CN104154065B - 一种可变再生控制结构及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变再生控制结构及挖掘机，属于机械控制领域，包括控制器13和可变再生阀14。可变再生阀14上设有阀体10、先导阀块1和可变再生阀芯7。可变再生阀芯7通过移动控制第一腔4和第二腔6连通或断开。先导阀块1通过控制可变再生阀芯7的移动控制第一腔4和第二腔6的通断。第一腔4与挖掘机的油箱相连，第二腔6与油缸11的小腔相连，控制器13与先导阀块1相连，控制器13通过控制先导阀块1控制可变再生阀14内第一腔4和第二腔6的通断。本发明的技术方案通过采用控制器决定先导油口压力，控制可变再生阀芯的启闭及开启量，具有控制稳定、简化结构、加工容易、成本低、容易布局的优点。

Description

一种可变再生控制结构及挖掘机

技术领域

本发明属于机械设备控制领域，涉及一种再生控制机构，尤其涉及一种可变再生控制结构及挖掘机。

背景技术

挖掘机通过动臂、斗杆、铲斗、回转的相互配合完成挖掘和卸载动作。挖掘速度和挖掘力是挖掘机整体性能体现的一个重要指标。其中，斗杆的动作速度和挖掘力又是影响整机挖掘速度和挖掘力的关键。进行挖掘动作时，斗杆阀芯切换至挖掘位置时，斗杆油缸大腔进油小腔回油，斗杆油缸伸出进行挖掘。

早期不具有再生功能的斗杆阀芯，挖掘时斗杆速度慢，并且由于斗杆自重迫使斗杆下降速度大于大腔进油量，导致大腔产生气穴现象，对斗杆油缸造成损伤。在再生型斗杆阀芯出现后，斗杆在挖掘过程中，通过减小斗杆小腔回油量，使一定量的回油通过斗杆阀芯内部提升阀芯，使之获得足够的压力差打开，从而将小腔液压油引入大腔。这一方面提高了斗杆的挖掘速度，另一方面也防止斗杆大腔压力过低产生气穴。

再生型斗杆阀芯虽然提高了斗杆的挖掘速度，防止了大腔气穴现象的产生。但是，为了实现再生功能，必须减小斗杆小腔的回油面积，使阀芯内部小阀芯获得足够的压力差，从而使斗杆小腔和大腔联通。在挖掘过程中负载逐渐增大，当斗杆大腔压力大于小腔时，阀芯内单向阀无法打开，大腔和小腔油路断开不再生。此时由于小腔侧回油面积较小，回油背压大，斗杆的挖掘力减小，造成挖掘无力现象。

传统可变再生结构使用斗杆油缸无杆腔压力进行控制，实现可变再生阀芯的开启与关闭，但其可变再生控制部分大多存在加工难、控制不稳定、增加了生产和调试成本的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明通过采用控制器决定先导油口压力，控制可变再生阀芯的启闭及开启量，具有控制稳定、简化结构、加工容易、成本低、容易布局的优点。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一方面，提供一种可变再生控制结构，适用于挖掘机的油缸的再生，所述油缸中包括大腔和小腔，所述大腔和小腔之间设有再生阀，所述可变再生控制结构包括控制器和可变再生阀，所述可变再生阀上设有阀体、先导阀块和可变再生阀芯，所述阀体内设有第一腔和第二腔，所述可变再生阀芯可移动的设于所述阀体内，所述可变再生阀芯分别与所述第一腔和第二腔相连，所述可变再生阀芯内设有通道，所述可变再生阀芯通过移动控制所述第一腔和第二腔通过通道连通或断开，所述先导阀块与所述可变再生阀芯相连，所述先导阀块通过控制所述可变再生阀芯的移动控制所述第一腔和第二腔的通断，所述第一腔与挖掘机的油箱相连，所述第二腔与所述油缸的小腔相连，所述控制器与所述先导阀块相连，所述控制器通过控制所述先导阀块控制所述可变再生阀内第一腔和第二腔的通断。

优选的，还包括比例减压阀，所述控制器通过所述比例减压阀与所述可变再生阀相连，所述控制器通过所述比例减压阀控制所述先导阀块。

优选的，所述控制器根据所述挖掘机的状况控制所述可变再生阀内第一腔和第二腔的通断，当所述挖掘机空载时，所述控制器控制所述可变再生阀内第一腔和第二腔的断开；当所述挖掘机进行挖掘时，所述控制器控制所述可变再生阀内第一腔和第二腔的连通及连通时开口的开度。

优选的，所述挖掘机的状况包括发动机的失速值，当所述失速值相对于标准值较大时，所述挖掘机为挖掘状态；当发动机失速值相对于标准值较低时，所述挖掘机为空载状态，所述标准值通过调试时测定。

