CN100591871C - 轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统 - Google Patents

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Abstract

用于轮式液压挖掘机的活塞式油缸控制系统，包括：辅助液压泵；辅助性打开的止回阀，其锁紧活塞式油缸；活塞式油缸控制阀，它适于响应阀控制信号从原始位置转换到操作位置以允许来自辅助液压泵的液压油打开止回阀从而液压油能够从活塞式油缸排出；制动压力传感器，用来探测提供给制动装置的液压油压力；操纵杆位置探测器，用来探测操纵杆的位置以产生向前位置信号、向后位置信号和空档信号中的一个信号；和控制器，如果接收到向前位置信号或向后位置信号并且如果制动压力不大于设定压力的话，控制器把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀上，如果接收到空档信号并且如果制动压力超过设定压力的话，控制器切断施加到活塞式油缸控制阀上的阀控制信号。

Description

轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统
技术领域
本发明涉及控制轮式液压挖掘机中放置在轮轴和上部支架之间的活塞式油缸的系统，特别涉及根据挖掘机的运行模式自动锁紧或松开活塞式油缸的轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统。
背景技术
众所周知，轮式液压挖掘机包括放置在轮轴和上部支架之间的活塞式油缸从而衰减在挖掘机行进时由具有较大重量的上部支架的摆动所引起的冲击，还包括用于根据挖掘机的运行模式锁紧或松开活塞式油缸的控制系统。把活塞式油缸控制系统设计成在挖掘机行进时它松开活塞式油缸，从而避免在挖掘机行进过程中遇到不规则道路表面时上部的旋转体摆动，并且在挖掘机工作时活塞式油缸控制系统适于锁紧活塞式油缸，从而避免上部的旋转体由于工作载荷的作用而向一侧过度倾斜。
现在参考图1描述这种传统活塞式油缸控制系统的结构和运行方式。在轮式挖掘机中，控制阀102控制来自主液压泵101的液压油使得液压油提供给并且控制移动电动机103和多个致动器。
辅助控制阀107利用辅助馈送管路106控制来自辅助液压泵105的液压油，并且受控的液压油起到控制控制阀102的辅助压力(P1a-P2a)作用。
同时，来自辅助液压泵105的液压油沿着活塞式油缸液压管路108流动，其中设在活塞式油缸液压管路108中的活塞式油缸控制阀109控制以这种方式流动的液压油，并且这些液压油起到用于锁紧或松开安装在轮轴110相对侧上的一对活塞式油缸111的辅助压力作用。
活塞式油缸111通过连接管路111a彼此连接在一起，连接管路111a具有一对止回阀111b，它们阻挡从每个活塞式油缸111排出的液压油。止回阀111b是常闭、辅助性打开的止回阀，这些止回阀构造为通过活塞式油缸液压管路108提供给辅助液压泵105的辅助压力进行操作，从而使得液压油能够从每个活塞式油缸111排出。当止回阀111b允许液压油以这种方式从每个活塞式油缸111排出时，活塞式油缸111中的液压油能够自由流动，从而允许活塞式油缸111的延伸和收缩移动。如果辅助压力不存在了，止回阀111b会阻挡来自每个活塞式油缸111的液压油的排出。所以，两个活塞式油缸111中的工作流体都不能在任何方向流动，这样就锁紧了活塞式油缸111。
制动控制阀控制从辅助泵112提供给制动装置的液压油，并且受控的液压油提供给制动装置115，从而使得车辆停止。
另外，响应指示向前位置、空档位置和向后位置的行进状态信号使用向前控制阀117a和向后控制阀117b控制辅助液压泵102的液压油。也就是说，如果操纵杆118位于向前位置，那么把行进状态信号施加到向前控制阀117a上，如果操纵杆118位于向后位置，那么把行进状态信号施加到向后控制阀117b上，如果操纵杆118位于空档位置，那么没有行进状态信号施加到行进控制阀上。
锁紧和松开活塞式油缸111的控制系统设有用于把液压油从辅助液压泵提供到止回阀111b的压力接收部分的活塞式油缸液压管路108、用于控制经过活塞式油缸液压管路108的液压油流动的螺线管式活塞式油缸控制阀109，和用于给活塞式油缸控制阀109馈送螺线管操作动力或切断该动力的活塞式油缸锁定开关116。
