CN107605843A - 一种多功能工作斗电液调平阀组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能工作斗电液调平阀组，工作斗电液调平阀组分别连通第一平衡阀的V1端和V2端、第二平衡阀的V1端和V2端，第一平衡阀的C1端和C2端连通调平油缸两端口，第二平衡阀的C1端和C2端连通摆动油缸两端口。负载自补偿两位三通电子比例阀直接完成压力负载敏感补偿控制，两个两位三通电子比例阀组合控制调平油缸方向及速度，两阀芯额定流量不对称布置容易实现对不对称受压面积的调平油缸小流量高分辨率的流量精确控制；卸荷电子比例阀与单向回油节流阀组合控制工作斗摆动转速，实现小流量微动控制，同时工作斗摆动速度比例可调；单向回流阀隔绝卸荷电子比例阀快速应急卸荷带来的压力冲击。

Description

一种多功能工作斗电液调平阀组

技术领域

本发明涉及一种多功能工作斗电液调平阀组，属于液压技术领域，适用于工作斗举升臂架类工程机械，尤其适用于高空作业车。

背景技术

高空作业车作为典型的工作斗举升作业装置，工作斗调平系统安全可靠、快速稳定是其核心需求。目前，典型的工作斗调平系统分为机械调平、静液压调平和电液控制调平三种。

机械调平一般采用拉杆机械调平或链条机构调平，其机械调平结构复杂，多用于折叠臂类高空作业车。机械调平机构重量较大从而减少了举高臂架的作业幅度范围。

静液压调平采用双液压缸等容积静液压驱动控制，多用于28m以下伸缩臂类或折叠伸缩混合式臂体高空作业车，受双液压缸之间液压油可压缩性和软管弹性的限制，当管道长度超过临界值时在臂架的举升过程中难以满足工作斗水平倾角小于5°的标准要求。

专利CN200820087199采用了两组等容积双液压缸来完成较高举升臂的工作斗调平。受限于管道长度和折叠机构特点的影响，采用下伸缩油缸组拉杆机械连接上伸缩油缸组方案，结构十分复杂，制造经济性较差。

第三种为电液控制调平，一般采用工作斗倾角传感器信号控制标准工业板式安装电磁开关换向阀或电子比例换向阀驱动调平油缸调平工作斗，多用于大米数高空作业车工作斗调平。

采用电磁开关换向阀驱动调平油缸的方案，受电磁开关换向压力冲击和过油流量无法精确控制等因素的影响，工作斗调平倾角偏差较大、稳定性和安全性较差；

专利CN201210483347采用调速阀串联比例阀驱动调平油缸的方案。其特点：所诉调平油缸的液压油流量受调速阀和调平比例阀双重串联控制。通过调速阀和接受控制器信号的电子比例阀共同控制调平油缸伸缩来完成工作斗前倾或后倾，从而完成工作斗调平控制。

该方案存在以下缺点：调速阀流量压力控制响应需要时间且因阀芯运动振荡造成压力冲击，导致臂架起动时工作斗调平倾角容易超限紧急停车，降低了调平油缸响应的快速性和稳定性，从而影响工作斗作业的安全性和可靠性；

调平阀组是工作斗调平控制的核心元件，其原理直接决定了调平系统的准确性、快速性、稳定性、功能多样化的集成和防冲击能力。如何实现调平油缸安全可靠的比例伸缩，对电控制信号快速响应和多功能集成降低成本是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多功能工作斗电液调平阀组。

为达到上述目的，本发明提供一种多功能工作斗电液调平阀组，包括调平油缸和摆动油缸，还包括平衡阀和工作斗电液调平阀组，所述平衡阀包括第一平衡阀和第二平衡阀，所述工作斗电液调平阀组分别连通所述第一平衡阀的V1端、所述第一平衡阀的V2端、所述第二平衡阀的V1端和所述第二平衡阀的V2端，所述第一平衡阀的C1端、第一平衡阀的C2端分别连通所述调平油缸两端口，所述第二平衡阀的C1端、所述第二平衡阀的C2端分别连通所述摆动油缸两端口。

优先地，所述工作斗电液调平阀组包括工作斗电液调平阀组进油口P、工作斗电液调平阀组回油口T、单向回流阀、摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构分别连通所述第一平衡阀的V1端、所述第一平衡阀的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构分别连通所述第二平衡阀的V1端和所述第二平衡阀的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构、所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构均分别连通所述工作斗电液调平阀组进油口P，所述单向回流阀进油口分别连通所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述单向回流阀出油口连通所述工作斗电液调平阀组回油口T。

