CN107781251B - 一种多路阀、液压系统及平地机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多路阀、液压系统及平地机，其中，多路阀包括串联设置在液压系统供油油路上且与多个执行元件对应的控制阀联，每个控制阀联中均设有补偿元件(3)，补偿元件(3)的控制端能够引入各个子系统中执行元件的最大负载压力，且各个控制阀联的控制端相互连通，能够根据补偿元件(3)所在子系统的负载压力与最大负载压力比较的结果，对补偿元件(3)所在子系统的供油量进行调整。当多个不同负载的执行元件同时动作时，此种多路阀使各控制阀联中的流量根据负载的比例进行分配，以达到各个执行元件协调动作的效果。

Description

一种多路阀、液压系统及平地机

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，尤其涉及一种多路阀、液压系统及平地机。

背景技术

平地机一般有以下多种动作：左右铲刀提升、后松土、前推土、铲刀引出、铲土角变化、马达回转、前轮倾斜铰接转向和铲刀摆动，为了简化液压系统的结构，一般采用多路阀对这些完成这些动作需要的执行元件进行控制。

如图1所示方案为主流平地机采用的多路阀，该多路阀将四个主阀串联设置，根据控制需求的不同，存在第一主阀1a和第二主阀2a，第一主阀1a和第二主阀2a的结构不同。多路阀所在的液压系统可采用齿轮泵供油，并在系统回油油路上设有溢流阀3a，以在各执行元件需要流量较少时，使多余油液从溢流阀3a返回油箱。

但是，此种多路阀在应用过程中存在以下几个问题：

(1)各联执行机构分配的流量不能根据实际需求进行分配，复合动作效果较差。

(2)由于采用开中心多路阀，如果各联负载不同时，对主阀的手柄动作同样的行程时，由于负载的不同会导致主阀允许通过的流量也不同，因而推动手柄换向时操作手感较差。

(3)由于液压系统采用定量泵供油，在低负载工况下工作时，齿轮泵仍在以恒定的流量供油，大部分多余的油液只能通过溢流阀3a返回油箱，因而这种多路阀应用时也存在较大的损失，导致系统发热量较大。

而平地机在实际作业时，对左右铲刀提升、铲刀引出和马达回转等动作的复合效果要求较高，这时目前亟待解决的主要问题。另外，为了方便使用，最好也能使平地机在不同工况下操作的手感较好，为了提高液压系统工作效率，最好能减小系统能量损失。

发明内容

本发明的目的是提出一种多路阀、液压系统及平地机，能够提高液压系统中各个执行元件复合动作的效果。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种多路阀，包括：串联设置在液压系统供油油路上且与多个执行元件对应的控制阀联，每个所述控制阀联中均设有补偿元件，所述补偿元件的控制端能够引入各个子系统中所述执行元件的最大负载压力，且各个所述补偿元件的控制端相互连通，能够根据所述补偿元件所在子系统的负载压力与所述最大负载压力比较的结果，对所述补偿元件所在子系统的供油量进行调整。

进一步地，每个所述控制阀联还包括控制所述执行元件动作的主阀，所述补偿元件沿着进油油路设在所述主阀的下游。

进一步地，所述补偿元件为两位两通比例液控阀。

进一步地，所述补偿元件具有进油口、出油口、第一控制油口和第二控制油口，所述进油口与所述第一控制油口连通，所述出油口与所述第二控制油口连通，且所述出油口能够在所述执行元件动作时与执行元件的进油油路连通。

进一步地，各个所述补偿元件的第二控制油口相互连通。

进一步地，每个所述控制阀联还包括双向液压锁，用于在所述主阀处于中位时对所述执行元件进行锁止。

进一步地，多个所述控制阀联中的至少一个控制阀联中的主阀具有浮动功能位，所述浮动功能位的进油油道上设有第一阻尼，能够阻止所述补偿元件出口的液压油提供给所述执行元件，并通过所述补偿元件出口的液压油打开所述双向液压锁。

