CN105134678A - 先导控制阀块、开闭芯液压系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种先导控制阀块、开闭芯液压系统及工程机械，其中，先导控制阀块用于定量泵系统和变量泵系统的组合系统，定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，先导控制阀块包括变量反馈单元，变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给变量泵系统中的变量泵的变量控制机构，使得变量控制机构对变量泵出油量的控制基于筛选出较大的负载压力信号，实现了对变量泵的分时控制，实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失。

Description

先导控制阀块、开闭芯液压系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种先导控制阀块、开闭芯液压系统及工程机械。

背景技术

工程机械用途极其广泛，不同的用途和复杂的工况决定了其液压系统工作的复杂性。目前常见的工程机械液压系统有定量系统,定量与变量组合系统，全变量系统等。定量系统成本较低，但是能量损失大；全变量系统节能效果明显，但是成本较高，不利于普遍推广；定量与变量组合系统将转向液压系统变量化，成本增加不大，相对其节能效果而言，定量与变量组合系统具有很高的性价比。

现有技术中工程机械上采用的定量与变量组合系统一般为下面所述的结构：定量泵为作业元件提供液压油，变量泵为转向元件提供液压油，供油油路上采用同轴流量放大转向器，且供油油路上设有优先阀来实现转向。在变量泵与定量泵的供油油路之间通过单向阀和多路阀实现单向连通，当多路阀受电控或液控信号的控制接通时，变量泵即可为作业元件供油。现有的变量泵的变量控制机构根据转向元件的负载压力来控制变量泵的出油量，当工程机械既转向又作业时，转向元件的负载压力的变化会造成变量泵出油量的变化，这样会造成对作业元件供油不足或供油过多，造成不必要的浪费；如果变量泵的变量控制机构根据作业元件的负载压力来控制变量泵的出油量，当工程机械只转向时，变量泵出油量不足以供转向元件执行动作，因此现有的定量与变量组合系统对变量泵的控制可靠性不高，能量损失较大，造成不必要的浪费。

由于变量系统的压力较高且变量系统且变量转向系统稳定性较差，所以对转向器的要求较高，一般需要选用耐高压的宽转角转向器，目前基本依赖进口。同时优先阀和转向器在工作过程中压力损失较大，尤其是快速转向时，转向器内部能量损失更大。

目前，用户对整机的微动性越来越重视，电液比例控制在工程机械行业的广泛应用充分证实了这一点。然而，现有的定量与变量组合系统微动性较差，因其合流阀块多采用开关阀控制，没有比例控制的特性，因此在某些工况需要对工作装置进行微调时，现有的定量与变量组合系统无法满足使用要求。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种先导控制阀块、开闭芯液压系统及工程机械，能够实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种先导控制阀块，用于定量泵系统和变量泵系统的组合系统，定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，先导控制阀块包括变量反馈单元，变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给变量泵系统中的变量泵的变量控制机构，进而控制变量泵的出油量。

进一步地，定量泵系统和变量泵系统的组合系统为开闭芯液压系统，变量泵系统通过开闭芯液压系统中的开闭芯控制阀块的开闭实现单独向第二执行单元供油，或同时向第一执行单元和第二执行单元供油，先导控制阀块还包括开闭芯控制单元，开闭芯控制单元从至少一个第一执行单元的压力控制信号中筛选出较大的压力控制信号作为控制反馈信号，并输出给开闭芯控制阀块的控制油口。

进一步地，开闭芯控制阀块为液控比例控制阀，开闭芯控制单元能够通过控制反馈信号对液控比例控制阀的开度进行控制。

进一步地，变量反馈单元包括第一梭阀和节流阀，第一梭阀的两个进油口分别获取第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号，第一梭阀的出油口通过节流阀与变量控制机构连通。

进一步地，第二执行单元为左右转向油缸，变量泵系统包括用于控制左右转向油缸动作的转向器，先导控制阀块还包括液控通断阀和第二梭阀，第二梭阀的两个进油口分别获取转向器的左右两个方向的控制油口的控制压力信号，液控通断阀设置在第一梭阀连接变量泵系统的进油口上，第二梭阀的出油口与液控通断阀的控制口连通，以使液控通断阀根据转向器的转向来控制第一梭阀连接变量泵系统的进油口是否能够接收到左右转向油缸的负载压力信号。

进一步地，第一执行单元为工程作业单元，定量泵系统包括用于控制工程作业单元动作的先导阀，开闭芯控制单元包括梭阀网络，梭阀网络的各个进油口分别用于获取先导阀的各个压力控制信号，梭阀网络的出油口与开闭芯控制阀块的控制油口连通。

本发明还提供了一种开闭芯液压系统，开闭芯液压系统包括定量泵系统、变量泵系统、开闭芯控制阀块以及上述的先导控制阀块，定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，通过先导控制阀块对开闭芯控制阀块的控制来实现开闭芯控制阀块的开闭，继而实现变量泵系统单独向第二执行单元供油，或同时向第一执行单元和第二执行单元供油。

