CN107327432A - 一种泵控缸液压回路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵控缸液压回路及其控制方法，属于液压传动技术领域，包括原动机、主泵、补油泵、安全阀、梭阀、第一、第二工作缸、辅助缸、第一、第二、第三换向阀、第一、第二溢流阀、油箱、控制器，其特征是所述的第三换向阀是四通换向阀，第三换向阀的P口、T口、A口、B口分别与主泵的Pa口、主泵的Pb口、第一换向阀的P口、第二换向阀的T口连通。优点是挖掘机采用液压辅助缸补偿流量的闭式系统，动臂下降过程中承受较大的负值负载时，该回路可以避免主泵进油路压力过高，防止溢流，动臂势能实现回收利用，避免动臂缸内油温过高。该回路结构简单、可靠、经济性好。

Description

一种泵控缸液压回路及其控制方法
技术领域
本发明属于液压传动技术领域，具体涉及一种泵控缸液压回路及其控制方法。
背景技术
随着我国工程机械行业的巨大发展，有效降低挖掘机和装载机工作中的能耗具有重要意义。泵控缸液压回路属于容积调速技术，相比于节流调速回路和容积节流调速回路，泵控缸液压回路的整体效率高。申请号201710568689.1的发明专利中提出采用辅助缸平衡工作缸不对称流量的技术方案，成本低、节能效果好，技术成熟，在挖掘机和装载机等领域具有很好的前景。但是，挖掘机或装载机的动臂下降过程中承受较大的负值负载时，专利201710568689.1中所述的辅助工作缸的活塞杆腔及主泵进油路的压力增大，进油路发生溢流，动臂下降速度无法控制，且动臂势能损失未得到回收利用。挖掘机斗杆卸料或铲斗卸料过程中，如果承受较大的负值负载，也存在同样的问题。如果采用蓄能器或马达-电机进行速度控制和能量回收，那么蓄能器的总容积和马达-电机的装机功率将会很大，成本增加。
发明内容
本发明目的是提供一种泵控缸的液压回路及其控制方法，可有效地克服现有技术中存在的问题。
本发明的目的是这样实现的，如图1所示，它包括原动机1、主泵2、补油泵4、第一、第二补油单向阀5、12、第一、第二低压溢流阀6、8、第一、第二溢流单向阀7、11、安全阀10、梭阀9、主泵进、出油口压力传感器13、3、第一、第二工作缸14.1、14.2、第一、第二溢流阀15、16、第一、第二、第三换向阀17、18、20、辅助缸19、第一、第二控制阀21、22、油箱、控制器，所述的第一换向阀17的A口与第二溢流阀16的进油口、第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔连通，第一换向阀17的B口与第一溢流阀15的进油口、第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞杆腔连通，第一换向阀17的T口与第二换向阀18的P口连通，第二换向阀18的A口与辅助缸19的活塞腔连通，第二换向阀18的B口与辅助缸19的活塞杆腔连通，第一、第二溢流阀15、16的出油口与油箱连通，其特征是：所述的第三换向阀20是四通换向阀，第三换向阀20的P口、T口、A口、B口分别与主泵2的Pa口、主泵2的Pb口、第一换向阀17的P口、第二换向阀18的T口连通，所述的第一、第二溢流阀15、16为先导式溢流阀，第一、第二控制阀21、22为两通换向阀，第一控制阀21的A口和B口分别与第一溢流阀15的外控口K和油箱连通，第二控制阀22的A口和B口分别与第二溢流阀16的外控口K和油箱连通。
所述的第三换向阀20为两位四通换向阀或三位四通换向阀。
所述的第三换向阀20为电磁换向阀或电液换向阀。
所述泵控缸液压回路的控制方法是：
动臂下降过程中，第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力大于或等于安全阀10的压力设定值、第一工作缸14.1的活塞杆腔与活塞腔的面积比及系数a的乘积时，第二、第三、第五电磁铁2Y、3Y、5Y通电，第一、第四电磁铁1Y、4Y断电，当第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力小于安全阀10的压力设定值、第一工作缸14.1的活塞杆腔与活塞腔的面积比及系数a的乘积时，第一、第四电磁铁1Y、4Y通电，第二、第三、第五电磁铁2Y、3Y、5Y断电，系数a的取值范围为0≤a≤1。
