CN110131230A - 一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀 - Google Patents

一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀 Download PDF

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CN110131230A CN201910504198.XA CN201910504198A CN110131230A CN 110131230 A CN110131230 A CN 110131230A CN 201910504198 A CN201910504198 A CN 201910504198A CN 110131230 A CN110131230 A CN 110131230A
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胡芳芳
陈崑
徐光德
陈启松
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Abstract

本发明公开了一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，一包括设在一端的进油阀组、设在另一端的回油阀组；所述进油阀组与回油阀组之间设置组合式换向阀组；进油阀组、组合式换向阀组和回油阀组之间通过设在阀体大面的主压力油道、第一压力敏感油道、第一信号源输入油道、主回油道相互沟通，并与设在进油阀组上的第二压力敏感油道、第三压力敏感油道、敏感油路卸荷油道共同构成完整的全负荷敏感控制油路；所述组合式换向阀组包括“O”型机能换向阀组、“Yx”型机能换向阀组、“C”型机能换向阀组、“N”型机能换向阀组。

Description

一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀
技术领域
本发明属于计算机控制液压装置领域，涉及一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀。
背景技术
由于各类大中型液压机械对高效、精准控制、节能环保要求的日益提高，采用负荷敏感多路阀作为节能型液压控制技术正在予以大力推广和应用。由于液压负荷敏感控制技术尚属新兴液压控制技术，国内应用时间较短，国内目前使用的80％以上的负荷敏感多路阀均采用德国Rexroth、美国HUSCO、美国SAUER、荷兰AMCA、日本川崎等国外著名液压厂商产品。
1.现有的负荷敏感多路阀所采用的敏感油路控制方式
1.1目前国内将流量补偿阀前置控制型式的组合式负荷敏感多路阀通常采用从换向阀组的A、B油口处采集压力信号作为敏感控制油，经梭阀比较后压力高的作为本阀组控制信号输出再经本阀组另一梭阀与其它换向阀组所输出的压力信号相比较，压力高的输出到进油阀组至变量泵***(闭心式)去控制变量机构；或在定量泵***(开心式)中去控制压力反馈阀，实现主工作压力受负载压力的随动控制。这一控制方式的缺陷是对众多梭阀的可靠性和对油液清洁度的要求特别高，在压力信号经过的每一环节都不能产生故障，否则会造成控制失效，在组合式换向阀组的情况下尤为突显。另外阀体的压力信号通道细长小孔较多，加工难度较大，存在压力信号的衰减，灵敏度及反馈速度下降。
1.2包括德国Rexroth在内的多种负荷敏感多路阀由于是在流量补偿阀通向执行元件的流量中分流压力信号，造成部分工作流量的损失，导致高负载下的运行速度会因压力信号的分流产生一个突然减速，影响执行元件运动的平稳性。
1.3国内多种阀前或阀后控制型的负荷敏感多路阀采集的压力信号直接控制本阀组流
量补偿阀与主油路压力进行比较，以决定开启进油阀口的大小。但当***流量不能满足多路执行元件的流量需求时，其主要流量将进入轻负载的阀组通道，而供给重负载阀组的流量将会减小乃至关闭，不再按比例分配流量的大小而形成“泵流量饱和问题”。
1.4包括德国Rexroth在内的多种负荷敏感多路阀由于是在流量补偿阀通向执行元件的流量中分流压力信号，其输入流量存在压差，造成***工作泵的压力要高于实际输出的工作压力而带来局部压力损失。
2.操纵控制方式
2.1目前最常见的负荷敏感多路阀大多采用液压比例先导控制方式，通过外接先导油源至液压比例先导阀，操纵先导手柄实现换向功能。优点是控制方式简便，缺点是手动控制精度较差。
