CN108118732B - 一种挖掘机动臂液压系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种挖掘机动臂液压系统以及控制方法。该挖掘机动臂液压系统包括：主泵、主阀、动臂油缸和逻辑阀；所述主泵与所述主阀的进油口连接，所述逻辑阀设置于所述主泵与所述主阀进油口之间的油路上；所述主阀的第一工作油口与所述动臂油缸的无杆腔相连，所述主阀的第二工作油口与所述动臂油缸的有杆腔相连。本发明实现按需最佳分配主泵的流量，操控性及整机动作协调性明显改善。

Description

一种挖掘机动臂液压系统以及控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种挖掘机动臂液压系统以及控制方法。

背景技术

目前，液压挖掘机动臂下降控制回路单一阀芯节流控制与阀芯内部再生回路的组合使用。但是现有的控制方式存在以下问题：1、动臂下降流量容易吸空，吸空现象非常容易造成气蚀和气穴等液压故障；2、动臂下降与斗杆或铲斗挖掘复合动作时，由于动臂靠自重下降，速度不容易控制，且斗杆与铲斗不容易达到满意的速度，操控性差，工作效率低下，油耗高，经济性差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挖掘机动臂液压系统以及控制方法，以解决现有技术中存在的动臂下降流量分配不均匀的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种挖掘机动臂液压系统，其包括：主泵、主阀、动臂油缸和逻辑阀；所述主泵与所述主阀的进油口连接，所述逻辑阀设置于所述主泵与所述主阀进油口之间的油路上；所述主阀的第一工作油口与所述动臂油缸的无杆腔相连，所述主阀的第二工作油口与所述动臂油缸的有杆腔相连。

作为一种进一步的技术方案，该挖掘机动臂液压系统还包括：逻辑控制指令切换阀，所述逻辑控制指令切换阀与所述逻辑阀相连，用于控制所述逻辑阀的开度。

作为一种进一步的技术方案，所述主阀的旁通油口连接于旁通油路，所述主阀的进油口连接于动臂主油路，所述逻辑阀设置于所述动臂主油路上，所述旁通油路与所述动臂主油路均连接于主泵的出油口。

作为一种进一步的技术方案，所述主阀的回油口连接于回油油路。

作为一种进一步的技术方案，所述主阀的第一工作油口与所述动臂油缸的无杆腔之间油路还设置有动臂保持阀。

作为一种进一步的技术方案，所述动臂保持阀连接有动臂保持阀解除切换阀。

作为一种进一步的技术方案，所述动臂油缸包括第一油缸和第二油缸，所述第一油缸和第二油缸的无杆腔通过第一分流管路相连，所述第一油缸和第二油缸的有杆腔通过第二分流管路相连，所述主阀的第一工作油口与所述第一分流管路相连，所述主阀的第二工作油口与所述第二分流管路相连。

作为一种进一步的技术方案，所述主泵的出油口还连接有主溢流阀，所述主溢流阀位于逻辑阀与主泵的出油口之间的油路上。

作为一种进一步的技术方案，所述主溢流阀连接有液压油箱。

采用上述第二方面的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明通过将逻辑阀设置于主泵与主阀进油口之间的油路上，这样在动臂进行复合动作时，根据信号对逻辑阀的开口控制，实现按需最佳分配主泵的流量，操控性及整机动作协调性明显改善。

第二方面，本发明提供了一种根据所述挖掘机动臂液压系统的控制方法，其包括如下步骤：

当动臂单独工作时，不向逻辑阀发送节流指令，逻辑阀成最大开口状态，主泵的油路经逻辑阀、主阀与动臂油缸相连；

当动臂与其他执行机构复合动作时，向逻辑阀发送节流指令，逻辑阀通过调节开口以对主泵的流量按需分配，将主泵的流量优先分配给其他执行机构。

采用上述第二方面的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明通过将逻辑阀设置于主泵与主阀进油口之间的油路上，这样在动臂进行复合动作时，根据信号对逻辑阀的开口控制，实现按需最佳分配主泵的流量，操控性及整机动作协调性明显改善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的挖掘机动臂液压系统的原理图。

