CN105443469A - 工程机械速度液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械速度液压控制装置，在控制液压执行器换向的主液控阀两端的控制端口油路并联安装有两个节流装置，其中一个节流装置与先导控制油路连接，另一个节流装置通过节流回油路连接油箱；所述先导控制油路通过先导控制手柄与先导油源连接，主液控阀的两个先导控制油路之间与梭阀连接，所述梭阀输出油路通过一溢流阀回流至油箱，所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间均设置通断控制阀；在先导控制油路上设有一单向阀与该油路上设置的节流装置并联安装，在节流回油路上设有另一单向阀与该油路上设置的节流装置串列安装。本发明实现让同一台机器具备两种作业速度控制模式，速度作业模式切换方便，成本低。

Description

工程机械速度液压控制装置

技术领域

本发明涉及一种工程机械速度液压控制装置，属于挖掘机等工程机械应用的一种先导控制液压回路或液压控制阀。

背景技术

在液压工程机械中，如挖掘机，操作者在操作机器时，有些工况希望机器能快速运动，有些工况(在起重、平地或某些工况时)则需进行平缓的慢速运动，以准确地控制执行器运动轨迹。

如图1中的操纵个角度-先到二次压力曲线所示，其中曲线F为目前挖掘机液压系统中，先导操作控制部分的“手柄操纵角度θ与先导输出压力P的关系曲线”，先导输出压力P用来控制主阀芯行程，其大小与主阀芯行程成正比，而主阀芯行程越大则对应执行器的速度越快，即先导输出压力P大小则决定了机器相应执行器速度大小。图1中B曲线在F曲线之下，其斜率及P数值都较小，且在θ≥θ2时，压力P保持不变。如果用B曲线的压力去控制主阀芯行程，则在相同的手柄操纵角度θ下，相应执行器的速度显然比用曲线F速度要慢且速度变化更平缓，而两曲线的手柄操纵角度对执行器速度的可控范围相同，即手柄有效控制角度【θ1-θ2】相同。

如前所述，如在一台挖掘机上的某些动作需要快速、慢速两种控制模式，在需快速模式时，则用F曲线去控制，在需慢速模式时，则用B曲线去控制，且两种模式能进行简单快速切换，则能使机器很好适应多种工况需求。目前对于用液压先导手柄控制的机器中，只能用类似于F曲线去控制，其执行器对应的也只有一种快速控制模式，而要实现在不改变手柄有效控制角度范围条件下，可以让执行器进入平缓的慢速运动模式，即用类似于B曲线去控制，并让快速与慢速模式能在同一台机器上应用，则需增加额外的控制装置去实现，成本较高。

发明内容

本发明基于以上现有技术的缺陷，提供了一种工程机械速度液压控制装置，采用纯液压控制快速模式和慢速模式的切换。

本发明采用如下技术方案实现：

一种工程机械速度液压控制装置，在控制液压执行器换向的主液控阀两端的控制端口油路并联安装有两个节流装置，其中一个节流装置与先导控制油路连接，另一个节流装置通过节流回油路连接油箱；所述先导控制油路通过先导控制手柄与先导油源连接，主液控阀的两个先导控制油路之间与梭阀连接，所述梭阀输出油路通过一溢流阀回流至油箱，所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间均设置通断控制阀；在先导控制油路上设有一单向阀与该油路上设置的节流装置并联安装，在节流回油路上设有另一单向阀与该油路上设置的节流装置串列安装。

作为本发明的一种优选方案，所述通断控制阀为一个两位四通换向阀，其外控信号同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

作为本发明的另一种优选方案，所述通断控制阀为至少两个单独的两位两通换向阀，其外控信号分别同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

