CN103628518A - 一种复合动作优先控制系统、方法及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合动作优先控制系统、方法及挖掘机，属于机械控制领域，包括工作油路、工作装置、先导控制油路；第一动作阀和第二动作阀设于工作油路中；先导控制阀12、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于先导控制油路中，先导控制阀12通过优先反比例阀与第一动作阀、第二动作阀相连，优先反比例阀通过对先导控制油路的节流控制第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度。当第二工作装置对第一工作装置优先，优先反比例阀对第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。本发明的技术方案直接对先导油路进行控制，实现液压挖掘机复合动作时的流量分配，使挖掘机操作平稳；同时主控制阀中不再集成各优先阀，易于检修和排除故障。

Description

一种复合动作优先控制系统、方法及挖掘机

技术领域

本发明属于机械设备控制领域，涉及一种优先控制系统，尤其涉及适用于液压挖掘机的一种复合动作优先控制系统、方法及挖掘机。

背景技术

随着社会发展及国家建设需求，挖掘机的使用范围越来越广。挖掘机在矿产开发、水利施工及道路修建等方面起到举足轻重的作用，而客户对挖掘机产品性能、操作性及作业效率等方面更加挑剔，提出了更高的要求。

目前对挖掘机操作性能的舒适性、复合动作的协调性要求越来越高。实现复合动作的协调性，就要更好的对主泵的流量进行分配。市场上的挖掘机，主泵流量分配多数采用串并联+优先控制方式，挖掘机做复合动作时进行优先控制。液压挖掘机中液压系统常用的优先有：动臂优先、回转优先、斗杆优先、铲斗优先等优先控制。

为实现液压复合动作时的优先控制，各品牌挖机多采用主油路限流方式，各种优先阀集成于主控制阀（多路阀）中。当挖机液压系统出现故障时，不易排除。同时在主回路中优先控制，会使具有优先控制的动作在失去优先控制和得到优先控制前后，冲击大，动作不协调，直接影响2个或2个以上的动作。并且，由于主控阀上各阀芯的工作频率不同，也会造成主控阀上不同部件的寿命不同。此外，由优先阀直接对主油路的高压油进行节流，会造成温高，压力损失大。

发明内容

有鉴于此，本发明直接对先导油路进行控制，采用先导控制油路优先方式实现液压挖掘机复合动作时的流量分配，使挖掘机操作平稳；同时主控制阀中不再集成各优先阀，易于检修和排除故障。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一方面，提供一种复合动作优先控制系统，适用于液压挖掘机，包括工作油路、主控制阀、工作装置、先导控制油路、先导控制阀、优先反比例阀；所述主控制阀中包括第一动作阀和第二动作阀，所述工作装置包括分别与所述第一动作阀和第二动作阀相连的第一工作装置和第二工作装置，所述第一动作阀和第二动作阀设于所述工作油路中；所述先导控制阀、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于所述先导控制油路中，所述先导控制阀通过优先反比例阀与第一动作阀、第二动作阀相连，所述先导控制阀通过所述先导控制油路控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度，所述优先反比例阀通过对所述先导控制油路的节流控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度。

优选的，当所述第二工作装置对第一工作装置优先时，所述优先反比例阀对所述第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。

优选的，还包括双联泵，所述双联泵设于所述工作油路中，并与所述主控制阀相连。

优选的，所述第一工作装置为铲斗油缸，所述第二工作装置为动臂油缸，所述第一动作阀为铲斗挖掘阀，所述第二动作阀为动臂提升阀。

优选的，所述第一工作装置为斗杆油缸，所述第二工作装置为动臂油缸，所述第一动作阀为斗杆挖掘阀或斗杆卸载阀，所述第二动作阀为动臂提升阀。

优选的，所述第一工作装置为回转马达，所述第一动作阀为回转阀。

优选的，所述优先反比例阀为液控反比例阀或电磁反比例阀。

另一方面，提供一种复合动作优先控制方法，适用于液压挖掘机，包括如下步骤：

步骤1；将与工作装置相连的主控制阀设于工作油路中，所述主控制阀包括第一动作阀和第二动作阀，所述工作装置包括分别与所述第一动作阀和第二动作阀相连的第一工作装置和第二工作装置；

步骤2：将先导控制阀、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于先导控制油路中，所述先导控制阀通过优先反比例阀与第一动作阀、第二动作阀相连；