图标：1-主泵；2-逻辑阀；4-逻辑控制指令切换阀；5-液压油箱；6-主溢流阀；7-动臂主油路；8-旁通油路；9-回油油路；10-主阀；11-动臂保持阀解除切换阀；12-动臂保持阀；13-动臂油缸。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

结合图1所示，本实施例提供了一种挖掘机动臂液压系统，其包括：主泵1、主阀10、动臂油缸13和逻辑阀2；主泵1与主阀10的进油口连接，逻辑阀2设置于主泵1与主阀10进油口之间的油路上；主阀10的第一工作油口与动臂油缸13的无杆腔(动臂大腔)相连，主阀10的第二工作油口与动臂油缸13的有杆腔(动臂小腔)相连。当然，主阀10的回油口连接于回油油路9。

可见，当动臂单独工作时，不向逻辑阀2发送节流指令，逻辑阀2成最大开口状态，主泵1的油路经逻辑阀2、主阀10与动臂油缸13相连。当动臂与其他执行机构复合动作时，向逻辑阀2发送节流指令，逻辑阀2通过调节开口以对主泵1的流量按需分配，将主泵1的流量优先分配给其他执行机构，实现按需最佳分配主泵1的流量，操控性及整机动作协调性明显改善。

本实施例中，逻辑阀2又称锥阀，控制方式可分单引导、多重引导、流量控制、电磁控制等。

作为一种进一步的技术方案，该挖掘机动臂液压系统还包括：逻辑控制指令切换阀4，逻辑控制指令切换阀4与逻辑阀2相连，用于控制逻辑阀2的开度。其中，逻辑控制指令切换阀4的一端连接逻辑控制油路，逻辑控制指令切换阀4的另一端连接一泄油路。

本实施例中，优选的，主阀10的旁通油口连接于旁通油路8，主阀10的进油口连接于动臂主油路7，逻辑阀2设置于动臂主油路7上，旁通油路8与动臂主油路7均连接于主泵1的出油口。其中，旁通油路8在主阀10的处于中位时，可以将通过旁通油路8将主泵1的压力油泵送至其他位置。

其中，主阀10芯的两端与各自对应的先导信号油路连接，如：动臂大腔先导油路、动臂小腔先导油路。

当动臂大腔先导油路供油时，主阀10的进油口与主阀10的第一工作油口接通，主阀10的第二工作油口与主阀10的回油口接通。

当然，该主阀10内部还设置有再生油路。

所谓“再生油路”是指，在主阀10的阀芯上设置一个补偿通道，在所述补偿通道内设有单向阀，当所述主阀10处于使动臂油缸13的有杆腔供油、无杆腔回油的工作位时，所述补偿通道连通主阀10的阀体内的供油通道和回油通道，这样原本流回油箱的液压油迅速进入有杆腔，起到加速、利用自身重力势能的作用，从而减少泵的能源消耗，这种作用在业内被形象地称为“再生油路”。

本实施例中，主阀10优选为具有再生功能的三位六通双向液控换向阀，其中，所述三位六通双向液控换向阀的阀芯上设有一个补偿通道，在所述补偿通道内设有单向阀，所述三位六通双向液控换向阀处于使动臂油缸13的有杆腔供油无杆腔回油的工作位时，所述补偿通道连通三位六通双向液控换向阀的阀体内的供油通道和回油通道。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，主阀10的第一工作油口与动臂油缸13的无杆腔之间油路还设置有动臂保持阀12。本实施例中，动臂保持阀12主要功用是当动臂操纵杆回到中位时，动臂保持阀12会防止动臂自然下落，使动臂得以保持在原位。