优先地，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构包括无杆腔电子比例阀和有杆腔电子比例阀，所述无杆腔电子比例阀进油口连通所述有杆腔电子比例阀进油口，所述工作斗电液调平阀组进油口P连通所述无杆腔电子比例阀进油口、所述有杆腔电子比例阀进油口之间的节点a，所述无杆腔电子比例阀工作油口连通所述第一平衡阀的V1端，所述有杆腔电子比例阀工作油口连通所述第一平衡阀的V2端，所述无杆腔电子比例阀回油口、所述有杆腔电子比例阀回油口均连通所述单向回流阀进油口。

优先地，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构包括电磁开关换向阀和单向回油节流阀，所述单向回油节流阀包括第一单向回油节流阀和第二单向回油节流阀，所述电磁开关换向阀进油口连通所述节点a，所述电磁开关换向阀第一工作油口连通所述第一单向回油节流阀进油口，所述电磁开关换向阀第二工作油口连通所述第二单向回油节流阀进油口，所述电磁开关换向阀回油口连通所述单向回流阀进油口。

优先地，包括溢流阀，所述溢流阀进油口连通所述节点a，所述溢流阀出油口连通所述单向回流阀出油口。

优先地，包括卸荷电子比例阀，所述卸荷电子比例阀进油口连通所述节点a，所述卸荷电子比例阀出油口连通所述单向回流阀出油口。

本发明所达到的有益效果：

1. 负载自补偿两位三通电子比例阀直接完成压力负载敏感补偿控制，避免串联两通压力补偿阀起始阶段的阀芯动态响应带来的压力冲击，两个两位三通电子比例阀组合控制调平油缸方向及速度，两阀芯额定流量不对称布置容易实现对不对称受压面积的调平油缸小流量高分辨率的流量精确控制；

2.卸荷电子比例阀与单向回油节流阀组合控制工作斗摆动转速，实现小流量微动控制，同时工作斗摆动速度比例可调。

3.卸荷电子比例阀通过控制开启时间斜坡来消除长管路高压流体因过流面突然变大转化成高速流体带来的压力冲击，卸荷时压力释放更平稳，避免造成工作斗调平油缸受液压冲击带来的振动；

4. 单向回流阀隔绝卸荷电子比例阀快速应急卸荷带来的压力冲击。

附图说明

图1是本装置的结构图。

附图中标记含义；1-工作斗电液调平阀组；11-溢流阀；12-卸荷电子比例阀；13-无杆腔电子比例阀；14-有杆腔电子比例阀；15-电磁开关换向阀；16-单向回油节流阀；161-第一单向回油节流阀；162-第二单向回油节流阀；17-单向回流阀；2-平衡阀；21-第一平衡阀；22-第二平衡阀；3-调平油缸；4-摆动油缸；P-工作斗电液调平阀组进油口、T-工作斗电液调平阀组回油口、A1-无杆腔工作油口、B1-有杆腔工作油口、A2-摆动油缸第一工作油口、B2-摆动油缸第二工作油口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种多功能工作斗电液调平阀组，包括调平油缸3和摆动油缸4，还包括平衡阀2和工作斗电液调平阀组1，所述平衡阀2包括第一平衡阀21和第二平衡阀22，所述工作斗电液调平阀组1分别连通所述第一平衡阀21的V1端、所述第一平衡阀21的V2端、所述第二平衡阀22的V1端和所述第二平衡阀22的V2端，所述第一平衡阀21的C1端、第一平衡阀21的C2端分别连通所述调平油缸3两端口，所述第二平衡阀22的C1端、所述第二平衡阀22的C2端分别连通所述摆动油缸4两端口。

进一步地，所述工作斗电液调平阀组1包括工作斗电液调平阀组进油口P、工作斗电液调平阀组回油口T、单向回流阀17、摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构分别连通所述第一平衡阀21的V1端、所述第一平衡阀21的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构分别连通所述第二平衡阀22的V1端和所述第二平衡阀22的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构、所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构均分别连通所述工作斗电液调平阀组进油口P，所述单向回流阀17进油口分别连通所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述单向回流阀17出油口连通所述工作斗电液调平阀组回油口T。

进一步地，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构包括无杆腔电子比例阀13和有杆腔电子比例阀14，所述无杆腔电子比例阀13进油口连通所述有杆腔电子比例阀14进油口，所述工作斗电液调平阀组进油口P连通所述无杆腔电子比例阀13进油口、所述有杆腔电子比例阀14进油口之间的节点a，所述无杆腔电子比例阀13工作油口连通所述第一平衡阀21的V1端，所述有杆腔电子比例阀14工作油口连通所述第一平衡阀21的V2端，所述无杆腔电子比例阀13回油口、所述有杆腔电子比例阀14回油口均连通所述单向回流阀17进油口。