进一步地，所述主阀的工作位和/或浮动功能位的进油油道上设有第二阻尼。

进一步地，各个所述补偿元件的控制端均与负载敏感油口连通，用于将所述最大负载压力引至各个所述补偿元件的控制端。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种液压系统，包括上述实施例所述多路阀。

为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种平地机，包括上述实施例所述的液压系统。

进一步地，所述多路阀中的一个控制阀联具有浮动功能，具有浮动功能的所述控制阀联与铲刀升降执行元件连接。

基于上述技术方案，本发明的多路阀，在各个控制阀联中均设有补偿元件，能够根据补偿元件所在子系统的负载压力与最大负载压力进行比较，从而对补偿元件所在子系统的供油量进行调整。当多个不同负载的执行元件同时动作时，补偿元件可以根据所在子系统的负载大小动态调整通过该控制阀联的流量，使各控制阀联中的流量能够根据负载的比例进行分配，以达到各个执行元件协调动作的效果。

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为现有技术中串联式多路阀的液压原理图；

图2为本发明多路阀的一种实施例的液压原理图；

图3为本发明的多路阀中第一主阀的原理示意图；

图4为图3所示多路阀中第一液压锁的原理示意图；

图5为图3所示多路阀中补偿元件的一个实施例的原理示意图；

图6为图3所示多路阀中第二主阀的原理示意图；

图7为图3所示多路阀中第二液压锁的原理示意图；

图8为本发明多路阀的另一种实施例的液压原理图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

为了克服现有技术中多路阀存在的缺陷，本发明提供了一种改进的多路阀，如图2至图8所示。在一个示意性的实施例中，该多路阀包括：串联设置在液压系统供油油路上且与多个执行元件对应的控制阀联，每个控制阀联中均设有补偿元件3，补偿元件3的控制端能够引入各个子系统中执行元件的最大负载压力，且各个补偿元件3的控制端相互连通，能够根据补偿元件3所在子系统的负载压力与最大负载压力比较的结果，对补偿元件3所在子系统的供油量进行调整。

对于本发明的该实施例，当多个不同负载的执行元件同时动作时，尤其是最大负载和最小负载差别较大时，补偿元件3可以根据所在子系统的负载大小动态调整通过该控制阀联的流量，使各控制阀联中的流量能够根据负载的比例进行分配，达到流量供应与需求相互匹配，以达到各个执行元件协调动作的效果。如果该多路阀用于平地机，则能够提升左右铲刀提升、铲刀引出和马达回转等的复合动作效果。

进一步地，每个控制阀联还包括控制执行元件动作的主阀，即图2中的第一主阀1和第二主阀5。由于现有技术的多路阀没有设置补偿元件，当推动各个主阀的手柄时，对于负载较小的液压子系统，主阀的阀芯以较快的速度被推动，对于负载较大的液压子系统，主阀的阀芯以较慢的速度被推动，即手柄动作同样的行程时，由于负载的不同导致主阀允许通过的流量也不同，因而推动手柄换向时操作手感较差。而本发明的多路阀中设置的补偿元件3可以实时根据负载调整通过主阀的流量，当手柄动作同样的行程时，主阀的阀芯被推动的速度接近，操作者在操作各个手柄时的手感较好。

优选地，各个补偿元件3的控制端均与负载敏感油口LS连通，用于将最大负载压力引至各个补偿元件3的控制端。一般来说，在负载敏感液压系统中，会在各个执行元件处设置梭阀网络，以获取各个执行元件中的最大负载压力，并引至负载敏感油口LS，以实时地根据负载情况调节液压系统的供油量。该实施例可以直接利用负载敏感油路LS获取的最大负载压力与补偿元件3所在子系统的负载压力相互作用，从而调节分配给补偿元件3所在子系统的流量，能够充分利用现有油路，简化油路结构。

