CN109083890A - 一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀 - Google Patents

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CN109083890A CN201810964475.0A CN201810964475A CN109083890A CN 109083890 A CN109083890 A CN 109083890A CN 201810964475 A CN201810964475 A CN 201810964475A CN 109083890 A CN109083890 A CN 109083890A
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Abstract

本发明涉及流体传动与控制技术领域，尤其是一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀，包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四、溢流阀一、溢流阀二、溢流阀三、溢流阀四、梭阀、定差减压阀一、定差减压阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、二位二通电磁换向阀、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二和集成阀块，本发明可以解决传统阀组中流量分配控制方法难度大、控制特性要求较高的问题。

Description

一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀
技术领域
本发明涉及流体传动与控制技术领域，具体领域为一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀。
背景技术
流量分配与负载无关的液压系统，是指以液压执行器最高负载压力控制泵和压力补偿的负载独立流量分配系统，当液压执行器所需的流量小于泵的流量时，泵的流量会根据负载压力的大小按需提供流量，当液压执行器所需流量大于泵的流量时，系统会按比例将流量分配给各个液压执行器，而不会流向轻负载的执行器。这种流量分配与负载无关的液压系统在多个液压执行器复合运动时，体现出了明显的优势，当泵流量不够时，可以保证每一个液压执行器等比例减速，而不是“负载小的先动，负载大的后动”。
负载口独立控制技术是一种进、出口节流面积能够独立调节的新型阀组技术，该阀组有两个或多个阀芯可独立调节。由该阀组组同时具有成的液压系统与传统的三位四通阀控制执行器系统相比，系统控制自由度增加，系统的压力和流量可以同时进行控制，在实现原有系统控制要求的基础上，可以兼顾其节能性能。然而，由于负载口独立控制系统是一个多输入多输出的非线性系统，在液压执行器的两腔和控制阀的前后均需要设置压力传感器进行压力检测，通过检测每个阀的压差，改变阀芯位移，从而实现流量控制，此种控制方法难度大、控制特性要求较高。尤其是当遇到多个液压执行器复合运动时，需要对每个液压执行器的流量进行重新计算，并进行流量分配，实时改变阀口开度，从而实现流量均分，这种流量分配控制方法难度大，滞后性强，对控制器的计算速度要求较高，因此，很难在实际中得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀，以解决传统阀组中流量分配控制方法难度大、控制特性要求较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀，包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四、溢流阀一、溢流阀二、溢流阀三、溢流阀四、梭阀、定差减压阀一、定差减压阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、二位二通电磁换向阀、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二和集成阀块；
所述集成阀块上分别钻有第一进油口、第二进油口、第一回油口、第二回油口、第一负载敏感油口、第二负载敏感油口、第三负载敏感油口、第四负载敏感油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口和第二进油口相互连通，所述第一回油口和第二回油口相互连通；
