CN103062140B - 基于合流控制方式的液压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于合流控制方式的液压装置，包括具有第一、第二换向阀的负荷传感单元、具有第四换向阀的节流调速单元，在与第四换向阀并联设置的并联油路上，设有连通负荷传感单元与节流调速单元的合流阀，合流阀具有控制并联油路通断而向负荷传感单元分流节流调速单元流体的合流通道，第一换向阀所受第一先导压力和第二换向阀所受第二先导压力，单独或同时作用在合流阀上使合流通道位置变化而实现合流阀换向。本发明通过设置合流阀连通负荷传感单元与节流调速单元，可以及时向负荷传感单元分流节流调速单元的流量，避免了系统内的执行元件动作慢，效率低及损耗液压电机能量的现象，实现系统高效率，低能耗的工作。

Description

基于合流控制方式的液压装置
技术领域
本发明涉及液压控制技术领域，尤其是一种实现定流量节流调速液压系统与负荷传感控制液压系统合流控制的液压装置。
背景技术
定流量节流调速液压系统早期广泛应用于各种机械中，它具有系统组成简单，元件响应快等优点，但它的调速特性受到负载影响，流体总是优先向低负载执行供油，为克服这一缺点，US95195425.3A发明创造了与负载无关的流量分配控制（LUDV）方式——负荷传感液压系统，这种系统使得各执行机构无论负载大小怎么不相等，流入各执行机构的流体流量都可以按各“需要”比例地分配。同时，一般的液压机械工作都只需要“低压大流量，高压小流量”，加之其动力源一般都是有限的，因此，在负荷传感液压系统中采用“恒功率”控制可以充分利用动力源的功率。
但是，这种“恒功率”控制的负荷传感液压系统，在执行元件中有一个带动大质量转动的液压马达，开始工作时，执行元件需要克服大惯量，动作很缓慢，所需油液流量很小，液压马达由于带着大质量的外负载，开始时转动的比较慢，液压马达的负载压力会急剧升高到很高值，而变量泵依据最高负载压力来控制调节油路管道中的压力，该压力比最高负载高出若干值，油路管道中的压力直接作用在恒功率控制阀上，使得变量柱塞泵排量变小，造成所有执行元件动作缓慢，生产效率低，动力源的能量损失较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种效率高、能耗少、实现对定流量节流调速液压系统与负荷传感控制液压系统进行合流控制的液压装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于合流控制方式的液压装置，包括负荷传感单元、节流调速单元，负荷传感单元具有第一换向阀和第二换向阀，节流调速单元具有第四换向阀，在与第四换向阀并联设置的并联油路上，设有连通负荷传感单元与节流调速单元的合流阀和单向阀，所述合流阀具有控制并联油路通断而向负荷传感单元分流节流调速单元流体的合流通道，第四换向阀连接有在动作时实现合流阀换向的第四执行元件，在第一换向阀受其第一先导压力、第二换向阀受其第二先导压力、第四换向阀受其第四先导压力作用而换向时，所述第一先导压力和第二先导压力还单独或同时作用在合流阀上使合流通道位置变化而实现合流阀换向。
所述的负荷传感单元还包括恒功率控制阀、可变排量机构以及变量柱塞泵，第一换向阀分别连接有第一补偿阀和第一执行元件，第二换向阀分别连接有第二补偿阀和第二执行元件；节流调速单元还包括与变量柱塞泵同轴的齿轮泵。
具体说，所述的合流通道包括控制并联油路通断的断路通道、大液阻通道以及小液阻通道，合流阀一端具有：同步接受第一先导压力控制的大端面、同步接受第二先导压力控制的小端面，合流阀另一端设有复位弹簧，第四换向阀接受第四先导压力控制并与合流阀并联连接。
进一步地，所述的断路通道的通道面积为零，大液阻通道和小液阻通道的通道面积不为零，且大液阻通道的通道面积大于小液阻通道的通道面积。
本发明的有益效果是：本发明通过设置合流阀连通负荷传感单元与节流调速单元，使得流过合流阀的合流通道所形成的流体阻尼与负荷传感单元内的执行元件的最高外负载相匹配，这样既不影响节流调速单元内的执行元件工作，又可以及时向负荷传感单元分流节流调速单元的流量，避免单独应用负荷传感单元开始工作时，由于需克服大质量的外负载惯性而出现压力急剧升高，负荷传感单元内的执行元件动作慢，效率低及损耗液压电机能量的现象，从而实现系统高效率，低能耗的工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构原理图。
图2是图1中B处显示的合流阀的放大结构示意图