2.2采用手电一体的电磁控制方式，通过外接先导油源或从阀内主油路分流减压为先导油，操纵电磁先导阀实现电液换向功能。优点是控制方式简单，可实现有线或无线控制，缺点是没有精准控制功能。
2.3采用可编程的PLC电液控制方式，通过比例电磁铁的预置程序操纵先导油缸，实现对方向和换向阀杆移动量的控制。优点是控制方式简单，通过模拟控制电路可基本满足一般要求的控制精度，可实现有线或无线控制，缺点是存在反馈灵敏度较低，且无法采用多种编程控制模式的快速互联交换，尚不能满足精细控制的要求，无法实现与计算机联机控制。
随着液压技术的快速发展，原有的控制形式已不能满足大中型工程机械、矿山机械对精准和变量控制的要求，鉴于上述原因需要为工程机械及其它液压机械研制一种适用性强，覆盖功能宽，性能显著提高，具有与计算机兼容的新型的数字式负荷敏感集成阀，并具有多种控制方式可选择，以实现高效、精准、节能环保、多模式自动控制的要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，它结构精巧，采集的压力信号灵敏度高且无干扰，信号通道无需梭阀选择，控制精度高，可靠性好，维护便捷，采用高频率自适应的数字式控制方式，可实现位移精度0.1-0.2mm，控制输出流量≥5ml/s，解决传统问题的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，包括设在一端的进油阀组、设在另一端的回油阀组；所述进油阀组与回油阀组之间设置组合式换向阀组；进油阀组、组合式换向阀组和回油阀组之间通过设在阀体大面的主压力油道、第一压力敏感油道、第一信号源输入油道、主回油道相互沟通，并与设在进油阀组上的第二压力敏感油道、第三压力敏感油道、敏感油路卸荷油道共同构成完整的全负荷敏感控制油路；所述组合式换向阀组包括“O”型机能换向阀组、“Yx”型机能换向阀组、“C”型机能换向阀组、“N”型机能换向阀组。且四个换向阀组上均设置流量补偿阀，在通往A口油道、B口油道主油路通道中分别设置有压力补偿阀。
本发明为了解决传统问题的不足，液压控制功能是利用负载敏感压力在闭心式***中控制液压泵的变量机构，使液压变量泵的输出流量随负载压力而变化；在开心式***中利用负载敏感压力控制压力反馈阀的溢流压力随负载压力的变化而控制溢流量的开口；利用流量补偿阀的阀前压力与阀后负载敏感压力相互作用的动态平衡，保证执行元件的工作速度不受负载变化的影响；在***流量不足的状态下，通过设置于在A、B口油道内的压力补偿阀的作用使各阀组输入流量的分配比例不受负载大小变化的影响，以保持各阀组控制的执行机构运动速度的均衡性；具有对油液的运动方向、运动速度、运动过程、过载保护的多种控制功能，实现简化控制机构和显著的节能效果的目的
其中：“O”型机能—系指换向阀杆处于中间位置时，阀组的进油道、回油道及与执行元件相连接的两路工作油道相互间被封闭。
“Yx”型机能—系指换向阀杆处于中间位置时，进油道被封闭，阀组的回油道与执行元件相连接的A、B口油道相互间被连通，由于在阀杆的通油开闭位置上加工有多级变径节流槽，因此在阀杆的开闭区间具有明显的节流功能。
“C”型机能—系指换向阀杆处于中间位置时，进油道和与执行元件一端工作腔相连接的A口油道被封闭；回油道与执行元件另一端工作腔相连接的B口油道相连通，并具有限速回油的节流功能。
“N”型机能—系指换向阀杆处于中间位置时，进油道和与执行元件一端工作腔相连接的B口油道被封闭；回油道与执行元件另一端工作腔相连接的A口油道相连通,并具有限速回油的节流功能。
进一步，所述进油阀组设置有四个螺纹孔、组合式换向阀组、回油阀组的阀体上均设置有四个对应的连接孔，四根双头螺杆分别穿过各阀体上对应的连接孔，用弹簧垫、螺母将进油阀组、组合式换向阀组和回油阀组连接紧固为一体。采用阀体外形、公共进油孔、公共回油孔、公共敏感油孔、公共信号油源孔、公共连接孔等尺寸完全一致的阀体结构，满足换向阀组1-8连的任意组合。
进一步，所述流量补偿阀的后端设置敏感油路卸荷阀，进油阀组中插装限压阀。在进油路中分流，经阻尼器定差减压后提取压力信号油源输入到各换向阀组设置的流量补偿阀中间的待供油路中，当换向阀组处于中位时流量补偿阀前没有压力油进入，流量补偿阀后端油腔由于敏感油路卸荷阀开启，因此整个压力敏感油道均处于卸荷状态，流量补偿阀芯在压力弹簧作用下处于封闭状态没有流量输出；当任一换向阀组的换向阀杆处于换向位置时，主压力油进入到流量补偿阀前端，推动流量补偿阀芯压缩弹簧向后运动，此时流量补偿阀中间的待供油路与流量补偿阀后端的油腔连通，从进油阀组主油路分流而来的压力油通过第一信号油源输入通道进入到第一压力敏感油道和流量补偿阀后端油腔与该阀前端的负载压力进行动态平衡以控制流量补偿阀芯的开口量，由于前后端压力的动态平衡作用致使流量补偿阀后端油腔的压力就具备了负载敏感压力信号LS的功能，其敏感压力由插装在进油阀组中的限压阀调控；由于无需对各阀组产生的压力信号进行比对筛选，且是在主油路中提取压力信号油源，所以不会造成各执行元件运动速度发生变化，其控制原理及结构设计相对简单，可靠性高。
