CN108343649A - 基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统 - Google Patents

基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统 Download PDF

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Abstract

一种基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，单侧出口节流控阀组采用两个两位三通换向阀使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现能量再生与回收；通过三位四通换向阀保证比例控制阀始终位于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流调速方式控制执行器速度，消除进口节流损失并减少流量控制阀数量。各执行器均包含一个开式变量泵及一套单侧出口节流阀组，以消除传统系统不同执行器负载压力差导致的能量损失；此外，回收模式下泵可作为马达工作回收超越负载的能量。本发明能够同时实现进出阀口以及变量泵的独立控制，进一步降低传统负载口独立控制阀组的阀口节流损失；同时通过能量再生及回收功能，有效降低系统能耗。

Description

基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统
技术领域
本发明涉及液压控制系统，尤其是一种工程机械用液压控制系统。
背景技术
工程机械液压系统通过有限数量动力源控制多个执行器，具有流量与压力要求实时变化，阻抗负载与超越负载频繁变换等特点。负载敏感系统是目前工程机械常用的一种液压控制系统，主要由带压力补偿器的负载敏感阀以及负载敏感变量泵组成。但是，该系统不可避免存在三方面能量损失：预设压力裕度损失，方向阀节流损失以及不同负载压力补偿损失。为了降低节流损失，可采用负载口独立控制系统。该系统采用消除结构联动的进出口独立阀芯，可以独立地控制进出阀口面积。通过增加的控制自由度，降低出口阀节流损失，提高超越负载工况下的能量利用率。但是，负载口独立控制仅能优化方向阀阀口压力损失，并不能显著降低预设压力裕度以及不同负载压力差引起的压力损失。为了克服已有负载口独立控制系统节能特性难以进一步提升的不足，本发明提供一种能够有效满足进出口独立控制功能，同时节流损失少，控制简单且安全可靠的工程机械液压系统控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，每个执行器均包含一个单侧出口节流控制阀组和一个变量泵。
单侧出口节流控制阀组包括：无杆腔高低压油路电磁切换阀1、有杆腔高低压油路切换阀2、电磁换向阀3、比例控制阀4；所述负载口独立控制阀P口连接泵高压油口，T口连接油箱，工作油口A和B为换向阀工作油口a3和b3，分别与液压缸进出口连通；所述电磁换向阀3采用三位四通方向阀来控制液压缸的运动方向及停止；电磁换向阀3的进油口p3与无杆腔高低压油路切换阀1的工作油口a1连通；电磁换向阀3的回油口t3与有杆腔高低压油路切换阀2的工作油口a2连通；采用两位三通电磁阀作为高低压油路切换阀1和2，使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现液压缸的能量再生与回收。
比例控制阀4布置在有杆腔高低压油路切换阀2与电磁换向阀3之间，其进油口a4与电磁换向阀3的回油口t3相连，其出油口b4与有杆腔高低压油路切换阀2的工作油口a2相连；通过电磁换向阀3保证该比例控制阀4始终处于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流控制方法控制执行器的速度，降低流量控制阀的数量及进口节流损失。
本发明的有益效果主要表现在：
1. 通过单侧出口节流控制阀组，有效满足四象限负载工况下的运动控制要求；同时，实现流量再生、能量回收等功能，降低液压系统的能量损失；
2.出口节流控制方式使得进口全开，降低了进口阀的阀口压力损失；此外，由于仅需单侧节流控制，降低了比例流量控制单元的数量；
3.各执行器均包含一个开式变量泵及一套单侧出口节流阀组，不同执行器之间供油压力可以独立的进行调节，消除了不同负载之间压力差引起的阀口节流损失；同时，可将泵作为马达工作，完全回收利用超越负载的能量 ；
4.每个执行器仅使用单个开式泵的排量控制就能实现四象限负载工况的控制，无需使用复杂的闭式系统。
附图说明
图1是采用单侧出口节流控制阀组负载口/排量独立控制系统原理图。
图2是单侧出口节流控制阀组原理图。
图3是针对本发明在普通模式下进行活塞杆伸出动作的示意图。
图4是针对本发明在普通模式下进行活塞杆缩回动作的示意图。