进一步地，第二执行单元为左右转向油缸，变量泵系统包括变量泵、流量放大阀以及用于控制左右转向油缸动作的转向器，变量泵通过流量放大阀与左右转向油缸连通，转向器连接流量放大阀的控制口，转向器接收并引导先导油进入流量放大阀以实现左右转向油缸的转向动作控制。

进一步地，流量放大阀包括液控比例换向阀和优先阀，优先阀的进油口与变量泵的出油口连通，优先阀的第一出油口和第二出油口分别与液控比例换向阀的进油口和开闭芯控制阀块的工作油口连通，液控比例换向阀的两个工作油口与左右转向油缸连通，液控比例换向阀的两个液控口分别与转向器的左出油口和右出油口连通，液控比例换向阀的两个液控口相互连通且在其通路上设有阻尼。

进一步地，流量放大阀还包括第三梭阀，第三梭阀通过其两个进油口分别获取左右转向油缸的负载压力信号，以筛选出较大的负载压力信号作为第二执行单元的负载压力信号，并通过第三梭阀的出油口输送给变量反馈单元。

进一步地，流量放大阀还包括溢流阀，优先阀的第一出油口和无弹簧液控口相通且在其通路上设有阻尼，优先阀的弹簧液控口均与第三梭阀的出油口和溢流阀的进油口相通，溢流阀的出油口与液控比例换向阀的出油口连通。

进一步地，在液控比例换向阀的两个液控口分别与转向器的左出油口和右出油口连通的通路上分别设有左限位阀和右限位阀。

进一步地，开闭芯液压系统还包括先导油源块，先导油源块设置在变量泵系统中的供油油路上，能够分别为第一执行单元和第二执行单元的动作提供先导控制油液。

进一步地，开闭芯液压系统还包括外控的工作模式切换通断阀和设置在定量泵系统向至少一个第一执行单元供油油路上的卸荷阀块，通过工作模式切换通断阀使卸荷阀块进行强制卸荷。

进一步地，工作模式切换通断阀能够在第一执行单元运动至自身行程末端的预设位置时，控制卸荷阀块强制卸荷。

进一步地，工作模式切换通断阀设置在向用于控制第一执行单元的先导阀提供先导油液的供油口与卸荷阀块的控制油口之间的油路上。

进一步地，开闭芯液压系统还包括工作模式切换开关，工作模式切换通断阀为电磁开关阀，电磁开关阀的控制端与工作模式切换开关连接。

进一步地，在定量泵系统和变量泵系统的总回油油路上设有散热器和回油滤清器，卸荷阀块的回油口连接在散热器与回油滤清器之间的油路上。

本发明还进一步地提供了一种工程机械，工程机械包括上述的开闭芯液压系统。

进一步地，工程机械为装载机，第一执行单元包括翻斗缸和动臂缸，第二执行单元包括左转向缸和右转向缸。

由此，基于上述技术方案，本发明提供了一种先导控制阀块，该先导控制阀块通过其内部的变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给变量泵系统中的变量泵的变量控制机构，使得变量控制机构对变量泵出油量的控制基于筛选出较大的负载压力信号，实现了对变量泵的分时控制，即当第一执行单元和第二执行单元分别执行动作时，变量控制机构分别根据第一执行单元和第二执行单元的压力负载信号来控制变量泵的出油量；当第一执行单元和第二执行单元同时执行动作时，由于第一执行单元的负载压力远大于第二执行单元的负载压力，变量控制机构只根据第一执行单元的压力负载信号来控制变量泵的出油量，消除了第二执行单元对变量泵的出油量的干扰，从而实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失。本发明开闭芯液压系统及工程机械也具有上述的有益技术效果。

附图说明

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

图1为本发明先导控制阀块一实施例的液压原理图；

图2为本发明先导控制阀块另一实施例的液压原理图；

图3为本发明开闭芯液压系统一实施例的液压原理图；

图4为现有开闭芯液压系统未设置液控通断阀时变量泵出油口压力的反馈曲线图；

图5为本发明开闭芯液压系统设置液控通断阀时变量泵反馈压力卸荷曲线图；

图6为本发明开闭芯液压系统开闭芯控制阀块开启特性曲线图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面所述的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

由于现有的定量与变量组合系统对变量泵的控制可靠性不高，能量损失较大，造成不必要的浪费，本发明设计了一种先导控制阀块，该先导控制阀块通过其内部的变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给变量泵系统中的变量泵的变量控制机构，使得变量控制机构对变量泵出油量的控制基于筛选出较大的负载压力信号，实现了对变量泵的分时控制，从而实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失。

