CN101852223B - 伸缩臂控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种伸缩臂控制系统，该液压控制阀的阀体具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口；该控制阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第三油口之间的油路连通，其第二油口的进液压力大于预设值时，第四油口至第二油口的油路导通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口之间的油路连通。使用时，当二级伸缩缸未收回而收回一级伸缩缸时，芯管腔的介质压力随着一级伸缩缸的收回而逐渐增大，当芯管腔的介质压力大于所述溢流阀的调定压力时，溢流阀打开增大，该腔内的油液流回油箱，从而避免芯管腔内介质压力过高而造成芯管弯曲的现象。

Description

伸缩臂控制系统

技术领域

本发明涉及液压传动技术，具体涉及一种液压控制阀及具有该阀的伸缩臂控制系统。

背景技术

目前，起重机伸缩式臂架的伸缩机构有两种方式：油缸加绳排式伸缩机构和单缸插销式全自动伸缩机构。与单缸插销式伸缩机构相比，油缸加绳排式伸缩机构具有伸缩效率高的优点，并且理论上能够伸缩到任何位置。对于四节及四节以上的伸缩式臂架来说，一般采用两级缸加绳排式伸缩机构，其中，一级伸缩缸用于控制二节臂的伸缩，二级伸缩缸用于控制三节臂及其以上臂节的伸缩。参见图1，该图示出了现有双缸加绳排式伸缩机构控制系统的工作原理。

现有双缸加绳排式伸缩机构的正确工作顺序是：伸臂时，先伸出一级伸缩缸再伸出二级伸缩缸；缩臂时，先收回二级伸缩缸再收回一级伸缩缸。然而，用户在实际操作过程中，比如，对三、四节臂进行维修或者保养作业，需要先收回一级伸缩缸以便于作业人员进行相关的操作，此种工况往往会导致芯管弯曲变形，使得油缸无法正常工作。如图1所示，若在二级伸缩缸未收回时收回一级伸缩缸，压力油供油给一级伸缩缸有杆腔，实现一级伸缩缸的收回；由于一级伸缩缸有杆腔同二级伸缩缸有杆腔相通，二级伸缩缸有杆腔的压力油推动二级伸缩缸回缩，二级伸缩缸无杆腔内的油进入芯管腔。此外，伸缩切换阀外接单向节流阀，该单向节流阀的阻尼大小必须与系统要求匹配，否则将会导致二级伸缩缸外伸。

参见图2，该图是现有一级伸缩缸的整体结构剖视图。图中所示，芯管30为一个简支梁，一端焊接在缸头40，另一端插入管套20内部，构成芯管油路，管套20一端焊接在缸尾10，一端与芯管30配合。当一级伸缩缸回缩、芯管30插入管套20内时，芯管30内体积缩小。此过程中，芯管内介质的有效体积弹性模量E_σ与其体积变量ΔV_σ之间的关系如下式：

$E_{\mathrm{\σ}}=\frac{V_{\mathrm{to}}\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{\σ}}}$

其中，E_σ为有效体积弹性模量，ΔV_σ为体积变量，V_to为初始体积，Δp为压力增量。由于E_σ为定值，芯管内体积缩小造成ΔV_σ迅速增大，芯管腔为增压腔，产生比较大的Δp，Δp作用在芯管的圆环截面上，当该作用力大于芯管简支梁的挠度，则会产生芯管弯曲变形的问题。

上述分析可知，前述单向节流阀的阻尼大小是关键的控制参数。然而，节流阀的阻尼大小会根据系统环境的变化而改变，比如，系统温度过高、工作介质中的杂质等因素，该节流阀的阻尼会偏离预先的调定值。因此，采用节流阀调整芯管腔的泄油量无法满足精准的控制要求，存在芯管弯曲变形的隐患。

有鉴于此，亟待针对两级液压缸的控制技术进行优化设计，研制开发出一种防止伸缩油缸芯管弯曲的液压控制阀。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种液压控制阀，以确保一级伸缩缸未按正常工作顺序收回时，不会产生芯管弯曲的现象。在此基础上，本发明还提供了一种具有该阀的伸缩臂控制系统。

