CN109268332B - 高低压卸荷阀及装载机液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高低压卸荷阀，为解决现有卸荷阀在负载压力位于卸荷设计压力附近波动时会产生高频振动和极大噪音的问题；提供一种高低压卸荷阀，滑阀沿阀芯轴向布置有第一腔至第六腔，第一腔内设弹簧，第五、第六腔为液控端，第一、第二、第四腔均与T油口连通，进油口与第三腔连通，第三腔经单向阀与P2油口连接第五腔与两位三通阀出油口或T油口连接，两位三通阀的液控端与LS油口连接，第五、第六腔连通后第三、第四腔连通。本发明可实现高低压卸荷，且在高压卸荷时允许负载压力在一定范围内波动而不会发生频繁地开启与关闭卸荷功能。

Description

高低压卸荷阀及装载机液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压部件，更具体地说，涉及一种高低压卸荷阀及装载机液压系统。

背景技术

目前装载机采用的具有卸荷阀的液压系统，其卸荷阀一般为高压卸荷阀；即当液压系统控制压力达到卸荷阀设定的高压压力时，定量泵实现低压卸荷。不足之处在于当负载压力在设定的卸荷压力附近波动时，卸荷阀会有将卸未卸的状态，即卸荷阀会产生高频振动，产出极大的噪音并引起整机的振荡；当整机工作装置不动作时，定量工作泵提供的流量经过卸荷阀、分配阀最后流回油箱，具有较大的中位损失。尤其在大油门运输工况时，损失的能量更大；整机工作装置进行微动作时，此时系统并不需要大流量。但定量工作泵提供大量的流量经过卸荷阀进入分配阀，在分配阀处产生极大的节流损失；由此，造成液压系统产生很大的热量，整机耗能加大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有卸荷阀在负载压力位于卸荷设计压力附近波动时会产生高频振动和极大噪音的问题，而提供一种高低压卸荷阀及装载机液压系统。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种高低压卸荷阀，其特征在于包括P1油口、P2油口、LS油口、T油口、滑阀、第一单向阀、第二单向阀、两位三通阀，所述滑阀包括阀套和位于阀套中的阀芯，阀芯与阀套之间沿阀芯轴向布置有第一腔、第二腔、第三腔、第四腔、第五腔、第六腔，在第一腔为弹簧腔，其内设置有弹簧，第五腔和第六腔均为滑阀的液控端，第一腔、第二腔和第四腔均与T油口连通，P1油口与第三腔连通，第三腔经第一单向阀向P2油口单向导通连接；所述两位三通阀具有与P2油口连接的A油口、与第五腔连接的B油口、与T油口连通的C油口，所述两位三通阀的液控端与LS油口连接，所述两位三通阀的液控端作用力大于所述两位三通阀弹簧腔的弹簧作用力时A油口与B油口导通，反之则B油口与C油口导通；第六腔经第二单向阀向B油口单向导通或者经阻尼孔与所述T油口连通，所述阀芯从液控端向弹簧腔方向移动过程中依次具有所述第二腔与第三腔连通且第五腔与第六腔截止、第三腔同时与第二腔与第四腔截止且第五腔与第六腔截止、第三腔与第四腔连通且第五腔与第六腔连通三种位置状态。在本发明中，当第五腔和第六腔经两位三通阀与T油口连通时，阀芯在弹簧的作用下处于靠近第六腔的位置，P1油口经第三腔和第二腔与T油口连通，可实现低压卸荷；当第五腔经两位三通阀与P2油口连通时，P2油口的压力经第五腔作用于阀芯，使阀芯压缩弹簧向弹簧腔的方向移动，第二腔与第三腔之间的阀口逐渐减小直至关闭，此时第三腔与第二腔和第四腔均截止，P1油口输入的液压油经第一单向阀向P2油口输出，实现正常供油；当P2油口的压力继续增大时，阀芯继续压缩弹簧向弹簧腔的方向移动，使得第三腔与第四腔之间的阀口导通，P1油口经第三腔和第四腔与T油口连通，可实现P2油口高负载时高压卸荷，此时第五腔与第六腔之间的阀口被打开连通，此时液控腔作用在阀芯上的力有P2油口压力通过第五腔在阀芯上的作用面积产生的作用力和P2油口压力通过第六腔在阀芯上的作用力面积产生的作用力，由于P2油口压力在阀芯上的作用面积增大，作用力增大，从而允许在高压卸荷时P2油口的压力在一定范围内波动，但滑阀仍保持第三腔与第四腔连通的卸荷状态，避免高压卸荷时产生高频振动。

