CN102562712A

CN102562712A - 工程机械及其泵送机构、泵送液压补油系统

Info

Publication number: CN102562712A
Application number: CN2012100366979A
Authority: CN
Inventors: 易小刚; 刘永东; 贺电
Original assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2012-07-11
Also published as: CN102734263B; CN102734263A

Abstract

本发明公开一种泵送液压补油系统，具有：有杆腔补油口，设于油缸上的非活塞行程处；补油换向阀，补油口均通过补油换向阀与进油路或回油路实现通断；补油换向阀与进油路、回油路的通路上均设有节流结构；控制器和与其连接的止点位置检测元件，控制器设定补油时间，并根据止点位置检测信息，控制补油换向阀在至少一活塞运行至止点位置后切换至连通位置，在补油时间后切换至断开位置。该泵送液压补油系统，通过设置节流结构建立液压半桥调节连通腔的压力，完成连通腔液压油的补油、泄油以及换油；且补油口设于非活塞行程处，则活塞在运行过程中，不会与补油口产生刮擦，磨损得以有效降低，使用寿命得以延长。本发明还公开一种工程机械及其泵送机构。

Description

工程机械及其泵送机构、泵送液压补油系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种泵送液压补油系统。本发明还涉及一种包括液压补油系统的泵送机构和工程机械。

背景技术

混凝土泵送机构中，具有两油缸和两混凝土缸，一油缸和一混凝土缸共用一活塞杆，两油缸内活塞作行程相反的运动，从而带动两混凝土缸内的砼活塞作行程相反的运动，则两混凝土缸完成混凝土交替吸进和泵出的动作。当然，该种结构形式也可以用于泵送其他介质。

为实现两油缸作行程相反运动，两油缸的两无杆腔相连通或两有杆腔相连通，即液压油的流动路径为自一油缸有杆腔进、另一油缸有杆腔出，两无杆腔形成连通腔；或自一油缸无杆腔进、另一油缸无杆腔出，两有杆腔形成连通腔。在压力油压强一定的情况下，自有杆腔进油时，由于活塞杆的存在，活塞受力面积较小(相对于无杆腔)，则所受压力较小，此时液压系统的工作模式为低压模式；相对地，自无杆腔进油时，液压系统的工作模式为高压模式。

由于液压系统在工作中存在液压油泄漏，油缸的行程会因连通腔中的液压油泄漏而不一致，因此需要进行补油。请参见图1和图2，图1为现有技术中低压模式补油方案的液压示意图；图2为现有技术中高压模式补油方案的液压示意图。

如图1中，以图1方位为视角，当连通腔内的液压油产生泄漏后，第一油缸11的第一活塞111运行至无杆腔下端终点位置(下止点位置)时，第二油缸12的第二活塞121因液压油的泄漏而无法运行至有杆腔的上端终点位置(上止点位置)。为了解决两油缸因泄漏而导致的行程不一致问题，现有技术中采用了补油方案。

如图1和图2所示，在两油缸的下端的侧面分别设置有补油口a1、b2，上端的侧面分别设置补油口b1、a2。油缸的上端和下端补油口处均设有补油油路，补油油路由单向阀和节流孔组成。结合图1和图2，第一油缸11下端以及第二油缸12下端均设有单向阀131、第一节流孔151；第一油缸11上端以及第二油缸12上端的补油口处均设有单向阀132、第二节流孔152(为便于理解，图1和图2采取省略方式，图1和图2合并于一体为现有技术的方案，即任一油缸的上下端均设有补油口和相应的补油油路)。