所述三位三通电磁换向阀一的进油口、三位三通电磁换向阀二的进油口与集成阀块的第一进油口、第二进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的回油口、三位三通电磁换向阀二的回油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的工作油口、二位二通电磁换向阀的工作油口、两位三通电磁换向阀二的进油口、单向阀三的工作油口和定差减压阀一的进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二的工作油口、二位二通电磁换向阀的进油口、两位三通电磁换向阀二的回油口、单向阀四的工作油口和定差减压阀四的进油口通过液压管路相连，定差减压阀一的工作油口、单向阀三的进油口、溢流阀一的进油口、单向阀一的工作油口和集成阀块的第一工作油口通过液压管路相连，定差减压阀二的工作油口、单向阀四的进油口、溢流阀二的进油口、单向阀二的工作油口和集成阀块的第二工作油口通过液压管路相连，单向阀一的进油口、溢流阀一的工作油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，单向阀二的进油口、溢流阀二的工作油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀二的工作油口和两位三通电磁换向阀一的回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一的进油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一的工作油口与梭阀的第二比较油口通过液压管路相连，梭阀的第一比较油口与集成阀块的第二负载敏感油口通过液压管路相连，梭阀的输出油口与第一负载敏感油口，定差减压阀一的控制油口、定差减压阀二的控制油口与集成阀块的第三负载敏感油口、第四负载敏感油口通过液压管路相连。
一种应用流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统，包括液压缸、液压马达、第一独立控制阀、第二独立控制阀、变量泵和油箱，所述第一独立控制阀的第二回油口、第二独立控制阀的第一回油口与油箱通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二进油口、第二独立控制阀的第一进油口与变量泵的出油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二负载敏感油口与第二独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第四负载敏感油口与第二独立控制阀的第三负载敏感油口通过液压管路相连，所述变量泵的吸油口与油箱通过液压管路相连，所述变量泵的负载敏感油口与第一独立控制阀的第一负载敏感油口、第一独立控制阀的第三负载敏感油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第一回油口、第二独立控制阀的第二负载敏感油口、第二独立控制阀的第二进油口通过堵头堵死，所述第一独立控制阀的第一工作油口与液压缸的第一工作油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二工作油口与液压缸的第二工作油口通过液压管路相连，所述第二独立控制阀的第一工作油口与液压马达的第一工作油口通过液压管路相连，所述第二独立控制阀的第二工作油口与液压马达的第二工作油口通过液压管路相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用两个三位三通电磁换向阀控制同一个执行器，从而实现了双阀控式负载口独立控制，在此基础之上，利用定差减压阀对每个三位三通电磁换向阀的出口油路进行压差补偿，并将最高工作压力引入到每个定差减压阀的控制油口，从而不但可以实现每一路流量的比例控制，而且可以实现在多执行器复合运动的过程中，变量泵流量供应不足时，各个执行器等比例减速，同样，由于采用了双阀进行负载口独立控制，消除了传统阀控系统造成的重复的节流损失，使得整个系统节能、高效、控制性能好，而且可以有效避免传统负载口独立控制系统中的阀芯位移检测，不需要对控制阀芯进行特殊加工，涉及到的液压元件采用常规的插装阀即可实现。
附图说明
图1是流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的原理图；
图2是应用流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统的原理图；
图3是应用流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统原理框图。