优选地，补偿元件3沿着进油油路设在主阀的下游。本发明的该实施例相当于采用阀后补偿的方式，当多个不同负载的执行元件同时动作时，如果主泵提供的流量无法满足系统所需流量，则会根据各个主阀的开口量按比例调整相应负载的流量供给，达到各个执行元件协调动作的效果。

在上述的各个实施例中，优选地，补偿元件3为两位两通比例液控阀。补偿元件3采用液控阀可以实时利用子系统与整个系统的压力对补偿元件3的动作进行控制，能够达到更加准确的控制效果。

具体地，如图2和图5所示，补偿元件3具有进油口3-1、出油口3-2、第一控制油口3-3和第二控制油口3-4，第二控制油口3-4设置在比例液控阀的弹簧侧。其中，进油口3-1与第一控制油口3-3连通，出油口3-2与第二控制油口3-4连通，且出油口3-2能够在执行元件动作时与执行元件的进油油路连通。

进一步地，各个补偿元件3的第二控制油口3-4相互连通，例如，可以均与负载敏感油口LS连通，用于引入各个子系统中执行元件的最大负载压力。

本发明多路阀的另一个改进点在于将双向液压锁集成在多路阀内部。在一个实施例中，每个控制阀联还包括双向液压锁，例如图2中的第一液压锁2和第二液压锁6，用于在主阀处于中位时对执行元件进行锁止。由于平地机的一些动作需要进行位置保持，采用此种多路阀可以满足平地机在作业时各个执行元件特殊的功能需求。而且将双向液压锁集成在多路阀中，省去了单独选配设置双向液压锁的环节，可以节约管路，从而简化液压系统的结构，减小液压系统连接的难度，并使液压系统的结构更加紧凑。

在此基础上，在一个改进的实施例中，如图3所示，多个控制阀联中的至少一个控制阀联中的主阀具有浮动功能位，浮动功能位的进油油道上设有第一阻尼8，能够阻止补偿元件3出口的液压油提供给执行元件，并通过补偿元件3出口的液压油打开双向液压锁。

例如，图2和图3所示多路阀中的第一主阀1具有浮动功能位，第一主阀1具有四位，从左到右依次为：浮动功能位、第一工作位、中位和第二工作位。从补偿元件3的出油口3-2流出的油液分两路，一路通过第一主阀1提供给执行元件，另一路用于打开第一液压锁2。

浮动功能位的进油油道上设置的第一阻尼8能够提高油口1-2处的压力，使油液先用于打开第一液压锁2，待第一液压锁2完全打开后，从补偿元件3的出油口3-2流出的剩余油液就从油口1-2流到回油口T，不能向执行元件供油，相当于执行元件的两个腔体均与回油口T连通，执行元件处于浮动状态，只有在受到外力时执行元件才动作。

在不具有浮动功能的控制阀联中，例如第二主阀5对应的控制阀联，双向液压锁为第二液压锁6，第二液压锁6的结构与第一液压锁2不同，在负载口A2出油的同时会打开负载口B2进行回油，在负载口B2出油的同时会打开负载口A2进行回油，而第一液压锁2还具有油口2-3，用于在浮动状态下，通过油口2-3同时打开负载口A1和B1对应的液压锁。

在另一个更优的实施例中，主阀的工作位和/或浮动功能位的进油油道上设有第二阻尼9。第二阻尼9能够使得在通过进油口P向执行元件供油时，先积累至一定的压力再供油，可减小液压系统中的压力波动，能够满足比例控制主阀高精度的控制要求，使液压系统中的流量趋于平稳，从而提高执行元件动作的平稳性。

上述各实施例均是针对图2来描述的，根据执行元件的数量，可以对多路阀中的各个控制阀联进行扩展。如图8所示，该多路阀包括一个具有浮动功能的控制阀联和四个不具有浮动功能的控制阀联。各个控制阀联可以用于控制平地机的左右铲刀提升、后松土、前推土、铲刀引出、铲土角变化、前轮倾斜铰接转向和铲刀摆动等动作。

