CN105402182B - 负荷传感多路换向阀及装载机液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压元件，为解决负荷传感多路换向阀结构复杂、成本高的问题；提供一种负荷传感多路换向阀，包括第一换向单元和第二换向单元，在第一换向单元、第二换向单元和换向阀进油口P口之间装有压力补偿器、阀前补偿阀和流量控制阀；所述第一换向单元的负载信号输出口与梭阀的一个进油口相接，所述第二换向单元的负载信号输出口与梭阀的另一进油口相接，所述梭阀的出油口与负载信号输出LS口、阀前补偿阀的LS控制口、压力补偿器的LS控制口相接；所述流量控制阀的液控端与外控K口连通。本发明结构简单、成本低。

Description

负荷传感多路换向阀及装载机液压控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压元件，尤其涉及一种负荷传感多路换向阀及装载机液压控制系统。

背景技术

目前市场上部分工程机械，特别是装载机工作液压系统普遍应用的是定量系统，定量系统元件价格有成本的优势，但是效率低，不节能。随着国家节能降耗政策等外部环境的影响及客户对低油耗的需求，液压系统的节能技术成为研究的热门课题，负荷传感系统以其高效、节能的优势逐步在国内的农业机械、工程机械等得到应用，并为广大主机厂家所青睐。负荷传感多路换向阀作为负荷传感系统的主要元件，在国外市场已经被广泛应用，但由于其功能较齐全，结构复杂，成本高，难以直接应用到国内的主机厂中；而国内市场对负荷传感多路换向阀尚处于研发阶段，开发适合自身主机厂要求的负荷传感多路换向阀成为目前各主机厂的重要目标及面临的重大挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有负荷传感多路换向阀结构复杂、成本高的问题，而提供一种结构简单、成本低的负荷传感多路换向阀以及具有该负荷传感多路换向阀的装载机液压控制系统。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种负荷传感多路换向阀，具有用于与外部油路连通的进油P口、回油T口、回油口T1、负载信号输出LS口、外控K口，且包括第一换向单元和第二换向单元，其特征在于：在第一换向单元、第二换向单元和换向阀进油口P口之间装有压力补偿器、阀前补偿阀和流量控制阀；所述第一换向单元的负载信号输出口与梭阀的一个进油口相接，所述第二换向单元的负载信号输出口与梭阀的另一进油口相接，所述梭阀的出油口与负载信号输出LS口、阀前补偿阀的LS控制口、压力补偿器的LS控制口相接；所述流量控制阀的液控端与外控K口连通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述压力补偿器由溢流阀和定差溢流阀构成，所述压力补偿器的进油口与进油P口相通，所述压力补偿器的出油口与回油T口相通，所述溢流阀的进油口与压力补偿器的LS控制口、定差溢流阀的弹簧腔控制油口相通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述阀前补偿阀的进油口与进油P口连通，所述阀前补偿阀第一出油口与回油T1口相通，第二出油口与第一换向单元的进油口、流量控制阀的进油口相通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述阀前补偿阀由一个两位三通阀和第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀组成，两位三通阀的阀杆两端控制腔分别经第一节流阀和第二节流阀与第二出油口连通，所述两位三通阀的阀杆弹簧腔经第三节流阀与阀前补偿阀的LS控制口连通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述流量控制阀为一个两位两通阀，其出油口与第二换向单元的进油口相通，其阀杆的液控端与所述的外控K口连通，阀杆弹簧端与回油T口相通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述流量控制阀内部含有单向阀和和节流孔，当外控K口具有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀、节流孔与出油口导通；当外控K口没有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀与出油口导通。

上述负荷传感多路换向阀中，所述第一换向单元的负载信号输出口与所述第一换向单元的主阀的阀杆负载输出端连通，所述第二换向单元的负载信号输出口与所述第二换向单元的主阀的阀杆负载输出端连通。

本发明为实现其目的的另一技术方案是这样的：构造一种装载机液压控制系统，包括先导阀、变量泵、转斗油缸、动臂油缸、油箱回路，另外还包括前述的负荷传感多路换向阀，所述转斗油缸与所述负荷传感多路换向阀的第一换向单元的输出A油口和输出B油口连通，所述动臂油缸与所述第二换向单元的输出C油口和输出D油口连通,所述先导阀的转斗联的左路和右路分别与第一换向单元的主阀两端控制端连通，所述先导阀的动臂联的左路和右路分别与第二换向单元的主阀两端控制端连通，外控K口经梭阀与所述先导阀的转斗联的左路和右路连通，负荷传感多路换向阀的进油P口、负载信号输出LS口对应与变量泵的出油口和LS口对应连通，回油T口与液压系统的油箱回路连通，回油T1口设堵头。