在本发明先导控制阀块一个示意性的实施例中，如图1～图3所示，先导控制阀块用于定量泵系统和变量泵系统的组合系统，定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，先导控制阀块包括变量反馈单元，变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给变量泵系统中的变量泵2的变量控制机构28，进而控制变量泵2的出油量。如图3所示，先导控制阀块27将筛选出较大的负载压力信号反馈给变量泵2的变量控制机构28，使得变量控制机构8对变量泵2出油量的控制基于筛选出较大的负载压力信号，实现了对变量泵2的分时控制，即当第一执行单元和第二执行单元分别执行动作时，变量控制机构8分别根据第一执行单元和第二执行单元的压力负载信号来控制变量泵2的出油量；当第一执行单元和第二执行单元同时执行动作时，由于第一执行单元的负载压力远大于第二执行单元的负载压力，变量控制机构只根据第一执行单元的压力负载信号来控制变量泵的出油量，消除了第二执行单元对变量泵的出油量的干扰，从而实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失。

具体而言，在变量反馈单元一个优选的实施例中，如图1和图2所示，变量反馈单元包括第一梭阀22和节流阀23，第一梭阀22的两个进油口22A和22B分别通过先导控制阀块的两个进油口LS1和m获取第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号，第一梭阀22的出油口22C通过节流阀23和先导控制阀块的出油口LS2与变量控制机构28连通。梭阀能够在两个负载压力信号中筛选出较大的一个并从其出油口输出，具有工作可靠、结构简单、易于获得的优点。节流阀23能够将负载压力信号进行等比例的减小输出给变量控制机构28，避免负载压力油对变量控制机构28的冲击，从而保护变量控制机构28。当然，变量反馈单元也可以是单独的梭阀结构，还可以是其他能够筛选出较大负载压力信号的装置，在此不一一列举。

在先导控制阀块另一个优选的实施例中，如图2和图3所示，定量泵系统和变量泵系统的组合系统为开闭芯液压系统，变量泵系统通过开闭芯液压系统中的开闭芯控制阀块9的开闭实现单独向第二执行单元供油，或同时向第一执行单元和第二执行单元供油，先导控制阀块还包括开闭芯控制单元，开闭芯控制单元从至少一个第一执行单元的压力控制信号中筛选出较大的压力控制信号作为控制反馈信号，并输出给开闭芯控制阀块9的控制油口。开闭芯控制阀块9设置在定量泵系统和变量泵系统的供油油路之间的油路上，通过开闭芯控制单元的控制实现开闭，这种开闭芯液压系统采用至少一个第一执行单元的压力控制信号中筛选出较大的压力控制信号作为控制反馈信号进行反馈，来控制开闭芯控制阀块9的开启与关闭，使得操控者在操控第一执行单元执行动作时，当较大的压力控制信号值大于开闭芯控制阀块9的预设值时，开闭芯控制阀块9迅速打开使得变量泵系统为第一执行单元供油，控制敏捷且更加可靠。其中，开闭芯控制阀块9优选为液控比例控制阀，开闭芯控制单元能够通过控制反馈信号对液控比例控制阀的开度进行控制，采用具有良好比例控制特性的液控比例控制阀作为变量泵2的开闭芯控制阀，实现了按需供油，使变量泵2的节能效果和良好的控制特性发挥出来，而不是作为一个开关式定量泵工作，减小系统流量和压力冲击，从而提高工作系统的控制精度、节能效果，而且有利于提升整机的舒适性。

具体地，在开闭芯控制单元的一个优选的实施例中，如图2和图3所示，第一执行单元为工程作业单元，定量泵系统包括用于控制工程作业单元动作的先导阀14，开闭芯控制单元包括梭阀网络，梭阀网络的各个进油口分别用于获取先导阀14的各个压力控制信号，梭阀网络的出油口n与开闭芯控制阀块9的控制油口连通。如图2和图3所示，梭阀网络具体包括第四梭阀27和第五梭阀26，第四梭阀27的两个进油口27A和27B分别获取先导阀14对两个工程作业单元的压力控制信号并筛选出较大的从出油口输出给第五梭阀26的一个进油口26B，第五梭阀26的另一个进油口26A获取先导阀14对第三个工程作业单元的压力控制信号，第五梭阀26再筛选出较大的压力控制信号即先导阀14对三个工程作业单元的压力控制信号中的最大压力控制信号并从出油口26C并经过给梭阀网络的出油口n输出给开闭芯控制阀块9的控制油口，变量泵2对工程作业单元的输出流量Q与先导控制阀块n口的控制压力P_n成如下关系：

P_n≤P₀时，Q＝0(P₀为常数)

P_n>P₀时，Q＝K_a×P_n+K_b(K_a、K_b为常数)

梭阀网络能够在多个工程作业单元的负载压力信号中筛选出最大的负载压力信号作为工程作业单元的最大负载需求信号反馈给开闭芯控制阀块9，开闭芯控制阀块9进行开度控制，实现了按需供油，避免了不必要的浪费。梭阀网络中的梭阀数量应该根据工程作业单元的数量来进行按需设计。当然，开闭芯控制单元还可以是其他能够筛选出较大负载压力信号的装置的集成，在此不一一列举。