下面将以图2为例，对本发明多路阀的工作原理进行详细说明。

(1)在处于单泵单动作时：

以第一主阀1为例，首先在第一主阀1的a1端加力，推动阀杆处在第一主阀1最左端起第二位，从进油口P进入的油液通过第一主阀1的油口1-7口进入，从油口1-4口流出后进入补偿元件3的进油口3-1，进油口3-1的压力油作用在补偿元件3的第一控制油口3-3，使阀芯缓慢向右移动，阀芯开口逐渐变大，同时进油口3-1的油液通过补偿元件3到达出油口3-2，然后进入第一主阀1的油口1-2达到负载油口A1，瞬间在补偿元件3的出油口3-2将负载压力通过单向阀4传递至负载敏感油口LS及补偿元件3的第二控制油口3-4，使系统压力建立至负载压力。

随着a1端外力加大，第一主阀1处于最左端具有浮动功能的位，从进油口P进入的油液仍可通过第一主阀1的油口1-7进入，由于受到第一阻尼8的节流作用，使第一主阀1的油口1-2建立起较高的压力，并将油口1-2的压力传递至第一液压锁2的油口2-3，使第一液压锁2达到双向同时打开，实现该动作的浮动功能。第一主阀1的a1端撤掉力后回中位，第一主阀1的油口1-7关闭，负载敏感油路LS的油液通过第三阻尼7将压力油泄掉，完成低压卸荷。

同样对于第一主阀1的b1端加力，推动第一主阀1处于最右侧的位，负载口B1出油。

(2)在进行复合动作时：

以第一主阀1和第二主阀5为例，首先在第一主阀1的a1端加力，推动阀杆处在第一主阀1最左端起第二位，此时第一主阀1所在控制阀联的工作过程与上述单动作过程相同。

此刻加入第二主阀5，在第二主阀5的a2端加力，推动第二主阀5处在左位，从进油口P进入的油液通过第一主阀1的油口5-7口进入，从油口5-4口流出后进入补偿元件3的进油口3-1，进油口3-1的压力油作用在补偿元件3的第一控制油口3-3，使阀芯缓慢向右移动，阀芯开口逐渐变大，同时进油口3-1的油液通过补偿元件3到达出油口3-2。

此时如果负载口A2的压力小于负载口A1的压力，负载敏感油口LS会将负载口A1的负载压力反馈至第二主阀5所在控制阀联的补偿元件3的第二控制油口3-4，推动补偿元件3处于节流状态，以达到压力补偿的目的，提升两个动作的复合动作效果。如果负载口A2的压力大于负载口A1的压力，负载敏感油口LS会将负载口A2的负载压力反馈至第一主阀1所在控制阀联的补偿元件3的第二控制油口3-4，推动补偿元件3处于节流状态，以达到压力补偿的目的。

其次，本发明还提供了一种液压系统，包括上述实施例所述的多路阀。当该液压系统中包含有多个执行元件时，如果各个执行元件工作时负载相差较大，可以根据所在子系统的负载大小动态调整通过该控制阀联的流量，使各控制阀联中的流量能够根据负载的比例进行分配，达到供应流量与需求流量相互匹配，以达到各个执行元件协调动作的效果；而且操作者在操作不同子系统中的主阀时，主阀的阀芯被推动的速度接近，操作者在操作各个手柄时的手感好。

进一步地，在液压系统中采用变量泵供油时，负载敏感油路LS还会为液压泵提供反馈，如果负载敏感油路LS反映出系统中负载较小，则通过变量泵的调整机构对变量泵的斜盘进行调整，以减小变量泵的流量输出，使液压泵处于高压小流量的等待状态。这样能够减小液压系统的压力损失，从而减小液压系统的发热量。而现有技术中的多路阀由于没有引入补偿元件3调整机制，而且采用定量泵，当执行元件需要的流量较小时，多余的油液只能通过溢流阀返回油箱，由此造成液压系统的压力损失较大。