上述两个方案中，所述通断控制阀的外控信号可以为液控、电控中的一种。

进一步的，所述溢流阀为可调压力溢流阀，其压力调节方式为机械或液控、电控中的一种。

进一步的，所述节流装置采用节流阀。

所述先导控制油路上的节流装置和节流回油路上的节流装置之间的节流面积可根据机械具体的速度要求设置一定的比例关系。

进一步的，所述速度液压控制装置组成一个独立的液压控制阀总成件与主液控阀连接。

本发明采用两组并联的节流装置设置在主液控阀的端口控制油路上，通过通断控制阀可实现主液控阀端的压力，实现作业机器的慢速作业，也可实现让同一台机器具备两种作业速度控制模式。本发明全部采用的液压控制方式，可集成设计在机器的整体液压系统中，速度作业模式切换方便，并且成本低。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为工程机械液压系统中手柄操纵角度θ与先导输出压力P的关系曲线。

图2为实施例1的液压原理图。

图3为实施例2的液压原理图。

1.第一节流装置，2第二节流装置，3.第三节流装置，4.第四节流装置，5.第一单向阀6.第二单向阀，7.第一控制端口油路，8.第二控制端口油路，9.梭阀，10.第二先导控制油路，11.梭阀输出油路，12.节流回油路，13.第一先导控制油路，14.第一通断控制阀，15.溢流阀，16.第二通断控制阀，17.第三通断控制阀，18.先导控制手柄，19.主液控阀，20.液压执行器，21.液压油箱，31.第三单向阀，32.第四单向阀，50.先导油源。

具体实施方式

实施例1

参见图2，在本实施例中，控制液压执行器换向的主液控阀19两端的控制端口油路并联安装有两个节流装置，其中第一控制端口油路7并联的是第一节流装置1和第二节流装置2、第二控制端口油路8并联的是第三节流装置3和第四节流装置4。先导油源50的油路由先导控制手柄18分别与第一先导控制油路10和第二先导控制油路13相连接，用于控制主液控阀19阀芯移动驱动液压执行器20的快速或慢速运动。第二先导控制油路13与第一先导控制油路10上分别与第二节流装置2、第四节流装置4连接，第二节流装置2、第四节流装置4又分别与第一单向阀5、第二单向阀6并联，这两个单向阀是用来消除当主液控阀19其先导口出油时产生的阻力。第一节流装置1与第二节流装置2共同作用控制第一控制端口油路7压力，第三节流装置3与第四节流装置4共同作用控制第二控制端口油路8压力。第一先导控制油路10、第二先导控制油路13经过梭阀9后与梭阀输出油路11连接，并由第三通断控制阀17控制其是否与溢流阀15接通。节流回油路12共同与第一控制端口油路7和第二控制端口油路8上并联的第三单向阀31、第四单向阀32连接，这两单向阀又分别与第一节流装置1、第三节流装置3串联，节流回油路12是否与外部液压油箱21接通则同样由第三通断控制阀17控制。X口与外部压力信号回路连接，并作用在第三通断控制阀17的端部，用于快速、慢速两模式间的切换控制。

本实施例仅采用一个第三通断控制阀17，该通断控制阀为一个两位四通换向阀，其外控信号同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