图中：1.1、单向阀一，1.2、单向阀二，1.3、单向阀三，1.4、单向阀四，2.1、溢流阀一，2.2、溢流阀二，2.3、溢流阀三，2.4、溢流阀四，3、梭阀，4.1、定差减压阀一，4.2、定差减压阀二，5.1、二位三通电磁换向阀一，5.2、二位三通电磁换向阀二，6、二位二通电磁换向阀，7.1、三位三通电磁换向阀一，7.2、三位三通电磁换向阀二，8、集成阀块，9、液压缸，10、液压马达，11、第一联阀，12、第二联阀，13、变量泵，14、油箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀，包括单向阀一1.1、单向阀二1.2、单向阀三1.3、单向阀四1.4、溢流阀一2.1、溢流阀二2.2、溢流阀三2.3、溢流阀四2.4、梭阀3、定差减压阀一4.1、定差减压阀二4.2、二位三通电磁换向阀一5.1、二位三通电磁换向阀二5.2、二位二通电磁换向阀6、三位三通电磁换向阀一7.1、三位三通电磁换向阀二7.2和集成阀块8；集成阀块8上分别钻有相互连通的第一进油口P1和第二进油口P2、相互连通的第一回油口T1和第二回油口T2、第一负载敏感油口LS1、第二负载敏感油口LS2、第三负载敏感油口LS3、第四负载敏感油口LS4，以及第一工作油口A和第二工作油口B，三位三通电磁换向阀一7.1的进油口P、三位三通电磁换向阀二7.2的进油口P与集成阀块8的第一进油口P1、第二进油口P2通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一7.1的回油口T、三位三通电磁换向阀二7.2的回油口T与集成阀块8的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一7.1的工作油口A、二位二通电磁换向阀6的工作油口A、两位三通电磁换向阀二5.2的进油口P、单向阀三1.3的工作油口A和定差减压阀一4.1的进油口P通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二7.2的工作油口A、二位二通电磁换向阀6的进油口P、两位三通电磁换向阀二5.2的回油口T、单向阀四1.4的工作油口A和定差减压阀四4.2的进油口P通过液压管路相连，定差减压阀一4.1的工作油口A、单向阀1.3的进油口P、溢流阀一2.1的进油口P、单向阀一1.1的工作油口A和集成阀块8的第一工作油口A通过液压管路相连，定差减压阀二4.2的工作油口A、单向阀1.4的进油口P、溢流阀二2.2的进油口P、单向阀二1.2的工作油口A和集成阀块8的第二工作油口B通过液压管路相连，单向阀一1.1的进油口P、溢流阀一2.1的工作油口A和集成阀块8的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，单向阀二1.2的进油口P、溢流阀二2.2的工作油口A和集成阀块8的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀二5.2的工作油口A和两位三通电磁换向阀一5.1的回油口T通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一5.1的进油口P和集成阀块8的第一回油口T1、第二回油口T2通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一5.1的工作油口A与梭阀3的第二比较油口B通过液压管路相连，梭阀3的第一比较油口A与集成阀块8的第二负载敏感油口LS2通过液压管路相连，梭阀3的输出油口C与第一负载敏感油口LS1，定差减压阀一4.1的控制油口S、定差减压阀二4.2的控制油口S与集成阀块8的第三负载敏感油口LS3、第四负载敏感油口LS4通过液压管路相连。
本发明提供的一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的工作原理：液压油通过集成阀块8的第一进油口P1或第二进油口P2，分为两个支路，一路流入三位三通电磁换向阀一7.1，一路流入三位三通电磁换向阀二7.2，三位三通电磁换向阀一7.1和三位三通电磁换向阀二7.2通过控制输入电信号可以控制油路的通断和流量的大小，当三位三通电磁换向阀一7.1的阀芯换向到左位时，三位三通电磁换向阀二7.2的阀芯则需换向到右位时，从而实现三位三通电磁换向阀一7.1进油，向集成阀块8的第一工作油口A输入高压油，液压油从集成阀块8的第二工作油口B回入后，经过三位三通电磁换向阀一7.2流入集成阀块8的第一回油口T1或第二回油口T2，当三位三通电磁换向阀一7.2的阀芯换向到左位时，则刚好相反，可以实现三位三通电磁换向阀一7.2控制进油，三位三通电磁换向阀一7.1控制回油，整个过程可以实现液压执行器的进油路和出油路的独立控制。当三位三通电磁换向阀一7.1控制进油，三位三通电磁换向阀一7.2控制回油时，高压油口为集成阀块8的第一工作油口A，两位三通电磁换向阀一5.2处于右位，两位三通电磁换向阀一5.1处于右位，可以将集成阀块8的第一工作油口A的工作压力引入到梭阀3的第二比较油口B，并将工作压力通过梭阀3的输出油口C向集成阀块8的第一负载敏感油口LS1输出；当三位三通电磁换向阀一7.2控制进油，三位三通电磁换向阀一7.1控制回油时，高压油口为集成阀块8的第二工作油口B，两位三通电磁换向阀一5.2处于左位，两位三通电磁换向阀一5.1处于右位，可以将集成阀块8的第二工作油口B的工作压力引入到梭阀3的第一比较油口A，并将工作压力通过梭阀3的C口向集成阀块8的第一负载敏感油口LS1输出。