作为一种进一步的技术方案，动臂保持阀12连接有动臂保持阀解除切换阀11，动臂保持阀解除切换阀11的一端连接动臂保持阀12解除保持功能信号油路，动臂保持阀解除切换阀11的另一端连接泄油路，动臂保持阀解除切换阀11用于对动臂保持阀12进行控制。

本实施例中，动臂油缸13包括第一油缸和第二油缸，第一油缸和第二油缸的无杆腔通过第一分流管路相连，第一油缸和第二油缸的有杆腔通过第二分流管路相连，主阀10的第一工作油口与第一分流管路相连，主阀10的第二工作油口与第二分流管路相连。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，主泵1的出油口还连接有主溢流阀6，主溢流阀6位于逻辑阀2与主泵1的出油口之间的油路上。

对应的，主溢流阀6连接有液压油箱5。

综上，本实施例的动臂液压控制的工作原理为：

动臂单独动作时，动臂主阀10接受动臂先导油路的信号，阀芯切换位置，将主泵1油路与动臂油缸13油路连通，通过油缸的伸缩实现动臂的上升与下降，动臂单独动作的速度快慢可以通过先导信号的大小来控制。这时动臂的逻辑阀2不接受节流指令，呈最大开口。

动臂与其他执行机构复合动作的情况下，因为液压油在复合动作时会优先流向负载小的执行机构，从而造成复合动作不协调，速度慢等问题，这时逻辑阀2接受指令对主油路进油节流，将主泵1的流量优先分配给其它动作，流量分配的比例可以根据逻辑指令的大小来控制，从而实现流量按需分配功能；

当出现吸空现象或要进行支车操作时，取消节流指令，主泵1流量正常供给动臂。

因此，本实施例挖掘机动臂液压系统的具有如下有益效果：

1、逻辑阀2内置，无需外部配管，安装布局简单可靠。

2、动臂吸空现象消失。

3、动臂单独动作，切断节流油路，泵排量变小，发热少，节能。

4、动臂复合动作，根据信号对逻辑阀2的开口控制，实现按需最佳的流量分批，操控性及整机动作协调性明显改善。

实施例二

本实施例提供了一种根据实施例一挖掘机动臂液压系统的控制方法。

首先，本实施例先介绍一下挖掘机动臂液压系统的主要组成。

结合图1所示，挖掘机动臂液压系统，其包括：主泵1、主阀10、动臂油缸13和逻辑阀2；主泵1与主阀10的进油口连接，逻辑阀2设置于主泵1与主阀10进油口之间的油路上；主阀10的第一工作油口与动臂油缸13的无杆腔(动臂大腔)相连，主阀10的第二工作油口与动臂油缸13的有杆腔(动臂小腔)相连。当然，主阀10的回油口连接于回油油路9。

本实施例中，逻辑阀2又称锥阀，控制方式可分单引导、多重引导、流量控制、电磁控制等。作为一种进一步的技术方案，该挖掘机动臂液压系统还包括：逻辑控制指令切换阀4，逻辑控制指令切换阀4与逻辑阀2相连，用于控制逻辑阀2的开度。其中，逻辑控制指令切换阀4的一端连接逻辑控制油路，逻辑控制指令切换阀4的另一端连接泄油路。

本实施例中，优选的，主阀10的旁通油口连接于旁通油路8，主阀10的进油口连接于动臂主油路7，逻辑阀2设置于动臂主油路7上，旁通油路8与动臂主油路7均连接于主泵1的出油口。

在清楚上述挖掘机动臂液压系统的前提下，本实施的控制方法包括如下步骤：

当动臂单独工作时，不向逻辑阀2发送节流指令，逻辑阀2成最大开口状态，主泵1的油路经逻辑阀2、主阀10与动臂油缸13相连。

其中，具体而言，动臂单独动作时，动臂主阀10接受动臂先导油路的信号，阀芯切换位置，将主泵1油路与动臂油缸13油路连通，通过油缸的伸缩实现动臂的上升与下降，动臂单独动作的速度快慢可以通过先导信号的大小来控制。这时动臂的逻辑阀2不接受节流指令，呈最大开口

