CN110864015A - 双作用执行元件速度切换液压控制*** - Google Patents

Abstract

本发明开的一种双作用执行元件速度切换液压控制***，旨在以解决执行元件在一个方向上需要有不同运动速度，另一个方向保持一种运动速度的问题。本发明通过下述技术方案实现：环通阀利用连通进油口P和回油口R的通流窗口，通过双向液压管路连通两位四通电磁换向阀和远端连接的两位三通电磁换向阀，两位四通电磁换向阀利用分别连通状态转换阀和旁接于回油口R液压管路与执行元件相通的第二阻尼元件，连通第一阻尼元件与执行元件组成油液回路；环通阀通过两位四通电磁换向阀，控制两位三通电磁换向阀3的通电或断电，控制状态转换阀的工作位，快速选定并改变执行元件的运动方向和运动速度，实现执行元件油液流动方向和流量大小的运动速度切换。

Description

双作用执行元件速度切换液压控制***

技术领域

本发明涉及一种主要用于控制双作用执行元件速度切换液压控制***。执行元件在一个方向上具有同一个运动速度，在与该方向相反的方向上具有两个或多个运动速度。

背景技术

液压***中,执行元件是指将液体的压力能转换为机械能的元件。它能完成机械所需的作业,如“力”和“速度”(液压缸是将压力能装换成往复直线运动的执行元件,因此输出的力和速度),如“转矩”和“转速”，液压马达输入的是液压油,将液压油转换成连续旋转运动的执行元件,因此输出的是转矩和转速。动力元件是将原动机的机械能转换成液体的压力能,液压***中的油泵执行元件，如液压缸和液压马达将液体的压力上升,下降,前进,后退,旋转,及各种动作等。液压油泵提供液体动力经过液压阀控制液压油进入液压油缸实现液压油缸的往复运动。在现代液压***中，常常需要执行元件在不同工况下有不同的运动速度，以实现液压***的各种功能。液压***的执行元件速度调节并可改变运动方向，是通过控制阀实现的。由于压力取决于负载,速度取决于流量,速度变慢是到达执行元件的流量变小，如果泵磨损严重,容积效率降低,泄漏量大,输出流量变小。如果流阀异常，油液从溢流阀流回油箱,导致到达执行元件的流量变小。若控制阀磨损，磨损严重时,间隙较大,阀芯有较大的泄漏，当执行元件自身密封不好,油液有泄漏，还有密封圈有杂质影响阀的工作。流量控制阀是通过改变阀口通流面积来调节阀口流量，从而控制执行元件运动，液压控制阀中，能够改变执行元件运动速度大小的是压力控制阀。由于液压缸出现故障而导致设备停机的现象屡见不鲜，当流量阀或方向阀阀芯卡住或阀孔堵塞时，液压缸易发生误动作或动作失灵。活塞杆与缸筒卡住或液压缸堵塞，此时无论如何操纵，液压缸都不动作或动作甚微。液压***控制压力太低时控制管路中节流阻力可能过大，流量阀调节不当，控制压力不合适，压力源受到干扰。在温度较低的情况下，液压油黏度大，流动性差，导致液压缸动作缓慢。伺服控制***主要表现为活塞杆停位不准、推力不足、速度下降、工作不稳定等，其原因是液压缸内部泄漏。液压缸内部泄漏包括液压缸体密封、活塞杆与密封盖密封及活塞密封均磨损过量等引起的泄漏。液压缸内部零件变形、磨损或形位公差超限，动作阻力过大，使液压缸活塞速度随着行程位置的不同而变化，出现滑移或爬行，使阻力增大，速度下降。通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路，按功能不同分为调速回路和方向控制回路。调速回路用来控制单个执行元件的运动速度,可以用节流阀或调速阀来控制流量，节流阀控制液压泵进入液压缸的流量(多余流量通过溢流阀流回油箱)，从而控制液压缸的运动速度，这种形式称为节流调速。在调速回路中，随着负载的增加，液压泵和液压马达的泄漏，于是速度发生变化。在节流调速回路中，大量油液由溢流阀溢流回油箱，是能量损失大、温升高、效率低的主要原因。调压回路调定和限制液压***的最高工作压力，作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。般用溢流阀来实现这一功能。方向控制回路是控制液压介质流动方向的回路。用方向控制阀控制单个执行元件的运动方向，使之能正反方向运动或停止的回路，称为换向回路。在执行元件停止时，防止因载荷等外因引起泄漏导致执行元件移动的回路，称为锁紧回路。