CN1034755C - 液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一液压控制系统，它包括有：一液压执行机构，它具有适合于交替作为入口和出口工作从而在相对方向上移动执行机构元件的对置开口；一向所述执行机构供给流体的泵；一包含有先导操纵的入口节流阀的换向阀；以及一与执行机构的每个开口相联的先导操纵的出口节流阀。通过入口节流阀供给执行机构的流体的压力被检测出并且被传送至从入口节流阀的输出端延伸的管路中。在该管路中设有一阀在入口节流阀中选择性地形成一作用力以抵消由先导压力作用的入口节流阀的动作。该阀可以包括有一液压控制随动阀或一关闭阀。

Description

液压控制系统

本发明涉及动力传送特别是涉及用于例如已公知的包括挖掘机在内的运土设备的执行机构的液压控制系统。

本发明涉及用于控制众多的执行机构的液压系统，这些执行机构例如是公知的液压油缸，比如在运土设备中的挖掘机和起重机。在这样的系统中，通常是在每个执行机构设置有一先导操纵的控制阀，它通过一先导液压回路的控制器来控制。通过控制阀向执行机构提供液压流体来控制执行机构操作的速度和方向。此外，每个执行机构的控制阀控制液压流体从执行机构中的流出。此外，为了控制超载通常设有补偿阀或固定节流阀。

在与本申请具有相同受让人的美国专利4,201,052和美国专利4,480,527中，公开了和要求权利保护一种用于准确控制执行机构操作的位置和速度的液压系统；该系统结构简单、容易制造和维护该系统不受由同样压力源供给的系统或其它执行机构的不同部分的负载压力的改变的影响；该系统在执行机构处于超载的情况下可以不利用来自压力源的液流；在该系统中，如果在执行机构中的液压管路处于不正常工作的情况下，可以在邻近执行机构处安装控制阀以防止对负载的失控；在该系统中，控制液流从执行机构中流出的阀来控制负载产生能量时的速度；在该系统中，控制液流流入执行机构的阀控制负载吸收能量时的速度；在该系统中，如果是处于由于安装有阀系统的执行机构的管路断开而导致传输压力失控情况下，可以在各自的执行机构和结合组成装置上安装用于每个执行机构的阀系统以防止降低负载的失控；在该系统中，控制液流流入传动装置和流出执行机构的阀的启闭时间可以设计成适应特殊负载的特性。在某些高惯性负载情形下，例如在一利用回转执行机构的挖掘机中的摆动驱动，负载的平稳停止和启动以及负载的准确定位是非常必须的。

在美国专利4,407,122中公开了一种如上所述的美国专利4,201,052和4,480,527中所示出的类型的液压系统，它是对前两项专利的改进从而在惯性负载的情况下形成负载的平稳停止和启动以及准确定位。从入口节流阀装置中出来的供应压力被检测出并且在入口节流阀装置中施加有一作用加以抵消往往会打开入口节流阀装置的调节装置压力。

这种压力模式系统在压力控制之下对于机器的不同功能例如摆动或挖掘均能良好的工作。可是，在某种条件下，所希望的是在实际的速度控制模式或一实际的液流控制模式中最好是具有同样的机器功能。例如，如果一运土机器或装置是一带有一挖斗用来切割草地的前端装载机，该装载机由压力系统控制，任何突出的负载减少将会导致系统立即作出相应反应并且会向一个或多个液压执行机构增加液流从而使得草地切割操作不稳定。

因此，本发明的目的是提供一种能够有选择性地在一流量或速度控制模式或者一压力控制模式中进行操作的液压系统；该液压系统也能很容易地应用于具有速度控制的液压系统中；该系统的一种形式是施加在入口节流阀装置上的补偿作用力以抵消入口节流阀装置上的先导压力；该系统的另一种形式则能促使液压系统能在一流量或速度控制模式中或者在一压力控制模式中工作。

根据本发明，一液压控制系统，它包括有：一液压传动装置，它具有一适合于交替作为入口和出口工作以在相对方向上移动执行机构元件的对置开口，一向所述执行机构供给液体的泵，一包含先导操作的入口节流阀的换向阀，它使液体通过第一管路从泵供到闭中以控制执行机构动作方向，以及一与执行机构的每个开口相联的以控制液流从所述执行机构中流出的先导操作的出口节流阀。通过入口节流阀传送给执行机构的液体的压力能被检测出并且被传送到从入口节流阀的输出端延伸的管路中。在该管路中设有一阀从而能有选择性地在入口节流阀上形成一作用力以抵消由先导压力产生的入口节流阀的动作。该阀可以是由一液压控制随动阀或一关闭阀组成。