最后，本发明还提供了一种平地机，包括上述实施例所述的液压系统。此种平地机在作业时，由于安装了本发明的多路阀，能够对各联执行机构所需的流量按需分配，从而提升左右铲刀提升、铲刀引出和马达回转等的复合动作效果；而且，操作者在通过控制主阀的手柄执行不同动作时，操作手感较好；另外，平地机在作业时还能根据负载状况动态调整液压泵的供油量，能够减小系统的压力损失，从而减小发热量，提高平地机的工作效率。

优选地，根据平地机的特殊需求，在作业时需要使铲刀紧贴路面以去除多余表层，为了保证平地机行驶顺畅，最好能够使铲倒具有浮动功能。相应地，多路阀中的一个控制阀联具有浮动功能，具有浮动功能的控制阀联与铲刀升降执行元件连接。

在平地机进行快速行驶的过程中，处于浮动状态的铲斗可以随着路面高度进行实时调整，使平地机的行驶过程更顺畅，并且保护铲斗，从而提高行驶安全性。例如，在执行除雪作业的过程中，铲斗可根据雪地的高度来自动进行调整；在执行刮平作业的过程中，如果路面硬度较高无法进行刮平或者需要越过凹凸路面时，铲斗可以随地形不断进行调整。

以上对本发明所提供的一种多路阀液压系统及平地机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多路阀，其特征在于，包括：串联设置在液压系统供油油路上且与多个执行元件对应的控制阀联，每个所述控制阀联中均设有补偿元件(3)，所述补偿元件(3)为两位两通比例液控阀，所述补偿元件(3)的控制端能够引入各个子系统中所述执行元件的最大负载压力，且各个所述补偿元件(3)的控制端相互连通，能够根据所述补偿元件(3)所在子系统的负载压力与所述最大负载压力比较的结果，对所述补偿元件(3)所在子系统的供油量进行调整；

每个所述控制阀联还包括控制所述执行元件动作的主阀，所述补偿元件(3)沿着进油油路设在所述主阀的下游；

每个所述控制阀联还包括双向液压锁，用于在所述主阀处于中位时对所述执行元件进行锁止；多个所述控制阀联中的至少一个控制阀联中的主阀具有浮动功能位，所述浮动功能位的进油油道上设有第一阻尼(8)，能够阻止所述补偿元件(3)出口的液压油提供给所述执行元件，并通过所述补偿元件(3)出口的液压油打开所述双向液压锁。

2.根据权利要求1所述的多路阀，其特征在于，所述补偿元件(3)具有进油口(3-1)、出油口(3-2)、第一控制油口(3-3)和第二控制油口(3-4)，所述进油口(3-1)与所述第一控制油口(3-3)连通，所述出油口(3-2)与所述第二控制油口(3-4)连通，且所述出油口(3-2)能够在所述执行元件动作时与执行元件的进油油路连通。

3.根据权利要求2所述的多路阀，其特征在于，各个所述补偿元件(3)的第二控制油口(3-4)相互连通。

4.根据权利要求1所述的多路阀，其特征在于，所述主阀的工作位和/或浮动功能位的进油油道上设有第二阻尼(9)。

5.根据权利要求1所述的多路阀，其特征在于，各个所述补偿元件(3)的控制端均与负载敏感油口(LS)连通，用于将所述最大负载压力引至各个所述补偿元件(3)的控制端。

6.一种液压系统，其特征在于，包括权利要求1～5任一所述的多路阀。

7.一种平地机，其特征在于，包括权利要求6所述的液压系统。

8.根据权利要求7所述的平地机，其特征在于，所述多路阀中的一个控制阀联具有浮动功能，具有浮动功能的所述控制阀联与铲刀升降执行元件连接。