阀块7的第二工作油口B，二位三通电磁换向阀一2.1处于左位，二位三通电磁换向阀一2.1处于右位，可以将集成阀块7的第二工作油口B的工作压力引入定差减压阀5的控制油口X和梭阀4的第一比较油口A，从而通过定差减压阀5来保证进油阀三位三通电磁换向阀一3.1的进、出油口两端压差为恒定值，从而实现三位三通电磁换向阀一3.1控制的流量与负载无关，并将工作压力通过梭阀4的输出油口C向集成阀块7的第一负载敏感油口LS1输出。
进一步的，二次溢流阀二1.2的结构与二次溢流阀一1.1的结构一致，原理相同，本段中统称为二次溢流阀，如图2所示，该二次溢流阀包括单向阀101和溢流阀102，单向阀101的出油口A1与溢流阀102的出油口A2通过液压管路相连形成二次溢流阀的工作油口A，单向阀101的进油口P1与溢流阀102的进油口P2通过液压管路相连形成二次溢流阀的进油口P，二次溢流阀的进油口P与执行器的第一工作油口A或第二工作油口B相连，工作油口A与回油口T相连，当液压油从进油口P进油、出油口A回油时，液压油不能经过单向阀101，只有达到溢流阀102的设定压力值后，才可从A口流出，因而可以起到高压溢流作用；当液压油从出油口A进油、出油口P回油时，液压油经过单向阀101，而不经过溢流阀102，因而，当执行器吸空时，可以起到补油的作用。
本申请还提供一种应用基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***，如图3所示，包括液压缸8、第一独立控制阀9、油箱10、变量泵11、第二独立控制阀12和液压马达13，第一独立控制阀9的第二回油口T2与第二独立控制阀12的第一回油口T1通过液压管路相连，形成共同回油口，第一独立控制阀9的第二进油口P2与第二独立控制阀12的第一进油口P1通过液压管路相连，形成共同进油口，第一独立控制阀9的第二负载敏感油口LS2与第二独立控制阀12的第一负载敏感油口LS1通过液压管路相连，形成共同负载敏感油口，变量泵11的吸油口T与油箱10通过液压管路相连，变量泵11的出油口P与第一独立控制阀9的第一进油口P1通过液压管路相连，变量泵11的负载敏感油口LS与第一独立控制阀9的第一负载敏感油口LS1通过液压管路相连，第二独立控制阀12的第二回油口T2通过液压管路与油箱10相连，第一独立控制阀9的第一回油口T1、第二独立控制阀12的第二负载敏感油口LS2、第二独立控制阀12的第二进油口P2通过堵头堵死，第一独立控制阀9的第一工作油口A与液压缸8的第一工作油口A通过液压管路相连，第一独立控制阀9的第二工作油口B与液压缸8的第二工作油口B通过液压管路相连，第二独立控制阀12的第一工作油口A与液压马达13的第一工作油口A通过液压管路相连，第二独立控制阀12的第二工作油口B与液压马达13的第二工作油口B通过液压管路相连。
应用基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***的工作原理：变量泵11在电动机或发动机的带动下，从油箱10吸入液压油，并向第一独立控制阀9和第二独立控制阀12进行供油，第一独立控制阀9控制着液压缸8的活塞杆伸出速度和方向，第二独立控制阀12控制着液压马达13的转速速度和方向，并且可以将液压缸8和液压马达13的最高工作压力通过第一独立控制阀9的第一负载敏感口LS1引回变量泵11的负载敏感口LS，从而完成液压执行器负载口独立控制的同时，实现负载敏感功能。
优选的，如图4所示，基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀可以根据液压执行器的数量进行相应增加，利用控制器向每一个独立控制阀发出电信号，从而实现每一个独立控制阀对液压执行器的控制，以第一联为例，其工作原理是当控制器感受到电控手柄的主动输入信号后，根据输入信号的大小和方向，根据相应的控制逻辑，向第一联内的五个电磁阀发出电控信号，进而控制进出、流出液压缸的流量，实现控制一联液压执行器的运动控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀，其特征在于：包括二次溢流阀一、二次溢流阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二、梭阀、定差减压阀、二位二通电磁换向阀和集成阀块；
所述集成阀块上钻有第一进油口、第二进油口、第一回油口、第二回油口、第一负载敏感油口、第二负载敏感油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口和第二进油口连通，所述第一回油口和第二回油口连通；
所述定差减压阀的进油口与集成阀块的第一进油口、第二进油口通过液压管路相连，所述定差减压阀的工作油口、三位三通电磁换向阀一的进油口和三位三通电磁换向阀二的进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的回油口、三位三通电磁换向阀二的回油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的工作油口、二位二通电磁换向阀的工作油口、二位三通电磁换向阀二的进油口、二次溢流阀一的进油口和集成阀块的第一工作油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二的工作油口、二位二通电磁换向阀的进油口、二位三通电磁换向阀二的回油口、二次溢流阀二的进油口和集成阀块的第二工作油口通过液压管路相连，二次溢流阀一的工作油口、二次溢流阀二的工作油口、二位三通电磁换向阀一的进油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一的回油口与二位三通电磁换向阀二的工作油口通过液压管路相连，二位三通电磁换向阀一的工作油口、梭阀的第一比较油口与定差减压阀的控制油口通过液压管路相连，梭阀的输出油口与集成阀块的第一负载敏感油口通过液压管路相连，梭阀的第二比较油口与集成阀块的负第二负载敏感油口通过液压管路相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀，其特征在于：所述二次溢流阀一包括单向阀和溢流阀，所述单向阀的出油口与溢流阀的出油口通过液压管路相连形成二次溢流阀一的工作油口，所述单向阀的进油口与溢流阀的进油口通过液压管路相连形成二次溢流阀一的进油口。
3.根据权利要求1所述的一种基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀，其特征在于：所述二次溢流阀二的结构与二次溢流阀一的结构一致。
4.一种应用权利要求1所述的基于机液压差补偿的双阀控式负载口独立控制阀的液压***，其特征在于：包括液压缸、第一独立控制阀、油箱、变量泵、第二独立控制阀和液压马达，所述第一独立控制阀的第二回油口与第二独立控制阀的第一回油口通过液压管路相连，形成共同回油口，第一独立控制阀的第二进油口与第二独立控制阀的第一进油口通过液压管路相连，形成共同进油口，第一独立控制阀的第二负载敏感油口与第二独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，形成共同负载敏感油口，变量泵的吸油口与油箱通过液压管路相连，变量泵的出油口与第一独立控制阀的第一进油口通过液压管路相连，变量泵的负载敏感油口与第一独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第二回油口通过液压管路与油箱相连，第一独立控制阀的第一回油口、第二独立控制阀的第二负载敏感油口、第二独立控制阀的第二进油口通过堵头堵死，第一独立控制阀的第一工作油口与液压缸的第一工作油口通过液压管路相连，第一独立控制阀的第二工作油口与液压缸的第二工作油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第一工作油口与液压马达的第一工作油口通过液压管路相连，第二独立控制阀的第二工作油口与液压马达的第二工作油口通过液压管路相连。
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