CN102588365B - 一种双缸同步控制液压系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双缸同步控制液压系统，包括主换向阀、第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的无杆腔进油油路上设有第一平衡阀，所述第二油缸的无杆腔进油油路上设有第二平衡阀，所述第一平衡阀和第二平衡阀均为先导式外泄平衡阀，其控制油口与相应油缸的有杆腔进油油路连通、泄油口与油箱连通；进一步包括单向节流阀，其进油口与所述主换向阀连通、出油口与所述第一平衡阀和第二平衡阀的进油口连通。该系统的双液压油缸不仅能够同步运行，而且其液压元件选型、参数设定较为容易，成本低，易于实现，整机调试比较简单。本发明还公开了设有所述双缸同步控制液压系统的工程机械。

Description

一种双缸同步控制液压系统及工程机械

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，特别是工程机械的双缸同步控制液压系统。本发明还涉及设有所述双缸同步控制液压系统的工程机械。

背景技术

随着工程机械不断的向大型化方向发展，其受力部件所承受的负载也越来越大，为满足负载要求，一般会使用双液压缸结构。

例如消防车变幅系统所使用的双缸变幅系统，双液压缸的使用可以提升动力，确保变幅起落过程中的稳定性和安全性。但是由于使用平衡阀自身的固有特性，变幅落时两个变幅平衡阀的滞环不同，引起了左右变幅油缸无杆腔内的油压不对称、左右负载口存在较大的压差的问题；左右变幅油缸偏载向一侧倾斜，臂架难以落入臂架支架内，偏载严重时会发生油缸爆裂、翻车等一系列严重的事故。，

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的双缸同步控制液压系统的液压原理图。

如图所示，目前实现双缸变幅同步的方法是：在左右变幅油缸无杆腔各安装左变幅平衡阀10和右变幅平衡阀5用于控制无杆腔油液的通与断，再将两平衡阀与一个主平衡阀8相连，主平衡阀8控制油液流通的速度。

变幅落时，左右变幅油缸的有杆腔进油，当平衡阀主控制油路6进油到达左变幅油缸控制油口X1、右变幅油缸控制油口X2，在较小的控制压力下左右变幅平衡阀全开口(因为主平衡阀8开启压力较大，此时没有开启)，无杆腔内的液压油经左变幅油缸出油口11、右变幅油缸出油口4、及左右变幅平衡阀到达主平衡阀8的进油管路9。当平衡阀主控制油路6内油液压力达到其开启压力值时，主平衡阀8随控制压力的变动而控制阀口的开启大小，进而控制变幅落时回油的流通速度，起到限速作用。

此方法存在以下技术缺点：

1.相对于使用两个平衡阀完成变幅落动作，选用三个平衡阀，成本较高，生产时装配难度也加大；

2.在变幅落的过程中，左右变幅平衡阀用于控制无杆腔油路的通断，主平衡阀用于控制变幅落的速度。为完成规定功能，要求三个平衡阀之间进行合理有效的配合，因此，在设计过程中平衡阀的选型、平衡阀之间的匹配、参数设定(尤其是平衡阀开启压力、全开压力等)较为困难；对整机调试也提出了较高的要求。

因此，如何提高工程机械双缸同步控制液压系统的同步性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种双缸同步控制液压系统。该系统的双液压油缸不仅能够同步运行，而且其液压元件选型、参数设定较为容易，成本低，易于实现，整机调试比较简单。

本发明的第二目的是提供一种设有所述双缸同步控制液压系统的工程机械。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种双缸同步控制液压系统，包括主换向阀、第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的无杆腔进油油路上设有第一平衡阀，所述第二油缸的无杆腔进油油路上设有第二平衡阀，所述第一平衡阀和第二平衡阀均为先导式外泄平衡阀，其控制油口与相应油缸的有杆腔进油油路连通、泄油口与油箱连通；进一步包括单向节流阀，其出油口与所述主换向阀连通、进油口与所述第一平衡阀和第二平衡阀的出油口连通。

优选地，所述主换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，并具有三个工作位置：

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，其第二油口与第三油口和第四油口连通；在第三工作位置，其第一油口与第三油口连通，第二油口与第四油口连通；

所述主换向阀的第三油口与所述单向节流阀的出油口连通、第四油口与所述第一油缸和第二油缸的有杆腔连通。

优选地，所述主换向阀为三位四通电磁换向阀。

优选地，所述第一油缸的有杆腔进油油路上设有第三平衡阀，所述第二油缸的有杆腔进油油路上设有第四平衡阀，所述第三平衡阀和第四平衡阀的控制油口与相应油缸的无杆腔进油油路连通。