本发明为实现其目的的另一技术方案是这样的：构造一种装载机液压控制系统，包括先导阀、定量泵、转斗油缸、动臂油缸、油箱回路，还包括前述负荷传感多路换向阀，所述转斗油缸与所述负荷传感多路换向阀的第一换向单元的输出A油口和输出B油口连通，所述动臂油缸与所述第二换向单元的输出C油口和输出D油口连通,所述先导阀的转斗联的左路和右路分别与第一换向单元的主阀两端控制端连通，所述先导阀的动臂联的左路和右路分别与第二换向单元的主阀两端控制端连通，外控K口经梭阀与所述先导阀的转斗联的左路和右路连通，负荷传感多路换向阀的进油P口与变量泵的出油口连通，负荷传感多路换向阀的负载信号输出LS口设堵头，应负荷传感多路换向阀的回油T口和回油T1口与油箱回路连通。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、实现复合动作，第一换向单元和第二换向单元同时动作，工作效率提高。

2、实现负荷传感，与变量泵配合使用，系统只提供执行元件所需的流量，实现节能。

3、具备阀前补偿功能，使得阀前补偿阀出口至最高负载执行元件的压损保持较小值，降低压损。

4、具备压力补偿器，能够稳定负载反馈信号，按系统实际负载所需的压力打开溢流阀回油箱，系统产生压力损失小，同时实现“高压小流量、低压大流量”的功能。

5、换向单元直接设置流量控制阀，保证第一换向单元优先功能。

附图说明

图1是本发明负荷传感多路换向阀的液压原理图；

图2是本发明在装载机液压控制系统上的一个实施例液压原理图；

图中零部件名称及序号：

压力补偿器10、溢流阀11、定差溢流阀12、阀前补偿阀2、两位三通阀21、第一换向单元30、第一换向单元主阀31、第一过载阀32、第二过载阀33、动臂油缸4、第二换向单元50、第二换向单元主阀51、第三过载阀52、油源再生阀53、转斗油缸6、梭阀7、流量控制阀8、先导阀9、第二梭阀91。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

本实施例中的负荷传感多路换向阀如图1所示，具有用于与外部油路连通的进油P口、回油T口、回油口T1、负载信号输出LS口、外控K口，且包括压力补偿器10、阀前补偿阀2、流量控制阀8、第一换向单元30和第二换向单元50。压力补偿器、阀前补偿阀和流量控制阀连通在第一换向单元、第二换向单元和换向阀进油口P口之间；

压力补偿器10由溢流阀11和定差溢流阀12构成，压力补偿器10的进油口也即定差溢流阀12的进油口与进油P口相通，压力补偿器10的出油口也即定差溢流阀12的出油口与回油T口相通，溢流阀11的进油口与压力补偿器10的LS控制口、定差溢流阀12的弹簧腔控制油口相通。

阀前补偿阀2由一个两位三通阀和第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀组成，阀前补偿阀2的进油口即两位三通阀的进油口与进油P口连通，阀前补偿阀2的第一出油口也即两位三通阀的第一出油口与通过回油T1口输出，第二出油口也即两位三通阀的第二出油口与第一换向单元的进油口、流量控制阀8的进油口相通。两位三通阀21的阀杆两端控制腔分别经第一节流阀和第二节流阀与第二出油口连通，两位三通阀21的阀杆弹簧腔经第三节流阀与阀前补偿阀的LS控制口连通。

流量控制阀8为一个两位两通阀，其出油口与第二换向单元的进油口相通，其阀杆的液控端与外控K口连通，阀杆弹簧端与回油T口相通。流量控制阀8内部含有单向阀和和节流孔，当外控K口具有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀、节流孔与出油口导通；当外控K口没有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀与出油口导通。

第一换向单元的负载信号输出口和第二换向单元的负载信号输出口分别与梭阀7的一个进油口相接，梭阀7的出油口与负载信号输出LS口、阀前补偿阀2的LS控制口、压力补偿器10的LS控制口相接。

第一换向单元30包括第一换向单元主阀31、第一过载阀32、第二过载阀33，第一换向单元主阀31的阀杆两端的液控腔分别与液控口a1、液控口a2连通，第一换向单元主阀31的工作输出口与负荷传感多路换向阀上的工作A和工作B口连通，第一过载阀32连通在工作A口和回油T口之间，第二过载阀33连通在工作B口和回油T口之间。

