正流量进出口独立复合控制液压系统

摘要

一种正流量进出口独立复合控制液压系统，所述复合控制液压系统增设有四个比例节流阀，两个二位二通电磁阀，通过泵和进出口阀的复合控制，调节液压马达与液压缸两腔的压力与流量，使液压马达和液压泵在启动和制动过程中实现快速、平稳和高效的运行，同时避免了传统正流量控制液压系统中因为按需供油造成的大量节流损失。

权利要求

1.一种正流量进出口独立复合控制液压系统，包括主泵控制阀、变量活塞、信号放大器、动力源、主泵、先导泵、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、第Ⅰ操作手柄及第Ⅱ操作手柄及油箱；其特征在于：增设有第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）、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（10）的H口连通有动臂液压缸（14）的有杆腔；

所述第Ⅱ比例节流阀（11）的I口连通有动臂液压缸（14）的无杆腔；

所述第Ⅲ比例节流阀（12）的工作油口G连通有回转液压马达（15）的进油口X；

所述第Ⅳ比例节流阀（13）的工作油口L连通回转液压马达（15）的Y口；

所述第Ⅰ比例节流阀（10）、所述第Ⅱ比例节流阀（11）、所述第Ⅲ比例节流阀（12）与所述第Ⅳ比例节流阀（13）的出油口T1、出油口T2、出油口T3与出油口T4均连通有油箱（20）；

所述复合控制液压系统是通过泵与进出口阀的复合控制，调节液压马达与液压缸两腔的压力与流量，使液压马达和液压泵在启动和制动过程中实现快速、平稳和高效运行。

2.根据权利要求1所述的正流量进出口独立复合控制液压系统，其特征在于：所述第Ⅰ比例节流阀（10）、第Ⅱ比例节流阀（11）、第Ⅲ比例节流阀（12）及第Ⅳ比例节流阀（13）是先导式比例节流阀，或是直动式比例节流阀。

3.根据权利要求1所述的正流量进出口独立复合控制液压系统，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。

说明书

正流量进出口独立复合控制液压系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种独立复合控制的液压系统，特别是一种用于正流量与进出口的独立复合控制的液压系统的技术方案。

背景技术

[0002] 工程机械在使用过程中液压系统经常出现油温过高的问题，根据实际调查显示，工程机械工作时液压系统的油温是影响液压系统及液压元件可靠性及整机工作效率的主要因素之一。因此保证工程机械液压系统的热平衡温度处于正常状态，是保证工程机械可靠工作和提高液压系统效率的关键。液压工程机械常用的控制回路有负载敏感系统、正流量控制系统和负流量控制系统等。正流量变量泵是一个外控变量泵，变量机构受外来的控制压力控制：控制压力越高排量越大。其工作原理是：在正流量的主控制阀上的信号采集于先导压力阀，主泵的排量与先导操作手柄输出的信号压力成正比。主控制器根据不同的先导压力信号判断执行器的流量需求，并根据压力信号对主泵排量实施调节，使得系统的流量供应能够动态地跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到按需供能。

[0003] 在传统的工程机械正流量控制系统中仍然采用多路阀作为主控阀进行控制，只有一个控制自由度，进出油口面积关系固定不变，同一时刻只能控制液压执行器的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，压力损失大，特别是在超越负载工况下，这个问题更为严重，造成大的能耗和系统发热。

[0004] 公开号为CN102758464A公开了“一种挖掘机正流量液压系统的控制方法”，根据先导手柄的压力对两个主泵进行正流量控制，系统可控性差，阀口节流损失大，系统发热问题严重，特别在超越负载工况下，这些问题更加突出。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种正流量进出口独立复合控制液压系统，用以解决传统正流量控制液压系统中可控性差，阀口节流损失大的缺点，进一步减小节流损失，降低发热，提高工程机械的回转平稳性以及总体的节能性能。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

[0007] 一种正流量进出口独立复合控制液压系统，包括主泵控制阀、变量活塞、信号放大器、动力源、主泵、先导泵、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、第Ⅰ操作手柄及第Ⅱ操作手柄及油箱；其特征在于：