结合图2对本实施例的具体工作过程进行详细说明：

1.如果要求液压执行器20进行缩回运动：则主液控阀19应向右位工作。当X口无信号油压时，第三通断控制阀17则处于左侧截止位，使梭阀输出油路11与溢流阀15不通，节流回油路12与液压油箱21不通。操作先导手柄18则供给第一先导控制油路13相应压力油，压力油在经过第二节流装置2后只能供给第一控制端口油路7，并促使主液控阀19阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向右位工作，同时主液控阀19的左侧先导的回油则可直接经过第二单向阀6回油，从而消除主阀芯运动而产生的回油阻力。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，这时第一先导控制油路13到第一控制端口油路7中的油液将处于静止状态，第二节流装置2将不能起节流减压作用，这时第一先导控制油路13与第一控制端口油路7中油液压力相等。此时先导控制手柄18操纵角度与第一控制端口油路7的压力大小关系为图1曲线所示。当X口通外部信号油压时，将使第三通断控阀17工作在右侧导通位，节流回油路12则与油箱21连通，梭阀输出油路11与溢流阀15连通。操作先导控制手柄18则供给第一先导控制油路13相应压力油，其最大压力受溢流阀15控制。由于节流回油路12与油箱21连通，所以油路13压力油经过第二节流装置2节流减压后一部分供给第一控制端口油路7促使主液控阀7主阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向右位工作，另一部分则经过第一节流装置1节流回到液压油箱21。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，则通过第二节流装置2的所有节流减压后的压力油都将径过第一节流装置1节流回到液压油箱21，这时只要先导控制手柄18的操纵角度不变，第一控制端口油路7中压力则稳定不变，压力始终小于第一先导控制油路13中的压力，其压力减小程度则取决于两节流装置开口面积比。此时先导控制手柄18操纵角度与第一控制端口油路7压力大小关系为图1的B曲线所示。如图1所示，将F曲线与B曲线进行比较，操纵手柄角度逐渐增大，当在θ1～θ2范围内时，第一控制端口油路7中的压力都将随手柄操作角度连续线性增加，但相同的θ值下，压力P2<P1，且B曲线斜率小F曲线。当操作角度大于或等于θ2时，F曲线出现突变增大到P1max，由于溢流阀作用，B曲线则被保持在P2max值不变。主液控阀19阀芯位移量与第一控制端口油路7的压力大小成正比，而阀芯位移量则决定了液压执行器20缩回速度大小。所以当第一控制端口油路7的压力为F曲线时，则液压执行器20将快速速运动缩回，即回路进入快速控制模式，当第一控制端口油路7的压力为B曲线时，则液压执行器20将慢速运动缩回，即回路进入慢速控制模式，而快速与慢速之间的切换则通过X的信号来实现。

2.如果要求液压执行器20进行伸出运动：则主液控阀19应向左位工作。当X口无信号油压时，第三通断控制阀17则处于左侧截止位，使梭阀输出油路11与溢流阀15不通，节流回油路12与液压油箱21不通。操作先导手柄18则供给第一先导控制油路10相应压力油，压力油在经过第四节流装置4后只能供给第二控制端口油路8，并促使主液控阀19阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向左位工作，同时主液控阀19的右侧先导的回油则可直接经过第一单向阀5回油，从而消除主阀芯运动时而产生的回油阻力。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，这时第二先导控制油路10到第二控制端口油路8中的油液将处于静止状态，第四节流装置4将不能起节流减压作用，这时第二先导控制油路10与第二控制端口油路8油液压力相等。此时先导控制手柄18操纵角度与第二控制端口油路8的压力大小关系为图1曲线所示。当X口通外部信号油压时，将使第三通断控阀17工作在右侧导通位，节流回油路12则与油箱21连通，梭阀输出油路11与溢流阀15连通。操作先导控制手柄18则供给第二先导控制油路10相应压力油，其最大压力受溢流阀15控制。由于节流回油路12与油箱21连通，所以油路10压力油经过第四节流装置4节流减压后一部分供给第二控制端口油路8促使主液控阀7主阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向左位工作，另一部分则经过第三节流装置3节流回到液压油箱21。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，则通过第四节流装置4的所有节流减压后的压力油都将径过第三节流装3节流回到液压油箱21，这时只要先导控制手柄18的操纵角度不变，第二控制端口油路8中压力则稳定不变，压力始终小于第二先导控制油路10中的压力，其压力减小程度则取决于两节流装置开口面积比。此时先导控制手柄18操纵角度与第二控制端口油路8压力大小关系为图1的B曲线所示。如图1所示，将F曲线与B曲线进行比较，操纵手柄角度逐渐增大，当在θ1～θ2范围内时，第二控制端口油路8中的压力都将随手柄操作角度连续线性增加，但相同的θ值下，压力P2<P1，且B曲线斜率小F曲线。当操作角度大于或等于θ2时，F曲线出现突变增大到P1max，由于溢流阀作用，B曲线则被保持在P2max值不变。主液控阀19阀芯位移量与第二控制端口油路8的压力大小成正比，而阀芯位移量则决定了液压执行器20伸出速度大小。所以当第二控制端口油路8的压力为F曲线时，则液压执行器20将快速速运动伸出，即回路进入快速控制模式，当第二控制端口油路8的压力为B曲线时，则液压执行器20将慢速运动伸出，即回路进入慢速控制模式，而快速与慢速之间的切换则通过X的信号来实现。