进一步的，单向阀一1.1和溢流阀一2.1组合所形成的功能是：当集成阀块8的第一工作油口A的工作压力超过溢流阀一2.1的设定压力值后，将从溢流阀一2.1溢流，可以起到高压溢流的作用；当集成阀块8的第一工作油口A出现吸空状态时，可以通过单向阀一1.1进行补油，起到吸油补油的作用。单向阀二1.2和溢流阀二2.2组合所形成的功能是当集成阀块8的第二工作油口B的工作压力超过溢流阀二2.2的设定压力值后，将从溢流阀二2.2溢流，可以起到高压溢流的作用；当集成阀块8的第二工作油口B出现吸空状态时，可以通过单向阀一1.2进行补油，起到吸油补油的作用。
本申请还提供一种应用流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统，如图2所示，包括液压缸9、液压马达10、第一独立控制阀11、第二独立控制阀12、变量泵13和油箱14，第一独立控制阀11的第二回油口T2、第二独立控制阀12的第一回油口T1与油箱14通过液压管路相连，第一独立控制阀11的第二进油口P2、第二独立控制阀12的第一进油口P1与变量泵的出油口P通过液压管路相连，第一独立控制阀11的第二负载敏感油口LS2与第二独立控制阀12的第一负载敏感油口LS1通过液压管路相连，第一独立控制阀11的第四负载敏感油口LS4与第二独立控制阀12的第三负载敏感油口LS3通过液压管路相连，变量泵13的吸油口T与油箱14通过液压管路相连，变量泵13的负载敏感油口LS与第一独立控制阀11的第一负载敏感油口LS1、第一独立控制阀11的第三负载敏感油口LS3通过液压管路相连，第一独立控制阀9的第一回油口T1、第二独立控制阀12的第二负载敏感油口LS2、第二独立控制阀12的第二进油口P2通过堵头堵死，第一独立控制阀11的第一工作油口A与液压缸9的第一工作油口A通过液压管路相连，第一独立控制阀11的第二工作油口B与液压缸9的第二工作油口B通过液压管路相连，第二独立控制阀12的第一工作油口A与液压马达10的第一工作油口A通过液压管路相连，第二独立控制阀12的第二工作油口B与液压马达10的第二工作油口B通过液压管路相连。
本申请提供的一种应用流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统的工作原理是：变量泵13在电动机或发动机的带动下，从油箱14吸入液压油，并向第一独立控制阀11和第二独立控制阀12进行供油，第一独立控制阀11控制着液压缸9的活塞杆伸出速度和方向，第二独立控制阀12控制着液压马达10的转速速度和方向，并且可以将液压缸9和液压马达10的最高工作压力通过第一独立控制阀11的负载敏感口LS1引回变量泵13的负载敏感口LS，从而完成液压执行器负载口独立控制的同时，实现负载敏感功能。第一独立控制阀11的第三负载敏感油口LS3、第一独立控制阀11的第四负载敏感油口LS4、第二独立控制阀12的第三负载敏感油口LS3、第二独立控制阀12的第四负载敏感油口LS4与第一独立控制阀11的第一负载敏感油口LS1与相连，从而将最高压力引入到第一独立控制阀11的定差减压阀一4.1的控制油口S、第一独立控制阀11的定差减压阀二4.2的控制油口S、第二独立控制阀12的定差减压阀一4.1的控制油口S和第二独立控制阀12的定差减压阀二4.2的控制油口S。以第一独立控制阀11为例，由于定差减压阀一4.1和定差减压阀二4.2的定差减压功能，可以将定差减压阀一4.1或定差减压阀二4.2的进油口P压力高于定差减压阀一4.1或定差减压阀二4.2的控制油口S一个固定的压力值，而变量泵13的负载敏感油口LS同样是最高工作压力，因此，变量泵13的输出油口P仍然高出控制油口S一个固定压力值，因此，定差减压阀一4.1保证了三位三通电磁换向阀7.1两端的压差，所以可以实现三位三通电磁换向阀7.1所控制的流量稳定，定差减压阀一4.2保证了三位三通电磁换向阀7.2两端的压差，所以可以实现三位三通电磁换向阀7.2所控制的流量稳定。当液压缸9和液压马达10同时运动时，由于第一独立控制阀11的第一负载敏感口LS3所获得的是两个执行器的最高压力，并将此压力同时引入到了第一独立控制阀11的定差减压阀一4.1的控制油口S、第一独立控制阀11的定差减压阀二4.2的控制油口S、第二独立控制阀12的定差减压阀一4.1的控制油口S和第二独立控制阀12的定差减压阀二4.2的控制油口S，四个定差减压阀的控制油口LS的压力相同，均为最高工作压力，因此，四个定差减压阀仍然可以保证压差稳定，所以，当变量泵13出现流量不足时，仍让可以保证多个液压执行器同时运动，速度等比例缩小，从而不会出现“负载小的先动，负载大的后动”的情况。