结合图1和图2，低压模式：液压油自第一油缸11的有杆腔进，第二油缸12的有杆腔出，当无杆连通腔内的液压油过少时，第一油缸11的第一活塞111运行至下端两补油口a1之间，第一油缸11的有杆腔的压力油有一部分流经单向阀131、第一节流孔151进入其无杆腔，再自其无杆腔流入第二油缸12无杆腔，达到为连通腔补油的目的；当无杆连通腔内液压油过多时，连通腔内多余的液压油又可以通过第二油缸12上端的单向阀132、第二节流孔152，进入第二油缸12的有杆腔，再回流至油箱，实现换油。第二油缸12的补油方式和第一油缸11的补油方式一致。高压模式与低压模式的原理相同，不再赘述。

上述补油方式需要在油缸的缸筒上开设补油口，可以参见图3，图3为现有技术中油缸的结构示意图，第一油缸11缸筒的一端在活塞行程处设有补油口a1，另一端在活塞行程处设有补油口b1。这样，当活塞通过补油口时，有可能被刮伤，导致活塞使用寿命降低，影响油缸的性能；而且补油口的开设也降低了油缸的强度。

有鉴于此，如何改进泵送机构中液压补油系统，在满足补油功能的前提下，不影响油缸活塞的使用寿命，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种泵送液压补油系统，该泵送液压补油系统中的补油口设于油缸的非活塞行程处，有效实现补油的同时，避免活塞与补油口之间的摩擦，可以提高活塞的使用寿命，且能够提高油缸的强度。本发明的另一目的为提供一种泵送机构和工程机械。

为达到本发明的第一目的，本发明提供一种泵送液压补油系统，具有两个能够在有杆腔连通模式下工作的油缸，两所述油缸均具有活塞的两止点位置；还具有：

至少一个所述油缸上与有杆腔对应的非活塞行程处设有有杆腔补油口；

补油换向阀，所述有杆腔补油口通过所述补油换向阀与进油路和回油路实现通断；所述进油路和所述回油路上均设有节流结构；

控制器和与其连接的止点位置检测元件，所述止点位置检测元件至少检测一个油缸的活塞到达一止点位置的信号；所述控制器设定补油时间，并根据止点位置检测元件的检测信号，控制所述补油换向阀在至少一活塞运行至止点位置后切换位置，以使所述有杆腔补油口连通进油路和回油路，在补油时间后切换位置以使所述有杆腔补油口与进油路和回油路断开。

优选地，两所述油缸上均设有所述有杆腔补油口，两所述有杆腔补油口通过所述补油换向阀分别与进油路和回油路连通或断开。

优选地，所述补油换向阀为三位四通换向阀。

优选地，所述补油换向阀的四个油口处均设有节流结构。

为达到本发明的上述目的，本发明还提供一种泵送液压补油系统，具有两个能够在无杆腔连通模式下工作的油缸，两所述油缸均具有活塞的两止点位置；还具有：

至少一个所述油缸上与无杆腔对应的非活塞行程处设有无杆腔补油口；

补油换向阀，所述无杆腔补油口通过所述补油换向阀与进油路和回油路实现通断；所述进油路和所述回油路上均设有节流结构；

控制器和与其连接的止点位置检测元件，所述止点位置检测元件至少检测一个油缸的活塞到达一止点位置的信号；所述控制器设定补油时间，并根据止点位置检测元件的检测信号，控制对应的所述补油换向阀在至少一活塞运行至止点位置后切换位置，以使所述无杆腔补油口连通进油路和回油路，在补油时间后切换位置以使所述无杆腔补油口与进油路和回油路断开。

