CN103410803B - 液控换向阀、联动控制液压系统与挖掘机的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液控换向阀、联动控制液压系统与挖掘机的液压控制系统，通过在液控换向阀的液控腔（6,7）中设置柱塞（8,9）及其控制口（A1,A4），从该控制口通入控制油液的情况下能够有效调节阀口开度。在采用该液控换向阀作为回转操纵阀的联动控制液压系统和挖掘机的液压控制系统中，将动臂操纵阀中用于控制动臂提升的先导控制油路连接到上述液控换向阀的控制口中，使得在动臂提升和回转联动时，回转操纵阀中的阀口开度相对减小，产生节流，进而油源压力升高推动动臂油缸伸出，实现负载较低的回转和负载较高的动臂油缸联动。此外，通过设置反馈供油油路（FK）和反馈换向阀（15）等还解决了动臂下放与回转联动的协调性问题。

Description

液控换向阀、联动控制液压系统与挖掘机的液压控制系统

技术领域

本发明属于工程机械的液压系统技术领域，具体地，涉及一种挖掘机的液压控制系统以及其中应用的液控换向阀和联动控制液压系统。

背景技术

在液压挖掘机的作业过程中多个执行机构联动是十分常见的，回转和动臂的联动是其中之一。例如在挖沟作业时，动臂满斗提升同时回转联动，卸料后动臂空载下放与回转的联动。通常动臂满斗提升所需的压力高于回转所需压力，因此当二者联动时会出现回转有动作而动臂无动作的情况。另一方面，动臂空载下放的压力低于回转所需压力，因此，当二者联动时会出现动臂有动作而回转无动作的情况。

在专利CN101793042A中介绍了一种用于实现液压挖掘机动臂与回转联动的液压回路，有效的解决动臂满斗提升与回转动作的协调性。如图1所示，由于动臂满斗提升所需的压力高于回转所需压力，主油路P1中的液压油优选供给压力低的，因此通过设置节流阀9、梭阀10及其通过液控截止阀4回油的泄压油路来降低回转马达2的回转换向阀3中的先导控制油路中的先导控制压力，从而减小回转换向阀3的开启量，从主油路P1中进入回转马达2的油液流量得以降低，主油路的压力提升并进入动臂换向阀1和动臂油缸5。进一步地，在回转换向阀3的先导控制油路中设置了节流阀6，使地从回转手动先导阀7和动臂手动先导阀8进入动臂换向阀1和回转换向阀3的先导压力油的压力平衡，减小进入回转换向阀3的先导压力油流量，避免了先导主油路P2中的液压油优选供给回转换向阀3。此联动控制系统虽然解决了动臂满斗提升与回转动作的联动控制，但并未能解决动臂空载下放与回转动作联动的协调性问题，即当动臂下放时负载较低，回转转动时负载较高，若二者同时动作则有可能回转无动作的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液控换向阀、联动控制液压系统与挖掘机的液压控制系统，以有效解决动臂与回转联动的协调性问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液控换向阀，包括阀体和阀芯，所述阀芯可轴向移动地设置在所述阀体的阀腔中，该阀芯的第一端与所述阀腔的第一端之间形成有第一液控腔，并且该阀芯的第二端与所述阀腔的第二端之间形成有第二液控腔，其中，所述液控换向阀还包括第一柱塞和第二柱塞，该第一柱塞和第二柱塞可轴向移动地分别设置在所述第一液控腔和第二液控腔内并形成柱面密封配合，所述阀体上设有第一控制口、第二控制口、第三控制口和第四控制口，所述第一控制口设置为通入所述第一液控腔的位于所述第一柱塞与所述阀腔的第一端之间的腔室内，所述第二控制口设置为通入所述第一液控腔的位于所述第一柱塞与所述阀芯的第一端之间的腔室内，所述第三控制口设置为通入所述第二液控腔的位于所述第二柱塞与所述阀芯的第二端之间的腔室内，所述第四控制口设置为通入所述第二液控腔的位于所述第二柱塞与所述阀腔的第二端之间的腔室内。

优选地，优选地，所述第一控制口和第四控制口相互连通。

优选地，所述阀体的两端分别设有堵头部，所述阀芯的两端与相应的所述堵头部之间分别形成所述第一液控腔和第二液控腔。

优选地，该液控换向阀还包括位于所述第一液控腔内的第一弹簧和位于所述第二液控腔内的第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧均设置为一端承压在所述阀体内的阀座上，另一端偏压在所述阀芯的相应端部上。

优选地，该液控换向阀为三位六通换向阀，所述阀体上设有连通至所述阀腔内的进油口、回油口、第一连通口、第二连通口、第一工作油口和第二工作油口，所述阀芯处于中间位置时，所述第一连通口连通所述第二连通口，并且所述第一工作油口和第二工作油口均与所述进油口和回油口截止导通。