当动臂与其他执行机构复合动作时，向逻辑阀2发送节流指令，逻辑阀2通过调节开口以对主泵1的流量按需分配，将主泵1的流量优先分配给其他执行机构。

其中，具体而言，动臂与其他执行机构复合动作的情况下，因为液压油在复合动作时会优先流向负载小的执行机构，从而造成复合动作不协调，速度慢等问题，这时逻辑阀2接受指令对主油路进油节流，将主泵1的流量优先分配给其它动作，流量分配的比例可以根据逻辑指令的大小来控制，从而实现流量按需分配功能。

当出现吸空现象或要进行支车操作时，取消节流指令，主泵1流量正常供给动臂。

本实施例中，根据实施后的实机测试数据可知：

使用该液压系统后，动臂下降，斗杆卸载速度都有明显加快。动臂下降无吸空现象。操控性及整机动作协调性明显改善。例如，动臂和斗杆的速度有了明显的加快，新回路动臂与斗杆速度为375mm/s与706mm/s，而旧回路只有336mm/s与641mm/s。其他性能如吸空以及操控性主要靠终端用户使用感受来进行主观评价。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种挖掘机动臂液压系统，其特征在于，包括：主泵、主阀、动臂油缸和逻辑阀；所述主泵通过动臂主油路与所述主阀的进油口连接，所述逻辑阀设置于所述动臂主油路上；所述主阀的第一工作油口与所述动臂油缸的无杆腔相连，所述主阀的第二工作油口与所述动臂油缸的有杆腔相连，旁通油路连接所述主阀的旁通油口后与其他执行机构相连接，所述旁通油路与所述动臂主油路均连接于所述主泵的出油口，所述主阀的内部设置有补偿通道，所述补偿通道内设有单向阀，所述主阀处于使所述动臂油缸的有杆腔供油无杆腔回油的工作位时，所述补偿通道连通所述主阀内的供油通道和回油通道、以使所述回油通道内的液压油通过所述供油通道流向所述动臂油缸的有杆腔；

所述逻辑阀的开度可调，所述逻辑阀设置为在动臂与其他执行机构复合动作且所述动臂为下降动作时，能够根据所接收的节流指令调节开度、以将所述主泵的流量优先分配给所述其他执行机构。

2.根据权利要求1所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，还包括：逻辑控制指令切换阀，所述逻辑控制指令切换阀与所述逻辑阀相连，用于控制所述逻辑阀的开度。

3.根据权利要求1所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述主阀的回油口连接于回油油路。

4.根据权利要求1所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述主阀的第一工作油口与所述动臂油缸的无杆腔之间油路还设置有动臂保持阀。

5.根据权利要求4所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述动臂保持阀连接有动臂保持阀解除切换阀。

6.根据权利要求1所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述动臂油缸包括第一油缸和第二油缸，所述第一油缸和第二油缸的无杆腔通过第一分流管路相连，所述第一油缸和第二油缸的有杆腔通过第二分流管路相连，所述主阀的第一工作油口与所述第一分流管路相连，所述主阀的第二工作油口与所述第二分流管路相连。

7.根据权利要求1所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述主泵的出油口还连接有主溢流阀，所述主溢流阀位于逻辑阀与主泵的出油口之间的油路上。

8.根据权利要求7所述的挖掘机动臂液压系统，其特征在于，所述主溢流阀连接有液压油箱。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述挖掘机动臂液压系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当动臂单独工作时，不向逻辑阀发送节流指令，逻辑阀成最大开口状态，主泵的油路经逻辑阀、主阀与动臂油缸相连；

当动臂与其他执行机构复合动作时，向逻辑阀发送节流指令，逻辑阀通过调节开口以对主泵的流量按需分配，将主泵的流量优先分配给其他执行机构。