CN103727088B - 流量控制装置及具有该装置的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量控制装置，为解决负载不同的液压油缸不能同时协调工作的缺点而提供一种流量控制装置及具有该流量控制装置的液压系统。流量控制装置包括两位三通换向阀、单向节流阀，单向节流阀包括可沿轴向移动的节流阀芯，节流阀芯的一侧设有限位活塞，限位活塞可沿节流阀芯的轴线移动，限位活塞通过与两位三通换向阀连接的控制油腔控制，节流阀芯处于不同位置时具有不同的阀口开度。液压系统中将两位三通换向阀与其中一个液压油缸的换向控制联动，在两个液压油缸均具有动作时对其中的一个液压油缸驱动油路进行节流，节流的部分对另外一个液压油缸的驱动油路进行补偿，实现两个液压油缸同时协调工作。

Description

流量控制装置及具有该装置的液压系统

技术领域

本发明涉及一种工程机械液压系统，尤其涉及一种流量控制装置及具有该装置的液压系统。

背景技术

使用液压动力驱动工作的设备如诸多的液压工程机械上通常具有多个工作单元，例如液压油缸，工作时各个致动单元工作的载荷有大有小，如图1所示，液压泵源分别通过第一控制换向阀16和第二控制换向阀17与第一液压油缸19和第二液压油缸18，第二液压油缸18的负载小于第一液压油缸19的负载，当第一控制换向阀16的先导控制端XA1（XB1）和第二控制换向阀17的先导控制端XA2（XB2）同时来油时，第一控制换向阀16和第二控制换向阀17同时换向，液压泵23可同时向第二液压油缸18和第一液压油缸19供油，因第二液压油缸18负载小于第一液压油缸19的负载，所以液压泵来油将优先向负载小的第二液压油缸18供油，导致第一液压油缸19和第二液压油缸18将不能同时动作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有同一压力油不能同时对负载大小不同的液压油缸供油使其协调工作的缺点而提供一种能够使得同一压力油同时对负载大小不同的液压油缸供油使其同时协调工作的流量控制装置及具有该流量控制装置的液压系统。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种流量控制装置，其包括两位三通换向阀、单向节流阀，单向节流阀包括可沿轴向移动的节流阀芯，节流阀芯的开启移动侧设有对节流阀芯移动位置限位的限位活塞，限位活塞可沿节流阀芯的轴线移动，在限位活塞的一侧具有控制限位活塞位置的控制油腔，控制油腔与两位三通换向阀连接，两位三通换向阀处于左右两位时控制油腔分别与油箱回路和压力油源连通，节流阀芯处于不同移动位置时从单向节流阀的进油口至出油口具有不同的阀口开度。在本发明中，通过两位三通换向阀可以决定控制油腔是与压力油源连通还是与油箱回路连通，进而控制限位活塞使其处于两个不同的位置，单向节流阀开启时，节流阀芯与限位活塞接触，因此节流阀芯开启时因限位活塞有两个不同的位置而具有两种位移情况，对应与两种位移从单向节流阀的进油口至出油口具有不同的阀口开度，液压油流过开度不同的阀口时会造成不同的压力损失，因此在需要负载大小不同的第一液压油缸和第二液压油缸需要同时协调工作时，可通过两位三通阀的控制使得节流阀芯开度小，在节流阀芯开口处产生压力损失，对小负载的第二液压油缸压力进行补偿，使第一控制换向阀和第二控制换向阀的负载压力趋于相同，从而实现第一控制换向阀和第二控制换向阀各自控制的大、小负载液压油缸同时协调工作。

在上述发明中，节流阀芯与限位活塞之间的腔室通过管路与单向节流阀的出油口连通，以此实现节流阀芯相对限位活塞顺畅地移动。在限位活塞和节流阀芯之间的腔室内设置有节流阀芯复位弹簧，节流阀芯复位弹簧的两端分别与限位活塞和节流阀芯接触连接。节流阀芯复位弹簧能够使得节流阀芯自动复位关闭单向节流阀，同时也防止节流阀芯自主移动而造成震动。

在上述发明中，节流阀芯自关闭位置沿轴向移动，随着位移的增大，其阀口开度也随之增大，也即限位阀芯移动至大位移位置处的阀口开度要大于节流阀芯移动至小位移位置处的阀口开度。节流阀芯上的节流槽呈U字或V字形。