优选地，两所述油缸上均设有所述无杆腔补油口，两所述无杆腔补油口通过所述补油换向阀分别与进油路和回油路连通或断开。

优选地，所述补油换向阀为三位四通换向阀。

优选地，所述补油换向阀的四个油口处均设有节流结构。

该发明提供的上述两种泵送液压补油系统，通过均设有节流结构的进油路、回油路建立的液压半桥调节连通腔的压力，以实现正常换向的同时进行连通腔热油与油箱冷油交换，并自动补偿连通腔油量变化所导致的两油缸行程不一致的问题，即完成连通腔液压油的补油、泄油以及换油过程。在此基础之上，该发明将补油口设于油缸上的非活塞行程处，则活塞在运行过程中，不会与补油口产生刮擦，活塞的运行更为顺畅，相较于现有技术，磨损得以有效降低，使用寿命得以延长。此外，本发明在补油过程中，只需要检测任意一个油缸的活塞到达一止点位置的信号，控制较为简单。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种泵送机构和工程机械，泵送机构具有泵送液压系统，和由所述泵送液压系统驱动的泵送缸，所述泵送液压系统中设有如上述任一项所述的泵送液压补油系统，工程机械具有该泵送机构。由于上述泵送液压补油系统具有上述技术效果，具有该泵送液压补油系统的泵送机构工程机械也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中低压模式补油方案的液压示意图；

图2为现有技术中高压模式补油方案的液压示意图；

图3为现有技术中油缸的结构示意图；

图4为本发明所提供一种无杆腔连通模式下的泵送液压补油系统的结构示意图；

图5为本发明所提供另一种无杆腔连通模式下的泵送液压补油系统的结构示意图；

图6为本发明所提供一种有杆腔连通模式下的泵送液压补油系统的结构示意图。

图7为液压半桥原理图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种泵送液压补油系统，该泵送液压补油系统中的补油口设于油缸的非活塞行程处，有效实现补油的同时，避免活塞与补油口的摩擦，可以提高活塞的使用寿命，且能够提高油缸的强度。本发明的另一核心为提供一种泵送机构。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4至图6，图4为本发明所提供一种无杆腔连通模式泵送液压补油系统的结构示意图；图5为本发明所提供另一种无杆腔连通模式泵送液压补油系统的结构示意图；图6为本发明所提供一种有杆腔连通模式泵送液压补油系统的结构示意图。需要说明的是，图4和图6将液压系统拆分表述无杆腔连通模式和有杆腔连通模式，主要为便于直观地理解，二者结合为既适用于无杆腔连通模式工作，也适用于有杆腔连通模式工作的泵送液压补油系统。

与现有技术相同，该具体实施方式中的泵送液压补油系统，具有两油缸，即图4中所示的第一油缸21和第二油缸22，分别具有第一活塞211和第二活塞221，且两油缸均具有活塞的两止点位置，即活塞运行至油缸两端的终点位置，两止点位置之间的距离决定了活塞的行程，为便于描述，以图4的方位为视角进行说明，第一油缸21和第二油缸22均具有上止点位置和下止点位置。图4显示的为无杆腔连通模式，有杆腔进油、回油，两油缸的无杆腔连通形成连通腔；图6显示的为有杆腔连通模式，无杆腔进油、回油，两有杆腔连通形成连通腔。

无杆腔连通模式下的液压补油系统具有两个补油口，分别为第一无杆腔补油口213、第二无杆腔补油口223，有杆腔连通模式下的液压补油系统也具有两个补油口，分别为第一有杆腔补油口214和第二有杆腔补油口224(图4中仅示出第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223，对应两油缸在无杆腔连通模式下的连通腔，即无杆腔补油口；图6示出了第一有杆腔补油口214和第二有杆腔补油口224，对应两油缸在有杆腔连通模式下的连通腔，即有杆腔补油口)。液压系统处于无杆腔连通模式时(有杆腔进油或回油)，第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223工作，液压系统处于有杆腔连通模式时(无杆腔进油或回油)，第一有杆腔补油口214和第二有杆腔补油口224工作；第一无杆腔补油口213和第一有杆腔补油口214分别设于第一油缸21上与无杆腔、有杆腔对应的非活塞行程处，第二无杆腔补油口223和第二有杆腔补油口224分别设于第二油缸22上与无杆腔、有杆腔对应的非活塞行程处。此处所述的非活塞行程处，指的是油缸上不与活塞周面接触的位置，比如，上止点位置与上端盖之间的缸筒部分、下止点位置与下端盖之间的缸筒部分，或油缸的端盖部分。由上述内容可知，第一无杆腔补油口213、第二无杆腔补油口223分别为第一油缸21和第二油缸22的无杆腔补油口，第一有杆腔补油口214和第二有杆腔补油口224分别为第一油缸21和第二油缸22的有杆腔补油口，该实施方式中各油缸的有杆腔补油口和无杆腔补油口均为一个，实际上，也可以多于一个，当然，根据实际需要，按照该实施方式设置已经可以满足要求。