步骤3：所述优先反比例阀通过对所述先导控制油路的节流控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度。

优选的，所述步骤3中包括当所述第二工作装置对第一工作装置优先时，所述优先反比例阀对所述第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。

另一方面，提供一种挖掘机，包括如上述的复合动作优先控制系统。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1、优先阀在主控制阀外部而非在主控制阀内部，有利于故障排除；

2、优先控制直接对先导油路进行控制，减小换向阻力和能量损失；

3、采用比例控制，控制信号连续变化，使挖掘机动作平稳、冲击小；

4、根据复合动的协调性设置优先阀的特性曲线，特性曲线可通过调节优先阀中的设定弹簧进行调节，控制灵活。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的复合动作优先控制系统的结构示意图。

其中，1为双联泵、2为先导泵、3为主控制阀、31为回转阀、32为动臂提升阀、33为铲斗挖掘阀、34为斗杆挖掘阀、4为回转马达、5为斗杆油缸、6为铲斗油缸、7为动臂油缸、8为动臂提升对铲斗挖掘优先阀、9为动臂提升对斗杆挖掘优先阀、10为动臂提升对斗杆卸载优先阀、11为对回转优先阀、12为先导控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图1中所示的本发明的实施例的适用于挖掘机的复合动作优先控制系统包括双联泵1、先导泵2、主控制阀3；各动作阀，包括回转阀31、动臂提升阀32、铲斗挖掘阀33、斗杆挖掘阀34；工作装置，包括回转马达4、斗杆油缸5、铲斗油缸6、动臂油缸7；优先反比例阀，优选为液控反比例阀或电磁反比例阀，包括动臂提升对铲斗挖掘优先阀8、动臂提升对斗杆挖掘优先阀9、动臂提升对斗杆卸载优先阀10、对回转优先阀11；先导控制阀12，优先我先导手阀。

双联泵1、主控制阀3设于工作油路中。回转阀31、动臂提升阀32、铲斗挖掘阀33、斗杆挖掘阀34分别与回转马达4、动臂油缸7、铲斗油缸6、斗杆油缸5相连。先导泵2、先导控制阀12、各优先反比例阀及各动作阀设于先导控制油路中。各动作阀通过工作油路控制各工作装置动作。各优先反比例阀通过先导控制油路控制各动作阀的开度。

具有优先权的动作的先导控制阀12的输出压力信号接入被优的动作的优先反比例阀控制油口，当挖掘机进行复合动作时，优先反比例阀控制油口得到压力信号，根据优先阀的反比例特性，阀芯开口度减小，进而优先阀输的控制油压力减小，从而使动作阀阀芯的开度减小，通过该阀芯的主油路流量减小，从而实现动作优先。

如图1中所示，在本发明的实施例中，优先功能有：

（1）挖掘机进行动臂提升、斗杆、铲斗进行复合动作挖掘动作时，动臂提升对铲斗挖掘的优先控制。先导控制阀12同时工作，动臂提升先导控制油进入动臂提升对铲斗挖掘优先阀8的控制油口，其阀芯开度减小，铲斗挖掘控制先导油通过动臂提升对铲斗挖掘优先阀8后，输出压力减小，进而使铲斗挖掘阀33的阀芯开度减小，进而进入铲斗油缸6中的液压油流量减小，实现动臂提升对铲斗挖掘的优先控制；

（2）挖掘机进行动臂提升、斗杆、铲斗进行复合动作挖掘动作时，动臂提升对斗杆的优先控制：

a、动臂提升对斗杆挖掘时优先控制：动臂提升先导控制油进入动臂提升对斗杆挖掘优先阀9的控制油口，其阀芯开度减小，斗杆挖掘控制先导油通过动臂提升对斗杆挖掘优先阀9后，输出压力减小，进而使斗杆挖掘阀34的开度减小，进而进入斗杆油缸5中的液压油流量减小，实现动臂提升对斗杆挖掘的优先控制；

b、动臂提升对斗杆卸载优先控制：其控制过程与a中描述基本相同，只是动臂提升对斗杆卸载的优先反比例阀为动臂提升对斗杆卸载优先阀10。

（3）对回转的优先：

对回转的优先，根据挖掘机工作时，带回转的复合动作的协调性来设置某个动作对回转动作具有优先作用。某个动作需要对回转优先时，只需将该动作的先导控制阀12输出先导压力油接到对回转优先阀11的控制油口即可，其控制原理与（1）、（2）中所述相同。