在上述发明中，限位活塞呈T字形，通过其大端与其他位置固定的部件接触而进行定位，控制油腔实现对其两个位置的控制。其中控制油腔设置在所述限位活塞的大端一侧。

在上述发明中，两位三通换向阀的换向阀芯的左端设有换向复位弹簧，右端为换向液压控制油口，换向阀芯处于右位时控制油腔与油箱回路连通，换向阀芯处于左位时所述控制油腔与压力油源连通。

本发明为实现其目的提供的另一个技术方案是构造一种液压系统，包括压力油源、第一控制换向阀、第二控制换向阀、工作时负载大小不同的第一液压油缸和第二液压油缸，压力油源通过第一控制换向阀与第一液压油缸连接，另外还包括上述的流量控制装置，流量控制装置的单向节流阀的进油口与压力油源连通，单向节流阀的出油口与第二控制换向阀连通，两位三通换向阀的换向控制端与第一控制换向阀的阀杆控制端联动，当第一控制换向阀具有换向动作时两位三通换向阀使控制油腔与压力油源连通，当第一控制换向阀处于中位时两位三通换向阀使控制油腔与油箱回路连通。在该方案中，两位三通换向阀与控制第一液压油缸的第一控制换向阀联动，当第一、第二控制换向阀换向动作、也即第一、第二液压油缸需要同时工作时，两位三通换向阀也动作，压力油进入到控制油腔，推动限位活塞向节流阀芯移动，使得节流阀芯能够移动的位移较小，单向节流阀的阀口开度也较小，单向节流阀的阀口开度小，增大该开口处的压力损失，降低流进小负载的第二液压油缸内的液压油的流量，节流阀芯开口处产生压力损失对小负载的第二液压油缸压力进行补偿，使第一控制换向阀和第二控制换向阀的负载压力趋于相同，使得大小液压油缸同时协调工作。当只有第二液压油缸工作时，第一控制换向阀处于中位，两位三通换向阀复位至初始状态，控制油腔与油箱回路连通，限位活塞背向节流阀芯移动，使得节流阀芯能够移动的位移较大，单向节流阀的阀口开度也打开至最大，单向节流阀的阀口开度大，进入到小负载的第二液压油缸内的液压油的流量和压力影响小，可使其独立高效的工作。

在上述发明中，第一控制换向阀为液控阀，其两端是与先导控制油路连接的先导控制端，两位三通换向阀的换向阀芯左端设有换向复位弹簧，右端是通过梭阀与第一控制换向阀的先导控制油路连接的液压控制油口。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：本发明在两个液压油缸的驱动油路上的其中一个油路上设置流量控制装置，在两个液压油缸同时工作时，可降低油路上装有流量控制装置的液压油缸的驱动油路上液压油流量，节流阀芯开口处产生压力损失对小负载的第二液压油缸压力进行补偿，使第一控制换向阀和第二控制换向阀的负载压力趋于相同，实现两个液压油缸同时协调工作，在只有一个液压油缸工作时取消或降低该被控液压油缸的驱动油路上流量和压力的损失，使得小负载的第二液压油缸独立高效的工作。