进一步，在每一换向阀组的液控盖端安装微型位移传感器，位移传感器端头与换向阀杆无缝接触，位移传感器用于检测换向阀杆的位移量，通过电讯号反馈给计算机***；当先导油缸带动换向滑杆做左右运动时，位移传感器输出动态讯号通过计算机***调用PID算法对偏差信号进行调节，控制安装在液压集成块上的高速电磁开关阀对先导油液的输入量随机控制，直到换向滑阀快速到达预设位置。
数字控制功能是将位移传感器检测的换向阀杆的位移量反馈给外置的插卡式数字控制器或内置专用软件的计算机，调用PID算法对偏差信号进行调节，通过高速开关阀对先导油缸输入流量的控制，使换向阀杆快速到达预设位置。高速开关阀由PWM信号驱动。通过对PWM信号占空比和输出PWM信号个数的控制，实现对先导油缸输入流量的控制，从而实现对换向阀杆位移量和运动方向的控制。
进一步，在换向阀杆用于开闭油道的台阶处采用多级变径组合节流槽，操控运行距离可形成通流面积的变径组合以实现较小流量的稳定输出，满足较高控制的要求。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.压力信号平稳无流量干扰：采用从主油路分流并在油路中采用固定阻尼器，经定差减压后输出平稳的压力信号油源，在阀组换向后输入到各换向阀组的流量补偿阀，通过与该阀前端的负载压力进行动态平衡使其具备了负载敏感信号功能；具有压力信号平稳，无需对各阀组输出的压力信号进行比对筛选；且不会造成通常在流量补偿阀后提取压力信号油时所带来的流量损失致执行元件速度发生变化。由于摒弃了在常规负荷敏感多路阀每一阀组设置的选择梭阀，简化了机构设计，显著提升了产品的可靠性。
2.具抗饱和流量功能：在每一换向阀组通往工作油路的通道中安装有压力补偿阀，通过负载变化产生的压差去补偿因负载不同造成流量补偿阀开口的平衡推力，使输入流量无论是满足需求还是供油量不足，都会按照同比例变化提供各自阀组所需流量，各执行元件均可实现无级比例调速，且与负载压力变化无关，消除了以往存在的抗饱和流量问题。
3.抗干扰性：在多路同时操纵时，由于流量补偿阀的作用，各执行元件的运动速度不产生相互影响和干扰。
4.微动特性：在非数字控制方式中，通过控制滑阀的运动行程，可以改变节流面积的变径组合，获得稳定的较小流量输出，实现具有较高控制要求的操作。
5.节能降耗：应用在闭心式(采用变量泵)***时，中位处于低压待命状态。在工况中，通过阀内敏感油路对变量机构的控制而获得实际所需的流量输出，达到最佳的节能效果；应用在开心式(采用定量泵)***时，中位处于低压卸荷状态。当***流量大于实际工况所需流量时，通过敏感油路压力与压力反馈阀的动态平衡作用使其只需在满足实际工况压力下即开启溢流，而勿须在***设定的最高压力下溢流达到一定的节能效果；安装在进油阀组中的主溢流阀负责在设定的最高工况压力下卸荷。
6.采用超高强度精铸件，结构精巧，流量大，工作压力达到38Mpa。改进了国内生产的负荷敏感多路阀同规格体积大，许用压力偏低≤31.5Mpa的现况。
7.过载保护：每一换向阀组工作油口均可插装过载阀4，实现对执行元件不同工作压力的调节及过载保护和防止***负压振动。
8.可根据控制功能的需要作一至八组换向阀组的组合。公称压力:38Mpa，公称通径20mm、最大流量220L/min，；公称通径28mm、最大流量400L/min。
9.操纵形式多样：除数字控制方式外，还可选择电液比例控制、液动比例控制、电液控制、手动控制等方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
图1是本发明的外形结构图；
图2是图1的右视图；
图3是图1的左视图；
图4是图1的D-D剖视图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图4的B-B剖视图；
图7是图5的Ⅰ局部放大图；
图8是图7的F-F剖视图；
图9是图4的E-E剖视图；
图10是高速电磁开关阀集成外形图；
图11是图1的开心式(阀控)***液压原理图；
图12是图1的闭心式(泵控)***液压原理图；