进一步地，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构包括电磁开关换向阀15和单向回油节流阀16，所述单向回油节流阀16包括第一单向回油节流阀161和第二单向回油节流阀162，所述电磁开关换向阀15进油口连通所述节点a，所述电磁开关换向阀15第一工作油口连通所述第一单向回油节流阀161进油口，所述电磁开关换向阀15第二工作油口连通所述第二单向回油节流阀162进油口，所述电磁开关换向阀15回油口连通所述单向回流阀17进油口。

进一步地，包括溢流阀11，所述溢流阀11进油口连通所述节点a，所述溢流阀11出油口连通所述单向回流阀17出油口。

进一步地，包括卸荷电子比例阀12，所述卸荷电子比例阀12进油口连通所述节点a，所述卸荷电子比例阀12出油口连通所述单向回流阀17出油口。

无杆腔电子比例阀13和有杆腔电子比例阀14为两位三通电子比例阀。

溢流阀11设在多功能工作斗电液调平阀组进油口P与多功能工作斗电液调平阀组回油口T之间，用于过载保护，限制多功能工作斗电液调平阀组的最高压力。

卸荷电子比例阀12为两位两通电子比例阀，设在多功能工作斗电液调平阀组进油口P和多功能工作斗电液调平阀组回油口T之间，用于工作斗待机卸荷、紧急停止卸荷和摆动速度控制。其比例开启功能可以实现多功能工作斗电液调平阀组进油口P的高压流体于设定时间内缓慢释放或快速释放，还可以比例设定开口大小配合单向回油节流阀实现摆动油缸摆动速度无级可调。

无杆腔电子比例阀13为两位三通电子比例阀，其进油口与多功能工作斗电液调平阀组进油口P相连，其工作油口与无杆腔工作油口A1相连，其回油口与回油单向阀17进油口相连。当其接受控制器控制信号时，无杆腔电子比例阀13开启功能可以控制从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流入无杆腔工作油口A1的流量大小，通过其自身自补偿功能实现与调平油缸3负载无关的伸出速度控制。当其无信号输入时，实现无杆腔工作油口A1油液连通回油单向阀17进油口，流经回油单向阀17连通多功能工作斗电液调平阀组回油口T。

有杆腔电子比例阀14为两位三通电子比例阀，其进油口与多功能工作斗电液调平阀组进油口P相连，其工作油口与有杆腔工作油口B1相连，其回油口与回油单向阀17进油口相连。当其接受控制器控制信号时，比例开启功能可以控制从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流入有杆腔工作油口B1的流量大小，通过其自身自补偿功能实现与调平油缸3负载无关的回缩速度控制。当其无信号输入时，实现无杆腔工作油口B1油液连通回油单向阀17进油口，流经回油单向阀17连通多功能工作斗电液调平阀组回油口T。

电磁开关换向阀15为三位四通电磁换向阀，其作用是实现摆动油缸4的运动方向控制。其进油口与多功能工作斗电液调平阀组进油口P相连，其第一工作油口与第一单向回油节流阀161进油口相连，其第二工作油口与第二单向回油节流阀162进油口相连，其回油口与回油单向阀17进油口相连。

单向回油节流阀16为为进油全通回油节流的节流阀，其作用使摆动油缸4的回油形成节流背压，提高摆动油缸的小流量微动稳定性。第一单向回油节流阀161出油口与摆动油缸第一工作油口A2相连，第二单向回油节流阀162出油口与摆动油缸第二工作油口B2相连。

回油单向阀17出油口与溢流阀11出油口、卸荷电子比例阀12出油口、多功能工作斗电液调平阀组回油口T相连。其作用是隔绝卸荷电子比例阀12紧急卸荷时多功能工作斗电液调平阀组回油口T形成的高速流体对调平油缸3压力冲击。

多功能工作斗电液调平阀组1与平衡阀2、调平油缸3及摆动油缸4共同组成工作斗液压控制系统。其中，平衡阀2为双向平衡阀，包括第一平衡阀21和第二平衡阀22。

平衡阀2为双向平衡阀，第一平衡阀21设于多功能工作斗电液调平阀组1和调平油缸3之间，其作用是防止调平油缸3因重力导致的失速以及调平油缸3静置时锁止。第二平衡阀22设于多功能工作斗电液调平阀组1和摆动油缸4之间，其作用是防止摆动油缸4因重力导致的失速以及摆动油缸4静置时锁止。