根据本发明的另一个方面，提供了一种联动控制液压系统，包括系统进油油路、系统回油油路、第一操纵阀及其控制的第一操作控制系统和第二操纵阀及其控制的第二操作控制系统，其中，所述第一操纵阀为根据本发明上述的液控换向阀，所述第一操纵阀中的所述第二控制口连接有第一先导控制油路，所述第三控制口连接有第二先导控制油路；

所述第二操纵阀为液控换向阀，该液控换向阀的两侧液控口分别连接有用于实现先导换向的第三先导控制油路和第四先导控制油路，所述第三先导控制油路还连通所述第一操纵阀中的所述第一控制口和第四控制口；

并且所述系统进油油路分别连接到所述第一操纵阀的进油口和第二操纵阀的进油口，所述第一操纵阀的回油口和第二操纵阀的回油口均连接至所述系统回油油路。

优选地，所述第一操纵阀和第二操纵阀均为三位六通换向阀且分别包括进油口、回油口、连通口和工作油口，其中，所述第一操纵阀的第一连通口液压连接所述系统进油油路，第二连通口与第二操纵阀的第三连通口液压连接，所述第二操纵阀的第四连通口连通所述系统回油油路。

优选地，所述第二操作控制系统包括工作油缸，该工作油缸的有杆腔通过有杆腔工作油路连接到所述第二操纵阀的所述工作油口中的第一工作油口，所述工作油缸的无杆腔通过无杆腔工作油路连接到所述第二操纵阀的所述工作油口中的第二工作油口；

其中，所述联动控制液压系统还包括设置在所述无杆腔工作油路中的反馈换向阀，该反馈换向阀中设有第一油口、第二油口和第三油口并且具有第一换向位置和第二换向位置，所述第一油口液压连接所述第二操纵阀的第二工作油口，所述第二油口液压连接所述工作油缸的无杆腔，所述第三油口与所述第一操纵阀的所述进油口之间连接有反馈供油油路；在所述第一换向位置，所述第二油口与第一油口连通并且与所述第三油口截止连通，在所述第二换向位置，所述第二油口与第一油口通过第一内部油路连通，所述第二油口与第三油口通过第二内部油路连通并且所述第二内部油路上设有第一节流阀。

优选地，在所述第二操纵阀内，所述第四先导控制油路对应的控制位设置为使得所述第一工作油口连通所述进油口，所述第二工作油口通过内部连接油路连通所述回油口，所述内部连接油路中设有第二节流阀。

优选地，所述反馈换向阀为液控换向阀，该反馈换向阀的液控先导油路中设有先导换向阀和梭阀，所述梭阀具有第一进油口、第二进油口和出油口，所述先导换向阀具有第一控制油口、第一连接油口、第二连接油口和第三连接油口，所述控制油口液压连接所述第四先导控制油路，所述第一连接油口液压连接所述反馈换向阀的第二控制油口，所述第二连接油口液压连接所述系统回油油路，所述第三连接油口液压连接所述梭阀的出油口，并且所述梭阀的第一进油口连接所述第一先导控制油路，第二进油口连接所述第二先导控制油路。

优选地，所述联动控制液压系统还包括单向液压锁，该单向液压锁设置在所述无杆腔工作油路中的所述工作油缸的无杆腔与所述反馈换向阀的第二油口之间的油路部分上。

优选地，所述反馈供油油路中设有反馈单向阀，该反馈单向阀设置为使得液压油能够从所述反馈换向阀的第三油口流向所述第一操纵阀的第一进油口并且反向截止。

优选地，所述系统进油油路通过第一进油油路和第二进油油路分别向所述第一操纵阀的进油口和所述第二操纵阀的进油口供油，所述第一进油油路的一端液压连接所述第二进油油路，另一端液压连接到所述反馈供油油路的位于所述第一操纵阀的进油口与所述反馈单向阀之间的油路部分上；其中所述联动控制液压系统还包括第一进油单向阀和第二进油单向阀，所述第一进油单向阀设置在所述第二进油油路中，以使得液压油能够从所述系统进油油路流向所述第二操纵阀的进油口并且反向截止，所述第二进油单向阀设置在所述第一进油油路上，以使得液压油能够从所述系统进油油路通过所述第一进油油路流向所述第一操纵阀的进油口并且反向截止。

根据本发明的还一个方面，提供了一种挖掘机的液压控制系统，该挖掘机的液压控制系统包括根据本发明上述的联动控制液压系统，其中所述第一操作控制系统为回转操作控制系统，所述第二操作控制系统为动臂操作控制系统，所述第三先导控制油路用于控制所述动臂操作控制系统执行伸臂动作，所述第四先导控制油路用于控制所述动臂操作控制系统执行缩臂动作。

根据上述技术方案，在本发明的液控换向阀中通过在液控腔中设置柱塞及其控制口，在从该控制口通入控制油液的情况下能够推动柱塞和阀芯移动以有效调节阀口开度。在采用该液控换向阀作为回转操纵阀的联动控制液压系统和挖掘机的液压控制系统中，将动臂操纵阀中用于控制动臂提升的先导控制油路连接到上述液控换向阀的控制口中，使得在动臂提升和回转联动时，回转操纵阀中的阀口开度相对减小，产生节流，使得压力油源的压力升高，进而推动负载更高的动臂油缸伸出，实现负载较低的回转动作和负载较高的动臂油缸联动。进一步地，本发明的联动控制液压系统中通过在动臂油缸的无杆腔工作油路与回转操纵阀的进油口之间设置反馈供油油路和液控换向阀等液压元件还解决了动臂空载下放与回转动作联动的协调性问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术的一种挖掘机中应用的动臂和回转联动控制液压系统的液压原理图；