优选的，如图3所示，流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀可以根据液压执行器的数量进行相应增加，利用控制器向每一独立控制阀发出电信号，从而实现每一独立控制阀对液压执行器的控制，以第一联为例，其工作原理是当控制器感受到电控手柄的主动输入信号后，根据输入信号的大小和方向，根据相应的控制逻辑，向第一联内的五个电磁阀发出电控信号，进而控制进出、流出液压缸的流量，实现控制一联液压执行器的运动控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀，其特征在于：包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四、溢流阀一、溢流阀二、溢流阀三、溢流阀四、梭阀、定差减压阀一、定差减压阀二、二位三通电磁换向阀一、二位三通电磁换向阀二、二位二通电磁换向阀、三位三通电磁换向阀一、三位三通电磁换向阀二和集成阀块；
所述集成阀块上分别钻有第一进油口、第二进油口、第一回油口、第二回油口、第一负载敏感油口、第二负载敏感油口、第三负载敏感油口、第四负载敏感油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口和第二进油口相互连通，所述第一回油口和第二回油口相互连通；
所述三位三通电磁换向阀一的进油口、三位三通电磁换向阀二的进油口与集成阀块的第一进油口、第二进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的回油口、三位三通电磁换向阀二的回油口与集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀一的工作油口、二位二通电磁换向阀的工作油口、两位三通电磁换向阀二的进油口、单向阀三的工作油口和定差减压阀一的进油口通过液压管路相连，三位三通电磁换向阀二的工作油口、二位二通电磁换向阀的进油口、两位三通电磁换向阀二的回油口、单向阀四的工作油口和定差减压阀四的进油口通过液压管路相连，定差减压阀一的工作油口、单向阀三的进油口、溢流阀一的进油口、单向阀一的工作油口和集成阀块的第一工作油口通过液压管路相连，定差减压阀二的工作油口、单向阀四的进油口、溢流阀二的进油口、单向阀二的工作油口和集成阀块的第二工作油口通过液压管路相连，单向阀一的进油口、溢流阀一的工作油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，单向阀二的进油口、溢流阀二的工作油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀二的工作油口和两位三通电磁换向阀一的回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一的进油口和集成阀块的第一回油口、第二回油口通过液压管路相连，两位三通电磁换向阀一的工作油口与梭阀的第二比较油口通过液压管路相连，梭阀的第一比较油口与集成阀块的第二负载敏感油口通过液压管路相连，梭阀的输出油口与第一负载敏感油口，定差减压阀一的控制油口、定差减压阀二的控制油口与集成阀块的第三负载敏感油口、第四负载敏感油口通过液压管路相连。
2.一种应用权利要求1所述的流量分配与负载无关的双阀控式负载口独立控制阀的液压系统，其特征在于：包括液压缸、液压马达、第一独立控制阀、第二独立控制阀、变量泵和油箱，所述第一独立控制阀的第二回油口、第二独立控制阀的第一回油口与油箱通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二进油口、第二独立控制阀的第一进油口与变量泵的出油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二负载敏感油口与第二独立控制阀的第一负载敏感油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第四负载敏感油口与第二独立控制阀的第三负载敏感油口通过液压管路相连，所述变量泵的吸油口与油箱通过液压管路相连，所述变量泵的负载敏感油口与第一独立控制阀的第一负载敏感油口、第一独立控制阀的第三负载敏感油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第一回油口、第二独立控制阀的第二负载敏感油口、第二独立控制阀的第二进油口通过堵头堵死，所述第一独立控制阀的第一工作油口与液压缸的第一工作油口通过液压管路相连，所述第一独立控制阀的第二工作油口与液压缸的第二工作油口通过液压管路相连，所述第二独立控制阀的第一工作油口与液压马达的第一工作油口通过液压管路相连，所述第二独立控制阀的第二工作油口与液压马达的第二工作油口通过液压管路相连。
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