附图说明

图1是具体表现本发明液压系统的一液压示意简图。

图2是该系统一种形式的局部视图。

图3是图2所示系统中压力与流量的特性曲线关系图。

图4是该系统另一种形式的局部视图。

图5是图4所示系统中压力与流量的特性曲线关系图。

参见图1，体现本发明的液压系统包括一执行机构20，在这里是作为一回转式液压油缸示出，该执行机构有一经从可变的柱塞泵系统22中供给的液压流体在相对方向移动输出轴21，根据通常结构的柱塞泵系统22具有负载检测控制器。如图中所描述的一样，液压系统此外还包括有一将先导压力导引到阀系统24以控制执行机构的动作方向的手动操作的控制器23。来自泵22的液体被导引至管路25和管路26并进入入口节流阀27，该入口节流阀27能有效地将液压液体的液流导引和控制至执行机构20的一端或另一端。如图中所示，入口节流阀27通过控制器23控制先导压力，经过管路28，29和管路30，31传至其相对端。根据阀动作的方向，液压液体经过管路32，33到达执行机构20的一端或另一端。

如图所示，此外液压系统24还包括有在管路32，33中与执行机构的每一端相联的出口节流阀34，35以控制来自执行机构的端部的液体的液流，流入执行机构的液压液体并不是正在从泵流向油箱通道36的。

此外液压系统24当管路32、33中还包括有弹簧负载提动阀37、38以及适合打开通向油箱通道36的管路32，33的弹簧负载防气穴阀39，40。此外，弹簧负载提动阀与用作先向操作减压阀的各出口节流阀34，35相联。有一孔口49的泄放管路47从油箱通道36延伸至出口节流阀34，35并且通过分支管路78中的止回阀77延伸至先导控制管路28，29。出口节流阀34，35的弹簧端与管路36相连。

该系统还包括有一与回管或油箱管路相联的一背压阀44。当过载或低载会将执行机构压下时背压阀44能有效地减少气穴。根据泵22的入口要求设有一供给泵减压阀45以容纳过量的液流并且将其施加在背压阀44上以增加适合于执行机构的液体。

入口节流阀27包括一孔，在该孔中设一阀柱塞，在没有先导压力时其阀柱塞在弹簧作用下处于中位。通常阀柱塞阻止液流从压力通道26流至通道32，33。当先导压力被施加在通道30或31中时，入口节流阀柱与压力定向上移动直至在先导压力、弹簧负载和液流力之间形成力的平衡。移动的方向确定了在来自通道26的压力作用之下通道32，33哪一个被提供给液体。

当先导压力被施加在通往出口节流阀34或35的管路28或29上时，阀对执行机构20的相联端流向油箱通道36的液流进行节流。

因此可以看出：有效工作而确定入口节流阀打开口方向的相同先导压力同样也能有效地确定和控制合适的出口节流阀的打开中，因此在执行机构中的液体能够返回至油箱管路中。

如果处于负载吸收能量的情形，当控制器在一预定方向移动操纵执行机构20时，通过管路28和通道30的施加的先导压力将入口节流阀的阀柱塞移至右边从而使得液压液体流经通道33打开阀38并且继续流入执行机构20的入口B。该相同的先导压力被施加于出口节流阀34从而使得从传动装置20的尾端流出的液流能流入回路或油箱通道36中。

当控制器移动操作执行机构时，例如在过载或低载时，控制器被移动以便先导压力被施加于管路28中。在先导压力的作用下出口节流阀34在入口节流阀27之前打开。在执行机构上的负载使得液压液体通过执行机构的开口A经过出口节流阀34流至回路或容器阀柱槽36。与此同时，阀40被打开从而使得一些流体通过开口B返回至执行机构的另一端从而避免气穴。因此，供给执行机构另一端的流体没有打开入口节流阀27，也没有利用来自泵的流体。

为了形成一悬浮位置，控制器被旁路设置，先导压力被施加在两先导压力管路28，29中。这可以例如通过一图中未示出的回路来实现，该回路将使液体从一先导泵直接流至管路28，29从而使得两出口节流阀34和35打开关因此使得执行机构的两端与油箱相连。在这种情形下，出口节流阀以一种使得液体在油缸的相对两端之间来回流动的方式工作。