在先导控制阀块再一个优选的实施例中，如图2和图3所示，第二执行单元为左右转向油缸7和8，变量泵系统包括用于控制左右转向油缸动作的转向器3，先导控制阀块还包括液控通断阀24和第二梭阀25，第二梭阀25的两个进油口分别获取转向器3的左右两个方向的控制油口的控制压力信号，液控通断阀24设置在第一梭阀22连接变量泵系统的进油口22A上，第二梭阀25的出油口25C与液控通断阀24的控制口连通，以使液控通断阀24根据转向器3的转向来控制第一梭阀22连接变量泵系统的进油口22A是否能够接收到左右转向油缸的负载压力信号。

工程机械在行驶过程中，当操作者需要转向时，转向器3控制压力输出给先导控制阀块的两个控制油口L1和R1并进入第二梭阀25的两个进油口25A和25B，第二梭阀25将筛选出较大的压力控制信号从出油口25C反馈给液控通断阀24，此时液控通断阀24处于打开状态，左右转向油缸7和8的压力负载信号从先导控制阀块的LS1口进入到第一梭阀22的进油口22A，此时操作者不操控先导阀24，亦即工程作业单元不执行动作，先导控制阀块的进油口m无压力负载信号，因而第一梭阀22的进油口22B也无压力信号，第一梭阀22的出油口22C通过先导控制阀块的出油口LS2向变量控制机构28输出左右转向油缸7和8的压力负载信号，变量控制机构28根据左右转向油缸7和8的压力负载信号控制变量泵2的出油量。

当工程车辆不需要转向直线行驶时，复杂的路面负载变化会导致左右转向油缸7和8的压力负载信号变化，而此时转向器3无控制压力信号输出给第二梭阀25，液控通断阀24处于断开状态，左右转向油缸7和8的压力负载信号从先导控制阀块的LS1口无法进入到第一梭阀22的进油口22A，而第一梭阀22的进油口22B也无压力信号，先导控制阀块的出油口LS2向变量控制机构28无压力信号输出，所以变量泵2一直处于低压近似零流量的待命状态，避免了由于路面负载变化对变量泵2反馈信号的干扰，从而避免了路面负载影响变量泵2的压力和流量输出，降低了能量损耗，而且保证了系统的稳定性。

图4示出了在未设置液控通断阀24时变量泵2出油口压力的反馈曲线，变量泵2出油口压力(曲线A)和先导控制阀块的出油口LS2的压力(曲线B)受路面负载变化造成左右转向油缸7和8的压力负载信号干扰，当左右转向油缸7和8的压力负载和工程作业单元的压力负载均下降到接近零压时，变量泵2出油口压力和先导控制阀块21的出油口LS2的压力信号依然存在高压，并非立即卸压。图5示出了在设置液控通断阀24时变量泵2的反馈压力卸荷曲线，液控通断阀24能够对路面负载变化造成的左右转向油缸7和8的压力负载干扰信号进行隔离，试验曲线如图5所示，可见当工程作业单元解除憋压后，变量泵2的反馈信号即先导控制阀块21的出油口LS2的油口压力(曲线B)直线下降，迅速泄压。

上述实施例中先导控制阀块中的各个部件可以集成在同一个阀块中，减少管路连接，简化结构。

本发明还提供了一种开闭芯液压系统，如图3所示，开闭芯液压系统包括定量泵系统、变量泵系统、开闭芯控制阀块9以及上述的先导控制阀块21，定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，通过先导控制阀块21对开闭芯控制阀块9的控制来实现开闭芯控制阀块9的开闭，继而实现变量泵系统单独向第二执行单元供油，或同时向第一执行单元和第二执行单元供油。由于本发明先导控制阀块至少能够实现对变量泵可靠稳定的控制，减少能耗损失，而且开闭芯控制阀块9的工作原理在上述实施例中已经做出了详细的具体说明，在此不再赘述。

其中，定量泵系统包括：定量泵18、各类控制阀、安全阀以及连接油路等；变量泵系统包括：变量泵2、各类控制阀、安全阀以及连接油路等。

在定量泵系统和变量泵系统的供油油路之间的油路上设置了开闭芯控制阀块9，可以根据液压系统中的负载情况来选择不同的供油模式，例如：(1)当工程机械在直线行走时，由于第一执行单元和第二执行单元均无动作，变量泵2处于待命状态，定量泵18中位卸荷，且开闭芯控制阀块9处于闭芯状态；(2)当第二执行单元单独动作时，第一执行单元对应的控制压力非常小，不足以打开开闭芯控制阀块9，以减少变量泵2的能量损失，系统节能效果较为明显；(3)当第一执行单元单独动作时，对于负载压力小的情况可以由定量泵18进行供油；对于负载压力变大的情况，变量泵2的出油量变大，第一执行单元对应的控制逐渐变大并足以打开开闭芯控制阀块9，变量泵2的供油量逐渐变大，与定量泵18合流供油；(4)当第一执行单元和第二执行单元同时动作时，变量泵2不仅为第二执行单元供油，而且还与定量泵18合流向第一执行单元供油。