图2为根据本发明的优选实施方式的一种液控换向阀的结构示意图；和

图3为根据本发明的优选实施方式的联动控制液压系统的液压原理图。

本发明的附图标记说明

1阀体2阀芯

3阀腔4第一堵头部

5第二堵头部6第一液控腔

7第二液控腔8第一柱塞

9第二柱塞10阀座

11第一弹簧12第二弹簧

13工作油缸14单向液压锁

15反馈换向阀16先导换向阀

17梭阀18反馈单向阀

19第一进油单向阀20第二进油单向阀

100第一操纵阀200第二操纵阀

300第一操作控制系统400第二操作控制系统

151第一节流阀201第二节流阀

A1第一控制口A2第二控制口

A3第三控制口A4第四控制口

B1第一连接油口B2第二连接油口

B3第三连接油口C1第一油口

C2第二油口C3第三油口

P1进油口P2进油口

T1回油口T2回油口

L1第一连通口L2第二连通口

L3第三连通口L4第四连通口

M1第一工作油口M2第二工作油口

N1第一工作油口N2第二工作油口

K1第一控制油口K2第二控制油口

Y有杆腔W无杆腔

P系统进油油路T系统回油油路

XAs第一先导控制油路XBs第二先导控制油路

XAb第三先导控制油路XBb第四先导控制油路

Ab无杆腔工作油路Bb有杆腔工作油路

As第一回转工作油路Bs第二回转工作油路

FK反馈供油油路XD液控先导油路

PJ1第一进油油路PJ2第二进油油路

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图2所示，本发明首先提供了一种液控换向阀，该液控换向阀包括阀体1和阀芯2，阀芯2可轴向移动地设置在阀体1的阀腔3中，该阀芯2的第一端与阀腔3的第一端之间形成有第一液控腔6，并且该阀芯2的第二端与阀腔3的第二端之间形成有第二液控腔7。此外，该液控换向阀还包括第一柱塞8和第二柱塞9，该第一柱塞8和第二柱塞9可轴向移动地分别设置在第一液控腔6和第二液控腔7内并形成柱面密封配合，阀体1上设有第一控制口A1、第二控制口A2、第三控制口A3和第四控制口A4，第一控制口A1设置为通入第一液控腔6的位于第一柱塞8与阀腔3的第一端之间的腔室内，第二控制口A2设置为通入第一液控腔6的位于第一柱塞8与阀芯1的第一端之间的腔室内，第三控制口A3设置为通入第二液控腔7的位于第二柱塞9与阀芯1的第二端之间的腔室内，第四控制口A4设置为通入第二液控腔7的位于第二柱塞9与阀腔3的第二端之间的腔室内。本发明此处的液控换向阀在液控腔内增设了第一柱塞8和第二柱塞9，以及增设了第一控制口A1和第四控制口A4，在从该两个控制口通入液压油的情况下，能够推动液控腔中的所述柱塞和阀芯2移动以有效调节液控换向阀的阀口开度，从而调节通过该液控换向阀的液压油流量，并且可形成节流进而调节液压油压力。此液控换向阀具有广泛应用，例如以下将具体阐述的，在动臂满斗提升与回转动作的联动时，由于动臂满斗提升所需的压力高于回转所需压力，因此在回转系统的供油油路中设置此液控换向阀可使得进入回转系统的主油路液压油流量减小，进入动臂系统的压力增大，从而带动动臂提升，二者产生协调联动。

关于液控换向阀的其它结构，参见图2，其中第一控制口A1和第四控制口A4可以独立连接外部油路，也可以相互连通以连接外部单一油路，以对应于不同的控制方式。此液控换向阀在结构上可进行多种改进或变化，例如阀体1两端的阀座10可一体形成在阀体1的两端，也可形成为独立于阀体1的单独的弹簧罩。阀体1的两端可分别设有堵头部4,5，阀芯2的两端与相应的堵头部4,5之间分别形成所述第一液控腔6和第二液控腔7。并且，该液控换向阀还可包括位于第一液控腔6内的第一弹簧11和位于第二液控腔7内的第二弹簧12，第一弹簧11和第二弹簧12均设置为一端承压在阀体1内的阀座10上，另一端偏压在阀芯2的相应端部上，以与第一柱塞8和第二柱塞9共同作用于阀芯2上使之按控制规程运动。在本实施方式中，该液控换向阀优选为三位六通换向阀，阀体1上设有连通至阀腔3内的进油口P1、回油口T1、第一连通口L1、第二连通口L2、第一工作油口M1和第二工作油口M2，阀芯2处于中间位置时，第一连通口L1连通第二连通口L2，并且第一工作油口M1和第二工作油口M2均与进油口P1和回油口T1截止导通。此处设置第一连通口L1和第二连通口L2是为了在液控换向阀的中间位也能使得从第一连通口L1进入的液压油能够从第二连通口L2流出，形成油液通路。