优选的，所述挖掘机的状况包括主泵压力，当主泵压力低于阙值时，所述控制器控制所述可变再生阀内第一腔和第二腔的连通时开口的开度。

优选的，所述阙值为6～8MPa。

优选的，可变再生阀内还设有弹性元件，所述先导阀块与所述可变再生阀芯的一端相连，所述弹性元件与所述可变再生阀芯的另一端相连。

优选的，所述可变再生阀芯上的通道包括相通的节流孔和回油孔，所述节流孔包括设于所述可变再生阀芯表面圆周分布的圆孔。

优选的，所述挖掘机的油缸为斗杆油缸。

另一方面，提供一种挖掘机，包括如上述的可变再生控制结构。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1，即使在各种工作状态下切换，斗杆油缸腔压力不断变化，也能够保证斗杆工作稳定，不发生抖动现象；

2，整体结构简单，加工容易、成本低，既可集成在多路控制阀内部，也可单独设置阀块，容易布局；

3，无需引出斗杆油腔压力作为先导控制，简化了结构；

4，控制策略简单直接，调试容易；

5，没有液动力，工作稳定；

6，效果良好，动作稳定，斗杆动作无抖动，同时有效降低斗杆挖掘时的小腔背压，降低了油耗。

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是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的可变再生阀的结构示意图；

图3是本发明实施例控制器根据失速值输出CS的示意图；

图4是本发明实施例控制器根据泵主压输出的示意图。

其中，1为先导阀块、2为堵头、3为回油孔、4为第一腔、5为节流孔、6为第二腔、7为可变再生阀芯、9为弹簧、10为阀体、11为挖掘机的油缸、12为再生阀、13为控制器、14为可变再生阀、15为比例减压阀。

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一种可变再生控制结构，适用于挖掘机的油缸11的再生。油缸11中包括大腔和小腔，大腔和小腔之间设有再生阀12。

可变再生控制结构包括控制器13和可变再生阀14。并结合如图1中所示，可变再生阀14上设有阀体10、先导阀块1和可变再生阀芯7。

阀体10内设有第一腔4和第二腔6。可变再生阀芯7可移动的设于阀体10内，可变再生阀芯7分别与第一腔4和第二腔6相连，可变再生阀芯7内设有通道，可变再生阀芯7通过移动控制第一腔4和第二腔6通过通道连通或断开。

先导阀块1与可变再生阀芯7相连，先导阀块1通过控制可变再生阀芯7的移动控制第一腔4和第二腔6的通断。

第一腔4与挖掘机的油箱相连，第二腔6与油缸11的小腔相连，控制器13与先导阀块1相连，控制器13通过控制先导阀块1控制可变再生阀14内第一腔4和第二腔6的通断。

本发明的实施例通过采用控制器决定先导油口压力，控制可变再生阀芯的启闭及开启量，保证空载时斗杆的再生阀可靠再生，提高斗杆挖掘速度，实土挖掘时可变再生阀按需打开，降低挖掘时小腔压力，具有控制稳定、简化结构、加工容易、成本低、容易布局的优点。

如图1和2所示，在本发明的实施例中，挖掘机的油缸11优选为斗杆油缸。还包括比例减压阀15，控制器13通过比例减压阀15与可变再生阀14相连，控制器13通过比例减压阀15控制先导阀块1。

可变再生阀14由先导阀块1，堵头2，可变再生阀芯7，弹簧9，阀体10等组成。第二腔6与斗杆油缸的小腔相连，第一腔4连接挖掘机油箱。

可变再生控制结构中控制器13优选ECU控制程序。当斗杆处于挖掘状态时，由ECU的输出信号CS控制比例减压阀15的输出二次压力Ps，Ps引至先导阀块1，控制可变再生阀14的启闭及开启量。

在不同的工作负载下，泵的输出压力也不断变化，泵的压力越高时，造成发动机的失速也越大。斗杆挖掘空载情况下负载较低，而实土挖掘时负载较高，失速最大可达250r/min。由此可以做如下判定：当发动机失速值较大时，此时可判定为实土挖掘状态，当发动机失速值较低时为空载状态，各工作状态的失速范围由实际调试时测定。

在本发明的实施例中，如图3和2中所示，当ECU检测到斗杆挖掘单动作信号时，其根据发动机失速值，输出信号CS，CS控制比例减压阀15输出相应的二次压力Ps，不同Ps值产生的作用力在可变再生阀14内与弹簧9的弹簧力相平衡，可变再生阀芯7产生不同的位移，从而控制节流孔5打开不同的开口面积，第二腔6通过节流孔5及回油孔3与第一腔4相连，从而将斗杆小腔压力通过节流孔5卸回油箱，降低斗杆小腔压力。