在开闭芯液压系统一个优选的实施例中，如图3所示，第二执行单元为左右转向油缸7和8，变量泵系统包括变量泵2、流量放大阀6以及用于控制左右转向油缸动作的转向器3，变量泵2通过流量放大阀6与左右转向油缸7和8连通，转向器3连接流量放大阀6的控制口，转向器3接收并引导先导油进入流量放大阀6以实现左右转向油缸的转向动作控制。转向器3的进油口P接收先导油，左出油口L和右出油口R分别与流量放大阀6的L1口和R1口相通，在该实施例中，采用小排量的转向器3作为流量放大阀6的液压先导级，可以消除从而消除了现有液压系统中的同轴流量放大转向器在快速转向时其内部产生的节流损失，以降低燃油油耗，同时还能增加转向稳定性。而且采用低成本的国产小排量的转向器可以替代进口的同轴流量放大转向器，节约制造成本。

具体地，在流量放大阀一个优选的实施例中，如图3所示，流量放大阀6包括液控比例换向阀61和优先阀62，优先阀62的进油口与变量泵2的出油口P1连通，优先阀62的第一出油口和第二出油口EF分别与液控比例换向阀61的进油口和开闭芯控制阀块9的工作油口EF1连通，液控比例换向阀61的两个工作油口与左右转向油缸7和8连通，液控比例换向阀61的两个液控口分别与转向器3的左出油口L和右出油口R连通，液控比例换向阀61的两个液控口相互连通且在其通路上设有阻尼，在该结构形式下，当任一液控口通入油液时，就会与对侧的液控口之间形成压差，从而促使液控比例换向阀61更快、更容易地实现换向，从另一个角度来说，这种设计能够起到辅助转向器3进行换向控制的作用。其中，在液控比例换向阀61的两个液控口分别与转向器3的左出油口L和右出油口R连通的通路上分别设有左限位阀5和右限位阀4，如图3所示，转向器3的出油口L和R分别通过左限位阀5和右限位阀4与流量放大阀6中的液控比例换向阀61的右侧液控口和左侧液控口连通，左限位阀5和右限位阀4分别通断左右转向的控制油路，当工程机械转向到左右极限位置时，左限位阀5和右限位阀4可以分别切断左右转向控制油路，在转向行程的终点对液压系统进行缓冲，保护结构件和液压系统。

在流量放大阀另一个优选的实施例中，如图3所示，流量放大阀6还包括第三梭阀63，第三梭阀63通过其两个进油口与左右转向油缸7和8的负载压力油口L2和R2相通来分别获取左右转向油缸7和8的负载压力信号，以筛选出较大的负载压力信号作为第二执行单元的负载压力信号，并通过第三梭阀63的出油口输送给变量反馈单元，继而反馈给变量泵2，能够实现变量泵2出油量的动态调节，继而实现左右转向油缸7和8的按需所取。进一步地，流量放大阀6还包括溢流阀64，优先阀62的第一出油口和无弹簧液控口相通且在其通路上设有阻尼，优先阀62的弹簧液控口均与第三梭阀63的出油口和溢流阀64的进油口相通，溢流阀64的出油口与液控比例换向阀61的出油口T1连通，溢流阀64能够保证优先阀62平稳地进行换位，保证流量放大阀6的工作安全。

在该连通关系下，如图3所示，优先阀62同时受到来自变量泵系统和左右转向油缸7和8的负载压力控制，而且优先阀62的三位分别可以实现按照不同的比例分别向第一执行单元和第二执行单元供油，当优先阀62处于右位时，变量泵2只给第二执行单元供油；当优先阀62处于中位时，变量泵2将按照较大的比例给第二执行单元供油供油，而在给第一执行单元供油的油路上由于受到节流作用只能以较小的比例通过油口EF供油，适用于第一执行单元执行动作负载较小的工况；当优先阀62处于左位时，变量泵2在给第二执行单元供油的油路上由于受到节流作用只能以较小的比例供油，而按照较大的比例通过油口EF给第一执行单元供油，适用于第一执行单元执行重载工作的工况。

在开闭芯液压系统另一个优选的实施例中，如图3所示，开闭芯液压系统还包括先导油源块10，先导油源块10设置在变量泵系统中的供油油路上，能够分别为第一执行单元和第二执行单元的动作提供先导控制油液。通常来说，液压系统会通过设置单独设置的先导油泵来提供先导控制油液，而本发明的开闭芯液压系统为了尽量简化系统，在变量泵系统中的供油油路上设置了先导油源块10，该实施例可以取消原有系统中的先导油泵和溢流阀，能够简化系统，并消除溢流阀的能量损失。