以下描述液控换向阀在通入液压油工作时的各结构部件的互动关系。具体而言，第一柱塞8与阀座10为形成柱面密封的间隙配合，第一柱塞8可在阀座10内的阀腔中轴向滑移，第二柱塞9与阀座10同样为间隙配合。当第二控制口A2进油时会推动第一柱塞8向左运动直至与第一堵头部4接触，也会推动阀芯2向右运动，则阀芯2会推动第二柱塞9向右直至与第二堵头部5接触；当第三控制口A3进油时会推动第二柱塞9向右直至与第二堵头部5接触，也会推动阀芯2向左运动时，阀芯2会推动第一柱塞8向左运动与第一堵头部4接触。当第一控制口A1和第四控制口A4如图3所示的相互连通时，第一控制口A1或第四控制口A4进油会推动第一柱塞8向右运动直至与阀座10相接触，同时也会推动第二柱塞9向左运动直至与阀座10相接触。

在上述液控换向阀的基础上，本发明还相应提供了一种应用该液控换向阀的联动控制液压系统。如图3所示，该联动控制液压系统包括系统进油油路P、系统回油油路T、第一操纵阀100及其控制的第一操作控制系统300和第二操纵阀200及其控制的第二操作控制系统400。其中，该第一操纵阀100为上述的根据本发明的液控换向阀，第一操纵阀100中的第二控制口A2连接有第一先导控制油路XAs，第三控制口A3连接有第二先导控制油路XBs。第二操纵阀200为液控换向阀，该液控换向阀的两侧液控口分别连接有用于实现先导换向的第三先导控制油路XAb和第四先导控制油路XBb，第三先导控制油路XAb还连通第一操纵阀100中的第一控制口A1和第四控制口A4。并且，系统进油油路P分别连接到第一操纵阀100的进油口P1和第二操纵阀200的进油口P2，第一操纵阀100的回油口T1和第二操纵阀200的回油口T2均连接至系统回油油路T。此联动控制液压系统可有效解决动臂伸出（即动臂满载提升）与回转的联动协调性问题。如前所述的，其原理是通过液控换向阀（第一操纵阀100）以及如图3所示的相应的先导油路连接设置，使得第一操纵阀100形成节流，系统进油油路P中的液压油压力升高，以向第二操纵阀200提供更高压的进油油液，驱动动臂伸出，带动负载更大的动臂系统工作。这样就达到了所需液压油工作压力不同的两个操作控制系统的联动，避免产生仅工作压力较小的系统工作，而工作压力较大的系统不产生相应动作的缺陷。

在本实施方式中，第一操纵阀100和第二操纵阀200均优选为三位六通换向阀且分别包括进油口P1,P2、回油口T1,T2、连通口L1,L2,L3,L4和工作油口M1,M2,N1,N2，其中，第一操纵阀100的第一连通口L1液压连接系统进油油路P，第二连通口L2与第二操纵阀200的第三连通口L3液压连接，第二操纵阀200的第四连通口L4连通系统回油油路T。这样，在图3所示的第一操纵阀100和第二操纵阀200均处于中间位时，各个先导控制油路均无进油，各阀芯无换向。压力油从系统进油油路P经由第一操纵阀100、第二操纵阀200和系统回油油路T回油卸荷，系统处于卸荷状态，第一操作控制系统300和第二操作控制系统400均无动作。

在图3所示的联动控制液压系统中，第二操作控制系统400包括工作油缸13，该工作油缸的有杆腔Y通过有杆腔工作油路Bb连接到第二操纵阀200的工作油口中的第一工作油口N1，工作油缸的无杆腔W通过无杆腔工作油路Ab连接到第二操纵阀200的工作油口中的第二工作油口N2；其中，联动控制液压系统还包括设置在无杆腔工作油路Ab中的反馈换向阀15，该反馈换向阀中设有第一油口C1、第二油口C2和第三油口C3并且具有第一换向位置和第二换向位置，第一油口C1液压连接第二操纵阀200的第二工作油口N2，第二油口C2液压连接工作油缸13的无杆腔W，第三油口C3与第一操纵阀100的进油口P1之间连接有反馈供油油路FK；在第一换向位置，第二油口C2与第一油口C1连通并且与第三油口C3截止连通，在第二换向位置，第二油口C2与第一油口C1通过第一内部油路连通，第二油口C2与第三油口C3通过第二内部油路连通并且第二内部油路上设有第一节流阀151。前述的联动控制液压系统中通过设置根据本发明的液控换向阀可有效解决动臂伸出（即动臂满载提升）与回转的联动协调性问题，此处则通过在工作油缸13（动臂油缸）的无杆腔工作油路Ab与第一操纵阀100（回转操纵阀）的进油口P1之间设置反馈供油油路FK和反馈换向阀15等液压元件还解决了动臂回缩（即动臂空载下放）与回转动作联动的协调性问题。其原理是，动臂回缩时的压力较低，而回转的压力较高，因此对工作油缸13的无杆腔工作油路Ab中的液压油通过第一节流阀151等进行节流，节流升压后的压力油通过反馈换向阀15和反馈供油油路FK返回到回转操纵阀，以驱动回转马达运转，使得动臂回缩和回转协调工作。