本发明提供的液压控制阀，其阀体具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口；该控制阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第三油口之间的油路连通，其第二油口的进液压力大于预设值时，第四油口至第二油口的油路导通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口之间的油路连通。

优选地，在第二工作状态，其第二油口与第三油口之间的油路非连通。

优选地，所述阀体集成有第一换向阀和溢流阀；所述第一换向阀具有四个油口：其第一油口、第三油口和第四油口分别与阀体的第一油口、第三油口和第四油口连通，其第二油口与所述溢流阀的进油口连通；所述溢流阀的出油口与所述阀体的第二油口连通；所述第一换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通；在第二工作位置，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口非连通；所述阀体的第四油口的进液压力大于所述溢流阀的调节压力设定值时，所述第一换向阀的第四油口和阀体的第二油口连通。

优选地，所述第一换向阀为二位四通液控换向阀；控制油液作用于所述二位四通液控换向阀的弹簧腔时，该阀处于第一工作位置；控制油液作用于所述液控二位四通换向阀的非弹簧腔时，该阀处于第二工作位置。

优选地，所述阀体上还具有用于与回油油路连通的第五油口和用于与控制压力油路连通的第六油口；且所述阀体还集成有第二换向阀，所述第二换向阀的第一油口和第二油口分别与所述阀体的第五油口和第六油口连通，所述第二换向阀的第三油口和第四油口分别与所述二位四通液控换向阀的弹簧腔和非弹簧腔连通；所述第二换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口连通；在第二工作位置，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通。

优选地，所述第二换向阀为二位四通电磁换向阀。

本发明提供的伸缩臂控制系统，包括一级伸缩缸、二级伸缩缸、第一平衡阀、第二平衡阀、操纵换向阀和如前所述的液压控制阀；其中，所述一级伸缩缸的活塞杆上具有三根芯管：第一芯管与一级伸缩缸的无杆腔连通，第二芯管用于与二级伸缩缸的无杆腔连通，第三芯管与一级伸缩缸的有杆腔连通；所述二级伸缩缸的活塞杆上具有两根芯管：第四芯管与二级伸缩缸的有杆腔连通，第五芯管与二级伸缩缸的无杆腔连通；且，所述二级伸缩缸的有杆腔与所述一级伸缩缸的有杆腔连通；所述第一平衡阀设置在与一级伸缩缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述一级伸缩缸有杆腔连通的油路连通；所述第二平衡阀设置在与二级伸缩缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述二级伸缩缸有杆腔连通的油路连通；所述操纵换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，其中，第三油口与压力油路连通，第四油口与回油油路连通，第二油口与所述一级伸缩缸的有杆腔连通；所述操纵换向阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口连通；所述液压控制阀的第一油口与所述操纵换向阀的第一油口连通，所述液压控制阀的第二油口与回油油路连通，所述液压控制阀的第三油口通过第一平衡阀与所述一级伸缩缸的无杆腔连通，所述液压控制阀的第四油口与所述一级伸缩缸的第二芯管连通。

优选地，所述液压控制阀的溢流阀的调节压力值p’满足以下条件：

$\frac{{\mathrm{pA}}_4-f}{A_3}<p^{,}<\min (\frac{{\mathrm{pA}}_4+f}{A_3},\frac{F_{\mathrm{cr}}}{A}),$

其中， $F_{\mathrm{cr}}=\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2\mathrm{EI}}{{\left(\mathrm{\&mu;l}\right)}^2};$

其中，

式中：p-系统压力，A₄-二级伸缩缸有杆腔面积，f-二级伸缩缸的启动摩擦力，A₃-二级伸缩缸无杆腔面积，A-第二芯管的环形截面面积；E-液压介质的有效体积弹性模量，μ-液压介质的动力粘度，l-第二芯管的长度，D-第二芯管环形截面的外圆直径，d-第二芯管环形截面的内圆直径。

优选地，所述液压控制阀的阀体上还具有与回油油路连通的第五油口以及与控制压力油路连通的第六油口；且所述阀体还集成有第二换向阀，所述第二换向阀的第一油口和第二油口分别与所述阀体的第五油口和第六油口连通，所述第二换向阀的第三油口和第四油口分别与所述二位四通液控换向阀的弹簧腔和非弹簧腔连通；所述第二换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口连通；在第二工作位置，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通。