图13是基于高速电磁阀的先导控制原理图；
图14先导控制***模型图；
图15闭环控制原理图；
图16MATLAB仿真结果；
图中：
1-进油阀组、2-主溢流阀、3-“O”型机能换向阀组、4-过载阀、5-“Yx”型机能换向阀组、6-“C”型机能换向阀组、7-“N”型机能换向阀组、8-回油阀组、10-限压阀、11-敏感油路卸荷阀、12-双头螺杆、13-弹簧垫圈、14-螺母、15-位移传感器、16-先导油缸、17-压力反馈阀、18-流量补偿阀、19-压力补偿阀、22-B口油道、23-B口进油道、25-主压力油道、27-主进油通道、28-A口进油道、29-A口油道、30-回油通道、31-换向阀杆、32-第一压力敏感油路、33-第一信号源输入油道、34-敏感油路卸荷油道、35-第二压力敏感油道、36-第二压力敏感油道、37-第二信号源输入油道、38-高速开关阀、39-先导集成块；
A1-第一A口油道、A2-第二A口油道、A3-第三A口油道、A4-第四A口油道、
B1-第一B口油道、B2-第二B口油道、B3-第三B口油道、B4-第四B口油道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，包括设在一端的进油阀组1、设在另一端的回油阀组8；所述进油阀组1与回油阀组8之间设置组合式换向阀组；进油阀组1、组合式换向阀组和回油阀组8之间通过设在阀体大面的主压力油道25、第一压力敏感油道32、第一信号源输入油道33、主回油道26相互沟通，并与设在进油阀组1上的第二压力敏感油道35、第三压力敏感油道36、敏感油路卸荷油道34共同构成完整的全负荷敏感控制油路；所述组合式换向阀组包括“O”型机能换向阀组3、“Yx”型机能换向阀组5、“C”型机能换向阀组6、“N”型机能换向阀组7。且四个换向阀组上均设置流量补偿阀18，在通往A口油道、B口油道主油路通道中分别设置有压力补偿阀19。
本发明为了解决传统问题的不足，液压控制功能是利用负载敏感压力在闭心式***中控制液压泵的变量机构，使液压变量泵的输出流量随负载压力而变化；在开心式***中利用负载敏感压力控制压力反馈阀的溢流压力随负载压力的变化而控制溢流量的开口；利用流量补偿阀的阀前压力与阀后负载敏感压力相互作用的动态平衡，保证执行元件的工作速度不受负载变化的影响；在***流量不足的状态下，通过设置于在A、B口油道内的压力补偿阀的作用使各阀组输入流量的分配比例不受负载大小变化的影响，以保持各阀组控制的执行机构运动速度的均衡性；具有对油液的运动方向、运动速度、运动过程、过载保护的多种控制功能，实现简化控制机构和显著的节能效果的目的。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
本发明较佳实施例提供的一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀；在开心式***中进油阀组1内插装有保护***压力过载的主溢流阀2、受敏感油路控制溢流压力的压力反馈阀17、用于调节敏感油路压力的限压阀10和敏感油路卸荷阀11。在闭心式***中进油阀组1插装有用于保护***压力过载的主溢流阀2、调节敏感油路压力的限压阀10、用于输出敏感控制信号的LS接口和敏感油路卸荷阀11。在数字控制方式中，将换向阀组的一端的换向阀杆31与先导油缸活塞杆21刚性连接为一体，与安装在端盖上的位移传感器15无缝接触。将位移传感器15检测的换向阀杆31的位移量反馈给外置的插卡式数字控制器或内置专用软件的计算机，通过外设的高速开关阀38对先导油缸16输入流量的控制，使换向阀杆31快速到达预设位置，实现对先导油缸16输入流量的控制，从而实现对换向阀杆位移量和运动方向的控制。在换向阀组的另一端安装有操纵手柄用于发生电、液控故障时的换向操作或安全排障。
工作时：本发明的液压工作原理：在闭心式***中，图12为本例处于中立位置时，由于各换向阀组的压力油输出通道及敏感油路的压力信号输出通道均被封闭，变量泵的变量机构处于中置状态，油泵无流量输出，***处于卸荷状态。此时除“C”、“N”型机能换向阀组外所有执行元件均处于静止状态；在开心式***中，图11为本例处于中立位置时，各换向滑阀压力油输出油路及敏感油路的压力信号输出均被封闭，由于压力反馈阀17的主阀芯后端没有敏感油路的压力输入，因此从进油阀组1进入的压力油P1和从回油阀组8进入的压力油P2在只需克服安装在进油阀组1上的压力反馈阀17主阀芯后端弹簧力的情况下即处于完全开启状态，压力油P1经进油阀组1的回油口T1返回油箱，实现主油路的低压卸荷。