进一步地，上述高低压卸荷阀中，所述弹簧腔内设置的弹簧包括第一弹簧和长度小于第一弹簧的第二弹簧，当所述两位三通阀的B油口与C油口导通时所述第二腔与第三腔连通；当所述两位三通阀的B油口与A油口导通且所述阀芯移动至开始压缩所述第二弹簧时所述第三腔同时与第二腔和第四腔截止；当所述两位三通阀的B油口与A油口导通且所述阀芯压缩所述第二弹簧至第五腔与第六腔连通时所述第三腔与第四腔连通。

进一步地，上述高低压卸荷阀中，所述第一弹簧的弹簧刚度小于第二弹簧的弹簧刚度。

进一步地，上述高低压卸荷阀中，所述第六腔与所述两位三通阀的B油口之间的油路上设置有与所述第二单向阀串联的阻尼孔。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机液压系统，包括转向系统和工作液压系统，所述工作液压系统包括液压油箱、进油口与液压油箱连接的定量泵、分配阀、与分配阀连接的工作油缸、与分配阀连接的先导阀、向先导阀供油的先导油源、与先导阀各先导压力信号输出油路连接并引出最大先导压力信号的先导压力信号引出阀、其特征在于工作液压系统还包括前述的高低压卸荷阀，所述高低压卸荷阀的P1油口与定量泵的出油口连接，P2油口与所述转向系统的盈余流量输出口连接后与所述分配阀的进油口连接，所述先导压力信号引出阀的先导压力信号输出口与所述高低压卸荷阀的LS油口连接。进一步地，先导压力信号引出阀为梭阀组或单向阀组。

本发明与现有技术相比，本发明解决了可实现高低压卸荷，并且高压卸荷时产生高频振动，实现稳定卸荷。

附图说明

图1是本发明装载机液压系统第一实施例的原理图。

图2是本发明装载机液压系统第一实施例的高低压卸荷阀在低压卸荷时的原理图。

图3是本发明装载机液压系统第一实施例的高低压卸荷阀在非卸荷时的原理图。

图4是本发明装载机液压系统第一实施例的高低压卸荷阀在高压卸荷时的原理图。

图5是本发明装载机液压系统第二实施例的原理图。

图6是本发明装载机液压系统第二实施例的高低压卸荷阀在低压卸荷时的原理图。

图7是本发明装载机液压系统第二实施例的高低压卸荷阀在非卸荷时的原理图。

图8是本发明装载机液压系统第二实施例的高低压卸荷阀在高压卸荷时的原理图。

图中零部件名称及序号：

液压油箱1、定量泵2、高低压卸荷阀3、转向系统4、分配阀5、转斗油缸6、动臂油缸7、先导压力信号引出阀8、先导阀9、先导油源10、先导截断阀11。

滑阀31、阀套310、第一腔311、第二腔312、第三腔313、第四腔14、第五腔315、第六腔316、第二弹簧317、第一弹簧318、阀芯319、第一单向阀32、两位三通阀33、第二单向阀34、阻尼孔35。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

实施例一。

如图1所示，本实施例中的装载机液压系统包括转向系统4和工作液压系统，工作液压系统包括液压油箱1、进油口与液压油箱连接的定量泵2、分配阀5、与分配阀连接的工作油缸、与分配阀连接的先导阀9、向先导阀供油的先导油源10、与先导阀各先导压力信号输出油路连接并引出最大先导压力信号的先导压力信号引出阀8和高低压卸荷阀3，工作油缸包括动臂油缸7和转斗油缸6。

如图2所示，高低压卸荷阀3包括包括P1油口、P2油口、LS油口、T油口、滑阀31、第一单向阀32、第二单向阀34、两位三通阀33、阻尼孔35。滑阀31包括阀套310和位于阀套中的阀芯319，在阀芯319与阀套310之间沿阀芯319轴向布置有第一腔311、第二腔312、第三腔313、第四腔314、第五腔315、第六腔316。第一腔311为弹簧腔，其内设置有弹簧，弹簧包括第一弹簧318和长度小于第一弹簧的第二弹簧317,第一弹簧318的弹簧刚度小于第二弹簧317的弹簧刚度。第五腔315和第六腔316位于阀芯的液控端，第一腔311、第二腔312和第四腔314均与T油口连通，P1油口与第三腔313连通，第三腔313经第一单向阀32向P2油口单向导通连接。两位三通阀22具有与P2油口连接的A油口、与第五腔315连接的B油口、与T油口连通的C油口，两位三通阀33的液控端与LS油口连接，两位三通阀33的液控端作用力大于两位三通阀33弹簧腔的作用力时A油口与B油口导通，反之则B油口与C油口导通。第六腔316经阻尼孔35与T油口连通。阀芯319从液控端向弹簧腔方向移动过程中依次具有第二腔312与第三腔313连通且第五腔315与第六腔316截止的第一位置状态、第三腔313同时与第二腔312与第四腔314截止且第五腔315与第六腔316截止的第二位置状态、第三腔313与第四腔314连通且第五腔315与第六腔316连通的第三种位置状态。