优选地，所述第二换向阀为二位四通电磁换向阀。

本发明提供的液压控制阀具有两个工作状态，在第一工作状态，其第一油口与第三油口之间的油路连通，其第四油口的进液压力大于预设值时，第四油口至第二油口的油路导通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口之间的油路连通。应用于具体液压控制回路中，本发明提供的液压控制阀在第一工作状态下，其第四油口的进液压力只有满足上述条件才能与第二油口建立连通关系，从而适应液压控制回路的使用需要。本发明的控制原理另辟蹊径，通过调定压力控制第四油口第二油口之间油路的导通，具有控制参数稳定、运行可靠的特点。

在本发明所述液压控制阀的优选方案中，所述阀体集成有二位四通液控换向阀和溢流阀；通过二位四通液控换向阀工作位置的转换操作，控制液压控制阀在第一工作状态和第二工作状态之间转换，并且通过调节溢流阀的控口压力以满足阀体第四油口至第二油口之间连通条件。具体控制过程：该二位四通液控换向阀处于第一工作位置时，阀体第四油口经该二位四通液控换向阀的第四油口和第二油口与溢流阀的进油口连通，当阀体第四油口的进液压力大于溢流阀的控口调定压力时，则溢流阀打开，此时阀体第四油口至第二油口的油路处于导通状态。在运行过程中，溢流阀的控口压力调定后较为稳定，符合液压系统控制精度的要求，可进一步提高控制系统的运行可靠性

本发明提供的液压控制阀，特别适用于伸缩臂控制系统。

本发明提供的具有前述液压控制阀的伸缩臂控制系统中，所述液压控制阀的第一油口与所述操纵换向阀的第一油口连通，所述液压控制阀的第二油口与回油油路连通，所述液压控制阀的第三油口通过第一平衡阀与所述一级伸缩缸的无杆腔连通，所述液压控制阀的第四油口与所述一级伸缩缸的第二芯管连通。当二级伸缩缸未收回而收回一级伸缩缸时，芯管腔的介质压力随着一级伸缩缸的收回而逐渐增大，当芯管腔的介质压力大于所述溢流阀的调定压力时，溢流阀打开增大，该腔内的油液流回油箱，从而避免芯管腔内介质压力过高而造成芯管弯曲的现象。此外，在使用过程中，溢流阀的调定压力不会受环境因素的影响而变化，因此，采用溢流阀来控制一级伸缩缸芯管腔内油液压力具有较高的工作稳定性。此外，液压控制阀在第二工作状态，其第二油口与第三油口之间的油路非连通；如此设计，进行二级伸缩缸收回操作时，可以有效避免两个油缸联动。

在本发明所述伸缩臂控制系统的优选方案中，溢流阀的控口调节压力值p’应当满足： $\frac{{\mathrm{pA}}_4-f}{A_3}<p^{,}<\min (\frac{{\mathrm{pA}}_4+f}{A_3},\frac{F_{\mathrm{cr}}}{A}),$ 其中，溢流阀的设定值大于