在开闭芯液压系统再一个优选的实施例中，如图3所示，开闭芯液压系统还包括外控的工作模式切换通断阀19和设置在定量泵系统向至少一个第一执行单元供油油路上的卸荷阀块17，通过工作模式切换通断阀19使卸荷阀块17进行强制卸荷。工作模式切换通断阀19可以控制卸荷阀块17是否开启主动卸荷模式，从而能够使开闭芯液压系统在定变量组合供油和全变量供油之间灵活切换，增强了开闭芯液压系统供油的可控性和灵活性，这样可以根据液压系统的不同工况选取合适的供油方式，以便进一步提高液压系统对执行元件的控制性能。

进一步地，工作模式切换通断阀19能够在第一执行单元运动至自身行程末端的预设位置时，控制卸荷阀块17强制卸荷。在第一执行单元运动至自身行程末端的预设位置时，控制卸荷阀块17强制卸荷，此时只有变量泵2供油，这样能够降低第一执行单元在该预设位置时的动作速度，减小内部的压力冲击，从而使第一执行单元的工作更加平稳安全。

其中，工作模式切换通断阀19设置在向用于控制第一执行单元的先导阀14提供先导油液的供油口XS与卸荷阀块17的控制油口K之间的油路上。选取供油口XS的先导油液作为卸荷阀块17先导控制油液，易于获取并提高了先导油源块10的利用率，具有较高的可实施性。如图3所示，开闭芯液压系统还包括工作模式切换开关20，工作模式切换通断阀19为电磁开关阀，电磁开关阀的控制端与工作模式切换开关20连接。通断阀19选用电磁开关阀来通断供油口XS与卸荷阀块17的控制油口K的连通，通断稳定性高，具有可靠安全的优点。

在上述开闭芯液压系统的实施例中，在定量泵系统和变量泵系统的总回油油路上优选地设有散热器16和回油滤清器15，卸荷阀块17的回油口T5连接在散热器16与回油滤清器15之间的油路上。这种连接形式主要是为了防止在卸荷瞬间较大流量的液压油在散热器16处形成压差，从而冲击散热器16，进而对散热器16造成损坏。

本发明还进一步地提供了一种工程机械，工程机械包括上述的开闭芯液压系统。由于本发明开闭芯液压系统能够根据液压系统中的负载情况来选择不同的供油模式，相应地，本发明工程机械也具有上述有益的技术效果。尤其地，工程机械为装载机，第一执行单元包括翻斗缸12和动臂缸13，第二执行单元包括左转向缸7和右转向缸8。本发明开闭芯液压系统尤其适用装载机，当然也适用于其他工程机械例如挖掘机等。

具体地，定量泵系统包括定量泵18、先导阀14和分配阀11，分配阀11设置在定量泵18的供油油路上，先导阀14能够为分配阀11提供控制信号，从而控制翻斗缸12和动臂缸13中的二者之一执行伸缩动作。其中，先导阀14的进油口P4接收来自先导油源块10的第一油口XS提供的液压油，且内部设置四个开关电磁阀，通过对某一个开关电磁阀打开即可实现进油口P4与相对应的出油口连通，出油口a1、a2、b1和b2分别与分配阀11的控制油口A1、A2、B1和B2连通，通过对分配阀11的控制油口A1或B1通油，即可控制翻斗缸12的活塞杆伸出或缩回，对应于铲斗执行收回和外摆动作，通过对分配阀11的控制油口A2或B2通油，即可控制动臂缸13的活塞杆伸出或缩回，对应于动臂执行抬起或下落动作。

另外，分配阀11的进油口P3与负载油口P6连通，且分配阀11内部还设有平衡阀和液控单向阀，分别与翻斗缸12或动臂缸13的有杆腔相连，能够防止翻斗缸12或动臂缸13的大腔突然失压而造成活塞杆缩回，这在油缸带有负载的情况下是十分危险的，并且在活塞杆缩回时，能够防止负载惯性导致回油速度过快发生危险，造成油缸损坏，起平衡、保护和锁止作用。而且，先导阀14内还设置有用于解除锁止的部件，如液控通断阀，只要先导油源块10向定量泵系统提供先导油液，液控通断阀则接通，就会通过先导阀14的油口2c向分配阀11的油口2C供油，则液控单向阀打开。

此外，为了使翻斗缸12和动臂缸13不能同时动作，通过设置分配阀11内的两个换向阀的中位及左右位的油口连通形式，即可实现翻斗缸12动作时不能向动臂缸13通油，动臂缸13动作时也不能向翻斗缸12通油，这就保证了翻斗缸12和动臂缸13动作的互斥性。进一步地，为了进一步提高分配阀11的安全性，还可以在分配阀11的进油口P3和回油口T3之间设置溢流阀。

下面以工程机械为装载机为例对图3所示的开闭芯液压系统的工作原理进行详细地阐述。

当装载机在直线行走时，由于转向系统和工作系统均无动作，先导控制阀块28的LS2油口无信号输出，变量泵2处于待命状态，定量泵18中位卸荷，且开闭芯控制阀块9处于闭芯状态，系统节能效果明显。当翻斗缸12或动臂缸13工作时，操控先导阀14，先导控制阀块21的n口输出口的压力逐渐升高，开闭芯控制阀9的开度逐渐增大，变量泵2的流量也随之逐渐变大，并合流至工作系统。当翻斗缸12或动臂缸13停止动作时，开闭芯控制阀9再次回到闭芯位置，减少变量泵2的损失。

