CN1008391B - 动力传动装置 - Google Patents

Abstract

一个液压控制系统包括：一个液压执行机构；一个带负载敏感控制的变量泵给该执行机构供油；一个先导压力控制的入口节流阀，通过油泵向其供油，提供的先导压力用来控制该入口节流阀的方向和位移，从而控制液压执行机构的方向和速度。一对自入口节流阀引出的油管，它们分别通向执行机构的两个出入口。一个先导压力控制的出口节流阀，与执行机构的各个油管连在一起，当通向执行机构的油管中没有来自油泵的压力油时，该阀控制液压机构回油。

Description

本发明涉及一种行走机械如挖掘机和起重机内液压系统的动力传动装置。

作为参考，在这里先介绍一下美国№4.201，052号专利。该专利公开了一种直接安装在液压执行机构（如液压缸和液压马达）上的装在一个阀体内由先导压力控制的高压负载敏感阀门系统，该阀门系统可以准确地控制执行机构的工作位置和速度。

概括地说，上述专利所述的阀门系统包括：一个独立的先导压力控制的入口节流元件;一对负载压降止回阀;一对独立控制的常闭出口节流元件，一对负载压力敏感阀;一对防空穴阀。入口节流元件控制流体流入执行机构的这个或那个口。常闭的出口节流元件与液压执行机构的各个口相连，当入口节流元件引导流体进入执行机构的一个口时，该出口节流元件控流体从执行机构的另一个口流出。出口节流元件的作用相当于可变的阻尼孔，控制执行机构相应的油口与低区如油箱之间的流量，每一个出口节流元件与负载压力敏感阀连接在一起，该阀将感应到的负载压力作用于出口节流元件，使其能够提供溢流保护。防空穴阀与液压执行机构的各油口相连，在需要时，使相应的阀与油箱连通。

阀门系统直接安装在执行机构的油流口连接底板上，并且通过一条全流高压供油管路，一条负载敏感油路供油。阀门系统的操纵是通过手动液压远程控制阀控制先导油路来实现的，在没有得到液压远程控制阀的指令信号时，进口节流元件处于中间或中立位置，单向阀出口节流元件，压力敏感阀及防空穴阀都处于关闭位置。在中立位置，阀门系统可 以防止负载失控下落，在负载超载时，可以防止从高压油源来的油流进入执行机构造成管路破裂。由于该阀门系统是一种负载敏感系统，油泵输出功率与负载的需要是相匹配的。相反，对于非负载敏感系统，油泵的输出功率可能超过负载的需要，导致超过的功率变成热量消耗掉。

在某些情况下，阀门系统不可能很合适地直接安装在执行机构上。如受到执行机构空间的限制或需要限制供油管和先导油管的数量。例如，在伸缩臂的最高部位或者在卷扬机中，执行机构和阀门系统之间需要制动器，遇到这种情况，阀门系统便安装在远离该执行机构的设备上，通过一对接在执行机构油口连接底板上的油管进行控制。或者在上述其中一种情况下，也可以在执行机构的油口之一的连接底板与阀门系统之间装入一个通用的平衡阀。该平衡阀的作用是控制执行机构油流口底板内负荷的降低并使其保持一定的压力。

当需要负荷保持稳定时，也可以在执行机构油流口和阀门系统之间插入一个由先导压力控制的单向阀。该先导压力控制的单向阀可以提供恒定的负荷，也就是使负载保持稳定的零位漂移。

在许多场合下，直线运动的液压缸需要处于浮动状态或旋转运动的液压马达需要处于自由摆动或滑移状态，这两种使用状态的任一种情况，油缸端部构件或吊臂的摆动驱动装置应该能够在系统内摩擦力作用下及时制动。

上述专利的阀门系统不适合在上面所谈到的液压回路中使用。也就是说，在使用平衡阀先导压力控制单向阀，制动器和具有自由浮动或摆动状态的液压执行机构时，这套系统就不适用了。这主要是由于出口节流阀置是常闭的。