以避免一级伸缩缸收回时二级伸缩缸联动收回；溢流阀的设定值小于

以避免一级伸缩缸收回时二级伸缩缸联动伸出，且溢流阀的设定值小于

以避免一级伸缩缸收回时芯管腔的介质压力过高造成芯管弯曲的现象。本优选方案可进一步提高伸缩臂控制系统的工作可靠性。

附图说明

图1是现有双缸加绳排式伸缩机构控制系统的工作原理；

图2是现有一级伸缩缸的整体结构剖视图；

图3是本发明所述伸缩臂控制系统的液压原理图；

图4是本发明所述液压控制阀的工作原理图。

图3和图4中：

一级伸缩缸1、第一芯管11、第二芯管12、第三芯管13；

二级伸缩缸2、第四芯管21、第五芯管22；

第一平衡阀3；

第二平衡阀4；

液压控制阀5、第一油口A、第二油口B、第三油口C、第四油口D、第五油口X、第六油口Y；

操纵换向阀6、第一油口6a、第二油口6b、第三油口6c、第四油口6d；

二位四通液控换向阀7、第一油口7a、第二油口7b、第三油口7c、第四油口7d；

溢流阀8、进油口8a、出油口8b；

二位四通电磁换向阀9、第一油口9a、第二油口9b、第三油口9c、第四油口9d。

具体实施方式

本发明提供一种液压控制阀5，该控制阀的阀体具有第一油口A、第二油口B、第三油口C和第四油口D，该操纵换向阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口A与第三油口C之间的油路连通，其第二油口B的进液压力大于预设值时，第二油口B至第四油口D的油路导通；在第二工作状态，其第一油口A与第四油口D之间的油路连通。本发明所述液压控制阀的工作控制原理另辟蹊径，通过调定压力控制第四油口第二油口之间油路的导通，具有控制参数稳定、运行可靠的特点。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本实施方式以具有两级伸缩缸的伸缩臂控制系统为例进行详细说明。

本文中所述末节臂为伸缩式吊臂的最内层臂节，吊臂完全伸出时，末节臂位于最前端；所述基本臂节为伸缩式吊臂的最外层臂节，其与转台相连接。

参见图3，该图是本发明所述伸缩臂控制系统的液压原理图。

如图3所示，本发明提供的伸缩臂控制系统采用两级伸缩缸的伸出或者收回以实现对伸缩臂的操作。

一级伸缩缸1用于驱动与基本臂节相近臂节的伸出或者收回，以四节臂为例，用于驱动二节臂的伸出或者收回。一级伸缩缸1的活塞杆上具有三根芯管，其中，第一芯管11与一级伸缩缸1的无杆腔连通，第三芯管13与一级伸缩缸1的有杆腔连通，第二芯管12用于与二级伸缩缸2的无杆腔连通。

二级伸缩缸2用于驱动与末节臂相近臂节的伸出或者收回，以四节臂为例，用于驱动三节臂和四节臂的伸出或者收回。二级伸缩缸2的活塞杆上具有二根芯管，其中，第四芯管21与二级伸缩缸2的有杆腔连通，第五芯管22与二级伸缩缸2的无杆腔连通。

需要说明的是，本实施例中所述一级伸缩缸1和二级伸缩缸2的组成和连接关系与现有技术完全相同，两者配合操作以实现伸缩臂的伸出或者收回，本领域的普通技术人员基于现有技术完全可以实现，在此不予赘述。

如图3所示，第一平衡阀3设置在与一级伸缩缸1的无杆腔连通的油路上，即，通过连接管路和第一芯管11与一级伸缩缸1的无杆腔连通；第一平衡阀3的控制油口与一级伸缩缸1有杆腔的油口连通；第二平衡阀4设置在与二级伸缩缸2的无杆腔连通的油路上，即，通过连接管路和第五芯管22与二级伸缩缸2的无杆腔连通，第二平衡阀4的控制油口与二级伸缩缸2有杆腔的油口连通。

操纵换向阀6用于控制伸缩缸的伸出或者收回操作。该操纵换向阀6具有第一油口6a、第二油口6b、第三油口6c和第四油口6d，其中，第三油口6c与系统压力油路连通，第四油口6d与系统回油油路连通，第一油口6a与液压控制阀5的第一油口A连通，第二油口6b通过连接管路和第三芯管13与一级伸缩缸1的有杆腔连通；此外，该操纵换向阀6具有两个工作状态：在第一工作状态(左位)，其第一油口6a与第三油口6c连通、第二油口6b与第四油口6d连通，此状态下伸缩缸伸出；在第二工作状态(右位)，其第一油口6a与第四油口6d连通、第二油口6b与第三油口6c连通，此状态下伸缩缸收回。图中所示，操纵换向阀6具体为手动三位四通换向阀。

液压控制阀5的第二油口B与回油油路连通，液压控制阀5的第三油口C通过第一平衡阀3和第一芯管11与一级伸缩缸1的无杆腔连通，液压控制阀5的第四油口D与一级伸缩缸1的第二芯管12连通。