[0008] 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；

[0009] 所述第Ⅰ比例节流阀的H口连通有动臂液压缸的有杆腔；

[0010] 所述第Ⅱ比例节流阀的I口连通有动臂液压缸的无杆腔；

[0011] 所述第Ⅲ比例节流阀的工作油口G连通有回转液压马达的进油口X；

[0012] 所述第Ⅳ比例节流阀的工作油口L连通回转液压马达的Y口；

[0013] 所述第Ⅰ比例节流阀、所述第Ⅱ比例节流阀、所述第Ⅲ比例节流阀与所述第Ⅳ比例节流阀的出油口T1、出油口T2、出油口T3与出油口T4均连通有油箱；

[0014] 所述复合控制液压系是通过泵与进出口阀的复合控制，调节液压马达与液压缸两腔的压力与流量，使液压马达和液压泵在启动和制动过程中实现快速、平稳和高效运行。

[0015] 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比例节流阀及第Ⅳ比例节流阀是先导式比例节流阀，或是直动式比例节流阀。

[0016] 在上述技术方案中，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。

[0017] 本发明上述技术方案具有明显的优点和有益效果在于：正流量与进出口独立复合控制液压系统，正流量控制使液压泵中的流量随控制压力信号的增大而增大，即控制油压与流量成正比；回转液压马达采用两个二位二通电磁比例节流阀，将其按进出口独立控制方式进行控制；与现有技术相比，本发明将控制阀进回油同时节流改为进出口分别节流，减少了阀口处的节流损失，减少了系统发热，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； 独立控制执行器两腔压力或流量，提高了工系统的可控性，使系统运行更加平稳；根据需要可分别采用进口节流调速，出口节流调速，和进出口独立复合节流调速；根据需要可保留传统的正流量控制液压系统，也可以采用正流量进出口独立复合控制液压系统。

[0018] 为了更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

[0019] 图1示出了本发明实施例中挖掘机的外观结构示意图。

[0020] 图2是本发明的结构原理示意图。

[0021] 图中：1、主泵控制阀；2、变量活塞；3、信号放大器； 4、动力源；5、主泵；6、先导泵；7、安全阀；8、第Ⅰ主控多路阀；9、第Ⅱ主控多路阀；10、第Ⅰ比例节流阀；11、第Ⅱ比例节流阀；
12、第Ⅲ比例节流阀；13、第Ⅳ比例节流阀；14、动臂液压缸；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、油箱；21、第Ⅰ操作手柄；
22、第Ⅱ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、下车；31、上车；32、动臂；33、斗杆液压缸；34、铲斗液压缸；35、斗杆；6、铲斗。

[0022] P：第Ⅲ主控多路阀进油口；P1、P2：第Ⅰ主控多路阀进油口进油口；P3、P4：第Ⅱ主控多路阀进油口；T：出油口；A、B、C：第Ⅰ主控多路阀工作油口；D、E、F：第Ⅱ主控多路阀工作油口；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、Y：回转液压马达油口；N、O：第Ⅲ主控多路阀工作油口；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、K2：第Ⅰ主控多路阀远程控制口；K3、K4：第Ⅱ主控多路阀远程控制口。

具体实施方式

[0023] 实施一种正流量进出口独立复合控制液压系统的技术方案，参照附图2所示，其显示出了本发明具体实施例为20t挖掘机的具体结构，包括主泵控制阀1 、变量活塞2、信号放大器3、动力源4、主泵5、先导泵6、安全阀7、第Ⅰ主控多路阀8、第Ⅱ主控多路阀9、第Ⅰ直动式比例节流阀10、第Ⅱ直动式比例节流阀11、第Ⅲ直动式比例节流阀12、第Ⅳ直动式比例节流阀13、动臂液压缸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、油箱20、第Ⅰ操作手柄21、第Ⅱ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自动式二位二通电磁阀28、第Ⅱ自动式二位二通电磁阀29。其中：