此时除“C”、“N”型机能换向阀组6、7外，其它换向阀组所控制的执行元件处于静止状态。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，当“O”型机能换向阀组3向右操纵到位时，从进油阀组1而来的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后-主流量压力与负载敏感压力LS信号的比较决定流量补偿阀芯开口度的大小，即输入流量的大小。主压力油经流量补偿阀芯开口并打开一端压力补偿阀19单向密封口经第一A口进油道28和换向阀杆31的开口经第一A口油道29进入执行元件的一端工作腔。同时执行元件另一端工作腔的回油经第一B口油道22从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件产生运动；当“O”型滑阀机能换向阀杆31向左操纵到位时，从进油阀组1进入的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开另一端压力补偿阀19单向密封口经第一B口进油道23和换向阀杆31的开口经第一B口油道22进入执行元件的另一端工作腔。同时执行元件一端工作腔的回油经第一A口油道29从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件作反向运动。
当换向阀杆31处于中立位置时，进油口与第一A口油道、第一B口油道及回油口T相互间的油道被封闭，执行元件处于静止状态；在非数字控制方式中，通过操纵换向阀杆31的运行距离来调节变径节流槽的通流面积，可获得一定的微动控制效果。。
实施例三
本实施例在实施例一的基础上，当“Yx”型机能换向阀组5向右操纵时，从进油阀组1而来的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后-主流量压力与负载敏感压力LS信号的比较决定流量补偿阀芯开口度的大小，即输入流量的大小，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开一端压力补偿阀19单向密封口经第二A口进油道28和换向阀杆31的开口经第二A口油道29进入执行元件的一端工作腔。同时执行元件另一端工作腔的回油经第二B口油道22从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件产生运动；当“Yx”型滑阀机能换向阀杆31向左操纵到位时，从进油阀组1进入的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开另一端压力补偿阀19单向密封口经第二B口进油道23和换向阀杆31的开口经第二B口油道22进入执行元件的另一端工作腔。同时执行元件一端工作腔的回油经第二A口油道29从回油通道30经回油阀组8上T口返回油箱，此时执行元件作反向运动。
当换向阀杆31处于中立位置时，进油口被封闭，第二A口油道、第二B口油道及回油口T相互间的油道被沟通，执行元件处于浮动状态；通过操纵换向阀杆31的运行距离来调节多级变径节流槽的通流面积，可获得稳定的微小流量输出，实现点动操作的精准控制。
实施例四
本实施例在实施例一的基础上，当“C”型机能换向阀组5向右操纵时，从进油阀组1而来的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后主流量压力与负载敏感压力LS信号的比较决定流量补偿阀芯开口度的大小，即输入流量的大小。，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开一端压力补偿阀19单向密封口经第三A口进油道28和换向阀杆31的开口经第三A口油道29进入执行元件的一端工作腔。同时执行元件另一端工作腔的回油经第三B口油道22从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件产生运动；当“C”型滑阀机能换向阀杆31向左操纵到位时，从进油阀组1进入的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开另一端压力补偿阀19单向密封口经第三B口进油道23和换向阀杆31的开口经第三B口油道22进入执行元件的另一端工作腔。同时执行元件一端工作腔的回油经第三A口油道29从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件作反向运动。