液压缸是实现直线往复运动的执行元件，是将流体的压力能转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复运动，其输入为压力和流量，输出为力和速度。一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。实际应用中，液压***常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，使其有不同的工作方式，从而获得快进(差动连进油)的工作循环。液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，速度刚性差；进油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低；速度受负载变化的影响大，在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。回路的调速范围受到限制。在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差发生了变化，通过节流阀的流量变化，故回通过节流阀的流量变化，路的速度负载特性比较差。路的速度负载特性比较差。回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响，对回油管的安全、密封及寿命均有影响。在差动回路中，泵的流量和缸的有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管道应按合成流量来选择规格，否则会导致压力损失过大，过的阀和管道应按合成流量来选择规格，否则会导致压力损失过大，泵空载时供油压力过高。通常速度换接回路用于切换执行元件的速度。要求换接过程平稳，换接精度高。按切换前后速度的不同，有快速-工作速度或两种工进速度的换接。快速运动与工作进给的换接回路用行程阀的速度换接回路换向阀右位工作，液压缸活塞快进到预定位置，快进到预定位置，有时管路要接得很长，压力损失较大。在速度换接瞬间，会造成进给部件突然前冲。现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有：换向回路、锁紧回路、制动回路。换向回路采用二位四通换向阀、三位四通换向阀使双作用液压缸换向。二位阀只能使执行元件正、反向运动，三位阀有中位机能，中位机能依靠弹簧或重力返回的单作用液压缸，实现自动往复运动，但由于中位机能滑阀的泄漏，活塞不能长时间保持停止位置不动，故锁紧精度不高。对流量较大和换向平稳性要求较高的场合，电磁换向阀的换向回路已不能适应，对于频繁的连续的往复运动往往采用以手动换向阀或机动换向阀作先导阀，或者采用电液动换向阀的换向回路。采用机液换向阀的换向回路主要用于工作部件运动速度较大、换向精度要求不高的场合。管路中的压力冲击或波动下会造成误动作。这种回路适用于执行元件数目不多负载变化不大场合。当一个油源给多个执行元件供油，各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种效率高，速度切换过程平稳，换接点位置准确，在双作用执行元件一个方向上需要有不同运动速度、而另一个方向保持另一种运动速度的双作用执行元件速度切换液压控制阀***，以解决执行元件在一个方向上需要有不同运动速度，另一个方向保持一种运动速度的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双作用执行元件速度切换液压控制***，包括：通过液压管路双向连通执行元件7的环通阀1，其特征在于：环通阀1利用连通进油口P和回油口R的通流窗口，通过双向液压管路连通两位四通电磁换向阀2和远端连接的两位三通电磁换向阀3，两位四通电磁换向阀2利用双向液压管路分别连通状态转换阀4和旁接于回油口R液压管路与执行元件7相通的第二阻尼元件6；状态转换阀4则通过双向液压管路分别连通第一阻尼元件5与执行元件7组成油液回路；环通阀1接通进油P和回油R，通过两位四通电磁换向阀2控制两位三通电磁换向阀3的通电或断电，控制状态转换阀4的工作位，快速选定并改变执行元件7的运动方向和运动速度，实现执行元件7油液流动方向和流量大小的运动速度切换。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