如图4和图5所示，无杆腔连通模式下，第一油缸21和第二油缸22的有杆腔通过第一主换向阀231连通油泵和油箱。该泵送液压补油系统中设置了第一补油换向阀241，第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223，第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223通过第一补油换向阀241连通或断开进油路或回油路。如图6所示，有杆腔连通模式下，第一油缸21和第二油缸22的有杆腔通过第二主换向阀232连通油泵和油箱。该泵送液压补油系统设置第二补油换向阀242，第一有杆腔补油口214、第二有杆腔补油口224和第二补油换向阀242的连接方式，与第一无杆腔补油口213、第二无杆腔补油口223、第一补油换向阀241的连接方式相同。第一补油换向阀241与进油路、回油路的通路上均设有节流结构，节流结构可为节流孔，如图4中所示的第一节流孔ΦDp1和第二节流孔ΦDt1。请结合图7理解，图7为液压半桥原理图。节流孔ΦDp和节流孔ΦDt分别位于进油路和回油路上，Pr表示进油路和回油路之间的连通处的压力，Px为进油路压力，节流孔的设置使该结构形成了液压半桥，使得Pr满足下述公式：

(其中，D1、D2分别表示节流孔ΦDp和节流孔ΦDt的孔径大小)，通过调节节流孔ΦDp和节流孔ΦDt的大小，使Pr与Px形成一定的比例变化关系，从而使Pr选取在一个合适的范围内。两油缸的连通腔在预定时间内接入液压半桥中，连通腔的压力与Pr形成动态平衡，从而实现在两个油缸的两个活塞中的至少一个到达止点时，连通腔在合适的压力下实现：连通腔油液过少时补油、连通腔油液过多时泄油、连通腔油液不多不少时换油。图6中，第二补油换向阀242与进油路、回油路的通路上均设有节流结构，节流结构也可为节流孔，图中第三节流孔ΦDp2和第四节流孔ΦDt2与进油路、回油路同样可以建立液压半桥。可以将节流孔设于补油换向阀的油口处，便于使用和调节。

图4中进油路和回油路上分别设置了一个节流孔，即第一节流孔ΦDp1和第二节流孔ΦDt1，分别设于第一补油换向阀241的P口(进油口)和T口(回油口)处，实际上，也可以在连通两无杆腔补油口的A口和B口处也设置节流孔，即在第一补油换向阀241的四个油口处均设置节流孔。如图5所示，在A口和B口处分别设置了第五节流孔ΦDp3和第六节流孔ΦDt3，该种设置方式使得对于连通腔压力的调节更为灵活。上述内容中设置的节流孔也可以是其他节流结构，节流结构设于进油路和回油路上，且节流结构的通径比进油路、回油路的管道通径小即可。比如在补油换向阀的内部设置阀块孔、或细小的油道均可以实现节流功能，在补油换向阀的内部设置还可以使管道连接更为简单、结构更为紧凑。

此外，还具有控制器和与其连接的止点位置检测元件，止点位置检测元件至少检测一个油缸活塞到达一止点位置的信号，由于各油缸均具有两止点位置，该方案要求至少检测两油缸的至少一个止点位置，图4中所示的止点位置检测元件均为传感器，且分别设于第一油缸21有杆腔处和第二油缸22的无杆腔处，用以检测第一油缸21的上止点位置和第二油缸22的下止点位置，即上止点位置传感器212和下止点位置传感器222。当活塞运行至止点位置处时，传感器输出信号至控制器，当然，也可以采用其他常用的检测元件。控制器设定补油时间，并根据无杆腔连通、有杆腔连通模式以及活塞止点位置信号控制对应的补油换向阀切换位置，以使对应的两补油口分别连通进油路、回油路，于补油时间后断开两补油口与进油路、回油路。