当换向阀杆31处于中立位置时，进油通道和第三A口油道被封闭，第三B口油道通过换向阀杆31上的变径节流槽与回油口T的油道沟通，执行元件被限速下行；通过操纵换向阀杆31的运行距离来调节变径节流槽的通流面积，可获得一定的微动控制效果。
实施例四
本实施例在实施例一的基础上，当“N”型机能换向阀组6向右操纵时，从进油阀组1而来的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后-主流量压力与负载敏感压力LS信号的比较决定流量补偿阀芯开口度的大小，即输入流量的大小，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开一端压力补偿阀19单向密封口经第四A口进油道28和换向阀杆31的开口经第四A口油道29进入执行元件的一端工作腔。同时执行元件另一端工作腔的回油经第四B口油道22从回油通道30经回油阀8上T口返回油箱，此时执行元件产生运动；当“N”型滑阀机能换向阀杆31向左操纵到位时，从进油阀组1进入的压力油P1经主进油通道27从带变径节流槽的换向阀杆31的开口进入到流量补偿阀18的前端，与流量补偿阀芯后端进入的负载敏感压力LS信号比较后，主压力油经流量补偿阀芯开口并打开另一端压力补偿阀19单向密封口经第四B口进油道23和换向阀杆31的开口经第四B口油道22进入执行元件的另一端工作腔。同时执行元件一端工作腔的回油经第四A口油道29从回油通道30经回油阀组8上T口返回油箱，此时执行元件作反向运动。
当滑阀处于中立位置时，进油通道和第四B口油道被封闭，第四A口油道通过换向阀杆31上的变径节流槽与回油口T的油道沟通，执行元件被限速下行；通过操纵换向阀杆31的运行距离来调节变径节流槽的通流面积，可获得一定的微动控制效果。
实施例五
本实施例在实施例一的基础上，各换向阀组抗饱和流量的性能：当工况负载增加时，受压力补偿阀19后端作用力加大的影响，其前端P′的压力将相应加大以保证输入的压力油P1能顺利开启压力补偿阀19并进入到A口油道29或B口油道22中，并补偿在流量补偿阀18中与负载敏感压力LS信号的平衡力，以达到在输入总流量不足时，保障重负载换向阀组的流量补偿阀18的开口不受后端负载变化的影响，保持各换向阀组按比例分配流量的效能不变，使其具备抗饱和流量的能力。
实施例六
本实施例在实施例一的基础上，在操纵每一换向滑阀31换向到位的同时，在闭心式***中，控制流量补偿阀18的压力敏感信号LS经第二敏感油道35从外接油口同步输送到与外部变量泵的变量控制机构相连，随着压力敏感信号LS的变化可以改变变量泵斜盘倾角，从而改变输出流量的大小，使输出流量与需求流量相适应；在开心式***中，压力敏感信号LS通过第三敏感油道36作用在压力反馈阀17的溢流控制压力上，通过控制溢流量来调节溢流压力的变化。同时变化后主油路压力P1的溢流压力通过第一敏感油道32又反馈回来作用于插装在各换向阀组上的压力流量补偿阀18的流量平衡机构中控制阀芯开口的变化，使负载压力变化后输出的流量基本保持不变；当多路换向阀组同时操纵时，每片换向阀组的流量补偿阀18的压力敏感信号LS的最高压力始终是由插装在进油阀组中的限压阀10所控制，调节限压阀10可以改变敏感信号的额定压力。
实施例七
本实施例在实施例一的基础上，在每一换向阀组的工作油口A、B处均可插装过载阀4，用于各自工作油路的过载保护或工作压力的二次选择。由于过载阀4具有补油功能，当执行元件快速运动出现供油不足时即从主回油道19快速补油，以消除因局部负压而造成的***振动；在开心式***中，插装在进油阀组1中的主安全阀2的调定压力高于插装在各换向阀组中过载阀4最高调定压力的10％。
实施例八
本实施例在实施例一的基础上，本发明的数字式操纵方式是：在多路换向阀手动控制的基础上采用换向频率250Hz/s的高速开关电磁阀组组成先导控制***，将负荷敏感多路阀改进为数字式负荷敏感集成阀，其结构如图13所示。其先导控制***如图14所示，安装在先导集成块39上的第一高速电磁开关阀38和第三高速电磁开关阀38通电，换向阀杆31产生右移；第二高速电磁开关阀38与第四高速电磁开关阀38通电，换向阀杆31产生左移；当所有高速电磁开关阀38断电，多路阀换向阀杆31在复位弹簧作用下自动回复中位。先导缸活塞杆21与换向阀杆31通过螺纹刚性连接，电子位移传感器15用于检测换向阀杆31的位移量并反馈给外设电子控制***，电子控制***调用PID算法对偏差信号进行调节，直到换向阀杆31到达设定位置。高速电磁开关阀38由PWM信号驱动。通过对PWM信号占空比和输出PWM信号个数的控制，实现对先导控制***的流量控制，以实现对换向阀杆31位移量的控制，从而实现对多路集成阀的各换向阀组流量及方向的精准控制。