附图说明

图1是现有液压系统的原理示意图；

图2是本发明流量控制装置的原理图；

图3时本发明流量控制装置的纵向剖面示意图；

图4是本发明流量控制装置的节流阀芯结构示意图；

图5是本发明流量控制装置的限位活塞结构示意图；

图6是本发明流量控制装置的两位三通换向阀的阀芯结构示意图；

图7是本发明流量控制装置的两位三通换向阀的阀芯剖面示意图；

图8是本发明液压系统的原理图；

图9是本发明液压系统中主控阀的结构示意图。

图中零部件名称及序号：

1.限位活塞，2.换向复位弹簧，3.换向阀芯，4.两位三通换向阀阀体，5.控制油腔油道,6.压力油道,7.主控制阀阀体,8.主控制阀杆,9.主控制阀并联油道，10.节流阀芯，11.节流阀出油口，12.节流阀芯复位弹簧，13.第一工作腔，14.弹簧腔，15.第二工作腔，16.第一控制换向阀，17.第二控制换向阀，18.第二液压油缸，19.第一液压油缸，20.节流槽，21.换向阀芯第一油槽，22.流量控制装置，23.液压泵,24.控制油腔，25.梭阀，26.换向阀芯第二油槽。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图2至图7所示，流量控制装置22其包括两位三通换向阀4、单向节流阀，其中单向节流阀设置在主控制阀阀体7内，单向节流阀包括可沿轴向移动的节流阀芯10，节流阀芯10的开启移动侧设有对节流阀芯10移动位置进行限位的限位活塞1，限位活塞1可沿节流阀芯10的轴线移动，在限位活塞1与节流阀芯10之间为弹簧腔14，在弹簧腔14内设节流阀芯复位弹簧12，节流阀芯复位弹簧12的一端与限位活塞1接触，另外一端与节流阀芯10接触，在节流阀芯10上设置有管路将弹簧腔14与节流阀出油口11连通。节流阀芯10上设有节流槽20，节流槽20呈U字形或V字形，当节流阀芯10向限位活塞1方向移动的距离越大，从进油口至出油口处的有效阀口开度就越大，压力损失就小，当节流阀芯10向限位活塞方向移动的距离越小，从进油口至出油口处的有效阀口开度就越小，压力损失就大。限位活塞1呈T字形，限位活塞1的大端一侧控制设置控制油腔24。控制油腔24与两位三通换向阀连接，两位三通换向阀包括在两位三通换向阀阀体4内设置的换向阀芯3，换向阀芯3的左端设置换向复位弹簧2，右端具有液控端Pi1，在换向阀芯上设有左右两段油槽26、21，在两位三通右端的液控端Pi1没有压力信号时，换向阀芯3在换向复位弹簧2的作用下处于右位，控制油腔24经控制油腔油道5、换向阀芯上其中的一段油槽即换向阀芯第二油槽26、换向阀芯3左端的油口Pi2连接油箱回路；当换向阀芯3右端的液控端Pi1具有压力信号时，换向阀芯3压缩换向复位弹簧2处于左位，控制油腔24经控制油腔油道5、换向阀芯3上的另外一段油槽即换向阀芯第一油槽21、压力油道6与压力油源连通，具有压力的液压油充入到控制油腔内。当换向阀芯3处于右位时，控制油腔24与油箱回路连通，其内的压力较低，限位活塞1在节流阀芯复位弹簧12及弹簧腔14内液压油的作用下背向节流阀芯10移动直到极限位置，即限位活塞与两位三通换向阀阀体4接触，节流阀芯10具有最大的位移，从进油口至出油口具有最大的有效阀口开度，当换向阀芯3处于左位时，液压油从压力油源经压力油道6、换向阀芯第一油槽21、控制油腔油道5进入到控制油腔24，推动限位活塞1向节流阀芯10移动至极限位置，即限位活塞的大端与单向节流阀阀体接触，从而减小节流阀芯10的最大位移，使节流阀芯10开启时从进油口至出油口具有较小的有效开度，从进油口至出油口具有较大的压力损失。