实施例2

参见图3，X口与外部压力信号回路连接，用于快速、慢速两模式间的切换控制。先导控制手柄18与油路13、10相连接，用于控制液压执行器20的运动。油路13与油路10上分别与第二节流装置2、第四节流装置4连接，上述节流装置又分别与第一单向阀5、第二单向阀6并联，这两单向阀是用来消除当主液控19其先导口出油时产生的阻力。第一节流装置1与第二节流装置2共同作用控制第一控制端口油路压力，第三节流装置3与第四节流装置4共同作用控制第二控制端口油路压力。油路10、油路13经过梭阀9后与梭阀输出油路11连接，并由第一通断控阀14控制其是否与溢流阀15接通。节流回油路12共同与第三单向阀31，第四单向阀32连接，这两单向阀又分别与第一节流装置1，第三节流装置3相连接，节流回油路12是否与外部液压油箱21接通则由第二通断控制阀16控制。

本实施例采用两个两位两通换向阀作为通断控制阀，其外控信号同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

结合图3对本实施例的具体工作过程进行详细说明：

1.如果要求液压执行器20进行缩回运动：则主液控阀19应向右位工作。当X口无信号油压时，第一通断控制阀14则处于截止位，使梭阀输出油路11与溢流阀15不通，第二通断控制阀15处于截止位，使节流回油路12与液压油箱21不通。操作先导手柄18则供给第一先导控制油路13相应压力油，压力油在经过第二节流装置2后只能供给第一控制端口油路7，并促使主液控阀19阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向右位工作，同时主液控阀19的左侧先导的回油则可直接经过第二单向阀回油，从而消除主阀芯运动而产生的回油阻力。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，这时第一先导控制油路13到第一控制端口油路7中的油液将处于静止状态，第二节流装置2将不能起节流减压作用，这时第一先导控制油路13与第一控制端口油路7中油液压力相等。此时先导控制手柄18操纵角度与第一控制端口油路7的压力大小关系为图1曲线所示。当X口通外部信号油压时，第二通断控阀15工作在导通位，节流回油路12则与油箱21连通，第一通断控制阀14工作在导通位，梭阀输出油路11与溢流阀15连通。操作先导控制手柄18则供给第一先导控制油路13相应压力油，其最大压力受溢流阀15控制。由于节流回油路12与油箱21连通，所以油路13压力油经过第二节流装置2节流减压后一部分供给第一控制端口油路7促使主液控阀7主阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向右位工作，另一部分则经过第一节流装置1节流回到液压油箱21。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，则通过第二节流装置2的所有节流减压后的压力油都将径过第一节流装置1节流回到液压油箱21，这时只要先导控制手柄18的操纵角度不变，第一控制端口油路7中压力则稳定不变，压力始终小于第一先导控制油路13中的压力，其压力减小程度则取决于两节流装置开口面积比。此时先导控制手柄18操纵角度与第一控制端口油路7压力大小关系为图1的B曲线所示。如图1所示，将F曲线与B曲线进行比较，操纵手柄角度逐渐增大，当在θ1～θ2范围内时，第一控制端口油路7中的压力都将随手柄操作角度连续线性增加，但相同的θ值下，压力P2<P1，且B曲线斜率小F曲线。当操作角度大于或等于θ2时，F曲线出现突变增大到P1max，由于溢流阀作用，B曲线则被保持在P2max值不变。主液控阀19阀芯位移量与第一控制端口油路7的压力大小成正比，而阀芯位移量则决定了液压执行器20缩回速度大小。所以当第一控制端口油路7的压力为F曲线时，则液压执行器20将快速速运动缩回，即回路进入快速控制模式，当第一控制端口油路7的压力为B曲线时，则液压执行器20将慢速运动缩回，即回路进入慢速控制模式，而快速与慢速之间的切换则通过X的信号来实现。