本发明的目的就是要提供一种能够在上述阀门系统使用平衡阀、先导压力控制单向阀，制动器和具有自由浮动或摆动状态的液压执行机构的系统。

根据本发明，在上述的阀门控制系统中油箱的出入口与执行机构油流口之间安装了一对常开的排油阀，这样，当进口节流阀处于中立位置时，执行机构的两个油流口通过常开的出口节流阀与油箱的出入口连通，液压执行机构便可以自由运动。例如吊臂的自由滑移。不过当先导压力信号用于进口节流阀使执行机构向某一方向运动时，为防止油泵泵出的油液流回油箱，先导压力会使相应的排油阀关闭，而另一个排油阀仍保持对油箱出入口的连通。当一个平衡阀与执行机构的一个油口相连，以便控制负载跌落，维持负载稳定时，需要在执行机构油口与油箱油路之间装入一个常开排油阀。当安装一个外部制动器以控制负载时，在执行机构油口与油箱路之间也需要安装一个常开的排油阀。

根据本发明的另一个方面，该控制阀门系统是属于上述美国专利4，201，052中采用一对常闭的出口节流阀装置的形成，在需要自由滑动功能时，进口节流阀向执行机构的油口提供压力油，使之向某一方向运动的同时，进口节流阀装置的出口引出一条油路作为先导压力油路，该先导压力作用在连接在执行机构另一个油流口上的常闭出口节流阀装置上并使其打开，被排放的液压油经执行机构的油流口从该出口节流阀排出，从而保证了执行机构的自由滑移状态。

图1：本发明实施例液压回路原理图。

图2：一种变更型式的液压回路原理图。

图3：另一种变更型式的液压回路原理图。

图4：另一种改进型式的液压回路原理图。

图5：用于本系统的出口节流阀的局部剖视图。

图6：另一种改进型式的液压回路原理图。

图7：另一种改进型式的液压回路原理图。

图8：另一种改进型式的液压回路原理图。

图9：实施例图6所示液压回路中液压阀的剖视图。

参见图1，本发明实施例的液压系统包括一个液压执行机构20，图中所示的是一个直线型液压缸，该液压缸具有双向运动的输出杆21，该轴21由变量泵系统22供给的压力油驱动，变量泵的负载敏感控制装置为传统结构。液压系统还包括手动操作控制元件（图中未画出）它将先导压力传给阀门系统24，以控制执行机构的运动方向。油泵22泵出的油经油管25和26进入进口节流阀27，该阀控制压力油进入执行机构的左端或右端，从而操纵执行机构的运动方向。如图中所示，进口节流阀27通过控制元件将先导压力油经油管28.29和30.31引到进口节流阀相对的两端进行控制，根据阀门27的移动方向，压力油经油管32或33进入执行机构20的左端或右端。

该液压系统还包括一对常开的排油阀34.35，它们处于通向执行机构两端的油管32.33和回油管36之间。如图所示，该排油阀控制执行机构和油箱回油管36之间油液的流动。

液压系统还包括分别与油管32.33相连的弹簧加载提动阀37.38，以及弹簧加载防空穴阀39.40，它们将油管32.33与油箱回油管36连通。此外，出口节流阀34.35分别连有一个弹簧加载提动阀作为该阀的先导压力控制溢流阀。油管47将出口节流阀35与先导控制油路28相连;油管48将出口节流阀34与先导控制油路29相连。这样，当先导压力作用在进口节流阀装置27的一侧时，相应的阀34或35便被关闭。

该系统还包括一个与回油管路即油箱管路连接的背压阀44。背压阀44的作用是当超载或下落的负载驱动执行机构下降时，将空穴现象限制在最低程度。与充液泵相连的溢流阀45用来接受超过泵22输入需要的流量，并供给背压阀44以增加执行机构的有效流量。