以图4为例，为无杆腔连通工作模式，补油过程如下：自第二油缸22的有杆腔进油，当无杆连通腔油量过多时，控制器先收到上止点位置传感器212的感应信号，控制器控制第一补油换向阀241换向，第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223分别连通回油路和进油路，此时，无杆连通腔内的压力大于Pr，基于液压半桥的平衡特性，进油量将小于回油量，多余的液压油可以回流至油箱，同样也具有一定的换油作用，第二油缸22的第二活塞221可以继续下移至下止点处；当无杆连通腔油量泄漏导致过少时，控制器先收到下止点位置传感器222的感应信号，控制器控制第一补油换向阀241换向，第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223分别连通回油路和进油路，无杆连通腔内的压力小于Pr，基于液压半桥的平衡特性，进油量将大于回油量，从而补油至连通腔内，同时也可以起到换油的作用(进油量大于回油量，部分油量交换)；当无杆连通腔油量适中时，控制器同时收到下止点位置传感器222和上止点位置传感器212的信号，控制器控制第一补油换向阀241换向后，无杆连通腔内的压力与Pr大致相等，进油量和出油量也大致相等，主要起到换油作用。第一补油换向阀241换向后，于补油时间后切换位置，断开第一无杆腔补油口213和第二无杆腔补油口223与进油路、回油路，补油(也可以是泄油或换油)结束，该补油时间可以根据实验确定或通过理论计算获得。

图6示出第一有杆腔补油口214和第二有杆腔补油口224，以及第二补油换向阀242、第二主换向阀232。在有杆腔连通模式下，补油过程与无杆腔连通模式原理相同，不再重复论述。

该具体实施方式中，两油缸仅设置了分别检测一油缸上止点位置、另一油缸下止点位置的传感器，该种设置方式使得液压系统在无杆腔连通模式或有杆腔连通模式下，不论连通腔内处于泄漏还是油量过多状态，控制器均可以接收到传感器的信号，从而仅根据止点位置信号即可控制补油换向阀的开启，实现补油、泄油以及换油功能，可以想到，还可以设置同时检测两油缸上止点位置、下止点位置的传感器，当然，仅设置一上止点位置传感器212和一下止点位置传感器222的结构更为简单。实际上，设置同时检测两油缸活塞下止点位置和检测上止点位置的传感器同样可以达到上述目的，但该种设置方式结构较为复杂，在控制策略上其简易性次于上述实施例。

由此可见，该具体实施方式，通过液压半桥以调节连通腔的压力，以实现正常换向的同时进行连通腔热油与油箱冷油交换，即补油、泄油的油量通过液压半桥自动控制，从而自动补偿连通腔油量变化所导致的两油缸行程不一致的问题。在此基础之上，该具体实施方式将补油口设于油缸上的非活塞行程处，则活塞在运行过程中，不会与补油口产生刮擦，活塞的运行更为顺畅，相较于现有技术，磨损得以有效降低，使用寿命得以延长。

此外，上述实施方式中设置了两补油换向阀，实际上，当设置同时检测上止点位置和下止点位置的传感器时，也可以为各补油口分别设置相对应的换向阀，比如两个分别连通进油路和回油路的二位二通阀，两油缸均有止点位置感应信号时，两换向阀均与油路接通，实现换油；仅收到一传感器信号时，与上述判断连通腔油液泄漏或过多的判断原理相同，可以仅接通一换向阀与进油路或回油路，实现液压油的只进不出或只出不进，以实现补油或泄油。