本发明的多功能工作斗电液调平阀组及其液压控制系统，因两位三通电子比例阀负载自补偿能力无需前置调速阀补偿负载压力，能完成调平油缸比例调速稳定伸缩。无杆腔电子比例阀和有杆腔电子比例阀分体布置，两电子比例阀流量分体布置容易实现对不对称受压面积的调平油缸小流量高分辨率的流量精确控制；因单向回油节流阀形成的回油节流背压和旁路布置的卸荷电子比例阀的比例开启能实现工作斗摆动油缸比例调速旋转，通过卸荷电子比例阀的开启时间及开口大小的比例设定实现工作斗待机缓冲卸荷、工作斗运动的紧急停止卸荷功能；通过回油单向阀能实现隔绝卸荷电子比例阀紧急停止卸荷时多功能工作斗电液调平阀组回油口形成的高速流体对调平油缸压力冲击。多功能工作斗电液调平阀组的集成设计简化了液压系统管路布置，卸荷电子比例阀的多功能设定降低了液压系统成本，其工作原理如下：

1.调平油缸比例调速稳定伸缩：当卸荷电子比例阀12接受控制器信号关闭、无杆腔电子比例阀13接受控制器信号处于左位比例开启、有杆腔电子比例阀14处于默认弹簧位时，压力油从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流经无杆腔电子比例阀13到达无杆腔工作油口A1，继而流经第一平衡阀21流入调平油缸3无杆腔，推出调平油缸3活塞杆，被推出调平油缸3有杆腔液压油流经第一平衡阀21 、有杆腔电子比例阀14和回油单向阀17至多功能工作斗电液调平阀组回油口T，完成调平油缸3伸出动作液压回路；

当卸荷电子比例阀12接受控制器信号关闭、有杆腔电子比例阀14接受控制器信号处于右位比例开启、无杆腔电子比例阀13处于默认弹簧位时，压力油从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流经有杆腔电子比例阀14到达有杆腔工作油口B1，继而流经第二平衡阀22流入调平油缸3有杆腔，推回调平油缸3活塞，被推回调平油缸3无杆腔液压油流经第一平衡阀21 、无杆腔电子比例阀13和回油单向阀17至多功能工作斗电液调平阀组回油口T，完成调平油缸3缩回动作液压回路；无杆腔电子比例阀13和有杆腔电子比例阀14阀芯的自动补偿能自动补偿负载压力，保证输出流量稳定响应控制器信号。无杆腔电子比例阀和有杆腔电子比例阀采用螺纹插装分体布置，两阀芯额定流量不对称布置容易实现对不对称受压面积的调平油缸小流量高分辨率的流量精确控制。

2.摆动油缸比例调速稳定旋转：当卸荷电子比例阀12接受控制器信号比例开启、电磁开关换向阀15接受控制器信号处于右位时，部分压力油从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流经电磁开关换向阀15、第一回油单向节流阀161流入摆动油缸第一工作油口A2，继而流经第二平衡阀22流入摆动油缸4推动摆动油缸左旋。摆动油缸4被推出的回油流经第二平衡阀22、摆动油缸第二工作油口B2、第二回油单向节流阀162、电磁开关换向阀15和回油单向阀17至多功能工作斗电液调平阀组回油口T，摆动油缸完成左旋动作。另一部分压力油流经卸荷电子比例阀12至多功能工作斗电液调平阀组回油口T。

当卸荷电子比例阀12接受控制器信号比例开启、电磁开关换向阀15接受控制器信号处于左位时，部分压力油从多功能工作斗电液调平阀组进油口P流经电磁开关换向阀15、第二回油单向节流阀162流入摆动油缸第二工作油口B2，继而流经第二平衡阀22流入摆动油缸4推动摆动油缸右旋。摆动油缸4被推出的回油流经第二平衡阀22、摆动油缸第一工作油口A2、第一回油单向节流阀161、电磁开关换向阀15和回油单向阀17至多功能工作斗电液调平阀组回油口T，摆动油缸完成右旋动作。另一部分压力油流经卸荷电子比例阀12至多功能工作斗电液调平阀组回油口T。摆动油缸负载较为稳定，摆动速度取决于流经卸荷电子比例阀12至多功能工作斗电液调平阀组回油口T流量大小。因单向回油节流阀16稳定回油节流背压使经常在小流量下工作的摆动油缸4运动更平稳，从而实现摆动油缸比例调速稳定旋转。