（4）挖掘机进行单动作操作，优先反比例阀在控制口无信号时为常开状，故当挖掘机单动时，优先反比例阀不影响挖掘机单动作性能。

本发明的实施例实现了以上优先功能设计，不仅仅只针对具有合流的动作，扩大了功能范围；

将优先反比例阀独立出来，与主控制阀分离；并可根据实际需求设置优先反比例阀的数量，若干个优先反比例阀组成优先阀组；

优先反比例阀，对到主控制阀上各动作阀的先导控制油形成节流作用，使到各动作阀的阀芯控制口的先导压力呈比例变化，进而控制各动作阀阀芯的行程（开度），实现优先控制。

另一方面，一种复合动作优先控制方法，适用于液压挖掘机，包括如下步骤：

步骤1；将与工作装置相连的主控制阀3设于工作油路中。主控制阀3包括第一动作阀和第二动作阀；工作装置包括分别与第一动作阀和第二动作阀相连的第一工作装置和第二工作装置；

步骤2：将先导控制阀12、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于先导控制油路中。先导控制阀12的一端通过优先反比例阀与第一动作阀相连；先导控制阀12的另一端分别与优先反比例阀的控制油口和第二动作阀相连；

步骤3：优先反比例阀通过对先导控制油路的节流控制第一动作阀的阀芯的开度。当第二工作装置对第一工作装置优先时，先导控制阀12的另一端发出压力信号至优先反比例阀的控制油口，优先反比例阀对第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。

本发明的实施例中还包括一种挖掘机，设有如上述的复合动作优先控制系统。由于上述复合动作优先控制系统具有上述技术效果，因此，设有该复合动作优先控制系统的挖掘机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种复合动作优先控制系统，适用于液压挖掘机，其特征在于，包括工作油路、主控制阀（3）、工作装置、先导控制油路、先导控制阀（12）、优先反比例阀；所述主控制阀（3）中包括第一动作阀和第二动作阀，所述工作装置包括分别与所述第一动作阀和第二动作阀相连的第一工作装置和第二工作装置，所述第一动作阀和第二动作阀设于所述工作油路中；所述先导控制阀（12）、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于所述先导控制油路中，所述先导控制阀（12）通过优先反比例阀与第一动作阀、第二动作阀相连，所述先导控制阀（12）通过所述先导控制油路控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度，所述优先反比例阀通过对所述先导控制油路的节流控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度。

2.如权利要求1所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，当所述第二工作装置对第一工作装置优先时，所述优先反比例阀对所述第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。

3.如权利要求2所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，还包括双联泵（1），所述双联泵（1）设于所述工作油路中，并与所述主控制阀（3）相连。

4.如权利要求1所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，所述第一工作装置为铲斗油缸（6），所述第二工作装置为动臂油缸（7），所述第一动作阀为铲斗挖掘阀（33），所述第二动作阀为动臂提升阀（32）。

5.如权利要求1所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，所述第一工作装置为斗杆油缸（5），所述第二工作装置为动臂油缸（7），所述第一动作阀为斗杆挖掘阀（34）或斗杆卸载阀，所述第二动作阀为动臂提升阀（32）。

6.如权利要求1所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，所述第一工作装置为回转马达（4），所述第一动作阀为回转阀（31）。

7.如权利要求1所述的复合动作优先控制系统，其特征在于，所述优先反比例阀为液控反比例阀或电磁反比例阀。

8.一种复合动作优先控制方法，适用于液压挖掘机，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1；将与工作装置相连的主控制阀（3）设于工作油路中，所述主控制阀（3）包括第一动作阀和第二动作阀，所述工作装置包括分别与所述第一动作阀和第二动作阀相连的第一工作装置和第二工作装置；

步骤2：将先导控制阀（12）、优先反比例阀、第一动作阀和第二动作阀设于先导控制油路中，所述先导控制阀（12）通过优先反比例阀与第一动作阀、第二动作阀相连；

步骤3：所述优先反比例阀通过对所述先导控制油路的节流控制所述第一动作阀和第二动作阀的阀芯的开度。

9.如权利要求7所述的复合动作优先控制方法，其特征在于，所述步骤3中包括当所述第二工作装置对第一工作装置优先时，所述优先反比例阀对所述第一动作阀与优先反比例阀间的先导控制油路节流。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的复合动作优先控制系统。

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