通过改变弹簧力和在入口节流阀27以及出口节流阀34，35的面积，可以控制这些阀之间的启闭时间。因此，例如，如果要调整的出口节流阀的启闭时间超前于入口节流阀的启闭时间，假如在入口节流阀处驱动执行机构，入口节流阀将控制液流和速度。在这样一种撤掉负载情况下，负载形成的压力将导致出口节流阀控制流量和速度。在这样一种情形下，防气穴单向阀39，40将使得液体流向执行机构的供给一侧，所以在撤掉负载模式或条件下不需要泵液流充满执行机构。

在邻近每个出口节流阀34，35处的每个先导管路28，29的支路中设置有一单向阀77。阀77允许相对热的液体以高油箱压力放泄至通道36中，并且当先导压力没有施加给先导管路28，29中时，液体循环通过先导管路28，29返回至控制器和液体储存器。当先导压力施加于先导管路中时，相应的安全阀77关闭从而使得先导压力与油箱相隔离。

为在若干个阀系统24中检测其最大负载压力预先采取了措施，其阀系统控制了多个执行机构并把较高的压力施加给负载灵敏可变的柱塞泵22。每个阀系统24包括一延伸至一梭阀阀80的管路81，该梭阀80从一邻近的执行机构通过管路79接受负载压力。梭阀80检测出哪个压力较大并且将较高的压力转移施加在泵22上。管路84从通道32延伸至梭阀82。梭阀82检测出哪个压力较大并且将较高的压力转移施加在泵22上。因此，每个阀系统连续并入有梭阀80，82，梭阀80，82将在那的负载压力与一邻近的阀系统的负载压力相比较并且连续将较高的压力传送到邻近的阀系统，最后将最高的负载压力施加在泵22上。

入口节流阀27包括有在其中安装有阀柱塞51的孔口50并且其阀柱塞通过弹簧52在没有先导压力时，保持在中位。通常阀柱塞51阻止液流从压力通道26流至通道32，33。当先导压力被施加在通道30或31中时，入口节流阀柱塞51在压力方向上移动直至在先导压力。弹簧负载和液流力之间形成力的平衡。移动的方向确定了通道32，33哪一个被提供给来自通道26的压力液体。

以上描述的回路在前面提到的美国专利4,201,052和4,480,527中已经示出和描述过。单个的入口节流阀27可以由两个在前面提到的美国专利4,480,527中所描述的入口节流阀来代替。

液压回路的元件的最佳结构的细节可以在这结合参考前面提到的美国专利4,201,052和4,480,527作更多专门地描述。

在这结合参考美国专利4,407,122的一种类似方式中，本发明的系统包括有一负载活塞101。负载或出口压力也能通过一独立的管路100被施加于负载活塞101的尾端，因此出口压力可以作用在等同于活塞101面积的区域上从而抵抗有可能打开阀柱塞的作用力。

例如，如果先导压力是试图用来将入口节流阀柱塞转换至左测以便向回转执行机构的端口供给压力，出口压力被施加在入口节流阀的相反端的力负载活塞101的区域上从而抵抗有可能打开阀柱塞的作用力。

没有负载活塞101时，流到执行机构的液流处于与负载压力无关的流量控制模式中。因此，对静止负载间歇的输入液流会导致高压力峰值并形成高加速度。当负载开始移走时，压力则会下降并产生负加速度。因此，负载可以平稳地启动和停止。通过加入一反馈活塞，负载压力现在将减小入口节流阀柱塞的开启并且因此在高加速度周期内会减少负载的液流，在减少负载压力条件下将会形成较少的反馈压力并且在低加速度周期内增大入口节流阀柱塞的开启会加入更多的液流，因而会保持一更为平稳的加速度。

根据本发明，液压回路包括有一控制系统，该控制系统最好在管路32之间的阀壳24的外部具有活塞101的负载压力反馈管路100，管路32供给液压流体从换向阀27使一液压传动装置的开启。在管路100中设置有控制阀105。延伸至活塞101管路100被相互可逆的安装在阀系统的阀壳上并且与入口节流阀27的阀柱塞的尾端103相连接。如图中所述，控制阀105可以包括一液压控制随动间或包括一关闭阀组成。