如图4和1中所示，为保证不因可变再生阀打开过大，造成斗杆挖掘吸空现象，ECU中设置了补偿程序，即上述程序工作的同时，检测主泵压力，当主泵压力低于7MPa时，ECU根据程序输出一个补偿信号CS2，比例减压阀15实际的输入信号为CS-CS2，降低可变再生阀14开度，避免吸空现象的产生。

斗杆挖掘复合动作时，可变再生控制原理如上，设置了不同的控制程序及补偿程序进行控制。

不包括斗杆挖掘的其他各动作，可变再生阀14均不工作，即比例减压阀15输入信号CS＝0。

在本发明的实施例中，通过先导操作信号及发动机转速失速值控制可变再生阀14的开度；同时，可变再生阀14的开度与主泵的压力有关，保证不因可变再生阀14开启过大造成吸空。

可变再生阀14的开度调整信号是比例减压阀15的2次压力；比例减压阀15的控制信号由ECU通过程序进行控制。

斗杆挖掘复合动作和斗杆挖掘单动作设置不同的控制程序及补偿程序。斗杆挖掘与其他动作复合动作时，可变再生阀14不开启；

节流孔5采用圆周分布的圆孔，消除了液动力；同时，节流孔5可以采用不同的开口曲线。

可变再生阀14既可结合在多路控制阀阀片内，也可设置阀块单独安装或安装在斗杆小腔油路上，方便布局；

此结构不仅限于斗杆的可变再生，其他再生有需要均可使用。

本发明的实施例中还包括一种挖掘机，设有如上述的可变再生控制结构。由于上述可变再生控制结构具有上述技术效果，因此，设有该可变再生控制结构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)

1.一种可变再生控制结构，适用于挖掘机的油缸(11)的再生，所述挖掘机的油缸(11)中包括大腔和小腔，所述大腔和小腔之间设有再生阀(12)，其特征在于，所述可变再生控制结构包括控制器(13)和可变再生阀(14)，所述可变再生阀(14)上设有阀体(10)、先导阀块(1)和可变再生阀芯(7)，所述阀体(10)内设有第一腔(4)和第二腔(6)，所述可变再生阀芯(7)可移动地设于所述阀体(10)内，所述可变再生阀芯(7)分别与所述第一腔(4)和第二腔(6)相连，所述可变再生阀芯(7)内设有通道，所述可变再生阀芯(7)通过移动控制所述第一腔(4)和第二腔(6)通过通道连通或断开，所述先导阀块(1)与所述可变再生阀芯(7)相连，所述先导阀块(1)通过控制所述可变再生阀芯(7)的移动控制所述第一腔(4)和第二腔(6)的通断，所述第一腔(4)与挖掘机的油箱相连，所述第二腔(6)与所述挖掘机的油缸(11)的小腔相连，所述控制器(13)与所述先导阀块(1)相连，所述控制器(13)通过控制所述先导阀块(1)控制所述可变再生阀(14)内第一腔(4)和第二腔(6)的通断。

2.如权利要求1所述的可变再生控制结构，其特征在于，还包括比例减压阀(15)，所述控制器(13)通过所述比例减压阀(15)与所述可变再生阀(14)相连，所述控制器(13)通过所述比例减压阀(15)控制所述先导阀块(1)。

3.如权利要求2所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述控制器(13)根据所述挖掘机的状况控制所述可变再生阀(14)内第一腔(4)和第二腔(6)的通断，当所述挖掘机空载时，所述控制器(13)控制所述可变再生阀(14)内第一腔(4)和第二腔(6)的断开；当所述挖掘机进行挖掘时，所述控制器(13)控制所述可变再生阀(14)内第一腔(4)和第二腔(6)的连通及连通时开口的开度。

4.如权利要求3所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述挖掘机的状况包括发动机的失速值，当所述失速值相对于标准值较大时，所述挖掘机为挖掘状态；当发动机失速值相对于标准值较低时，所述挖掘机为空载状态，所述标准值通过调试时测定。

5.如权利要求3所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述挖掘机的状况包括主泵压力，当主泵压力低于阈值时，所述控制器(13)控制所述可变再生阀(14)内第一腔(4)和第二腔(6)的连通时开口的开度。

6.如权利要求5所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述阈值为6～8MPa。

7.如权利要求4所述的可变再生控制结构，其特征在于，可变再生阀(14)内还设有弹性元件，所述先导阀块(1)与所述可变再生阀芯(7)的一端相连，所述弹性元件与所述可变再生阀芯(7)的另一端相连。

8.如权利要求7所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述可变再生阀芯(7)上的通道包括相通的节流孔(5)和回油孔(3)，所述节流孔(5)包括设于所述可变再生阀芯(7)表面圆周分布的圆孔。

9.如权利要求1所述的可变再生控制结构，其特征在于，所述挖掘机的油缸(11)为斗杆油缸。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的可变再生控制结构。