在该具体实施方式中补油换向阀优选采用三位四通换向阀，如图4所示，第一主换向阀231得电位于右位时，第二油缸22有杆腔进油，则使第一补油换向阀241得电位于右位；第一主换向阀231得电位于左位时，第一油缸21有杆腔进油，则使第一补油换向阀241得电处于左位，则补油油路始终处于顺流(相对于两油缸连通腔之间的液压油流动方向)状态，补油、泄油或换油效果较好。当然，补油换向阀也可以采用二位四通阀，一油缸进油时，补油油路顺流，另一油缸进油时，补油油路逆流，也可以实现本方案的基本目的；此外，补油换向阀为二位四通阀时，也可以实现补油油路始终处于顺流状态，即控制器可以控制补油换向阀间隔性工作，顺流时，补油换向阀开启，逆流时，补油换向阀保持关闭。图6中第二主换向阀232、第二补油换向阀242的工作原理与上述原理相同。

针对上述实施例，补油口可以设于油缸的端部，相较于现有技术，可以提高油缸的强度。

此外，上述实施例中，在两油缸上均设置有对应有杆腔连通腔和无杆腔连通腔的补油口，实际上，在两油缸上总共设置一有杆腔补油口，一无杆腔补油口，也可以实现补油或泄油的目的，可以参见图7，将该有杆腔补油口或无杆腔补油口直接连通Pr处即可。当然，在两油缸上均设置有杆腔补油口和无杆腔补油口，在补油或泄油的同时，还可以起到较好的换油作用，防止连通腔油温过高。可以想到，仅设置有杆腔补油口或仅设置无杆腔补油口均可以实现在相应工作模式下的补油、泄油以及换油功能，同时设置有杆腔补油口和无杆腔补油口，能够使得该补油系统无论在有杆腔连通模式还是无杆腔连通模式下工作，均能实现良好的补油、泄油以及换油功能。

本发明还涉及一种泵送机构和工程机械，泵送机构具有泵送液压系统，和由泵送液压系统驱动的泵送缸，所述泵送液压系统中设有上述任一实施例所述的泵送液压补油系统，工程机械具有所述的泵送机构。由于上述泵送液压补油系统具有上述技术效果，具有该泵送液压补油系统的泵送机构和工程机械也具有相同的技术效果，在此不赘述。

以上对本发明所提供的一种工程机械及其泵送机构、泵送液压补油系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种泵送液压补油系统，具有两个能够在有杆腔连通模式下工作的油缸，两所述油缸均具有活塞的两止点位置；其特征在于，还具有：

2.根据权利要求1所述的泵送液压补油系统，其特征在于，两所述油缸上均设有所述有杆腔补油口，两所述有杆腔补油口通过所述补油换向阀分别与进油路和回油路连通或断开。

3.根据权利要求2所述的泵送液压补油系统，其特征在于，所述补油换向阀为三位四通换向阀。

4.根据权利要求3所述的泵送液压补油系统，其特征在于，所述补油换向阀的四个油口处均设有节流结构。

5.一种泵送液压补油系统，具有两个能够在无杆腔连通模式下工作的油缸，两所述油缸均具有活塞的两止点位置；其特征在于，还具有：

6.根据权利要求5所述的泵送液压补油系统，其特征在于，两所述油缸上均设有所述无杆腔补油口，两所述无杆腔补油口通过所述补油换向阀分别与进油路和回油路连通或断开。

7.根据权利要求6所述的泵送液压补油系统，其特征在于，所述补油换向阀为三位四通换向阀。

8.根据权利要求7所述的泵送液压补油系统，其特征在于，所述补油换向阀的四个油口处均设有节流结构。

9.一种泵送机构，具有泵送液压系统，和由所述泵送液压系统驱动的泵送缸，其特征在于，所述泵送液压系统中设有如权利要求1至8任一项所述的泵送液压补油系统。

10.一种工程机械，其特征在于，具有如权利要求9所述的泵送机构。