其中，在第三先导控制油路XAb通入压力油以使得工作油缸13的活塞杆伸出而克服负载做功时，反馈换向阀15控制为处于图3中的下位，无杆腔工作油路Ab在反馈换向阀15中形成通路。而只有在第四先导控制油路XBb通入压力油以使得工作油缸13的活塞杆回缩时，才控制反馈换向阀15处于上位而导通反馈供油油路FK。反馈换向阀15的控制要求较为简单，可通过电磁铁形式进行控制，但在液压系统中出于可靠性和耐用性考虑，本实施方式中优选为液控方式。即反馈换向阀15为液控换向阀，该反馈换向阀15的液控先导油路XD中设有先导换向阀16和梭阀17，梭阀17具有第一进油口、第二进油口和出油口，先导换向阀16具有第一控制油口K1、第一连接油口B1、第二连接油口B2和第三连接油口B3，控制油口K1液压连接第四先导控制油路XBb，第一连接油口B1液压连接反馈换向阀15的第二控制油口K2，第二连接油口B2液压连接系统回油油路T，第三连接油口B3液压连接梭阀17的出油口，并且梭阀17的第一进油口连接第一先导控制油路XAs，第二进油口连接第二先导控制油路XBs。在此反馈换向阀15的液控先导油路XD中，由于先导换向阀16的第一控制油口K1液压连接第四先导控制油路XBb，仅在第四先导控制油路XBb通入液压油而使得工作油缸13的活塞杆回缩时，先导换向阀16才切换至右位，将梭阀17引入的第一先导控制油路XAs和第二先导控制油路XBs中的压力较高的液压油导流至反馈换向阀15的第二控制油口K2，使得反馈换向阀15的阀位切换，导通无杆腔工作油路Ab和反馈供油油路FK。而在第四先导控制油路XBb中未通入液压油时，则先导换向阀16始终出于左位，反馈换向阀15的第二控制油口K2液压连通系统回油油路T或回油箱，反馈换向阀15始终保持在下截止位置。

为了增强对无杆腔工作油路Ab中的液压油的节流作用，在反馈换向阀15的第二内部油路上设置第一节流阀151的基础上，在第二操纵阀200内还设有第二节流阀201，以家去节流效果。参照图3，第四先导控制油路XBb对应的控制位（图3中的右位）设置为使得第一工作油口N1连通进油口P2，第二工作油口N2通过内部连接油路连通回油口T2并且该内部连接油路中设有第二节流阀201。

此外，为增强工作油缸13的可靠性，其工作油路中还设有单向液压锁14，该单向液压锁14设置在无杆腔工作油路Ab中的工作油缸13的无杆腔W与反馈换向阀15的第二油口C2之间的油路部分上。在工作油缸13的活塞杆伸出时，无杆腔工作油路Ab中的高压液压油打开单向液压锁14中的单向阀而进入无杆腔W。而有杆腔工作油路Bb连通系统回油油路T并连接到单向液压锁14的控制口，由于油压压力低难以使得单向液压锁14反向导通，即无杆腔W中的液压油难以通过无杆腔工作油路Ab向第二操纵阀200回流，以保障工作油缸13的活塞杆工作时的可靠性和安全性。在工作油缸13的活塞杆缩回时，有杆腔工作油路Bb中通入高压油，该高压油作为先导控制油可使得单向液压锁14反向导通，无杆腔W中的液压油能够通过无杆腔工作油路Ab回流。

另外，该联动控制液压系统中的各油路中还设置有起安全作用的多个单向阀。图3所示的反馈供油油路FK中还设有反馈单向阀18以确保单向液压反馈，该反馈单向阀18设置为使得液压油能够从反馈换向阀15的第三油口C3流向第一操纵阀100的第一进油口P1并且反向截止。联动控制液压系统还包括第一进油单向阀19和第二进油单向阀20，系统进油油路P液压连接到第一操纵阀100的第一连通口L1，并且还通过第一进油油路PJ1和第二进油油路PJ2分别向第一操纵阀100的进油口P1和第二操纵阀200的进油口P2供油，第一进油油路PJ1的一端液压连接第二进油油路PJ2，另一端连接到反馈供油油路FK的位于第一操纵阀100的进油口P1与反馈单向阀18之间的油路部分上。第一进油单向阀19设置在第二进油油路PJ2中，以使得液压油能够从系统进油油路P流向第二操纵阀200的进油口P2并且反向截止，从而仅单向供油。第二进油单向阀20设置在第一进油油路PJ1上，以使得液压油能够从系统进油油路P通过第一进油油路PJ1流向第一操纵阀100的进油口P1，而不能使第一操纵阀100的进油口P1中的液压油通过第一进油油路PJ1返流回第二进油油路PJ2和间接返流回系统进油油路P，第一操纵阀100的进油口P1中的液压油能直接返流回系统进油油路P。同时，反馈供油油路FK中的反馈液压油只能反馈至第一操纵阀100的进油口P1而不会分流至第二操纵阀200的进油口P2，确保第一操纵阀100的进油口P1处的液压油不产生泄压。