效率高。本发明采用两位四通电磁换向阀2利用双向液压管路分别连通状态转换阀4和旁接于回油口R液压管路与执行元件7相通的第二阻尼元件6；通过状态转换阀4双向液压管路分别连通第一阻尼元件5与执行元件7组成油液回路，液压控制阀溢流损失小，效率高。克服了液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化影响大，速度刚性差；进油节流调速回路溢流损失大，回路效率较低，速度受负载变化影响大的缺陷。

度切换过程平稳。本发明利用二位四通电磁换向阀2的通、断电控制状态转换阀4的工作位，控制执行元件7流出流量的大小，通过控制电磁换向阀的通、断电，快速选定改变执行元件的运动方向和运动速度，速度切换平稳性好，换接点位置准确，速度稳定性比容积调速回路好。

本发明通过二位三通电磁换向阀3的通、断电控制状态执行元件7的油液流动方向。在执行元件的进油部位和回油部位分别设置单向阻尼阀，变换流出执行元件油液流量的大小来实现执行元件在一个方向上以不同速度运动，在另一个方向保持另一种运动速度的液压控制阀原理方案。解决了执行元件在一个方向上需要有不同运动速度，另一个方向保持一种运动速度的问题。

附图说明

图1是本发明双作用执行元件速度切换液压控制***原理示意图。

图中：1环通阀，2三位四通换向阀、3二位三通电磁换向阀，4状态转换阀，5第一单向阻尼阀，6第二单向阻尼阀，7执行元件。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容的保护范围。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的优选实施例中，一种双作用执行元件速度切换液压控制***，包括：通过液压管路双向连通执行元件7的环通阀1。环通阀1利用连通进油口P和回油口R的通流窗口，通过双向液压管路连通两位四通电磁换向阀2和远端连接的两位三通电磁换向阀3，两位四通电磁换向阀2利用双向液压管路分别连通状态转换阀4和旁接于回油口R液压管路与执行元件7相通的第二阻尼元件6；状态转换阀4则通过双向液压管路分别连通第一阻尼元件5与执行元件7组成油液回路；环通阀1接通进油P和回油R，通过两位四通电磁换向阀2控制两位三通电磁换向阀3的通电或断电，控制状态转换阀4的工作位，快速选定并改变执行元件7的运动方向和运动速度，实现执行元件7油液流动方向和流量大小的运动速度切换。

两位四通电磁换向阀2通过控制状态转换阀4的工作位。状态转换阀4的右端与回油口R接通，状态转换阀4左端由两位三通电磁换向阀3的通、断电控制其工作位，当两位三通电磁换向阀3通电时，两位三通电磁换向阀3工作在右位，进油口P通过环通阀1的通流窗口与两位三通电磁换向阀3接通，压力油通过两位三通电磁换向阀3的右位接通至状态转换阀4的左端，状态转换阀4的左端的液压力克服其右端的弹簧力，使状态转换阀4工作在左位；当两位三通电磁换向阀3断电时，两位三通电磁换向阀3工作在左位，进油口P通过环通阀1的通流窗口接通两位三通电磁换向阀3的左位，此时压力油被两位三通电磁换向阀3的左位封住。回油口R通过环通阀1的通流窗口接通两位三通电磁换向阀3的左位并与状态转换阀4的左端接通，状态转换阀4的左端的液压力不能克服其右端的弹簧力，使状态转换阀4工作在右位。

两位四通电磁换向阀2和两位三通电磁换向阀3连接回油口R液压管，并联在液压油路中，两位三通电磁换向阀3通过连通进油口P的两位四通电磁换向阀2控制其通、断电，切换变状态转换阀4的工位状态，改变执行元件7的运动方向，状态转换阀4通过与执行元件7的左腔连接的第一阻尼元件5，控制执行元件7左腔流出的油液产生阻尼或不产生阻尼和左腔流出油液的流量大小，实现执行元件7的运动速度切换。

两位四通电磁换向阀2通过旁接在环通阀1回油口R与执行元件7之间液压管路上连接的第二阻尼元件6，利用第二阻尼元件6产生对连接执行元件7右腔进入或流出油液的阻尼。

当环通阀1进油口P的压力为零时，环通阀1通过液压管路双向连通执行元件7的环通阀1，当进油口压力P为额定供油压力时，环通阀1的右端与进油口P接通，在左端弹簧力和压力油P的作用下，环通阀1工作在右位执行元件7快速运动至左端、慢速运动至右端，来自压力源的流体通过环通阀1阀芯的通油窗口使进油口P液压管路连通二位三通电磁换向阀3，使二位三通电磁换向阀3始终断电，此时电磁换向阀3工作在左位，压力油不能进入电磁换向阀3；同时使二位四通电磁换向阀2断电，此时电磁换向阀2工作在左位机能，此时与二位三通电磁换向阀3并联的二位四通电磁换向阀2通过其阀芯的通流窗口，使进油口P液压管路与二位三通状态转换阀4连接，二位三通状态转换阀4两端均与回油路R接通，在弹簧力的作用下，状态转换阀4工作在右位机能。进油口P通过二位四通电磁换向阀2、状态转换阀4与执行元件7的左腔连通，执行元件7在压力油的作用下向右运动，执行元件7右腔的油液有2条油路可回至回油口R，一条油路通环通阀1，因环通阀1工作在右位，该油路不通；因此执行元件7右腔的油液只能通过第二单向阻尼阀6、二位四通电磁换向阀2连接至回油口R。在该回路中，压力油进入执行元件7时无节流，压力油流出执行元件7时通过第二单向阻尼阀，发生节流，执行元件7慢速运动至右端。执行元件7向左端运动时，二位三通电磁换向阀3始终断电，二位四通电磁换向阀2始终通电，此时二位四通电磁换向阀2工作在右位；进油口P接通二位四通电磁换向阀2的右位，压力油流经二位四通电磁换向阀2右位的阀芯通流窗口进入第二单向阻尼阀6，然后进入执行元件7的右腔，执行元件7右腔的油液到达状态转换阀4有2条油路，一条为通过管路直接到达，另一条为通过第一单向阻尼阀5到达。因状态转换阀4工作在右位，执行元件7左腔的油液只能通过管路进入状态转换阀4的右位，油液流经状态转换阀4右位阀芯的通流窗口进入二位四通电磁换向阀2的右位，油液通过管路流至回油口R。在该回路中，压力油进入执行元件7右腔时无节流，压力油流出执行元件7时无节流，执行元件7快速运动至左端。