[0024] 所述动力源4、先导泵6和主泵5同轴相连，第Ⅰ比例节流阀工作油口H和第Ⅰ主控多路阀工作油口A均连接动臂液压缸14的有杆腔，第Ⅱ比例节流阀工作油口I和第Ⅰ主控多路阀工作油口C均连接动臂液压缸14的无杆腔，第Ⅲ比例节流阀工作油口G、第Ⅱ主控多路阀工作油口D、第Ⅰ回转制动阀16的进油口以及第Ⅰ单向阀18的出油口均连接回转液压马达油口X，第Ⅳ比例节流阀工作油口L、第Ⅱ主控多路阀工作油口F、第Ⅱ回转制动阀17的进油口以及第Ⅱ单向阀19的出油口连接回转液压马达油口Y，第Ⅰ二位二通电磁阀进油口V连接第Ⅰ主控多路阀出油口Q，第Ⅱ二位二通电磁阀进油口W连接第Ⅱ主控多路阀工作油口R，第Ⅰ比例节流阀、第Ⅱ比例节流阀、第Ⅲ比例节流阀及第Ⅳ比例节流阀出油口T1、T2、T3及T4，第Ⅰ二位二通电磁阀与第Ⅱ二位二通电磁阀出油口T5与T6，第Ⅰ回转制动阀与第Ⅱ回转制动阀出油口以及第Ⅰ单向阀、第Ⅱ单向阀进油口均连通油箱20；第Ⅰ主控多路阀进油口P1和进油口P2、第Ⅱ主控多路阀进油口P4以及第Ⅲ主控多路阀进油口P均连通主泵5的出油口，第Ⅰ主控多路阀工作油口B连通第Ⅱ主控多路阀进油口P3，第Ⅰ主控多路阀远程控制口K1连通第Ⅰ动臂控制先导阀23的出油口，第Ⅰ主控多路阀远程控制口K2连通第Ⅱ动臂控制先导阀24的出油口；第Ⅱ主控多路阀远程控制口K3连通第Ⅰ回转控制先导阀25的出油口，第Ⅱ主控多路阀远程控制口K4连通第Ⅱ回转控制先导阀26的出油口；第Ⅲ主控多路阀出油口T和油箱20相连通，第Ⅲ主控多路阀工作油口O和工作油口N分别连通其他执行器两端；变量活塞的小腔以及主泵控制阀1的进油口连通先导泵6的出油口，主泵控制阀1的出油口T连通油箱20，主泵控制阀工作油口M连通变量活塞2的大腔；变量活塞2与信号放大器3相连；第Ⅰ动臂控制先导阀23、第Ⅱ动臂控制先导阀24与第Ⅰ回转控制先导阀25、第Ⅱ回转控制先导阀26的进油口均连通主泵5的出油口，第Ⅰ动臂控制先导阀23、第Ⅱ动臂控制先导阀24的远程控制口均连通第Ⅰ操作手柄21，第Ⅰ回转控制先导阀25、第Ⅱ回转控制先导阀26的远程控制口均连通第Ⅱ操作手柄22。

[0025] 参照附图2所示，详述本实施例的工作结构原理如下：

[0026] （1）第Ⅰ操作手柄21输出的先导压力信号通过第Ⅰ动臂控制先导阀23、第Ⅱ动臂控制先导阀24传送到和第Ⅰ主控多路阀8，第Ⅱ操作手柄22输出的先导压力信号通过第Ⅰ回转控制先导阀16、第Ⅱ回转控制先导阀17同时传送到主泵控制阀远程控制油口K和第Ⅱ主控多路阀9，同时第Ⅰ操作手柄21、第Ⅱ操作手柄22输出的先导压力信号经过信号放大器3传送到主泵控制阀1，先导控制压力越大，伺服变量活塞2的大腔的压力越大，伺服变量活塞2向右移动，变量泵5的斜盘倾角越大，变量泵5的输出流量越大。

[0027] （2）当第二操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23、第ΙΙ动臂控制先导阀24、第Ι回转控制先导阀25、第ΙΙ回转控制先导阀26使回路中第Ι主控多路阀8和第ΙΙ主阀9均处于中位时，第Ι主控多路阀8的油口P1-A、C-T或者P1-C、A-C和第ΙΙ主控多路阀9的油口P1-D、F-T或者P1-F、D-T均关闭，第Ι主控多路阀8的油口P-B和第ΙΙ主控多路阀的油口P-E卸荷回路接通，主泵5的全部流量流回到油箱20，进而使得正流量控制压力为最小值，使得主泵5的排量自动减小到最小，大大减小了空流损失。