第二换向单元50包括第二换向单元主阀51、第三过载阀52、油源再生阀53，第二换向单元主阀51的阀杆两端的液控腔分别与液控口b1、液控口b2连通，第二换向单元主阀51的工作输出口与负荷传感多路换向阀上的工作C和工作D口连通，第三过载阀52连通在工作C口和回油T口之间，油源再生阀53与工作D口连通，油源再生阀53的出油口从负荷传感多路换向阀输出。

图2示出了上述负荷传感多路换向阀在装载机液压控制系统中的应用，该装载机液压系统为变量系统，包括先导阀9、主泵(图中未示)、转斗油缸6、动臂油缸4和前述的负荷传感多路换向阀，转斗油缸6的有杆腔和无杆腔分别与负荷传感多路换向阀的第一换向单元的工作A口和工作B口连通，动臂油缸4的有杆腔与第二换向单元的工作C口连通，动臂油缸4的无杆腔与和第二换向单元的工作D口连通。

先导阀9的转斗联的左路和右路分别与第一换向单元主阀两端的液控口a1、液控口a2连通，先导阀9的动臂联的左路和右路分别与第二换向单元的主阀两端液控口b1、液控口b2连通，外控K口与第二梭阀91的出油口连通，第二梭阀91的两个进油口分别与先导阀的转斗联的左路和右路连通，回油T口与油箱回路连通。

当主泵为变量泵时，负荷传感多路换向阀的进油P口、负载信号输出LS口对应与变量泵的出油口和LS口对应连通，回油T1口设堵头；当主泵为定量泵时，负荷传感多路换向阀的进油P口与变量泵的出油口连通，负载信号输出LS口设堵头，回油T1口接油箱回路。

在本实施例在装载机液压控制系统中的工作原理如下：

当主泵为变量泵时，且当先导阀9的转斗联和动臂联同时动作时，变量泵来油经过阀前补偿阀2分别进入第一换向单元30和流量控制阀8与第二换向单元50，实现转斗油缸和动臂油缸的复合动作。此时，由于流量控制阀8的液控口K受先导阀9中转斗联的压力控制，根据该控制压力的大小，调节通往第二换向单元50的进油流量大小，优先保证第一换向单元30所需的流量，即转斗油缸的流量。

当先导阀9有动作时，无论是先导阀9的转斗联和动臂联单独动作或同时动作，梭阀7均将负载的信号通过其输出口传递至阀前补偿阀2的控制端和压力补偿器的控制端，负荷传感多路换向阀的信号口与变量泵的控制阀相接，对变量泵进行排量调节；此时，阀前补偿阀2的阀杆弹簧腔受负载信号压力和弹簧的共同作用，非弹簧腔受液压压力的作用，阀杆两端保持恒定的ΔP值，保证阀前补偿阀2的出油口压力至负载的最高压力端的压损恒定为弹簧预设的压力值，从而只给转斗油缸、动臂油缸提供相应的油液流量，保证按需供油。阀前补偿阀2的另一输出口回油T1口增加堵头，当负载压力达到系统压力时，负载LS经过压力补偿器1中的溢流阀11溢流，阀前补偿阀杆21作用在上位，不往第一换向单元主阀31和第一换向单元主阀51供油，此时第一换向单元主阀31和第一换向单元主阀51相当于闭中位状态，无高压溢流损失。当先导阀9无动作时，负载压力为0，阀前补偿阀杆21作用在上位，第一换向单元主阀31和第一换向单元主阀51相当于闭中位状态，无中位流量损失。

当主泵为定量泵时，且当负载信号压力大于的负载信号溢流阀11设定的压力时，溢流阀11打开，将负载压力信号压力降低，使得负载反馈信号压力稳定，保证阀前补偿阀2、第一换向单元主阀31、第二换向单元主阀50的阀芯运动平稳，实现负荷传感系统稳定分流；同时由于溢流阀11打开，负载反馈信号压力降低，使得定差溢流阀12同时打开，大部分的流量经过定差溢流阀12流回油箱，保证按系统实际负载所需的压力打开溢流阀回油箱，减小了系统的压力损失，同时有效消除负载压力波动的峰值，降低压力增益，减小定量泵(进口与执行元件进油压力及流量脉动小，保证各执行器稳定；根据上述，则当系统高压时，压力补偿器10起作用，则通往第一换向单元和第二换向单元的流量减小，当系统低压时，压力补偿器10不起作用，则通往第一换向单元和第二换向单元的流量增大，即实现了“高压小流量、低压大流量”的功能。当先导阀9无动作时，负载信号压力为0，阀前补偿阀杆21作用在上位，定量泵来油经阀前补偿阀的T1口流回油箱，不经过换向单元主油路，减少了中位能量损失。