请参见图4，该图是本实施例所述液压控制阀的工作原理图。

具体地，液压控制阀5的阀体集成有第一换向阀和溢流阀8。

如图4所示，第一换向阀采用二位四通液控换向阀7，该阀具有四个油口：其第一油口7a、第三油口7c和第四油口7d分别与阀体的第一油口A、第三油口C和第四油口D连通，其第二油口7b与溢流阀8的进油口8a连通；溢流阀8的出油口8b与阀体的第二油口B连通。

其中，第一换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置(左位)，其第一油口7a与第三油口7c连通、第二油口7b与第四油口7d连通；在第二工作位置(右位)，其第一油口7a与第四油口7d连通、第二油口7b与第三油口7c非连通；且，当该阀的第四油口D的进液压力大于溢流阀8的调节压力设定值时，第一换向阀的第四油口7d和阀体的第二油口B连通。控制油液作用于所述二位四通液控换向阀7的弹簧腔时，该阀处于第一工作位置；控制油液作用于所述液控二位四通换向阀7的非弹簧腔时，该阀处于第二工作位置。

另外，在二级伸缩缸2不收回、一级伸缩缸1收回的使用工况，溢流阀8的调节压力值p’的设定需要满足三个条件：第二芯管不产生弯曲变形；二级伸缩缸2不联动收回；二级伸缩缸2不联动伸出。

其一，p’满足第二芯管不产生弯曲变形的分析如下：

芯管临界稳定时临界压力为：

其中，

式中，E-液压介质的有效体积弹性模量，μ-液压介质的动力粘度，l-第二芯管的长度，D-第二芯管环形截面的外圆直径，d-第二芯管环形截面的内圆直径。故，溢流阀的设定压力

时才能够保证芯管不弯曲。

其二，p’满足二级伸缩缸2不联动收回的分析如下：

此状态下p’＝p₃，p＝p₄，当p’×A₃+f＜p×A₄，式中：p-系统压力，A₄-二级伸缩缸有杆腔面积，f-二级伸缩缸的启动摩擦力，A₃-二级伸缩缸无杆腔面积。即，时二级伸缩缸2不联动收回。

其三，p’满足二级伸缩缸2不联动伸出的分析如下：

设油缸的启动摩擦力为f，一级伸缩缸1收回时，造成第二芯管内体积减小，产生Δp的压力并与二级伸缩2的无杆腔腔相连，当Δp×A₃＞p×A₄+f，即，时二级伸缩缸2不联动伸出。

综合上述三种状况分析，所述溢流阀的调节压力值p’应当满足以下条件：

$\frac{{\mathrm{pA}}_4-f}{A_3}<p^{,}<\min (\frac{{\mathrm{pA}}_4+f}{A_3},\frac{F_{\mathrm{cr}}}{A}),$

进一步地，液压控制阀5还集成有第二换向阀，采用第二换向阀来协调控制压力油路L与前述液控换向阀7的弹簧腔或者非弹簧腔连通。如图4所示，具体地，第二换向阀采用二位四通电磁换向阀9。此外，液压控制阀5的阀体上还具有与回油油路连通的第五油口X以及与控制压力油路L连通的第六油口Y。第二换向阀的第一油口9a和第二油口9b分别与阀体的第五油口X和第六油口Y连通，第二换向阀的第三油口9c和第四油口9d分别与二位四通液控换向阀7的弹簧腔和非弹簧腔连通；该第二换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置(左位)，其第一油口9a与第四油口9d连通、第二油口9b与第三油口9c连通，控制压力油液作用于二位四通液控换向阀7的弹簧腔，此状态下，二位四通液控换向阀7处于左位；在第二工作位置(右位)，其第一油口9a与第三油口9c连通、第二油口9b与第四油口9d连通，控制压力油液作用于二位四通液控换向阀7的非弹簧腔，此状态下，二位四通液控换向阀7处于右位。

本发明所述伸缩臂控制系统的工作过程简述如下。

一、一级伸缩缸1伸出工况，操纵换向阀6处于左位，电磁换向阀9失电后处于左位，第五油口9a的恒定压力油流向液控换向阀7的弹簧腔，使得液控换向阀7处于左位。

进油：系统压力油路P-液压控制阀5的第一油口A-液压控制阀5的第三油口C-第一平衡阀3的单向阀-一级伸缩缸1的第一芯管11-一级伸缩缸1的无杆腔；回油：一级伸缩缸1的有杆腔-一级伸缩缸1的第三芯管13-系统回油油路T。