如果锁定开关打开的话，这种传统的活塞式油缸控制系统给止回阀111b馈送沿着活塞式油缸管路108流动的液压油从而提供辅助压力，这样就把动力施加到控制阀上从而在行进过程中松开活塞式油缸。另外，如果辅助压力提供给止回阀111b，止回阀111b允许来自活塞式油缸111的液压油排出，因此允许活塞式油缸111的延伸和收缩移动，这样在行进过程中活塞式油缸111能够吸收和衰减上部支架的振动。
如果为了挖掘机开始工作而关闭锁定开关116，当活塞式油缸控制阀返回到其原始位置时，提供给止回阀111b的辅助压力就释放掉了。另外，如果从止回阀111b释放掉辅助压力，止回阀111b会阻挡来自活塞式油缸111的液压油的排出，从而禁止活塞式油缸111的延伸和收缩移动，这样就锁定活塞式油缸111，防止在进行工作的过程中上部支架的任何摆动现象。
但是，这种传统的活塞式油缸控制系统具有一个缺点在于：操作者根据挖掘机的工作或行进状态手动操作活塞式油缸锁定开关以便按照操作者的意愿锁紧或松开活塞式油缸既麻烦又不方便。
发明内容
因此本发明意图解决现有技术的系统中固有的上述和其它问题，并且本发明的一个目的是提供一种活塞式油缸控制系统来根据挖掘机的运行模式自动地锁紧或松开活塞式油缸，从而确保既简单又方便地操作液压挖掘机。
本发明的另一个目的是提供一种活塞式油缸控制系统，无需借助操作者手动操作就能够自动地锁紧或松开活塞式油缸，从而避免那些否则可能由于没有锁紧或没有松开活塞式油缸所引起的安全事故。
为了实现上述目的，根据本发明，给具有制动装置、操纵杆和支撑车身上部支架的活塞式油缸的轮式挖掘机提供一种活塞式油缸控制系统，该活塞式油缸控制系统包括：一个辅助液压泵；辅助性打开的止回阀，所述辅助性打开的止回阀通常禁止工作流体从活塞式油缸排出以锁紧活塞式油缸；一个活塞式油缸控制阀，所述活塞式油缸控制阀适于响应阀控制信号从原始位置转换到操作位置以允许来自辅助液压泵的液压油打开止回阀从而液压油能够从活塞式油缸排出；制动压力传感装置，用来探测提供给制动装置的液压油压力；操纵杆位置探测器装置，用来探测操纵杆的位置产生向前位置信号、向后位置信号和空档信号中的一个信号；和一个控制器，如果由操纵杆位置探测器装置产生向前位置信号或向后位置信号并且如果制动压力传感装置探测到的制动压力不大于设定压力的话，所述控制器用来把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀上，如果操纵杆位置探测器装置产生空档信号并且如果制动压力超过设定压力的话，所述控制器用来切断施加到活塞式油缸控制阀上的阀控制信号；其中，即使由操纵杆位置探测器装置产生向前位置信号或向后位置信号，只要制动压力超过设定压力，所述控制器适于切断施加到活塞式油缸控制阀上的阀控制信号。
根据本发明，能够根据挖掘机的运行模式自动地锁紧或松开活塞式油缸。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更明显，在附图中：
图1是一种传统轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统的液压传动系统图；
图2是根据本发明的轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统的液压传动系统图；
图3是结构图，示出了本发明的活塞式油缸控制系统的控制器的控制操作；和
图4是结构图，示出了本发明的活塞式油缸控制系统所使用的控制器的一个改进的实施例。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的优选实施例。
首先参考图2，它示出了根据本发明的轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统的液压传动系统图。如图所示，轮式挖掘机的活塞式油缸控制系统包括给诸如移动电动机1等各个液压致动器提供液压油的主液压泵、给控制阀提供辅助压力的辅助液压泵20和给设在车辆轮轴4上的制动装置5提供液压压力的辅助泵30。
来自主液压泵10的液压油提供给包括行进控制阀12a在内的多个控制阀12b、12c控制的移动电动机1，还提供给多个液压致动器。另外，移动电动机1通过变速箱2连接驱动轴3来驱动车辆轮轴4。
来自辅助泵30的液压油在通过制动馈送阀14后经过一对制动管路提供给制动装置5并且控制阀15正确地控制液压油，从而以预定的方式操作制动装置5。图2中的参考标号15a表示操作者的脚操作的刹车踏板。