图中1.第一换向阀  2.第二换向阀  3.第四换向阀  4.并联油路5.合流阀  50.合流通道  51.断路通道  52大液阻通道  53.小液阻通道54.大端面  55.小端面  56.复位弹簧  6.单向阀  7.第四执行元件  8.恒功率控制阀  9.可变排量机构  10.变量柱塞泵  11.第一补偿阀  12.第一执行元件  13.第二补偿阀  14.第二执行元件  15.齿轮泵  16.发动机  17.第五换向阀  18.第五补偿阀  19.第五执行元件  20.溢流阀  21.第六换向阀22.第六执行元件  P1.第一先导压力  P2.第二先导压力  P3.第三先导压力P4.第四先导压力  P5.第五先导压力  P6.第六先导压力
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示的一种基于合流控制方式的液压装置，使用在液压挖掘机上的实施例。该液压装置包括一个具有压力补偿的负荷传感单元、一个具有旁通口定流量的节流调速单元、以及连通负荷传感单元与节流调速单元的合流阀5和单向阀5。
负荷传感单元，包括恒功率控制阀8、可变排量机构9、连接有发动机16的变量柱塞泵10、第一换向阀1、第二换向阀2以及第五换向阀17，第一换向阀1、第二换向阀2和第五换向阀17各自连接有对应的第一补偿阀11、第一执行元件12、第二补偿阀13、第二执行元件14、第五补偿阀18、第五执行元件19，第一换向阀1接收外界提供的第一先导压力P1作用而换向，第二换向阀2接收外界提供的第二先导压力P2作用而换向，第五换向阀17接收外界提供的第五先导压力P5作用而换向，在恒功率控制阀8的前端油路上设有溢流阀20。
节流调速单元，包括第四换向阀3、第六换向阀21、与变量柱塞泵10同轴的齿轮泵15，第四换向阀3连接有对应的第四执行元件7，第六换向阀21连接有对应的第六执行元件22。第四换向阀3接收外界提供的第四先导压力P4作用而换向，第六换向阀21接收外界提供的第六先导压力P6作用而换向，
所述的合流阀5设置在与第四换向阀3并联的并联油路4上并与变量柱塞泵10的出口相通，合流阀5具有控制并联油路4通断而向负荷传感单元分流节流调速单元流体的合流通道50，该合流通道50包括断路通道51、大液阻通道52以及小液阻通道53，其中，断路通道51的通道面积为零，大液阻通道52和小液阻通道53的通道面积不为零，且大液阻通道52的通道面积大于小液阻通道53的通道面积。合流阀5采用先导压力控制方式，在合流阀5一端具有两个先导控制端面：即与第一换向阀1一端的第一先导压力P1相通的大端面54、与第二换向阀2一端的第二先导压力P4相通的小端面55，合流阀5另一端设有复位弹簧56，合流阀5与第四换向阀3连接。当合流阀5的大端面54存在液压力后可以使合流阀5在大液阻通道52位置，合流阀5的小端面55存在液压力后可以使合流阀5在小液阻通道53位置，大、小端面54、55都存在液压力后可以使合流阀5在大液阻通道52位置，若大、小端面54、55都不存在液压力可以使合流阀5在断路通道51位置。在节流调速单元中的第四执行元件7动作的前提下，合流阀5受第一先导压力P1和第二先导压力P2的共同或单独作用实现在断路通道51、大液阻通道52以及小液阻通道53之间换位，从而连通负荷传感单元与节流调速单元，将节流调速单元的大部分流体分流后通过合流阀5、单向阀6输入到负荷传感单元，及时把第四执行元件7的流体分流，在保证第四执行元件7的压力与外负载一致、第四执行元件7可以正常工作前提下，负荷传感单元和节流调速单元内的油压不会急剧升高到极大值，避免了因油压升高导致恒功率控制阀8控制变量柱塞泵10排量变小，最终造成系统内所有执行元件动作缓慢，生产效率低，动力源能量损失大的现象。
该装置在液压控制系统的布置方面，是通过定流量的节流调速单元与负荷传感单元的合流控制工作方式来完成的。在节流调速单元的第四执行元件7动作的前提下，负荷传感单元的第一换向阀1受到第一先导压力P1、第二换向阀2受到第二先导压力P2（任意一个或两个同时）位置工作时，合流阀5换向，把节流调速单元的流体大部分分流后通过合流阀5、单向阀6，输入到负荷传感单元，具体体现在以下三种形式：
（1）、同时在第一换向阀1上输入第一先导压力P1、第四换向阀3上输入第四先导压力P4，使第一换向阀1、第四换向阀3换向，此时，第一先导压力P1还同时作用在合流阀5的大端面54上，由于大端面54的作用面积比较大，因此在合流阀5的大端面54上的作用力也比较大，该作用力可以克服复位弹簧56力，使合流阀5的合流通道50由断路通道51换向到通道面积较大的大液阻通道52，合流阀5位于复位弹簧56那端面的流体自由排回到油箱，节流调速单元的流体通过合流阀5的大液阻通道52、单向阀6，输入到负荷传感单元。同时在大液阻通道52形成的流体阻力与第一执行元件12上的外负载相匹配，从而及时把第四执行元件7上的流体分流出去。