此控制过程中，一级伸缩缸1无杆腔的压力P1等于进油压力P，一级伸缩缸1的回油压力P2为回油压力，不足以使第一平衡阀3处于左位。由于P1×A1大于P2×A2，故一级伸缩缸1伸出。此外，一级伸缩缸1的有杆腔和二级伸缩缸2的有杆腔相通，压力不足以使二级伸缩缸2缩回，且第二平衡阀4处于右位，二级伸缩缸2无杆腔的油液由第二平衡阀4的单向阀截止，此时二级伸缩缸2无法实现回缩。

二、二级伸缩缸2伸出工况，操纵换向阀6处于左位，电磁换向阀9通电后处于右位，第五油口9a的恒定压力油流向液控换向阀7的非弹簧腔，使得液控换向阀7处于右位。

进油：系统压力油路P-液压控制阀5的第一油口A-液压控制阀5的第四油口D-一级伸缩缸1的第二芯管12-第二平衡阀4的单向阀-二级伸缩缸2的第五芯管22-二级伸缩缸2的无杆腔；回油：二级伸缩缸2的有杆腔-二级伸缩缸2的第四芯管21-一级伸缩缸1的有杆腔-一级伸缩缸1的第三芯管13-系统回油油路T。

此控制过程中，二级伸缩缸2无杆腔的压力P3等于进油压力P，二级伸缩缸2的回油压力P4为回油压力，不足以使第二平衡阀4处于左位。由于P3×A3大于P4×A4，故二级伸缩缸2伸出。此外，二级伸缩缸2的有杆腔和一级伸缩缸1的有杆腔相通，压力不足以使一级伸缩缸1缩回，且第一平衡阀3处于右位，一级伸缩缸1无杆腔的油液由第一平衡阀3的单向阀截止，此时一级伸缩缸1无法实现回缩。

三、二级伸缩缸2收回工况，操纵换向阀6处于右位，电磁换向阀9通电后处于右位，第五油口9a的恒定压力油流向液控换向阀7的非弹簧腔，使得液控换向阀7处于右位。

进油：系统压力油路P-一级伸缩缸1的第三芯管13-一级伸缩缸1的有杆腔-二级伸缩缸2的第四芯管21-二级伸缩缸2的有杆腔；回油：二级伸缩缸2的无杆腔-二级伸缩缸2的第五芯管22-第二平衡阀4-一级伸缩缸1的第二芯管12-液压控制阀5的第四油口D-液压控制阀5的第一油口A-系统回油油路T。

此控制过程中，进油压力使得第一平衡阀3和第二平衡阀4处于左位，二级伸缩缸2的回油压力P3为回油压力，由于P3×A3小于P4×A4，故二级伸缩缸2收回。此外，一级伸缩缸1的有无杆腔的油液由第一平衡阀3至液压控制阀5的第三油口C，此时液控换向阀7处于右位，第三油口封堵，故一级伸缩缸1无法收回；液控换向阀7的右位设计的特殊机能结构可以有效避免两个油缸联动。

四、一级伸缩缸1收回工况，操纵换向阀6处于右位，电磁换向阀9失电后处于左位，第五油口9a的恒定压力油流向液控换向阀7的弹簧腔，使得液控换向阀7处于左位。

进油：系统压力油路P-一级伸缩缸1的第三芯管13-一级伸缩缸1的有杆腔；回油：一级伸缩缸1的无杆腔-一级伸缩缸1的第一芯管11-第一平衡阀3-液压控制阀5的第三油口C-液压控制阀5的第一油口A-系统回油油路T。

此控制过程中，进油压力使得第一平衡阀3和第二平衡阀4处于左位，一级伸缩缸1的回油压力P1为回油压力，由于P1×A1小于P2×A2，故一级伸缩缸1收回。此外，当二级伸缩油缸2没有收回时进行一级伸缩油缸1的收回操作，一级伸缩缸1的有杆腔和二级伸缩缸2的有杆腔相通，由于溢流阀8的调定值故，此时能够保证芯管不弯曲且二级伸缩缸2不会联动伸出或收回。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.伸缩臂控制系统，包括：