执行元件7慢速运动至左端和右端的的实施方式：使二位三通电磁换向阀3始终通电，此时电磁换向阀3工作在右位，进油口P接通电磁换向阀3；进油口P通过电磁换向阀3的阀芯通流窗口与状态转换阀4的左端连接，状态转换阀4的右端与回油口R接通，状态转换阀4左端的液压力克服其右端的弹簧力，使状态转换阀4工作在左位；同时使二位四通电磁换向阀2断电，此时电磁换向阀2工作在左位机能。压力油的流通路线为：压力油进入进油口P，通过环通阀右位机能阀芯的通流窗口，同时进入二位四通电磁换向阀2和二位三通电磁换向阀3，电磁换向阀2、3为并联。

压力油通过二位四通电磁换向阀2左位阀芯的通流窗口进入状态转换阀4的左位，压力油通过状态转换阀4左位阀芯的通流窗口进入第一单向阻尼阀5，压力油通过第一单向阻尼阀5的通流窗口进入执行元件7的左腔。执行元件7右腔的油液通过第二单向阻尼阀6的通流窗口进入二位四通电磁换向阀2的左位，压力油流经二位四通电磁换向阀2左位阀芯的通流窗口流至回油口R。在该回油路中，进入执行元件7右腔的油液通过第一阻尼元件5时发生阻尼，执行元件7右腔油液流出时通过第二单向阻尼阀6发生节流，因此，执行元件7慢速运动至右端。再使二位四通电磁换向阀2通电，此时电磁换向阀2工作在右位机能。压力油的流通路线为：压力油进入进油口P，通过环通阀右位机能阀芯的通流窗口，同时进入二位四通电磁换向阀2和二位三通电磁换向阀3，电磁换向阀2、3为并联。压力油通过二位四通电磁换向阀2右位阀芯的通流窗口进入第二单向阻尼阀6，通过第二单向阻尼阀6的通流窗口进入执行元件7的右腔。执行元件7左腔的油液到达状态转换阀4有2条油路，一条为通过管路直接到达，另一条为通过第一单向阻尼阀5到达。因状态转换阀4工作在左位，执行元件7左腔的油液只能通过第一单向阻尼阀5的通流窗口进入状态转换阀4的左位，油液流经状态转换阀4左位阀芯的通流窗口进入二位四通电磁换向阀2的右位，油液通过管路流至回油口R。在该回油路中，进入执行元件7右腔的油液无阻尼，执行元件7左腔油液流出时通过第一单向阻尼阀5发生节流，因此，执行元件7慢速运动至左端。

当***不供压时，环通阀1在其弹簧力的作用下，一直工作在左位机能。此时，执行元件7的左右两腔通过环通阀互相沟通，并与***回油油液接通。

以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双作用执行元件速度切换液压控制***，包括：通过液压管路双向连通执行元件(7)的环通阀(1)，其特征在于：环通阀(1)利用连通进油口P和回油口R的通流窗口，通过双向液压管路连通两位四通电磁换向阀(2)和远端连接的两位三通电磁换向阀(3)，两位四通电磁换向阀(2)利用双向液压管路分别连通状态转换阀(4)和旁接于回油口R液压管路与执行元件(7)相通的第二阻尼元件(6)；状态转换阀4则通过双向液压管路分别连通第一阻尼元件(5)与执行元件(7)组成油液回路；环通阀(1)接通进油P和回油R，通过两位四通电磁换向阀(2)控制两位三通电磁换向阀3的通电或断电，控制状态转换阀(4)的工作位，快速选定并改变执行元件(7)的运动方向和运动速度，实现执行元件(7)油液流动方向和流量大小的运动速度切换。