制动装置压力传感器17设在制动管路16a、16b之间从而给制动装置5馈送来自辅助泵30的液压油。制动装置压力传感器17适于探测制动管路16a、16b中更高的那个制动压力，然后把相应的信号输入给后面描述的控制器19。
同时，设计辅助控制阀23使得它能够减小来自辅助液压泵20的液压油压力并且产生多个辅助信号压力：P1a、P1b；P2a、P2b；和PTF、PTR，这些辅助信号压力用于控制控制阀12的行进控制阀以及其它的控制阀12b、12c。附图标记22表示用于馈送或切断液压油的辅助断开阀，液压油沿着辅助馈送管路21从辅助液压泵20馈送到辅助控制阀23。
操纵杆26的结构使得它移动到向前位置、空档位置和向后位置中的一个位置并且根据它的位置输出向前位置信号、空档位置信号和向后位置信号。操纵杆26包括操纵杆位置传感装置，它用于探测向前位置、空档位置和向后位置。传感装置设有向前操纵杆位置开关26a、向后操纵杆位置开关26b和空档操纵杆位置开关26c。
如果操纵杆26位于向前位置或向后位置并且由此产生了向前位置信号或向后位置信号，这些信号通过后面描述的控制器19提供给向前控制阀25a或向后控制阀25b，从而转换行进控制阀25a、25b中相应一个控制阀。这时，如果转换了向前控制阀25a或向后控制阀25b，来自辅助液压泵20的液压油就通过行进控制辅助管路27a或27b起到向前辅助压力或向后辅助压力的作用。如果操纵杆26位于空档位置26c，没有行进信号馈送到行进控制阀25a、25b。
同时，车辆轮轴4设有一对活塞式油缸24，它们通过连接管路24a彼此连接在一起。连接管路24a具有一对止回阀24b，它们通常阻断液压油从每个活塞式油缸24中排出。
止回阀24b是辅助性打开的止回阀，辅助液压泵20经过活塞式油缸液压管路18馈送来的辅助压力能够操作止回阀24b，从而允许液压油从活塞式油缸排出。这保证液压油在两个活塞式油缸24之间自由流动，从而允许活塞式油缸24的延伸和收缩移动。当然，如果阻断活塞式油缸管路18，辅助压力就会消失，止回阀24b就禁止任何液压油从活塞式油缸24中排出，这样避免液压油在两个活塞式油缸24之间流动，所以锁紧了活塞式油缸24。
活塞式油缸液压管路18设有用于锁紧或松开活塞式油缸24的活塞式油缸控制阀29。活塞式油缸控制阀29能够在操作位置和原始位置之间转换，在操作位置，辅助液压泵20与止回阀24b的辅助压力接收部分连通从而允许活塞式油缸24的延伸和收缩移动，在原始位置，通过切断辅助液压泵20与止回阀24b的辅助压力接收部分之间的流体连通从而避免活塞式油缸24的延伸和收缩移动。在原始位置，作用在止回阀24b上的辅助压力排到油箱T中。
设在控制阀29一侧的回动弹簧29c总是把活塞式油缸控制阀29弹性偏置向原始位置29b。另外，如果信号施加到螺线管部分29d，活塞式油缸控制阀29向操作位置29a移动。如果由控制器19施加活塞式油缸锁紧信号，就触发螺线管部分29d。
利用这样布置的活塞式油缸控制阀29，如果由控制器19把活塞式油缸松开信号施加到螺线管部分29d，活塞式油缸控制阀29移动到操作位置29a并且由此释放活塞式油缸24，但是如果控制器没有把活塞式油缸松开信号施加到螺线管部分29d，活塞式油缸控制阀29返回到它的原始位置29b并且由此使得活塞式油缸24锁紧。
如图2和3所示，控制器19连接到操纵杆26的各个输出信号线以便从操纵杆26接收向前位置信号或向后位置信号(S101)，并且这时如果制动装置传感器17探测到制动压力没有超过设定压力(S103)，就确定出车辆正在行进中并且活塞式油缸松开信号馈送到活塞式油缸控制阀29(S105)。因此，活塞式油缸控制阀29转换到操作位置29a并且允许辅助液压泵20和止回阀24b之间的流体连通，从而能够松开活塞式油缸24(S107)。因此，能够吸收或衰减挖掘机的在行进移动过程中车身上部支架的振动。
如果从操纵杆26产生空档位置信号(S101-1)或者如果在操纵杆26产生向前位置信号或向后位置信号的情况下(S101)制动装置压力传感器17探测到制动压力超过了设定压力(S103-1)，那么就确定出车辆现在正在进行工作或者行进过程中需要紧急刹车。这时，切断施加到活塞式油缸控制阀29的螺线管部分29d上的松开信号(S109)。因此，活塞式油缸控制阀29返回到它的原始位置以切断辅助液压泵20和止回阀24b之间的流体连通，从而能够锁紧活塞式油缸24(S111)。因此，能够尽量减少或避免挖掘机在工作过程或紧急刹车时可能引起的车身摆动现象。