Claims (9)

1.一种负荷传感多路换向阀，具有用于与外部油路连通的进油P口、回油T口、回油T1口、负载信号输出LS口、外控K口，且包括第一换向单元和第二换向单元，其特征在于：在第一换向单元、第二换向单元和换向阀的进油P口之间装有压力补偿器、阀前补偿阀和流量控制阀；所述第一换向单元的负载信号输出口与梭阀的一个进油口相接，所述第二换向单元的负载信号输出口与梭阀的另一进油口相接，所述梭阀的出油口与负载信号输出LS口、阀前补偿阀的LS控制口、压力补偿器的LS控制口相接；所述流量控制阀的液控端与外控K口连通。

2.根据权利要求1所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述压力补偿器由溢流阀和定差溢流阀构成，所述压力补偿器的进油口与进油P口相通，所述压力补偿器的出油口与回油T口相通，所述溢流阀的进油口与压力补偿器的LS控制口、定差溢流阀的弹簧腔控制油口相通。

3.根据权利要求1所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述阀前补偿阀的进油口与进油P口连通，所述阀前补偿阀第一出油口与回油T1口相通，第二出油口与第一换向单元的进油口、流量控制阀的进油口相通。

4.根据权利要求3所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述阀前补偿阀由一个两位三通阀和第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀组成，两位三通阀的阀杆两端控制腔分别经第一节流阀和第二节流阀与第二出油口连通，所述两位三通阀的阀杆弹簧腔经第三节流阀与阀前补偿阀的LS控制口连通。

5.根据权利要求1所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述流量控制阀为一个两位两通阀，其出油口与第二换向单元的进油口相通，其阀杆的液控端与所述的外控K口连通，阀杆弹簧端与回油T口相通。

6.根据权利要求5所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述流量控制阀内部含有单向阀和和节流孔，当外控K口具有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀、节流孔与出油口导通；当外控K口没有压力信号输入时，所述流量控制阀的进油口经单向阀与出油口导通。

7.根据权利要求1所述的负荷传感多路换向阀，其特征在于所述第一换向单元的负载信号输出口与所述第一换向单元的主阀的阀杆负载输出端连通，所述第二换向单元的负载信号输出口与所述第二换向单元的主阀的阀杆负载输出端连通。

8.一种装载机液压控制系统，包括先导阀、变量泵、转斗油缸、动臂油缸、油箱回路，其特征在于还包括权利要求1至7中任一项所述的负荷传感多路换向阀，所述转斗油缸与所述负荷传感多路换向阀的第一换向单元的输出A油口和输出B油口连通，所述动臂油缸与所述第二换向单元的输出C油口和输出D油口连通,所述先导阀的转斗联的左路和右路分别与第一换向单元的主阀两端控制端连通，所述先导阀的动臂联的左路和右路分别与第二换向单元的主阀两端控制端连通，外控K口经梭阀与所述先导阀的转斗联的左路和右路连通，负荷传感多路换向阀的进油P口、负载信号输出LS口对应与变量泵的出油口和LS口对应连通，负荷传感多路换向阀的回油T口与油箱回路连通，回油T1口设堵头。

9.一种装载机液压控制系统，包括先导阀、定量泵、转斗油缸、动臂油缸、油箱回路，其特征在于还包括权利要求1至7中任一项负荷传感多路换向阀，所述转斗油缸与所述负荷传感多路换向阀的第一换向单元的输出A油口和输出B油口连通，所述动臂油缸与所述第二换向单元的输出C油口和输出D油口连通,所述先导阀的转斗联的左路和右路分别与第一换向单元的主阀两端控制端连通，所述先导阀的动臂联的左路和右路分别与第二换向单元的主阀两端控制端连通，外控K口经梭阀与所述先导阀的转斗联的左路和右路连通，负荷传感多路换向阀的进油P口与变量泵的出油口连通，负荷传感多路换向阀的负载信号输出LS口设堵头，应负荷传感多路换向阀的回油T口和回油T1口与油箱回路连通。