本实施例的控制***数学模型与MATLAB仿真分析是；液压先导控制主要由高速电磁开关阀38和先导液压缸16组成，先导缸基本工作原理如图14所示。先导缸活塞杆21与多路阀换向阀杆31刚性连接，因此将先导***活塞20的质量与换向阀杆31的质量之和用M等效。K为多路阀复位弹簧的刚度，D为先导***阻尼，y为先导***活塞位移，q为先导***输入流量，q’为输出流量，P为先导缸压力，A为先导缸有效面积。
先导缸力平衡方程：
先导缸流动连续方程：
Vt是液压缸总容积；βe是液压油体积弹性模量。合并(2-1)与(2-2)消去P，得到：
主阀流量方程：
Cm为主阀流量系数，Wm为主阀阀芯面积增益，PA为主阀进油口压力，PB为出油口压力。
将控制***进行简化，假设主阀进口压力PA与出口压力PB都近似恒定，并将方程(2-3)与(2-4)在某一特定工作点进行小增量线性化处理，并做进行Laplace变换：
Qm(s)＝Km*Y(s) (2-6)
当输入为先导控制***流量，输出为多路阀阀芯位移时，开环传递函数为：
当输入为先导控制***流量，输出为多路阀工作流量时，开环传递函数为：
积分饱和现象是指一个***若存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致多路阀换向阀杆31达到极限位置Xmax，执行机构强行停留在极限位置，这时控制***就像失去控制一样，造成控制性能恶化。为了预防换向阀杆31到达极限位置阀门开度不再继续增大，并且为了让换向阀杆31进入积分饱和区之后快速退出饱和区，该控制***采用抗积分饱和PID算法。其中PID算法公式为：
式中，flag积分饱和标志。若u(k-1)>Umax：如果e(k)>0,flag＝0；如果e(k)<0,flag＝1；只累积负偏差。若u(k-1)<-Umax：如果e(k)>0，flag＝1；如果e(k)<0，flag＝0；只累积正偏差。
高速电磁开关阀38完全开启时，流经高速电磁开关阀38的流量为：
在每一个PWM信号周期，流过高速电磁开关阀38的平均流量为：
式中：Cd为高速电磁开关阀38的流量系数，ΔP为进出口压力差，ρ为流体密度，A为最大过流面积，τ为PWM信号的占空比。
闭环控制***如图15所示，偏差信号e经过抗积分饱和PID模块之后得到输出u，控制***根据u的值确定驱动高速电磁开关阀38的PWM信号的周期个数和占空比，先导控制***获得与占空比和周期个数成正比的流量，从而对换向阀杆31的位置进行调整，最终达到目标设定位置。将本实施例参数采用如图15所示的闭环控制***进行MATLAB仿真，其数学模型的仿真结果表现为控制***具有稳定性好，响应速度快的优点
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，包括设在一端的进油阀组(1)、设在另一端的回油阀组(8)；其特征在于：所述进油阀组(1)与回油阀组(8)之间设置组合式换向阀组；且进油阀组(1)连接压力反馈阀(17)；
进油阀组(1)、组合式换向阀组和回油阀组(8)之间通过设在阀体大面的主压力油道(25)、第一压力敏感油道(32)、第一信号源输入油道(33)、主回油道(26)相互沟通，并与设在进油阀组(1)上的第二压力敏感油道(35)、第三压力敏感油道(36)、敏感油路卸荷油道(34)共同构成完整的全负荷敏感控制油路；所述组合式换向阀组包括“O”型机能换向阀组(3)、“Yx”型机能换向阀组(5)、“C”型机能换向阀组(6)、“N”型机能换向阀组(7)，且四个换向阀组上均设置流量补偿阀(18)，在通往A口油道、B口油道主油路通道中分别设置有压力补偿阀(19)。
2.根据权利要求1所述的一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，其特征在于：所述进油阀组(1)设置有四个螺纹孔、组合式换向阀组、回油阀组(8)的阀体上均设置有四个对应的连接孔，四根双头螺杆(12)分别穿过各阀体上对应的连接孔，用弹簧垫(13)、螺母(14)将进油阀组(1)、组合式换向阀组和回油阀组(8)连接紧固为一体。
3.根据权利要求1所述的一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，其特征在于：所述流量补偿阀(18)的后端设置敏感油路卸荷阀(11)，进油阀组(1)中插装限压阀(10)。