当装载机在转向行走时，转向器3的L或R油口输出压力油，通过左限位阀5或右限位阀4后，先导控制阀块23的L1或R1油口获得压力信号，使液控通断阀24换向，反馈到变量泵2，控制变量泵2输出。当转向到左极限位置时，左限位阀5被切断，流量放大阀6的L1和R1油口以及先导控制阀块23的L1或R1油口均无先导油，液控通断阀24，变量泵2无压力反馈信号，出油量和压力自动减小到最小。

当动臂缸13在工作提升时，先导阀14输出的压力信号经第四梭阀27和第五梭阀26选择后反馈到开闭芯控制阀块9的n油口，由于开闭芯控制阀9采用液压比例控制，当操作者操纵先导阀14到不同角度时，先导阀14输出不同的压力，从而控制变量泵2输出相应的流量。与开关式的开闭芯控制阀不同，变量泵2的流量输出可以按照先导阀14信号进行比例控制，避免了开关阀迅速启闭造成的流量突变和压力冲击，从而提升整机动作的微动性和平稳性。图6为采用开关阀控制的变量泵2的流量(曲线A)与先导压力(曲线B)之间的关系，可见随先导压力逐渐上升，变量泵流量不是成比例变化，而是在某一先导压力值时流量突然变大，导致整机突然动作,引发整机振动和冲击。本发明的开闭芯控制阀块9采用液压比例控制，可以明显克服此缺陷。

当翻斗缸12在铲掘时，卸荷阀块17的P6油口压力升高，达到设定压力后卸荷阀块17开始卸荷，从而保护定量泵18，防止多余流量溢流，节省发动机功率。此时，工作系统的高压由变量泵2承受，当系统压力进一步升高时，达到变量泵2切断压力时，变量泵2排量自动回排到最小，消除溢流损失。

在转向系统和工作系统同时动作的工况下还存在以下工作模式：

当按下工作模式切换开关20时，卸荷阀块17处于强制卸荷状态，此时液压系统由定量与变量组合系统切换为全变量系统。此时，铲斗或者动臂的动作速度会变慢，但是由于工作系统和转向系统均为变量系统，会具有良好的操控性和微控性，且节能效果明显，适用于低速超重载铲装工况以及需要保证控制性能的工况。

以上结合的实施例对于本发明的实施方做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种先导控制阀块，其特征在于，用于定量泵系统和变量泵系统的组合系统，所述定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，所述变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，所述先导控制阀块包括变量反馈单元，所述变量反馈单元从第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号中筛选出较大的负载压力信号作为负载反馈信号，并输出给所述变量泵系统中的变量泵(2)的变量控制机构(28)，进而控制所述变量泵(2)的出油量。

2.根据权利要求1所述的先导控制阀块，其特征在于，所述定量泵系统和变量泵系统的组合系统为开闭芯液压系统，所述变量泵系统通过所述开闭芯液压系统中的开闭芯控制阀块(9)的开闭实现单独向所述第二执行单元供油，或同时向所述第一执行单元和所述第二执行单元供油，所述先导控制阀块还包括开闭芯控制单元，所述开闭芯控制单元从所述至少一个第一执行单元的压力控制信号中筛选出较大的压力控制信号作为控制反馈信号，并输出给所述开闭芯控制阀块(9)的控制油口。

3.根据权利要求2所述的先导控制阀块，其特征在于，所述开闭芯控制阀块(9)为液控比例控制阀，所述开闭芯控制单元能够通过所述控制反馈信号对所述液控比例控制阀的开度进行控制。

4.根据权利要求2所述的先导控制阀块，其特征在于，所述变量反馈单元包括第一梭阀(22)和节流阀(23)，所述第一梭阀(22)的两个进油口分别获取所述第一执行单元和第二执行单元的负载压力信号，所述第一梭阀(22)的出油口(22C)通过所述节流阀(23)与所述变量控制机构(28)连通。

5.根据权利要求4所述的先导控制阀块，其特征在于，所述第二执行单元为左右转向油缸，所述变量泵系统包括用于控制所述左右转向油缸动作的转向器(3)，所述先导控制阀块还包括液控通断阀(24)和第二梭阀(25)，所述第二梭阀(25)的两个进油口分别获取所述转向器(3)的左右两个方向的控制油口的控制压力信号，所述液控通断阀(24)设置在所述第一梭阀(22)连接所述变量泵系统的进油口(22A)上，所述第二梭阀(25)的出油口(25C)与所述液控通断阀(24)的控制口连通，以使所述液控通断阀(24)根据所述转向器(3)的转向来控制第一梭阀(22)连接所述变量泵系统的进油口(22A)是否能够接收到左右转向油缸的负载压力信号。