3.工作斗待机的缓冲卸荷和紧急停止卸荷：

当工作斗从运动状态转为待机时，卸荷电子比例阀12接受控制器信号于设定时间内比例开启，压力油直接经卸荷电子比例阀12流入多功能工作斗电液调平阀组回油口T，完成缓冲卸荷功能。通过卸荷电子比例阀12设定时间的比例节流开启，将多功能工作斗电液调平阀组进油P口高压流体缓慢节流释放，将压力势能转换为热能，从而达到避免高压流体因过流面突然变大产生高速流体形成的液压冲击。

当工作斗在危险工况下从运动状态转为紧急停止时，卸荷电子比例阀12接受控制器信号于设定极短时间内快速开启，压力油直接经卸荷电子比例阀12流入多功能工作斗电液调平阀组回油口T，完成快速卸荷功能。

4. 隔绝高速流体对调平油缸压力冲击：

多功能工作斗电液调平阀组进油P口于在工作斗运动时形成的高压流体。当工作斗在危险工况下从运动状态转为紧急停止时，高压流体因过流面突然变大产生高速流体形成的液压冲击在回路中流窜。回油单向阀17的单向截止功能能隔绝高速流体反冲至调平油缸3的进油口而导致的调平油缸3振荡。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多功能工作斗电液调平阀组，包括调平油缸（3）和摆动油缸（4），其特征在于，还包括平衡阀（2）和工作斗电液调平阀组（1），所述平衡阀（2）包括第一平衡阀（21）和第二平衡阀（22），所述工作斗电液调平阀组（1）分别连通所述第一平衡阀（21）的V1端、所述第一平衡阀（21）的V2端、所述第二平衡阀（22）的V1端和所述第二平衡阀（22）的V2端，所述第一平衡阀（21）的C1端、第一平衡阀（21）的C2端分别连通所述调平油缸（3）两端口，所述第二平衡阀（22）的C1端、所述第二平衡阀（22）的C2端分别连通所述摆动油缸（4）两端口。

2.根据权利要求1所述的一种多功能工作斗电液调平阀组，其特征在于，所述工作斗电液调平阀组（1）包括工作斗电液调平阀组进油口（P）、工作斗电液调平阀组回油口（T）、单向回流阀（17）、摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构分别连通所述第一平衡阀（21）的V1端、所述第一平衡阀（21）的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构分别连通所述第二平衡阀（22）的V1端和所述第二平衡阀（22）的V2端，所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构、所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构均分别连通所述工作斗电液调平阀组进油口（P），所述单向回流阀（17）进油口分别连通所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构和所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构，所述单向回流阀（17）出油口连通所述工作斗电液调平阀组回油口（T）。

3.根据权利要求2所述的一种多功能工作斗电液调平阀组，其特征在于，所述调平油缸比例调速稳定伸缩控制机构包括无杆腔电子比例阀（13）和有杆腔电子比例阀（14），所述无杆腔电子比例阀（13）进油口连通所述有杆腔电子比例阀（14）进油口，所述工作斗电液调平阀组进油口（P）连通所述无杆腔电子比例阀（13）进油口、所述有杆腔电子比例阀（14）进油口之间的节点a，所述无杆腔电子比例阀（13）工作油口连通所述第一平衡阀（21）的V1端，所述有杆腔电子比例阀（14）工作油口连通所述第一平衡阀（21）的V2端，所述无杆腔电子比例阀（13）回油口、所述有杆腔电子比例阀（14）回油口均连通所述单向回流阀（17）进油口。

4.根据权利要求3所述的一种多功能工作斗电液调平阀组，其特征在于所述摆动油缸比例调速稳定旋转控制机构，包括电磁开关换向阀（15）和单向回油节流阀（16），所述单向回油节流阀（16）包括第一单向回油节流阀（161）和第二单向回油节流阀（162），所述电磁开关换向阀（15）进油口连通所述节点a，所述电磁开关换向阀（15）第一工作油口连通所述第一单向回油节流阀（161）进油口，所述电磁开关换向阀（15）第二工作油口连通所述第二单向回油节流阀（162）进油口，所述电磁开关换向阀（15）回油口连通所述单向回流阀（17）进油口。

5.根据权利要求3所述的一种多功能工作斗电液调平阀组，其特征在于，包括溢流阀（11），所述溢流阀（11）进油口连通所述节点a，所述溢流阀（11）出油口连通所述单向回流阀（17）出油口。

6.根据权利要求2所述的一种多功能工作斗电液调平阀组，其特征在于，包括卸荷电子比例阀（12），所述卸荷电子比例阀（12）进油口连通所述节点a，所述卸荷电子比例阀（12）出油口连通所述单向回流阀（17）出油口。