如图7、图8所示，该液压系统中是属于流量控制装置的应用，在该液压系统中，液压泵23提供压力液压油，液压泵23通过管路与主控制阀连接。在主控制阀中设有第一控制换向阀16和第二控制换向阀17，第一控制换向阀16与第一液压油缸19连接，对第一液压油缸19进行控制，第二控制换向阀17与第二液压油缸18连接，对第二液压油缸18进行控制。工作时，第一液压油缸19的负载要大于第二液压油缸18的负载。流量控制装置22设置在主控制阀上，其中流量控制装置22中的单向节流阀的进油口与主控制阀并联油道9连通，出油口与第二控制换向阀18连通，两位三通换向阀通过压力油道6也从主控制阀并联油道9中引入压力油源，两位三通换向阀的右端液控油口Pi2通过梭阀25与第一控制换向阀16的先导油路连接，从第一控制换向阀16的先导控制油路中获取第一控制换向阀16换向动作的控制信号。在该液压系统中，若第一控制换向阀16和第二控制换向阀17的先导控制端XA1或XB1和XA2或XB2同时来油时，第一控制换向阀16和第二控制换向阀17同时换向，其中第一控制换向阀16的先导控制端的先导控制液压油通过梭阀25进入到两位三通换向阀的液控油口Pi2，使两位三通换向阀处于左位，主控制阀并联油道9内的液压油则通过压力油道6、换向阀芯第一油槽21、控制油腔油道5进入到控制油腔24，并推动限位活塞1向节流阀芯10移动，直到限位活塞1的T形大端与主控制阀阀体7接触。由于第二控制换向阀17换向动作，所以主控制阀并联油道9内的液压油可推动节流阀芯10向限位活塞1移动，单向节流阀开启，液压油从主控制阀并联油道9内进入到单向节流阀的出油口11，然后再进入与到第一工作腔14或第二工作腔15，通过主控制阀杆8与主控制阀阀体7之间的空隙进入第二液压油缸18的大腔或小腔。由于节流阀芯10的移动受到限位活塞1的限位作用，节流阀芯10只移动了部分距离，节流阀芯10上的节流槽20未完全打开，因此该单向节流阀只开启了较小开口，由于其节流作用在单向节流阀的出油口产生较大的压力损失，在节流阀芯开口处产生压力损失，对小负载的第二液压油缸压力进行补偿，使第一控制换向阀和第二控制换向阀的负载压力趋于相同，使得第一液压油缸19和第二液压油18缸协调同时工作。当只有第二液压油缸18工作时，也即第一控制换向阀16的先导控制端没有先导控制信号，两位三通换向阀的换向阀芯3在换向复位弹簧2的作用下处于右位，控制油腔油道5与压力油道6之间的通路被关闭，控制油腔24内的液压油通过控制油腔油道5、两位三通换向阀中的油槽即换向阀芯第二油槽26、两位三通换向阀的左端的油口Pi2进入到油箱管路，限位活塞1在弹簧腔14内液压油的推动下背向节流阀芯10移动并直到限位活塞1与两位三通换向阀阀体4接触，此时节流阀芯10在主控制阀并联油道9内液压油的推动下移动直到与限位活塞1接触，此时节流阀芯10移动的距离与第一控制换向阀16有动作时移动的距离相比要大，节流阀芯10上节流槽20完全打开，单向节流阀的开口开度达到最大，单向节流阀的节流作用也最小，第二液压油缸也就可以以最快的速度相应工作。

Claims (9)

1.一种流量控制装置，其特征在于包括两位三通换向阀、单向节流阀，所述单向节流阀包括可沿轴向移动的节流阀芯，所述节流阀芯的开启移动侧设有对节流阀芯移动位置限位的限位活塞，所述限位活塞可沿节流阀芯的轴线移动，在限位活塞的一侧具有控制限位活塞位置的控制油腔，所述控制油腔与所述两位三通换向阀连接，两位三通换向阀处于左右两位时所述控制油腔分别与油箱回路和压力油源连通，所述节流阀芯处于不同移动位置时从单向节流阀的进油口至出油口具有不同的阀口开度，所述节流阀芯与所述限位活塞之间的腔室通过管路与所述单向节流阀的出油口连通。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于在限位活塞和节流阀芯之间的腔室内设置有节流阀芯复位弹簧，所述节流阀芯复位弹簧的两端分别与限位活塞和节流阀芯接触连接。

3.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于所述节流阀芯自关闭位置沿轴向移动，随着位移的增大，其阀口开度也随之增大。

4.根据权利要求3所述的流量控制装置，其特征在于所述节流阀芯上的节流槽呈U字或V字形。

5.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于所述限位活塞呈T字形。

6.根据权利要求5所述的流量控制装置，其特征在于所述控制油腔设置在所述限位活塞的大端一侧。

7.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于所述两位三通换向阀的换向阀芯的左端设有换向复位弹簧，右端为换向液压控制油口，所述换向阀芯处于右位时所述控制油腔与油箱回路连通，所述换向阀芯处于左位时所述控制油腔与压力油源连通。

8.一种液压系统，包括压力油源、第一控制换向阀、第二控制换向阀、工作时负载大小不同的第一液压油缸和第二液压油缸，所述压力油源通过第一控制换向阀与第一液压油缸连接，所述压力油源通过第二控制换向阀与第二液压油缸连接，其特征在于还包括权利要求1至7中任一项中所述流量控制装置，所述单向节流阀的进油口与压力油源连通，所述单向节流阀的出油口与第二控制换向阀连通，所述两位三通换向阀的换向控制端与所述第一控制换向阀的阀杆控制端联动，当第一控制换向阀具有换向动作时所述两位三通换向阀使控制油腔与压力油源连通，当第一控制换向阀处于中位时所述两位三通换向阀使控制油腔与油箱回路连通。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于所述第一控制换向阀为液控阀，其两端是与先导控制油路连接的先导控制端，所述两位三通换向阀的换向阀芯左端设有换向复位弹簧，右端是通过梭阀与第一控制换向阀的先导控制油路连接的液压控制油口。