进口节流阀27包括一个装有可换位阀芯的阀腔，当先导压力为零时，阀芯在弹簧作用下保持中间位置。该阀芯通常挡住油流使其不能从压力油管26流向油管32、33。当先导压力作用在阀芯的任一端时，阀芯发生 移动，直到先导压力，弹簧力，液动力三者取得平衡。阀芯的移动方向决定了来自压力管路26的压力油是通向油管32还是33。

当先导压力作用于油路28或29时，使排油阀34或35动作，以阻止压力油经油管32或33从油路36流回油箱。

因此，可以看出，先导压力的作用就是决定进口节流阀的开口方向，该阀的开口方向决定了执行机构的位移方向。先导压力的另一个作用是关闭相应一侧的排油阀以使压力油能够进入执行机构中。相对的另一个排油阀不会受到先导压力的作用，它保持与油箱油路连通;使油液从执行机构的另一侧流回油箱。

控制多个执行机构的多路阀门系统24中的一个预防装置敏感系统中的最大负载压力，并把该最高压力提供给负载敏感变量泵。各阀门系统24都包括一个与油管81相连的梭动阀80，该阀通过油管79接受来自邻近执行机构的负载压力。梭动阀80对于压力的大小有着灵敏的辨别力，并把较高的压力提供给泵22。这样，每个阀门系统都依次装入梭动阀80、82，它们将本阀系统的负载压力与邻近的阀门系统的负载压力进行比较，将更高些的压力依次传递给邻近的阀门系统，直至最终向泵22提供最高负载压力。

如1980年2月4日提交的№117936共同未决专利申请所示，单个进口节流阀27可以用两个进个节流阀代替，该专利与本专利有着共同的受让人。

另一种推荐的液压回路元件结构的详细情况在上面提出的美国№4，201，052专利中有着更具体的描述。

根据本发明，阀34.35中的一个或两个是常开的排油阀，而不是上面提出的美国专利中常闭的出口节流阀。如图1和图2所示，当两个排油阀都是常开阀时，该阀与排油管47a和48a是连通的。当只有一个排油阀是常开阀时，如图3和图4所示，排油阀35b或35c和常闭的出口 节流阀34b或34c通过一条共同的排油管29连接在一起。

如图1所示，排油阀34、35都是常开的，当进口节流阀处于中位时，执行机构可以自由运动。例如吊车摆动吊臂时。不过，当先导压力信号发出，使执行机构向某一方向运动时，先导压力油通过油管47、48关闭相应的排放阀。

因此，当先导压力信号作用于进口节流阀使执行机构以某一方向运动时，与执行机构进油口相连的排油阀便被先导压力关闭。当进口节流阀回到中间位置时，该排油阀又回到常开状态，在使用液压油缸时，该油缸可以处于浮动状态，在使用旋转液压马达时，该马达可以处于自由摆动状态。

虽然本发明一直按照图1所示的流量控制的进口节流阀控制系统进行描述的，但也可以采用图2所示的压力控制的进口节流阀控制系统。如图2所示，压力控制的进口节流阀控制系统具有与先导压力油管31相对侧的压力反馈油管83和与先导压力油管30相对侧的压力反馈油管84。这使得负载起动和停车都很平稳，并能得到采用流量控制的进口节流阀控制系统所得不到的负载的准确定位。

如图3所示，当本系统需要在执行机构的一个油流口和排油阀35b之间加一个平衡阀时，那么，只有一个排油阀35b是常开的，而与执行机构另一个油口相连的出口节流阀34b是常闭的。这样，平衡阀85通过限制流过该阀的流量来控制负荷超载。当进口节流阀由先导压力信号驱动以使执行机构工作时，油流可以通过平衡阀85的单向阀进入执行机构。与此同时，先导压力通过管路87关闭排油阀35b。出口节流阀34b按传统方式开启，使用液从执行机构的另一个口排出。