2.如果要求液压执行器20进行伸出运动：则主液控阀19应向左位工作。当X口无信号油压时，第一通断控制阀14则处于截止位，使梭阀输出油路11与溢流阀15不通，第二通断控制阀15处于截止位，使节流回油路12与液压油箱21不通。操作先导手柄18则供给第一先导控制油路10相应压力油，压力油在经过第四节流装置4后只能供给第二控制端口油路8，并促使主液控阀19阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向左位工作，同时主液控阀19的右侧先导的回油则可直接经过第一单向阀5回油，从而消除主阀芯运动时而产生的回油阻力。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，这时第二先导控制油路10到第二控制端口油路8中的油液将处于静止状态，第四节流装置4将不能起节流减压作用，这时第二先导控制油路10与第二控制端口油路8油液压力相等。此时先导控制手柄18操纵角度与第二控制端口油路8的压力大小关系为图1曲线所示。当X口通外部信号油压时，第二通断控阀15工作在导通位，节流回油路12则与油箱21连通，第一通断控制阀14工作在导通位，梭阀输出油路11与溢流阀15连通。操作先导控制手柄18则供给第二先导控制油路10相应压力油，其最大压力受溢流阀15控制。由于节流回油路12与油箱21连通，所以油路10

压力油经过第四节流装置4节流减压后一部分供给第二控制端口油路8促使主液控阀7主阀芯克服弹簧力运动，使主液控阀向左位工作，另一部分则经过第三节流装置3节流回到液压油箱21。当主液控阀19的阀芯由于上面弹簧力的增大而停止运动时，则通过第四节流装置4的所有节流减压后的压力油都将径过第三节流装3节流回到液压油箱21，这时只要先导控制手柄18的操纵角度不变，第二控制端口油路8中压力则稳定不变，压力始终小于第二先导控制油路10中的压力，其压力减小程度则取决于两节流装置开口面积比。此时先导控制手柄18操纵角度与第二控制端口油路8压力大小关系为图1的B曲线所示。如图1所示，将F曲线与B曲线进行比较，操纵手柄角度逐渐增大，当在θ1～θ2范围内时，第二控制端口油路8中的压力都将随手柄操作角度连续线性增加，但相同的θ值下，压力P2<P1，且B曲线斜率小F曲线。当操作角度大于或等于θ2时，F曲线出现突变增大到P1max，由于溢流阀作用，B曲线则被保持在P2max值不变。主液控阀19阀芯位移量与第二控制端口油路8的压力大小成正比，而阀芯位移量则决定了液压执行器20伸出速度大小。所以当第二控制端口油路8的压力为F曲线时，则液压执行器20将快速速运动伸出，即回路进入快速控制模式，当第二控制端口油路8的压力为B曲线时，则液压执行器20将慢速运动伸出，即回路进入慢速控制模式，而快速与慢速之间的切换则通过X的信号来实现。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.工程机械速度液压控制装置，其特征在于：

在控制液压执行器换向的主液控阀两端的控制端口油路并联安装有两个节流装置，其中一个节流装置与先导控制油路连接，另一个节流装置通过节流回油路连接油箱；

所述先导控制油路通过先导控制手柄与先导油源连接，主液控阀的两个先导控制油路之间与梭阀连接，所述梭阀输出油路通过一溢流阀回流至油箱，所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间均设置通断控制阀；

在先导控制油路上设有一单向阀与该油路上设置的节流装置并联安装，在节流回油路上设有另一单向阀与该油路上设置的节流装置串列安装。

2.根据权利要求1所述的工程机械速度液压控制装置，所述通断控制阀为一个两位四通换向阀，其外控信号同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

3.根据权利要求1所述的工程机械速度液压控制装置，所述通断控制阀为至少两个单独的两位两通换向阀，其外控信号分别同时控制所述梭阀与溢流阀之间以及所述节流回油路与油箱之间的油路通断。

4.根据权利要求2或3所述的工程机械速度液压控制装置，所述通断控制阀的外控信号可以为液控、电控中的一种。

5.根据权利要求1所述的工程机械速度液压控制装置，所述溢流阀为可调压力溢流阀，其压力调节方式为机械或液控、电控中的一种。

6.根据权利要求1所述的工程机械速度液压控制装置，所述节流装置采用节流阀。

7.根据权利要求1所述的工程机械速度液压控制装置，所述速度液压控制装置组成一个独立的液压控制阀总成件与主液控阀连接。