上述联动控制液压系统可应用到多种联动控制场合，例如当应用到液压挖掘机上时，即可形成了本发明的挖掘机的液压控制系统。此时，上述的第一操作控制系统300则为回转操作控制系统，第二操作控制系统400为动臂操作控制系统，第三先导控制油路XAb用于控制动臂操作控制系统的动臂油缸执行伸臂动作，第四先导控制油路XBb用于控制动臂操作控制系统的动臂油缸执行缩臂动作。

以下参照图2和图3，详细阐述根据本发明的挖掘机的液压控制系统的具体工况及其控制过程。

1、回转单动：第一先导控制油路XAs（或第二先导控制油路XBs）进油，第三先导控制油路XAb、第四先导控制油路XBb不进油。回转操纵阀（即第一操纵阀100）会在第一先导控制油路XAs（第二先导控制油路XBs）作用下换向至图3所示的右位（或左位），系统压力油经由设有第二进油单向阀20的第一进油油路PJ1进入第一回转工作油路As（或第二回转工作油路Bs）带动回转马达转动。回转马达的回油经由第二回转工作油路Bs（或第一回转工作油路As）通过回转操纵阀与系统回油油路T连通，从而回转开始转动。

2、动臂单动：若第三先导控制油路XAb进油，第一先导控制油路XAs、第二先导控制油路XBs不进油，反馈换向阀15处于图3所示的下位。动臂操纵阀（即第二操纵阀200）会在第三先导控制油路XAb作用下换向至左位，系统压力油经由第一进油单向阀19、动臂操纵阀、反馈换向阀15，打开单向液压锁14的单向阀，经由无杆腔工作油路Ab进入动臂油缸（即工作油缸13）的无杆腔W。动臂油缸的有杆腔Y的液压油经由有杆腔工作油路Bb、动臂操纵阀与系统回油油路T相连通，从而动臂油缸伸出。若第四先导控制油路XBb进油，第一先导控制油路XAs、第二先导控制油路XBs不进油，反馈换向阀15处于图3所示的下位。动臂操纵阀会在第四先导控制油路XBb作用下换向至右位，系统压力油经由第一进油单向阀19、动臂操纵阀、有杆腔工作油路Bb进入动臂油缸的有杆腔Y。动臂油缸的无杆腔Y的液压油经由无杆腔工作油路Ab、单向液压锁14（会被有杆腔工作油路Bb中的压力油打开使其反向打开）、动臂操纵阀与系统回油油路T相连通。从而动臂油缸缩回。

3、动臂油缸伸出与回转联动：当第三先导控制油路XAb进油时，第三先导控制油路XAb使得动臂操纵阀换向。与此同时，第一先导控制油路XAs进油使得回转操纵阀中的阀芯2克服第二弹簧12的弹簧力向右运动，而第三先导控制油路XAb使得第二柱塞9向左运动。当阀芯2与第二柱塞9接触时，作用在阀芯2向右的轴向力为第一先导控制油路XAs的压力与阀芯2直径面积的乘积，作用在阀芯2向左的轴向力为第二弹簧12的弹簧力、第二柱塞9对阀芯2向左的轴向推力（为第三先导控制油路XAb的压力与第二柱塞9直径面积的乘积），且阀芯2向右的轴向力小于阀芯2向左的轴向力。因此第二柱塞9会阻碍阀芯2向右运动且第二柱塞9会与阀座10相接触。所以当第一先导控制油路XAs与第三先导控制油路XAb同时进油时，回转操纵阀中的阀芯2的位移小于第一先导控制油路XAs单独进油时的位移，则回转操纵阀中的进油口P1的进油通道较小，产生节流，使得系统进油油路P中的压力油源升压，从而推动负载较高的动臂油缸伸出，则负载较低的回转动作与负载较高的动臂油缸伸出同时进行。同理，第三先导控制油路XAb与第二先导控制油路XBs进油时二者亦可以联动。