如图4所示，当使用外部制动器来控制负荷超载时，同样，旋转液压马达的一个油流口与一个常开排油阀35c相连，另一个油流口与一个常闭的出口节流阀34c相连。从制动器88引出的油管89与通向执行机构 另一油流口的压力油管相连。

参见图5，各常开排油阀34、35、35b、35c的结构完全一样，为清楚起见，只针对阀35进行描述。

排油阀35有两个截面积不同的阀腔60和72;在其中的供油管33和回油管36之间装有提动阀61。该阀还包括一段开有阻尼孔62a的油管62，它从供油管33引出到提动阀61的上腔63中。提动阀芯61内部开有几条油槽64将腔室63与回油腔36连通。阀芯65在由先导压力控制下的活塞66的作用下切断腔室63与油路64之间的联系。活塞66位于腔室69和71之间。当系统内没在任何压力时，弹簧67使阀芯65处于开启位置，并且在自身加载力的作用下，使提动阀61处于闭合位置。不过，该阀是作为常开阀使用的，为此，选择了阻尼孔62a，弹簧67的弹簧刚度和提动阀61的不同面积，即阀腔60的面程小于阀腔72的面积。所以，只要油管33内有一个相当微小的压力就会使提动阀61开启，将油路33和回油路36沟通。连接在腔室69上的油路68与先导压力油管28相连，腔室69中的压力作用于活塞66中的上端，腔室71位于活塞66的下端，通过前面提到过的油路70与相应的排油管48a或29a相连接。见图1-4。

根据图6-9所示的本发明的另一个方面，液压系统是这样设计的：与美国№4，201，052号专利一样，出口节流阀是常闭的。其中的进口节流阀27在交替变化的先导压力的作用下控制该阀的方向和速度。从进口节流阀引出的一对油管32、33分别接在执行机构的出入口A、B。出口节流阀34、35与执行机构各油管相连，当通向执行机构的那些油管中没有来自油泵的压力油时，控制执行机构内油液的排出。出口节流阀由先导压力控制，油管32、33上装有弹簧加载提动阀37、38和弹簧加载防空穴阀39、40，这些阀开启便将油管32、33和油箱油路36连通。此外，出口节流阀34、35上装有弹簧加载提动阀41、42作为该出口节流阀的先导式溢流阀。油管47将出口节流阀34与先导压力控制油管28连接在一起， 油管48将出口节流阀35与先导压力控制油路29连通。

根据本发明，如图9所示，油管32引出一段油路90通至储油室，再从储油室通向先导式溢流阀的弹簧腔。当进口节流阀27处于中位，即先导压力为零时，油道90的作用是减少使先导式溢流阀关闭的压力。并且当A口出现比较低的压力时（200磅/英寸），便可能使先导式溢流阀开启。先导式溢流阀41的开启，使得关闭出口节流阀34d的保持压力被排放，这样就使得开口A处的压力打开出节流阀34d，油液便从开口A处流回油箱。

图6、7和8为上述液压系统的简单原理图，其中的先导式溢流阀41没有画出。

在图8的布置中，两个出口节流阀34d，35d都有类似的油道90、92，其作用是在没有先导压力作用时，排放掉保持每个提动阀关闭的压力，使得该提动阀在A口或B口的较低压力下开启。

Claims (7)