（2）、同时在第二换向阀2上输入第二先导压力P2、第四换向阀3上输入第四先导压力P4，使第二换向阀2、第四换向阀换向3，第二先导压力P2还同时作用在合流阀5的小端面55上，小端面55作用面积比较小，作用在小端面55上作用力也比较小，但还是可以克服复位弹簧56力，使合流阀5的合流通道50由断路通道51换向到通道面积较小的小液阻通道53，合流阀5位于复位弹簧56那端面的流体自由排回到油箱，节流调速单元的流体通过合流阀5的小液阻通道53、单向阀6，输入到负荷传感单元。同时在小液阻通道53形成的流体阻力与第二执行元件14上的外负载相匹配，从而及时把第四执行元件7的流体分流出去。
（3）、同时在第一换向阀1上输入第一先导压力P1、第二换向阀2上输入第二先导压力P2、第四换向阀3上输入第四先导压力P3，使第一换向阀1、第二换向阀2、第四换向阀3换向，第一先导压力P1与第二先导压力P2还同时分别作用在合流阀5的大、小端面54、55上，作用在大、小端面54、55上的作用力可以克服复位弹簧56力，使合流阀5的合流通道50由断路通道51换向到通道面积较大的大液阻通道52，合流阀5位于复位弹簧56那端面的流体自由排回到油箱，节流调速单元的流体通过合流阀5的大液阻通道52、单向阀6，输入到负荷传感单元。由于第一执行元件12上的外负载比第二执行元件14上的外负载大，此时负荷传感单元中的压力与第一执行元件12上的外负载相对应，因此只需合流阀5的大液阻通道52形成的流体阻力与第一执行元件12上的外负载相匹配，就能及时把第四执行元件7上的流体分流出去。
当负荷传感单元内相应的执行元件工作而节流调速单元上的所有执行元件均不工作时，节流调速单元可以直接零压泄荷，不造成能量损失，负荷传感单元的执行元件还是可以避免因压力升高，导致恒功率控制阀8使变量柱塞泵10排量变小而系统内造成所有执行元件动作缓慢，生产效率低，动力源的能量被损失的现象。
当节流调速单元的执行元件工作而负荷传感单元上的所有执行元件均不工作时，节流调速单元的压力虽然能升高到很大值，但此时动力源只给齿轮泵15提供能量，不会造成生产效率低。
本发明通过设置连通负荷传感单元与节流调速单元的合流阀5，使得流过合流阀5的合流通道50所形成的流体阻尼与负荷传感单元内的执行元件的最高外负载相匹配，这样既不影响节流调速单元内的第四执行元件7工作，又可以及时向负荷传感单元分流节流调速单元的流量，避免单独应用负荷传感单元开始工作时，由于需克服大质量的外负载惯性而出现压力急剧升高，负荷传感单元内的执行元件动作慢，效率低及损耗发动机16能量的现象，从而实现系统高效率，低能耗的工作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于合流控制方式的液压装置，包括负荷传感单元、节流调速单元，负荷传感单元具有第一换向阀（1）和第二换向阀（2），节流调速单元具有第四换向阀（3），其特征是：在与第四换向阀（3）并联设置的并联油路（4）上，设有连通负荷传感单元与节流调速单元的合流阀（5）和单向阀（6），所述合流阀（5）具有控制并联油路通断而向负荷传感单元分流节流调速单元流体的合流通道（50），所述的合流通道（50）包括控制并联油路（4）通断的断路通道（51）、大液阻通道（52）以及小液阻通道（53），第四换向阀（3）连接有在动作时实现合流阀（5）换向的第四执行元件（7），在第一换向阀（1）受其第一先导压力（P1）、第二换向阀（2）受其第二先导压力（P2）、第四换向阀（3）受其第四先导压力（P4）作用而换向时，所述第一先导压力（P1）和第二先导压力（P2）还单独或同时作用在合流阀（5）上使合流通道（50）位置变化而实现合流阀（5）换向，合流阀（5）一端具有：同步接受第一先导压力（P1）控制的大端面（54）、同步接受第二先导压力（P2）控制的小端面（55），合流阀（5）另一端设有复位弹簧（56），第四换向阀（3）接受第四先导压力（P4）控制并与合流阀（5）并联连接。
2.根据权利要求1所述的基于合流控制方式的液压装置，其特征是：所述的负荷传感单元还包括恒功率控制阀（8）、可变排量机构（9）以及变量柱塞泵（10），第一换向阀（1）分别连接有第一补偿阀（11）和第一执行元件（12），第二换向阀（2）分别连接有第二补偿阀（13）和第二执行元件（14）；节流调速单元还包括与变量柱塞泵（10）同轴的齿轮泵（15）。
3.根据权利要求1所述的基于合流控制方式的液压装置，其特征是：所述的断路通道（51）的通道面积为零，大液阻通道（52）和小液阻通道（53）的通道面积不为零，且大液阻通道（52）的通道面积大于小液阻通道（53）的通道面积。
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