另一方面，除了上述的自动模式(S113)外，还能够在固定的松开模式下操作控制器19，这时不论从操纵杆26和制动压力传感器17输出什么信号，都直接把松开信号提供给活塞式油缸控制阀29(S115)，还可以在固定的锁紧模式下操作控制器19，用来把锁紧信号提供给活塞式油缸控制阀29(S117)。选择开关33设在控制器19外面从而操作者能够从自动模式(S113)、固定的松开模式(S115)和固定的锁紧模式(S117)中自由地选择一种模式。
图4示出了控制器19的一个改进的实施例。这个实施例的控制器19具有和上述实施例不同的固定的锁紧模式(S117)和松开模式(S119)。松开模式(S119)与上述前面的实施例的自动模式S113一样。当然，固定的锁紧模式(S117)设计为直接把锁紧信号提供给活塞式油缸控制阀29。
另外，这个实施例的控制器19设有选择开关从而操作者能够从固定的锁紧模式(S117)和松开模式(S119)中自由地选择一种模式。
控制器19最小化了操作者能够选择的模式数目，从而避免操作者在使用各个模式时感到困惑。特别是由于避免了操作者在使用各个模式感到困惑，可以很方便地驱动车辆。
尽管已经参考本发明的一些优选实施例描述并且示出了本发明，本领域技术人员应该理解无需偏离所附权利要求限定的本发明的精神和范围，就可以对形式和细节进行各种改变。

Claims (5)

1.一种活塞式油缸控制系统，用于具有制动装置(5)、操纵杆(26)和支撑车身上部支架的活塞式油缸(24)的轮式挖掘机，该活塞式油缸控制系统包括：
一个辅助液压泵(20)；
辅助性打开的止回阀(24b)，所述辅助性打开的止回阀(24b)通常禁止工作流体从活塞式油缸(24)排出以锁紧活塞式油缸(24)；
一个活塞式油缸控制阀(29)，所述活塞式油缸控制阀(29)适于响应阀控制信号从原始位置转换到操作位置(29a)，以允许来自辅助液压泵(20)的液压油打开止回阀，从而液压油能够从活塞式油缸(24)排出；
制动压力传感装置，用来探测提供给制动装置的液压油压力；
操纵杆位置探测器装置，用来探测操纵杆的位置以产生向前位置信号、向后位置信号和空档信号中的一个信号；和
一个控制器(19)，如果由操纵杆位置探测器装置产生向前位置信号或向后位置信号并且如果制动压力传感装置探测到的制动压力不大于设定压力的话，所述控制器(19)用来把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀(29)上，如果操纵杆位置探测器装置产生空档信号并且如果制动压力超过设定压力的话，所述控制器(19)用来切断施加到活塞式油缸控制阀(26)上的阀控制信号；
其中，即使由操纵杆位置探测器装置产生向前位置信号或向后位置信号，只要制动压力超过设定压力，所述控制器(19)适于切断施加到活塞式油缸控制阀(26)上的阀控制信号。
2.根据权利要求1所述的活塞式油缸控制系统，其中控制器(19)具有自动模式，用来根据来自制动压力传感装置和操纵杆位置探测器装置的信号把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀(29)上或者切断施加到活塞式油缸控制阀(29)上的阀控制信号；还具有固定的松开模式，不论从制动压力传感装置和操纵杆位置探测器装置输出什么信号，控制器(19)都把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀(29)上；还具有固定的锁紧模式，不论从制动压力传感装置和操纵杆位置探测器装置输出什么信号，控制器(19)都切断施加到活塞式油缸控制阀(29)上的阀控制信号。
3.根据权利要求2所述的活塞式油缸控制系统，进一步包括一个模式选择开关(33)，它使得操作者能够从自动模式、固定的松开模式和固定的锁紧模式中选择一个模式。
4.根据权利要求1所述的活塞式油缸控制系统，其中控制器(19)具有一个松开模式，在这个模式中，控制器(19)根据来自制动压力传感装置和操纵杆位置探测器装置的信号把阀控制信号施加到活塞式油缸控制阀(29)上或者切断施加到活塞式油缸控制阀(29)上的阀控制信号；还具有固定的锁紧模式，这时不论从制动压力传感装置和操纵杆位置探测器装置输出什么信号，控制器(19)都切断施加到活塞式油缸控制阀(29)上的阀控制信号。
5.根据权利要求4所述的活塞式油缸控制系统，进一步包括一个模式选择开关(33)，它使得操作者能够从松开模式和固定的锁紧模式中选择一个模式。
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