为实现上述第二目的，本发明提供一种工程机械，包括工程机械本体及双缸同步控制液压系统，所述双缸同步控制液压系统为上述任一项所述的双缸同步控制液压系统。

优选地，所述工程机械为消防车。

优选地，所述第一油缸和第二油缸为消防车的变幅油缸。

本发明所提供的双缸同步控制液压系统选用先导式外泄平衡阀，同时在第一油缸、第二油缸与主换向阀之间安装一个单向节流阀，所述先导式外泄平衡阀的进油口与油缸无杆腔连通，出油口与主换向阀连通，泄油口连通至油箱，控制油口与油缸的有杆腔进油油路连通，其开口度仅由有杆腔进油口压力决定。

当第一油缸和第二油缸动作停止时，所述先导式外泄平衡阀锁住无杆腔油液保持油缸不动；当第一油缸和第二油缸的无杆腔进油时，两先导式外泄平衡阀的调速功能减弱，改由单向节流阀配合主换向阀实现调速，最终实现双缸同步运行，即先导式外泄平衡阀只用于平衡负载保持负载压力对称，不主要用于控制流量，而是利用单向节流阀的节流功能，由主换向阀控制速度，解决了双缸运行不同步的问题。此外，其液压元件选型、参数设定较为容易，成本低，易于实现，且整机调试比较简单。

本发明所提供的工程机械设有上述双缸同步控制液压系统，由于上述双缸同步控制液压系统具有上述技术效果，设有该双缸同步控制液压系统的工程机械也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的双缸同步控制液压系统的液压原理图；

图2为本发明所提供双缸同步控制液压系统的液压原理图；

图3为图2中所示先导式外泄平衡阀的液压原理图。

图1中：

1.小腔进油管路    2.变幅油缸小腔    3.变幅油缸大腔    4.右变幅油缸大腔出油口    5.右变幅平衡阀    6.平衡阀主控制油路    7.变幅落回油主油路    8.主平衡阀    9.主平衡阀进油管路    10.左变幅平衡阀    11.左变幅油缸大腔出油口

图2、图3中：

12.主换向阀    13.左变幅油缸    14.右变幅油缸    15.第一平衡阀16.第二平衡阀    17.单向节流阀    18.第三平衡阀    19.第四平衡阀

具体实施方式

本发明的核心是提供一种双缸同步控制液压系统。该系统的双液压油缸不仅能够同步运行，而且其液压元件选型、参数设定较为容易，成本低，易于实现，整机调试比较简单。

本发明的另一核心是提供一种设有所述双缸同步控制液压系统的工程机械。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2、图3，图2为本发明所提供双缸同步控制液压系统的液压原理图；图3为图2中所示先导式外泄平衡阀的液压原理图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的双缸同步控制液压系统为消防车的双缸变幅液压系统，主要由主换向阀12、左变幅油缸13和右变幅油缸14等液压元件构成。

主换向阀12为三位四通电磁换向阀，具有第一油口P、第二油口T、第三油口C和第四油口D，并具有三个工作位置：

在左位，其第一油口P与第四油口D连通、第二油口T与第三油口C连通；在中位，其第一油口P截止，第二油口T同时与第三油口C和第四油口D连通；在右位，其第一油口P与第三油口C连通，第二油口T与第四油口D连通。

左变幅油缸13的无杆腔进油油路上设有第一平衡阀15，右变幅油缸14的无杆腔进油油路上设有第二平衡阀16，第一平衡阀15和第二平衡阀16均为先导式外泄平衡阀，其控制油口X与相应油缸的有杆腔进油油路连通、泄油口L与油箱连通。

左变幅油缸13、右变幅油缸14与主换向阀12之间设有单向节流阀17，主换向阀12的第三油口C与单向节流阀的出油口连通、第四油口D与左变幅油缸13和右变幅油缸14的有杆腔连通，单向节流阀17的进油口与第一平衡阀15和第二平衡阀16的出油口A连通。