随着关闭阀打开，系统在一压力控制模式中工作从而产生一抵消模向阀动作的作用力，因而在移走惯性负载时能对传动装置形成一平稳和准确的控制。

在管路100中的阀105可以包含有一如图2所示的呈内溢流阀形式的液压控制随动阀105a。借助于该阀105a，系统能够被操纵产生如图3中所示以压力与流量曲线特性来表示的综合压力控制和流量控制。因此，一开始阀105a将导致系统在一速度控制模式中工作，也就是说，如通过弹簧确定的预定设置的阀105a来决定的流量总是保持不变。当压力增加时，阀将会打开其后使得系统在一压力控制模式中工作。

阀105也可以是一如图4中所示的螺线电磁开关阀105b，该阀105b产生如图5中所示的用压力和流量特性曲线表示的综合压力控制和流量控制。因此，当阀105b关闭时，如虚线曲线所示，系统将在一速度控制模式中工作，当阀105b打开时，系统将在一压力控制模式中工作。

当开关阀105b处于打开位置并且例如，阀27的阀柱塞由于先导压力而被移至左边从而向转动执行机构20的端口A供给压力时，来自阀的出口压力通过管路100作用将压力施加至入口节流阀27的相反端的活塞101上从而抵消有可能打开阀柱塞的作用力。在这种模式中的系统因此以类似于前面提到的美国专利4,407,122中的方式工作从而为执行机构动作的平稳启动和停止以及准确控制提供保证。当阀105b关闭时，系统在一流量或速度控制模式中工作。

因此可以看出：本发明提供了一种能够有选择性地在一流量或速度控制模式或一压力控制模式中操作的液压系统；该系统能够很容易地应用于具有速度控制的液压系统中；其一种形式是施加在入口节流阀装置上的补偿力抵消在入口节流阀装置上的先导压力；其另一种形式则可以使得液压系统能在一流量或速度控制模式以及或在一压力控制模式中工作。

Claims (3)

1.一种液压控制系统，它包括有：

一液压执行机构，它有适合于交替作为入口和出口工作从而在相对方向移动执行机构的一元件的对置开口，

一向所述执行机构供给流体的泵，

一包含有先导操纵入口节流阀装置的换向阀，来自泵的流体被供给至入口节流阀装置，

一对从所述入口节流阀装置延伸至所述的各自所述执行机构开口的管路，

一与执行机构各自开口相连的所述入口节流阀装置相分离并且与其操作无关的、用于控制从所述执行机构中流出的流量的先导操作出口节流阀装置，

当入口节流阀装置在操作时用于检测执行机构管路之一的出口压力装置，该装置在所述入口节流阀装置上提供一与出口压力的相适应的作用力以抵消趋向作用于入口节流阀装置上的先导压力的作用力，

所述用于检测出口压力并提供一与出口压力相适应作用力的装置包括有一具有一端与所述入口节流阀装置相联的一负载活塞，所述的负载活塞的另一端与出口压力相联系，

其特征在于，还包括

一从所述负载活塞的另一端和来自入口节流阀装置所述的第一管路之一延伸至执行机构的开口之一的压力反馈管路，以及

在所述反馈管路中用于在所述反馈管路中选择性控制压力的控制阀装置，所述的控制阀装置是由一阀组中选择出，该阀组包括以下组成：

(a)一开关阀，该阀是这样构成：当阀是处于一打开状态位置，系统则在一压力控制模式中工作，先导压力被施加在所述的入口节流阀装置上，在反馈管路中的出口压力将压力施加在负载活塞上以抵消有可能打开入口节流阀的作用力从而为执行机构的平稳启动和停止以及准确控制提供保证，当开关阀关闭时，系统则在一速度控制模式中工作；

(b)一液压控制随动阀，它包括一内溢流阀从而提供综合压力控制和流量控制，其中，一开始阀导致系统在一速度控制模式中工作，其中，预定设置的阀来决定的系统流量总是保持不变，当系统压力超过一预定设置的压力，阀将打开，系统则在一压力控制模式中工作。

2.如权利要求1所述之液压控制系统，其特征在于，所述的入口节流阀装置、负载活塞和先导操作出口节流阀装置均是在同一阀体并且所述的第二管路和控制阀均是在所述阀体的外部。

3.如权利要求1所述之液压控制系统，其特征在于，所述的入口节流阀装置，负载活塞和先导操纵出口节流阀装置均是在同一阀体中并且所述的第二管和控制阀是在所述阀体的内部。

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