4、动臂油缸缩回与回转联动：结合图3，当第一先导控制油路XAs与第四先导控制油路XBb同时进油时，第一先导控制油路XAs使得回转操纵换向，第四先导控制油路XBb使得动臂操纵阀换向且使得先导换向阀16换向，则第一先导控制油路XAs经梭阀17、先导换向阀16使反馈换向阀15换向。由于动臂油缸缩回负载较低，则动臂油缸开始回缩，动臂油缸的无杆腔W中的液压油经无杆腔工作油路Ab进入反馈换向阀15的上位，一部分经反馈换向阀15中的第一节流孔151、动臂操纵阀回流至系统回油油路T，另一部分经反馈换向阀15、反馈单向阀18反馈至回转操纵阀的进油口P1。一方面，在重物作用下，动臂油缸的无杆腔W中有较高压力，若此压力高于回转负载，则动臂油缸的无杆腔W中的反馈压力油可以驱动回转马达转动；另一方面，若动臂油缸的无杆腔W中的压力低于回转负载，则动臂油缸的无杆腔W中的液压油经由反馈换向阀15和动臂操纵阀中的节流阀产生节流，使得反馈供油油路FK中的压力油升压，从而带动回转马达转动。所以当第一先导控制油路XAs、第四先导控制油路XBb同时进油时，可以实现负载较低的动臂油缸缩回与负载较高的回转同时运动，当第二先导控制油路XBs、第四先导控制油路XBb同时进油时亦然。

综上可见，本发明具有如下优点：

1、结构简单，安装维护方便；

2、由液压信号、各个液控阀实现液压控制，自动化高，可靠性强；

3、实现了动臂油缸伸出、回缩与回转的全部联动，使二者动作更加协调，提高了液压挖掘机的可操纵性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种联动控制液压系统，包括系统进油油路(P)、系统回油油路(T)、第一操纵阀(100)及其控制的第一操作控制系统(300)和第二操纵阀(200)及其控制的第二操作控制系统(400)，其特征在于：

所述第一操纵阀(100)包括阀体(1)和阀芯(2)，所述阀芯(2)可轴向移动地设置在所述阀体(1)的阀腔(3)中，该阀芯(2)的第一端与所述阀腔(3)的第一端之间形成有第一液控腔(6)，并且该阀芯(2)的第二端与所述阀腔(3)的第二端之间形成有第二液控腔(7)，所述第一操纵阀(100)还包括第一柱塞(8)和第二柱塞(9)，该第一柱塞(8)和第二柱塞(9)可轴向移动地分别设置在所述第一液控腔(6)和第二液控腔(7)内并形成柱面密封配合，所述阀体(1)上设有第一控制口(A1)、第二控制口(A2)、第三控制口(A3)和第四控制口(A4)，所述第一控制口(A1)设置为通入所述第一液控腔(6)的位于所述第一柱塞(8)与所述阀腔(3)的第一端之间的腔室内，所述第二控制口(A2)设置为通入所述第一液控腔(6)的位于所述第一柱塞(8)与所述阀芯(2)的第一端之间的腔室内，所述第三控制口(A3)设置为通入所述第二液控腔(7)的位于所述第二柱塞(9)与所述阀芯(2)的第二端之间的腔室内，所述第四控制口(A4)设置为通入所述第二液控腔(7)的位于所述第二柱塞(9)与所述阀腔(3)的第二端之间的腔室内；所述第二控制口(A2)连接有第一先导控制油路(XAs)，所述第三控制口(A3)连接有第二先导控制油路(XBs)；

所述第二操纵阀(200)为液控换向阀，该液控换向阀的两侧液控口分别连接有用于实现先导换向的第三先导控制油路(XAb)和第四先导控制油路(XBb)，所述第三先导控制油路(XAb)还连通所述第一操纵阀(100)中的所述第一控制口(A1)和第四控制口(A4)；

并且所述系统进油油路(P)分别连接到所述第一操纵阀(100)的进油口(P1)和第二操纵阀(200)的进油口(P2)，所述第一操纵阀(100)的回油口(T1)和第二操纵阀(200)的回油口(T2)均连接至所述系统回油油路(T)。

2.根据权利要求1所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述第一操纵阀(100)和第二操纵阀(200)均为三位六通换向阀且分别包括进油口(P1,P2)、回油口(T1,T2)、连通口(L1,L2,L3,L4)和工作油口(M1,M2,N1,N2)，其中，所述第一操纵阀(100)的第一连通口(L1)液压连接所述系统进油油路(P)，第二连通口(L2)与第二操纵阀(200)的第三连通口(L3)液压连接，所述第二操纵阀(200)的第四连通口(L4)连通所述系统回油油路(T)。

3.根据权利要求1所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述第二操作控制系统(400)包括工作油缸(13)，该工作油缸的有杆腔(Y)通过有杆腔工作油路(Bb)连接到所述第二操纵阀(200)的所述工作油口中的第一工作油口(N1)，所述工作油缸的无杆腔(W)通过无杆腔工作油路(Ab)连接到所述第二操纵阀(200)的所述工作油口中的第二工作油口(N2)；

其中，所述联动控制液压系统还包括设置在所述无杆腔工作油路(Ab)中的反馈换向阀(15)，该反馈换向阀中设有第一油口(C1)、第二油口(C2)和第三油口(C3)并且具有第一换向位置和第二换向位置，所述第一油口(C1)液压连接所述第二操纵阀(200)的第二工作油口(N2)，所述第二油口(C2)液压连接所述工作油缸(13)的无杆腔(W)，所述第三油口(C3)与所述第一操纵阀(100)的所述进油口(P1)之间连接有反馈供油油路(FK)；在所述第一换向位置，所述第二油口(C2)与第一油口(C1)连通并且与所述第三油口(C3)截止连通，在所述第二换向位置，所述第二油口(C2)与第一油口(C1)通过第一内部油路连通，所述第二油口(C2)与第三油口(C3)通过第二内部油路连通并且所述第二内部油路上设有第一节流阀(151)。