本发明优点及积极效果是：
对于挖掘机或装载机采用液压辅助缸补偿流量的闭式回路，动臂机构在下降过程中承受较大的负值负载时，该泵控缸回路的可以避免主泵进油路压力过高，防止溢流，动臂势能实现回收利用，避免动臂缸内油温过高。该回路结构简单、可靠、经济性好。
附图说明
图1是泵控缸的液压回路的示意图。
图中：1-原动机，2-主泵，3-主泵出油口压力传感器，4-补油泵，5-第一补油单向阀，6-第一低压溢流阀，7-第一溢流单向阀，8-第二低压溢流阀，9-梭阀，10-安全阀，11-第二溢流单向阀，12-第二补油单向阀，13-主泵进油口压力传感器，14.1-第一工作缸，14.2-第二工作缸，15-第一溢流阀，16-第二溢流阀，17-第一换向阀， 18-第二换向阀，19-辅助缸，20-第三换向阀，21-第一控制阀，22-第二控制阀，1Y-第一电磁铁，2Y-第二电磁铁，3Y-第三电磁铁，4Y-第四电磁铁，5Y-第五电磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，动臂下降回路包括有原动机1、主泵2、补油泵4、第一、第二补油单向阀5、12、第一、第二低压溢流阀6、8、第一、第二溢流单向阀7、11、安全阀10、梭阀9、主泵进、出油口压力传感器13、3、第一、第二工作缸14.1、14.2、第一、第二溢流阀15、16、第一、第二、第三换向阀17、18、20、辅助缸19、第一、第二控制阀21、22、油箱、控制器；
原动机1、主泵2和补油泵3为主轴相联接，主泵2的Pa口与主泵出油口压力传感器3、第一补油单向阀5的出油口、第一溢流单向阀7的进油口、梭阀9的第一油口和第一控制口、第三换向阀20的P口连通，主泵2的Pb口与主泵进油口压力传感器13、第二补油单向阀12的出油口、第二溢流单向阀11的进油口、梭阀9的第二油口和第二控制口、第三换向阀20的T口连通，补油泵4的出油口与第一、第二补油单向阀5、12的进油口、第一低压溢流阀6的进油口连通，第一、第二溢流单向阀7、11的出油口与安全阀10的进油口连通，梭阀9的第三油口与第二低压溢流阀8的进油口连通，补油泵4的进油口、安全阀10的出油口、第一、第二低压溢流阀6、8的出油口与油箱连通；
所述的第一、第二换向阀17、18是分别是具有O型和M型中位机能的三位四通换向阀，第三换向阀20是两位四通电磁换向阀，第一工作缸14.1和辅助缸19安装了位移传感器，第一、第二工作缸14.1、14.2并联连通且结构尺寸相同，第一工作缸14.1的缸径与杆径之比与辅助缸19的缸径和杆径之比相等，辅助缸19的活塞腔的容积大于第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的容积和，辅助缸19的活塞杆腔的容积大于第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞杆腔的容积和，第一换向阀17的A口与第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔、第二溢流阀16的进油口连通，第一换向阀17的B口与第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞杆腔、第一溢流阀15的进油口连通，第一换向阀17的T口与第二换向阀18的P口连通，第一换向阀17的P口与第三换向阀20的A口连通，第二换向阀18的A口与辅助缸19的活塞腔连通，第二换向阀19的B口与辅助缸19的活塞杆腔连通，第二换向阀18的T口与第三换向阀20的B口连通，第一、第二溢流阀15、16的出油口与油箱连通；