1、一种液压控制系统包括：一个液压执行机构，其相对两端各有一个交替作为进油口和出油口的开口，使执行机构可以以相反的两个方向运动，

一个向该液压执行机构供油的油泵，

一个使油流回油箱的回油油路，

进口节流阀装置，该装置由油泵供油，

上述进口节流阀装置由先导压力控制，先导压力使油流交替变化地供给该进口节流阀装置，该阀控制来自油泵的油流方向，从而控制执行机构的运动方向，

一对从所述进口节流阀装置引出的液压油管分别与该执行机构的两油口相连，

先导压力控制的出口节流阀装置分别与执行机构的两油流口相连，并位于上述回油路与通往执行机构各油口的管路之间，控制油流在二者之间的流动，

其中至少有一个出口节流阀装置与液压执行机构油口之一的连接方式保证：当先导压力作用于进口节流阀使油流入执行机构的另一个油口时，所述的出口节流阀是开启的，

其特征在于：

出口节流阀装置是常开的，

该常开的出口节流阀装置受先导压力控制，此先导压力与控制进口节流阀装置的先导压力是同一压力，因此，当先导压力作用于进口节流阀装置，使液压执行机构朝某一方向运动时，在同一先导压力作用下，与执行机构进油口连接在一起的常开阀装置便关闭了，当先导压力消失后，该常开阀装置又恢复到常开状态，执行机构可以自由运动。

2、根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：在常开排放阀装置和执行机构的出入口之间连接一个平衡阀，该平衡阀通过限制流经所述常开阀装置的流量来控制超载，该平衡阀还包括一个单向阀，当进口节流阀装置受先导压力控制将压力油引入与其相连的常开阀装置时，压力油可以通过所述单向阀进入执行机构，所述另一先导压力控制该常开阀装置关闭。

3、根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：液压执行机构所带动的负载装置上连接有一个液压制动器，该制动器接受从连接执行机构另一油口的液压油管流出的油流，从而控制负荷超载。

4、根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述的进口节流阀装置，出口节流阀装置，一对液压油管及油路都布置在一个阀体内。

5、一种液压系统包括：

一个液压执行机构，它有一个可运动的元件，该执行机构的相对两侧装有交替作为进油口和出油口的两个油口，使运动元件具有两个相反的运动方向，

一个向所述执行机构供油的油泵，

一个使油流回油箱的回油油路，

由油泵供油的进口节流阀装置，

所述进口节流阀装置受先导压力控制，先导压力使油流交替变化地供给进口节流阀，该阀控制来自油泵的油流的方向，从而控制执行机构的运动方向，

一对从所述进口节流阀装置引出的油管，分别与所述液压执行机构的两油口相连，

先导压力控制的出口节流阀装置，分别与执行机构的两油口相连，并位于所述回油管路和通往执行机构油口的管路之间，控制油流在二者之间的流动。

一对从所述进口节流阀装置引出并通向执行机构各油口的油管，当所述进口节流阀装置在先导压力的控制下，通过上述两条油路中的一条向所述执行机构的一个油口供油时，先导压力也控制与执行机构另一个油口相连的另一个出口节流阀装置开启，

所述的各出口节流阀装置都有一个常闭的弹簧加载提动阀，该阀与从进口节流阀装置和出口节流阀装置引出的各油路连接，

其特征在于：

出口节流阀装置是常闭的，从进口节流阀装置引出的一条油管通到执行机构的另一个油口，当进口节流阀运作，向执行机构的另一个油口供油时，所述的出口节流阀便开启，

从该弹簧加载提动阀之一和与出口节流阀装置相连的所述油管之一引出的一条油路，当所述的出口节流阀装置开启后再次关闭时，可以减小维持弹簧加载提动阀关闭的压力，从而允许当与一个出口节流阀装置相连的所述油管之一中出现比较低的压力时，所述弹簧加载提动阀便可开启，从而使所述出口节流阀装置能够开启。

6、根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于：装有一个从与另一个出口节流阀装置和另一个所述油管相连的弹簧加载提动阀引出的第二条油路，当所述的出口节流阀装置开启后再次关闭时，可以减小维持弹簧加载提动阀关闭的压力，当与另一个出口节流阀装置相连的另一油管中出现比较低的压力时，所述的弹簧加载提动阀能够开启，从而使上述的另一个出口节流阀装置开启。

7、根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于：所述的进口节流阀装置，出口节流阀装置，一对液压油管，弹簧加载提动阀和油路都布置在一个阀体内。

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