图5是针对本发明在再生模式下进行活塞杆伸出动作的示意图。
图6是针对本发明在浮动模式下进行活塞杆缩回动作的示意图。
图7是针对本发明在浮动模式下进行活塞杆伸出动作的示意图。
图8是针对本发明在回收模式下进行活塞杆缩回动作的示意图。
图9是针对本发明在回收模式下进行活塞杆伸出动作的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，该系统能够驱动液压执行器在四象限负载工作，其各个执行器均包含一个变量泵及一套控制阀组，各执行器供油压力可以独立的进行调节，执行器的速度通过单侧出口节流阀组的比例控制阀4调节。
根据负载特性不同，系统包含四种工作模式。在普通模式下，液压缸可伸出和缩回；在再生模式下，轻载液压缸两腔可同时连通泵高压油路，降低泵的供油流量。在浮动模式下，液压缸两腔可同时连通低压回油路的差动模式，利用超越负载的能量而无需泵供油；在回收模式下，其泵可作为马达工作，使超越负载的能量以转矩的形式传递至其他负载的泵。
需要注意的是，泵的个数由执行器的个数决定；本系统以双执行器为例，如执行器的个数增加，则对应的增加泵的个数及控制阀组的个数。
参照图3，所述切换阀1失电，切换阀2得电，电磁换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔连通泵高压油，有杆腔连通低压回油路，比例控制阀4位于工作油口B与切换阀2之间，活塞杆伸出，推动阻力负载，运动速度通过比例控制阀4调节。
参照图4，所述切换阀1失电，切换阀2得电，电磁换向阀3电磁铁b得电，液压缸无杆腔连通低压回油路，有杆腔连通泵高压油，比例控制阀4位于工作油口A与切换阀2之间，活塞缩回，拉动阻力负载，运动速度通过比例控制阀4调节。
参照图5，所述切换阀1和2均失电，电磁换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通泵高压油，活塞伸出，形成能量再生回路，有杆腔的回油重新流回无杆腔，降低泵的所需流量。
参照图6，所述切换阀1和2均得电，电磁换向阀3电磁铁b得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通低压回油路，活塞缩回，形成能量回收回路，无杆腔的回油重新流回有杆腔，利用越负载的能量，无需泵供油。
参照图7，所述切换阀1和2均得电，电磁换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通低压回油路，活塞伸出，形成能量回收回路，有杆腔的回油重新流回无杆腔，利用超越负载的能量，无需泵供油。
参照图8，所述切换阀1得电，切换阀2失电，电磁换向阀3电磁铁b得电，液压缸无杆腔连通泵，在负载作用下活塞缩回，泵作为马达工作，回收超越负载的能量，该能量以转矩形式传递至联轴工作的其它泵。
参照图9，所述切换阀1得电，切换阀2失电，电磁换向阀3电磁铁a得电，液压缸有杆腔连通泵，在负载作用下活塞伸出，泵作为马达工作，回收超越负载的能量，该能量以转矩形式传递至联轴工作的其它泵。

Claims (4)

1.基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，其特征在于：包括无杆腔高低压油路切换阀、有杆腔高低压油路切换阀、电磁换向阀、比例控制阀，所述电磁换向阀工作油口与液压缸进出口连通，采用三位四通方向阀来控制液压缸的运动方向及停止；电磁换向阀的进油口与回油口分别与无杆腔及有杆腔的高低压油路切换阀工作油口连通，采用两位三通换向阀作为高低压油路切换阀，使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现液压缸的能量再生与回收。
2.基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，其特征在于：比例控制阀布置在有杆腔高低压油路切换阀与电磁换向阀之间，通过电磁换向阀保证该比例控制阀始终处于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流控制方法控制执行器的速度，降低流量控制阀的数量及进口节流损失。
3.如权利要求1和2所述的基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，各执行器均包含一个开式变量泵及一套单侧出口节流阀组，各执行器供油压力可以独立的进行调节，同时可以使用泵作为马达工作，完全回收利用超越负载的能量。
4.如权利要求1和2所述的基于单侧出口节流控制阀组的负载口/排量独立控制系统，在开式系统中通过变量泵的排量控制即可实现四象限负载工况的控制，无需使用复杂的闭式系统。
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