第一、第二溢流阀15、16为先导式溢流阀，第一、第二控制阀21、22为两位两通电磁换向阀，第一控制阀21的A口和B口分别与第一溢流阀15的外控口K和油箱连通，第二控制阀22的A口和B口分别与第二溢流阀16的外控口K和油箱连通，当第一工作缸14.1和辅助缸19的位移传感器的数据传给控制器，如果第一、第二工作缸14.1、14.2和辅助缸19的位移不同步，那么动臂上升过程中，第一控制阀21的电磁阀通电，第一溢流阀15的外控口K与油箱连通，那么第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞杆腔的液压油通过第一溢流阀15流回油箱，补油泵4通过第二补油单向阀12向主泵Pb口补油，当第一、第二工作缸14.1、14.2和辅助缸19的位移同步时，第一控制阀21的电磁阀断电；
第一、第二、第三换向阀17、18、20及相互连通管线构成了插装式换向阀组。
安全阀10的压力设定值为40MPa，第一工作缸14.1的活塞杆腔与活塞腔的面积比为0.5，系数a等于0.9，那么当动臂在下降过程中，第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力等于或大于18MPa时，第二、第三、第五电磁铁2Y、3Y、5Y通电，第一、第四电磁铁1Y、4Y断电，当动臂在下降过程中，第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力小于18MPa时，第一、第四电磁铁1Y、4Y通电，第二、第三、第五电磁铁2Y、3Y、5Y断电；
当动臂下降过程中，第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力波动较小时，系数a取值较大，第一、第二工作缸14.1、14.2的活塞腔的压力波动较大时，系数a取值较小。

Claims (5)

1.一种泵控缸液压回路，它包括原动机（1）、主泵（2）、补油泵（4）、第一、第二补油单向阀（5、12）、第一、第二低压溢流阀（6、8）、第一、第二溢流单向阀（7、11）、安全阀（10）、梭阀（9）、主泵进、出油口压力传感器（13、3）、第一、第二工作缸（14.1、14.2）、第一、第二溢流阀（15、16）、第一、第二、第三换向阀（17、18、20）、辅助缸（19）、第一、第二控制阀（21、22）、油箱、控制器，所述的第一换向阀（17）的A口与第二溢流阀（16）的进油口、第一、第二工作缸（14.1、14.2）的活塞腔连通，第一换向阀（17）的B口与第一溢流阀（15）的进油口、第一、第二工作缸（14.1、14.2）的活塞杆腔连通，第一换向阀（17）的T口与第二换向阀（18）的P口连通，第二换向阀（18）的A口与辅助缸（19）的活塞腔连通，第二换向阀（18）的B口与辅助缸（19）的活塞杆腔连通，第一、第二溢流阀（15、16）的出油口与油箱连通，其特征是：所述的第三换向阀（20）是四通换向阀，第三换向阀（20）的P口、T口、A口、B口分别与主泵（2）的Pa口、主泵（2）的Pb口、第一换向阀（17）的P口、第二换向阀（18）的T口连通。
2.如权利要求1所述的泵控缸的液压回路，其特征是第三换向阀（20）为两位四通换向阀或三位四通换向阀。
3.如权利要求1或2所述的泵控缸的液压回路，其特征是第三换向阀（20）为电磁换向阀或电液换向阀。
4.如权利要求1所述的泵控缸的液压回路，其特征是第一、第二溢流阀（15、16）为先导式溢流阀，第一、第二控制阀（21、22）为两通换向阀，第一控制阀（21）的A口和B口分别与第一溢流阀（15）的外控口K和油箱连通，第二控制阀（22）的A口和B口分别与第二溢流阀（16）的外控口K和油箱连通。
5.所述的泵控缸液压回路的控制方法，其特征是动臂下降过程中，第一、第二工作缸（14.1、14.2）的活塞腔的压力大于或等于安全阀（10）的压力设定值、第一工作缸（14.1）的活塞杆腔与活塞腔的面积比及系数a的乘积时，第二、第三、第五电磁铁（2Y、3Y、5Y）通电，第一、第四电磁铁（1Y、4Y）断电，当第一、第二工作缸（14.1、14.2）的活塞腔的压力小于安全阀（10）的压力设定值、第一工作缸（14.1）的活塞杆腔与活塞腔的面积比及系数a的乘积时，第一、第四电磁铁（1Y、4Y）通电，第二、第三、第五电磁铁（2Y、3Y、5Y）断电，系数a的取值范围为0≤a≤1。
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