4.根据权利要求1所述的一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，其特征在于：在每一换向阀组的液控盖端安装微型位移传感器(15)，位移传感器(15)端头与换向阀杆(31)无缝接触，位移传感器(15)用于检测换向阀杆(31)的位移量，通过电讯号反馈给计算机***；当先导油缸(16)带动换向滑杆(31)做左右运动时，位移传感器(31)输出动态讯号通过计算机***调用PID算法对偏差信号进行调节，控制安装在液压集成块(39)上的高速电磁开关阀(38)对先导油液的输入量随机控制，直到换向滑阀(31)快速到达预设位置。
5.根据权利要求4所述的一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀，其特征在于：在换向阀杆(31)用于开闭油道的台阶处采用多级变径组合节流槽。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110762065A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 燕山大学 一种闭式泵阀复合调速的数字液压作动器***及其控制方法
CN111927844A (zh) * 2020-07-16 2020-11-13 浙江工业大学 一种高频响高精度液压控制单元及其控制方法
CN115045885A (zh) * 2022-08-16 2022-09-13 河北尚泰合力液压元件有限公司 一种电液多路阀

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2172364Y (zh) * 1993-09-22 1994-07-20 肇州液压件厂 压力适应多路换向阀
JPH07291588A (ja) * 1994-04-26 1995-11-07 Komatsu Mec Corp クレーンの旋回制御装置
CN202520681U (zh) * 2012-04-25 2012-11-07 泸州众大科技液压件有限公司 一种全负荷敏感集成阀
CN105840574A (zh) * 2015-01-16 2016-08-10 徐工集团工程机械股份有限公司 负载敏感多路阀及工程机械液压***
KR20190063894A (ko) * 2017-11-30 2019-06-10 (주)대현하이드로릭스 휠로더용 유압펌프 제어 시스템
CN210290307U (zh) * 2019-06-12 2020-04-10 泸州众大科技液压件有限公司 一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2172364Y (zh) * 1993-09-22 1994-07-20 肇州液压件厂 压力适应多路换向阀
JPH07291588A (ja) * 1994-04-26 1995-11-07 Komatsu Mec Corp クレーンの旋回制御装置
CN202520681U (zh) * 2012-04-25 2012-11-07 泸州众大科技液压件有限公司 一种全负荷敏感集成阀
CN105840574A (zh) * 2015-01-16 2016-08-10 徐工集团工程机械股份有限公司 负载敏感多路阀及工程机械液压***
KR20190063894A (ko) * 2017-11-30 2019-06-10 (주)대현하이드로릭스 휠로더용 유압펌프 제어 시스템
CN210290307U (zh) * 2019-06-12 2020-04-10 泸州众大科技液压件有限公司 一种数字控制无干扰信号及抗饱和流量的负荷敏感集成阀

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110762065A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 燕山大学 一种闭式泵阀复合调速的数字液压作动器***及其控制方法
CN111927844A (zh) * 2020-07-16 2020-11-13 浙江工业大学 一种高频响高精度液压控制单元及其控制方法
CN115045885A (zh) * 2022-08-16 2022-09-13 河北尚泰合力液压元件有限公司 一种电液多路阀

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