[0028] （3）当第二操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23、第ΙΙ动臂控制先导阀24、第Ι回转控制先导阀25、第ΙΙ回转控制先导阀26使回路第Ι主控多路阀8或者第ΙΙ主控多路阀9位于左位与中位之间时，主泵5的输出流量部分通过第Ι主控多路阀8的油口P1-A或者第ΙΙ主控多路阀9的油口P1-D进入相应的第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的无杆腔或者回转液压马达15的一腔 ，此时第Ι电磁比例节流阀10的油口H-T或者第Ⅳ电磁比例节流阀13的油口L-T接通，第ΙΙ电磁比例节流阀11的油口I-T或者第ΙΙΙ电磁比例节流阀12的油口G-T关闭，因此第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的有杆腔或者回转马达15的另一腔的液压油通过第Ι电磁比例节流阀10的油口H-T或者第四电磁比例节流阀13的油口L-T流回到油箱20，可以通过控制第Ι电磁比例节流阀10或者第四电磁比例节流阀13所开阀口的大小来控制第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2有杆腔或者回转液压马达另一腔的流量或压力，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，主泵5的排量增大以满足作业速度的需要；当第Ι主控多路阀8或者第ΙΙ主控多路阀9位于左极限位时，主泵5的输出流量全部通过第Ι主控多路阀8的油口P1-A或者第ΙΙ主控多路阀9的油口P1-D进入相应的第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的无杆腔或者回转马达15的一腔，主泵5的排量增大到最大以满足作业速度的需要

[0029] （4）当第二操作手柄22通过控制第Ⅰ动臂控制先导阀23、第ΙΙ动臂控制先导阀24、第Ι回转控制先导阀25、第ΙΙ回转控制先导阀26使回路第Ι主阀8或者第ΙΙ主阀9位于右位与中位之间时，变量泵5的流量部分通过第Ι主控多路阀8的油口P1-C或者第ΙΙ主控多路阀9的油口P1-F进入相应的第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的有杆腔或者回转马达15的一腔 ，此时第Ι电磁比例节流阀10的油口H-T或者第四电磁比例节流阀13的油口L-T关闭，第ΙΙ电磁比例节流阀11的油口I-T或者第ΙΙΙ电磁比例节流阀12的油口G-T接通，因此第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的无杆腔或者回转马达15的另一腔的液压油通过第ΙΙ电磁比例节流阀11的油口I-T或者第ΙΙΙ电磁比例节流阀12的油口G-T流回到油箱，可以通过控制第ΙΙ电磁比例节流阀11或者第ΙΙΙ电磁比例节流阀12所开阀口的大小来控制第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的无杆腔或者回转液压马达15另一腔的流量或压力，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 ，主泵5的排量增大以满足作业速度的需要；
当回路第Ι主控多路阀8或者第ΙΙ主控多路阀9位于右极限位时，主泵5的全部流量通过第Ι主控多路阀8的油口P1-C或者第ΙΙ主控多路阀9的油口P1-F进入相应的第Ι工作缸14.1和第ΙΙ工作缸14.2的有杆腔或者回转液压马达15的一腔，变量泵5的排量增大到最大以满足作业速度的需要。

[0030] 本发明的设计重点在于：通过正流量控制使变量泵的排量变化的同时，通过在工作缸和回转马达两腔分别加一个两位两通的电磁比例节流阀，当变量泵通过主阀给工作缸或回转马达一腔供油时，供油一腔的压力或流量由主阀控制，工作缸或回转马达另外一腔连接的电磁比例节流阀通过阀芯的移动来控制这腔的压力或流量，这样就实现了进出油口压力或流量的独立控制，减少了阀口处的节流损失，最大限度地减少功率的损失和系统发热，并且提高了工作缸和回转马达的平稳性以及可控性。

[0031] 通过泵和进出口阀的复合控制，调节液压马达与液压缸两腔的压力与流量，使液压马达和液压泵在启动和制动过程中实现快速、平稳和高效的运行，同时避免了传统正流量控制液压系统中按需供油造成的大量的节流损失。

[0032] 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。