2.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：状态转换阀(4)的右端接通回油口R，左端通过连通的两位三通电磁换向阀(3)的通、断电控制其状态转换阀(4)工作位，两位三通电磁换向阀(3)通电，两位三通电磁换向阀(3)工作在右位，进油口通过环通阀(1)的通流窗口与两位三通电磁换向阀(3)接通，压力油P通过两位三通电磁换向阀(3)的右位接通至状态转换阀(4)的左端，状态转换阀(4)的左端的液压力克服其右端的弹簧力，使状态转换阀(4)工作在左位。

3.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：两位三通电磁换向阀(3)断电，两位三通电磁换向阀(3)工作在左位，进油口通过环通阀(1)的通流窗口接通两位三通电磁换向阀(3)的左位，压力油P被两位三通电磁换向阀(3)的左位封住，回油口R通过环通阀(1)的通流窗口接通两位三通电磁换向阀(3)的左位，并与状态转换阀(4)的左端接通，状态转换阀(4)的左端的液压力不能克服其右端的弹簧力，使状态转换阀(4)工作在右位。

4.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：两位四通电磁换向阀(2)和两位三通电磁换向阀(3)并联在液压油路中，油路中两位四通电磁换向阀(2)通过控制其通、断电改变执行元件(7)的运动方向，状态转换阀(4)控制执行元件(7)左腔流出的油液产生阻尼或不产生阻尼，控制执行元件(7)左腔流出油液的流量大小，以实现执行元件(7)的运动速度切换；第一阻尼元件(5)和第二阻尼元件(6)对执行元件(7)进入或流出的油液产生阻尼；第一阻尼元件(5)与执行元件(7)的左腔串联连接，第二阻尼元件(6)与执行元件(7)的右腔串联连接。

5.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：两位四通电磁换向阀(2)和两位三通电磁换向阀(3)连接回油口R液压管，并联在液压油路中，两位三通电磁换向阀(3)通过连通进油口P的两位四通电磁换向阀(2)控制其通、断电，切换变状态转换阀(4)的工位状态，改变执行元件(7)的运动方向，状态转换阀(4)通过与执行元件(7)的左腔连接的第一阻尼元件(5)，控制执行元件(7)左腔流出的油液产生阻尼或不产生阻尼和左腔流出油液的流量大小，实现执行元件(7)的运动速度切换。

6.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：两位四通电磁换向阀(2)通过旁接在环通阀(1)回油口R与执行元件(7)之间液压管路上连接的第二阻尼元件(6)，利用第二阻尼元件(6)产生对连接执行元件(7)右腔进入或流出油液的阻尼。

7.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：当环通阀(1)进油口P的压力为零时，环通阀(1)通过液压管路双向连通执行元件(7)的环通阀(1)，当进油口压力P为额定供油压力时，环通阀(1)的右端与进油口P接通，在左端有弹簧力和，在压力油P的作用下，环通阀(1)工作在右位。

8.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：执行元件(7)快速运动至左端、慢速运动至右端，来自压力源的流体通过环通阀(1)阀芯的通油窗口使进油口P液压管路连通二位三通电磁换向阀(3)，使二位三通电磁换向阀(3)始终断电，电磁换向阀(3)工作在左位，压力油不能进入电磁换向阀(3)；二位四通电磁换向阀(2)断电，电磁换向阀(2)工作在左位机能，与二位三通电磁换向阀(3)并联的二位四通电磁换向阀(2)通过其阀芯的通流窗口，连通油口P液压管路与二位三通状态转换阀(4)，二位三通状态转换阀4两端接通回油路R，在弹簧力的作用下，状态转换阀(4)工作在右位机能。

9.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：进油口P通过二位四通电磁换向阀(2)、通过状态转换阀(4)与执行元件(7)的左腔连通，执行元件(7)在压力油的作用下向右运动，执行元件(7)右腔的油液通过两条液压回路回至回油口R，一条油路通环通阀(1)，另一条通过第二单向阻尼阀(6)和二位四通电磁换向阀(2)连接至回油口R。

10.如权利要求1所述的双作用执行元件速度切换液压控制***，其特征在于：执行元件(7)向左端运动时，二位三通电磁换向阀(3)始终断电，二位四通电磁换向阀(2)始终通电，此时二位四通电磁换向阀(2)工作在右位；进油口P接通二位四通电磁换向阀(2)的右位，压力油流经二位四通电磁换向阀(2)右位的阀芯通流窗口进入第二单向阻尼阀(6)，然后进入执行元件(7)的右腔，执行元件(7)右腔的油液到达状态转换阀(4)有两条油路，一条通过管路直接到达，另一条通过第一单向阻尼阀(5)到达。

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