6.根据权利要求2所述的先导控制阀块，其特征在于，所述第一执行单元为工程作业单元，所述定量泵系统包括用于控制所述工程作业单元动作的先导阀(14)，所述开闭芯控制单元包括梭阀网络，所述梭阀网络的各个进油口分别用于获取所述先导阀(14)的各个压力控制信号，所述梭阀网络的出油口(n)与所述开闭芯控制阀块(9)的控制油口连通。

7.一种开闭芯液压系统，其特征在于，包括定量泵系统、变量泵系统、开闭芯控制阀块(9)以及权利要求2～6任一项所述的先导控制阀块(21)，所述定量泵系统向至少一个第一执行单元供油，所述变量泵系统向至少一个第二执行单元供油，通过所述先导控制阀块(21)对所述开闭芯控制阀块(9)的控制来实现所述开闭芯控制阀块(9)的开闭，继而实现所述变量泵系统单独向所述第二执行单元供油，或同时向所述第一执行单元和所述第二执行单元供油。

8.根据权利要求7所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述第二执行单元为左右转向油缸，所述变量泵系统包括变量泵(2)、流量放大阀(6)以及用于控制所述左右转向油缸动作的转向器(3)，所述变量泵(2)通过所述流量放大阀(6)与所述左右转向油缸连通，所述转向器(3)连接所述流量放大阀(6)的控制口，所述转向器(3)接收并引导先导油进入所述流量放大阀(6)以实现所述左右转向油缸的转向动作控制。

9.根据权利要求8所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述流量放大阀(6)包括液控比例换向阀(61)和优先阀(62)，所述优先阀(62)的进油口与所述变量泵(2)的出油口(P1)连通，所述优先阀(62)的第一出油口和第二出油口(EF)分别与所述液控比例换向阀(61)的进油口和所述开闭芯控制阀块(9)的工作油口(EF1)连通，所述液控比例换向阀(61)的两个工作油口与所述左右转向油缸连通，所述液控比例换向阀(61)的两个液控口分别与所述转向器(3)的左出油口(L)和右出油口(R)连通，所述液控比例换向阀(61)的两个液控口相互连通且在其通路上设有阻尼。

10.根据权利要求9所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述流量放大阀(6)还包括第三梭阀(63)，所述第三梭阀(63)通过其两个进油口分别获取所述左右转向油缸的负载压力信号，以筛选出较大的负载压力信号作为所述第二执行单元的负载压力信号，并通过所述第三梭阀(63)的出油口输送给所述变量反馈单元。

11.根据权利要求10所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述流量放大阀(6)还包括溢流阀(64)，所述优先阀(62)的第一出油口和无弹簧液控口相通且在其通路上设有阻尼，所述优先阀(62)的弹簧液控口均与所述第三梭阀(63)的出油口和所述溢流阀(64)的进油口相通，所述溢流阀(64)的出油口与所述液控比例换向阀(61)的出油口(T1)连通。

12.根据权利要求9所述的开闭芯液压系统，其特征在于，在所述液控比例换向阀(61)的两个液控口分别与所述转向器(3)的左出油口(L)和右出油口(R)连通的通路上分别设有左限位阀(5)和右限位阀(4)。

13.根据权利要求7所述的开闭芯液压系统，其特征在于，还包括先导油源块(10)，所述先导油源块(10)设置在所述变量泵系统中的供油油路上，能够分别为所述第一执行单元和所述第二执行单元的动作提供先导控制油液。

14.根据权利要求7所述的开闭芯液压系统，其特征在于，还包括外控的工作模式切换通断阀(19)和设置在所述定量泵系统向所述至少一个第一执行单元供油油路上的卸荷阀块(17)，通过所述工作模式切换通断阀(19)使所述卸荷阀块(17)进行强制卸荷。

15.根据权利要求14所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述工作模式切换通断阀(19)能够在所述第一执行单元运动至自身行程末端的预设位置时，控制所述卸荷阀块(17)强制卸荷。

16.根据权利要求14所述的开闭芯液压系统，其特征在于，所述工作模式切换通断阀(19)设置在向用于控制所述第一执行单元的先导阀(14)提供先导油液的供油口(XS)与所述卸荷阀块(17)的控制油口(K)之间的油路上。

17.根据权利要求14所述的开闭芯液压系统，其特征在于，还包括工作模式切换开关(20)，所述工作模式切换通断阀(19)为电磁开关阀，所述电磁开关阀的控制端与所述工作模式切换开关(20)连接。

18.根据权利要求14所述的开闭芯液压系统，其特征在于，在所述定量泵系统和所述变量泵系统的总回油油路上设有散热器(16)和回油滤清器(15)，所述卸荷阀块(17)的回油口(T5)连接在所述散热器(16)与所述回油滤清器(15)之间的油路上。

19.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求7～18任一项所述的开闭芯液压系统。

20.根据权利要求19所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为装载机，所述第一执行单元包括翻斗缸(12)和动臂缸(13)，所述第二执行单元包括左转向缸(7)和右转向缸(8)。