该双缸同步控制液压系统的工作原理如下：

先导式外泄平衡阀在变幅起的过程中，其单向机能起作用；变幅落的过程中，主换向阀12的左位机能起作用，两变幅油缸的有杆腔进油。

由于先导式外泄平衡阀的控制油口X与油缸的有杆腔进油口连通，当有杆腔进油口压力达到其开启压力值时，其内部切换到节流机能，随着控制油口X压力值的增加，先导式外泄平衡阀的开口逐渐增大；当控制油口X的压力值增加到全开压力值时，先导式外泄平衡阀的开口达到最大，此时不存在滞环；同时，控制油口X进入的油液经泄油口L流入油箱内。

先导式外泄平衡阀的开口由控制油口X的压力大小控制，不受外界负载的影响，只与控制油口的输入压力(即有杆腔进油口压力)有关，根据不同的阻尼组合，其开启压力和全开口压力不同，总体来讲，先导式外泄平衡阀的开启压力和全开口压力较低，控制压力从开启至全开的压力范围较小，该平衡阀在较小的控制压力下阀口就可以全开。

变幅落过程中，先导式外泄平衡阀开启后，油缸无杆腔内的油液从其内部经过后，流入单向节流阀17的左位，最后经主换向阀12的左位流入油箱内。由于主换向阀12本身的节流能力较差，不能提供较大的背压，单向节流阀17的左位具有节流功能，可协助主换向阀12提高回油油路的压力，即提高背压。

在系统中加入单向节流阀，通过提高系统背压，可快速提高先导式外泄平衡阀控制口压力，使先导式外泄平衡阀能够快速达到全开状态，消弱左右变幅平衡阀滞环的影响，解决了双缸运行不同步的问题。由于先导式外泄平衡阀开启速度快，因此其调速功能大大消弱，对此，单向节流阀能够配合主换向阀一起控制变幅落速度。此外，其液压元件选型、参数设定较为容易，成本低，易于实现，且整机调试比较简单。

为了进一步提高系统的稳定性和安全性，可在左变幅油缸13的有杆腔进油油路上设置第三平衡阀18，同时在右变幅油缸14的有杆腔进油油路上设置第四平衡阀19，第三平衡阀18和第四平衡阀19均为先导式平衡阀，其控制油口与相应油缸的无杆腔进油油路连通。

上述双缸同步控制液压系统仅是本发明的一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，当变幅油缸倒置时，可以将先导式外泄平衡阀设置在变幅油缸的有杆腔进油油路上，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述双缸同步控制液压系统，本发明还提供一种工程机械，包括工程机械本体及双缸同步控制液压系统，所述双缸同步控制液压系统为上文所述的双缸同步控制液压系统，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，所述工程机械为消防车，第一油缸和第二油缸为消防车的变幅油缸。

这里需要说明的是，上述双缸同步控制液压系统具有较强的技术通用性能，除了消防车之外，还可以用于解决其它工程机械的双缸同步控制液压系统的不同步问题，例如起重机的变幅油缸或配重油缸。

以上对本发明所提供的双缸同步控制液压系统及工程机械进行了详细介绍。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 (6)

1.一种双缸同步控制液压系统，包括主换向阀、第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的无杆腔进油油路上设有第一平衡阀，所述第二油缸的无杆腔进油油路上设有第二平衡阀，所述第一平衡阀和第二平衡阀均为先导式外泄平衡阀，其控制油口与相应油缸的有杆腔进油油路连通、泄油口与油箱连通；进一步包括单向节流阀，其出油口与所述主换向阀连通、进油口与所述第一平衡阀和第二平衡阀的出油口连通；

其特征在于，所述第一油缸的有杆腔进油油路上设有第三平衡阀，所述第二油缸的有杆腔进油油路上设有第四平衡阀，所述第三平衡阀和第四平衡阀的控制油口与相应油缸的无杆腔进油油路连通。

2.根据权利要求1所述的双缸同步控制液压系统，其特征在于，所述主换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，并具有三个工作位置：

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，其第二油口与第三油口和第四油口连通；在第三工作位置，其第一油口与第三油口连通，第二油口与第四油口连通；

所述主换向阀的第三油口与所述单向节流阀的出油口连通、第四油口与所述第一油缸和第二油缸的有杆腔连通。

3.根据权利要求2所述的双缸同步控制液压系统，其特征在于，所述主换向阀为三位四通电磁换向阀。

4.一种工程机械，包括工程机械本体及双缸同步控制液压系统，其特征在于，所述双缸同步控制液压系统为上述权利要求1至3任一项所述的双缸同步控制液压系统。

5.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为消防车。

6.根据权利要求5所述的工程机械，其特征在于，所述第一油缸和第二油缸为消防车的变幅油缸。