一级伸缩缸，其活塞杆上具有三根芯管：第一芯管与一级伸缩缸的无杆腔连通，第二芯管用于与二级伸缩缸的无杆腔连通，第三芯管与一级伸缩缸的有杆腔连通；

二级伸缩缸，其活塞杆上具有两根芯管：第四芯管与二级伸缩缸的有杆腔连通，第五芯管与二级伸缩缸的无杆腔连通；且，所述二级伸缩缸的有杆腔与所述一级伸缩缸的有杆腔连通；

第一平衡阀，设置在与一级伸缩缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述一级伸缩缸有杆腔连通的油路连通；

第二平衡阀，设置在与二级伸缩缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述二级伸缩缸有杆腔连通的油路连通；和

操纵换向阀，其具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，其中，第三油口与压力油路连通，第四油口与回油油路连通，第二油口与所述一级伸缩缸的有杆腔连通；所述操纵换向阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口连通；其特征在于，还包括液压控制阀，该控制阀的阀体具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，该控制阀具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第三油口之间的油路连通，其第二油口的进液压力大于预设值时，第二油口至第四油口的油路导通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口之间的油路连通；

所述液压控制阀的第一油口与所述操纵换向阀的第一油口连通，所述液压控制阀的第二油口与回油油路连通，所述液压控制阀的第三油口通过第一平衡阀与所述一级伸缩缸的无杆腔连通，所述液压控制阀的第四油口与所述一级伸缩缸的第二芯管连通。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述液压控制阀的溢流阀的调节压力值p’满足以下条件：

$\frac{p{A}_4-f}{A_3}<p^{,}<\min (\frac{p{A}_4+f}{A_3},\frac{F_{\mathrm{cr}}}{A}),$

其中， $F_{\mathrm{cr}}=\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2\mathrm{EI}}{{\left(\mathrm{\&mu;l}\right)}^2};$

其中， $I=\frac{\mathrm{\&pi;}}{64}(D^4-d^4);$

式中：p－系统压力，A₄－二级伸缩缸有杆腔面积，f－二级伸缩缸的启动摩擦力，A₃－二级伸缩缸无杆腔面积，A－第二芯管的环形截面面积；E－液压介质的有效体积弹性模量，μ－液压介质的动力粘度，l－第二芯管的长度，D－第二芯管环形截面的外圆直径，d－第二芯管环形截面的内圆直径。

3.根据权利要求1或2所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述液压控制阀在第二工作状态，其第二油口与第三油口之间的油路非连通。

4.根据权利要求3所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述液压控制阀的阀体集成有第一换向阀和溢流阀；所述第一换向阀具有四个油口：其第一油口、第三油口和第四油口分别与阀体的第一油口、第三油口和第四油口连通，其第二油口与所述溢流阀的进油口连通；所述溢流阀的出油口与所述阀体的第二油口连通；

所述第一换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通；在第二工作位置，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口非连通；

所述阀体的第四油口的进液压力大于所述溢流阀的调节压力设定值时，所述第一换向阀的第四油口和阀体的第二油口连通。

5.根据权利要求4所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述第一换向阀为二位四通液控换向阀；控制油液作用于所述二位四通液控换向阀的弹簧腔时，该阀处于第一工作位置；控制油液作用于所述液控二位四通换向阀的非弹簧腔时，该阀处于第二工作位置。

6.根据权利要求1或者2所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述液压控制阀的阀体上还具有：

第五油口X，与回油油路连通；和

第六油口Y，与控制压力油路连通；且

所述液压控制阀的阀体还集成有第二换向阀，所述第二换向阀的第一油口和第二油口分别与所述阀体的第五油口和第六油口连通，所述第二换向阀的第三油口和第四油口分别与所述二位四通液控换向阀的弹簧腔和非弹簧腔连通；

所述第二换向阀具有两个工作位置：在第一工作位置，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第三油口连通；在第二工作位置，其第一油口与第三油口连通、第二油口与第四油口连通。

7.根据权利要求6所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述第二换向阀为二位四通电磁换向阀。

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