4.根据权利要求3所述的联动控制液压系统，其特征在于，在所述第二操纵阀(200)内，所述第四先导控制油路(XBb)对应的控制位设置为使得所述第一工作油口(N1)连通所述进油口(P2)，所述第二工作油口(N2)通过内部连接油路连通所述回油口(T2)，所述内部连接油路中设有第二节流阀(201)。

5.根据权利要求3所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述反馈换向阀(15)为液控换向阀，该反馈换向阀(15)的液控先导油路(XD)中设有先导换向阀(16)和梭阀(17)，所述梭阀(17)具有第一进油口、第二进油口和出油口，所述先导换向阀(16)具有第一控制油口(K1)、第一连接油口(B1)、第二连接油口(B2)和第三连接油口(B3)，所述控制油口(K1)液压连接所述第四先导控制油路(XBb)，所述第一连接油口(B1)液压连接所述反馈换向阀(15)的第二控制油口(K2)，所述第二连接油口(B2)液压连接所述系统回油油路(T)，所述第三连接油口(B3)液压连接所述梭阀(17)的出油口，并且所述梭阀(17)的第一进油口连接所述第一先导控制油路(XAs)，第二进油口连接所述第二先导控制油路(XBs)。

6.根据权利要求3所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述联动控制液压系统还包括单向液压锁(14)，该单向液压锁设置在所述无杆腔工作油路(Ab)中的所述工作油缸(13)的无杆腔(W)与所述反馈换向阀(15)的第二油口(C2)之间的油路部分上。

7.根据权利要求3所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述反馈供油油路(FK)中设有反馈单向阀(18)，该反馈单向阀设置为使得液压油能够从所述反馈换向阀(15)的第三油口(C3)流向所述第一操纵阀(100)的第一进油口(P1)并且反向截止。

8.根据权利要求7所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述系统进油油路(P)通过第一进油油路(PJ1)和第二进油油路(PJ2)分别向所述第一操纵阀(100)的进油口(P1)和所述第二操纵阀(200)的进油口(P2)供油，所述第一进油油路(PJ1)的一端液压连接所述第二进油油路(PJ2)，另一端液压连接到所述反馈供油油路(FK)的位于所述第一操纵阀(100)的进油口(P1)与所述反馈单向阀(18)之间的油路部分上；

其中，所述联动控制液压系统还包括第一进油单向阀(19)和第二进油单向阀(20)，所述第一进油单向阀(19)设置在所述第二进油油路(PJ2)中，以使得液压油能够从所述系统进油油路(P)流向所述第二操纵阀(200)的进油口(P2)并且反向截止；

所述第二进油单向阀(20)设置在所述第一进油油路(PJ1)上，以使得液压油能够从所述系统进油油路(P)通过所述第一进油油路(PJ1)流向所述第一操纵阀(100)的进油口(P1)并且反向截止。

9.根据权利要求1所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述第一控制口(A1)和第四控制口(A4)相互连通。

10.根据权利要求1所述的联动控制液压系统，其特征在于，所述阀体(1)的两端分别设有堵头部(4,5)，所述阀芯(2)的两端与相应的所述堵头部(4,5)之间分别形成所述第一液控腔(6)和第二液控腔(7)。

11.根据权利要求1所述的联动控制液压系统，其特征在于，该液控换向阀还包括位于所述第一液控腔(6)内的第一弹簧(11)和位于所述第二液控腔(7)内的第二弹簧(12)，所述第一弹簧(11)和第二弹簧(12)均设置为一端承压在所述阀体(1)内的阀座(10)上，另一端偏压在所述阀芯(2)的相应端部上。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的联动控制液压系统，其特征在于，该液控换向阀为三位六通换向阀，所述阀体(1)上设有连通至所述阀腔(3)内的进油口(P1)、回油口(T1)、第一连通口(L1)、第二连通口(L2)、第一工作油口(M1)和第二工作油口(M2)，所述阀芯(2)处于中间位置时，所述第一连通口(L1)连通所述第二连通口(L2)，并且所述第一工作油口(M1)和第二工作油口(M2)均与所述进油口(P1)和回油口(T1)截止导通。

13.一种挖掘机的液压控制系统，其特征在于，该挖掘机的液压控制系统包括根据上述权利要求1至12中任意一项所述的联动控制液压系统，其中所述第一操作控制系统(300)为回转操作控制系统，所述第二操作控制系统(400)为动臂操作控制系统，所述第三先导控制油路(XAb)用于控制所述动臂操作控制系统执行伸臂动作，所述第四先导控制油路(XBb)用于控制所述动臂操作控制系统执行缩臂动作。