转向系统4包括与液压油箱连接的液压泵、优先阀、转向器、转向油缸等部件，液压泵与优先阀连接并优先向转向器供油，转向油缸则与转向器连接。优先阀的盈余流量输出口则与高低压卸荷阀3的P2油口连接。

如图1所示，先导油源10经先导截断阀11向先导阀9供油，先导阀9具有动臂升降操作联先导阀和铲斗翻转操作联先导阀，分配阀也具有动臂联控制主阀和转斗联控制主阀，转斗油缸则与转斗联控制主阀连接，动臂油缸则与动臂联控制主阀连接。动臂升降操作联先导阀的两路先导信号输出口则对应连接动臂联控制主阀的两个先导油口，铲斗翻转操作联先导阀的两路先导信号输出口则对应连接转斗联控制主阀的两个先导油口。通过操纵先导阀实现动臂油缸和转斗油缸的动作。

先导压力信号引出阀8由三个梭阀构成，其中第一梭阀的两进油端分别连接铲斗翻转操作联先导阀的两路先导信号输出口，第二梭阀的两进油端分别连接动臂升降操作联先导阀的两路先导信号输出口，第一梭阀和第二梭阀的出油端分别连接第三梭阀的两进油端，第三梭阀的出油端为先导压力信号引出阀的先导压力信号输出口。在具体实施时，先导压力信号引出阀还可以由四个单向阀组成，四个单向阀的进油端与先导阀的四路先导信号输出口一一对应连接，四个单向阀的出油端连接后构成先导压力信号引出阀的先导压力信号输出口。

如图1所示，高低压卸荷阀3的P1油口与定量泵的出油口连接，P2油口与转向系统的盈余流量输出口连接后与分配阀的进油口连接，先导压力信号引出阀8的先导压力信号输出口与高低压卸荷阀3的LS油口连接，T油口与液压油箱1连接。

当没有动作操作时，先导阀9的四路先导信号输出口均没有压力信号输出，先导压力信号引出阀的先导压力信号输出口也没有压力信号输出，或者操作先导阀进行微动动作时，先导压力信号引出阀引出的先导压力不足以使两位三通阀33换向，此时两位三通阀33处于左位，其B油口与C油口导通；此时滑阀31的阀芯在第一弹簧318的作用下处于靠近第五腔315的这一侧，第三腔313和第二腔312之间的阀口打开，阀芯319处于第一位置状态，如图2所示，定量泵2输出的液压油通过第三腔313、第二腔312和T油口进入液压油箱1，实现低负荷时卸荷(低压卸荷)。此时第一单向阀32截止，微动操作时，转向系统4向分配阀5供油实现动作油缸的微动动作。

当操纵先导阀9进行大幅度操作时，先导阀9输出的先导压力信号经先导压力信号引出阀8引出并传递至两位三通阀33的液控端，使两位三通阀33换向，B油口与A油口导通。P2油口的压力经两位三通阀33传递至第五腔315。第五腔315内液压油在阀芯上的轴向作用面积为S1,阀芯319在第五腔315液压油压力的作用下向第一腔腔方向移动，通过设定第一弹簧318和第二弹簧317的弹簧刚度和长度，可以在阀芯319开始压缩第二弹簧317时，阀芯319将第二腔312和第三腔313之间的阀口关闭，使第三腔313同时与第四腔314和第二腔312截止，如图3所示，此时定量泵2输出的液压油全部通过P1油口、第三腔313和第一单向阀32、P2油口流向分配阀5，与转向系统4一起供油，实现工作油缸的大幅度快速动作。

当操纵先导阀进行大幅度操作且P2油口压力达到设计的高压卸荷压力值P时，第五腔315的压力油推动阀芯319同时压缩第一弹簧318和第二弹簧317，使第三腔313与第四腔314之间的阀口打开，定量泵2输出的液压油通过P1油口、第三腔313、第四腔314和T油口进入液压油箱1，实现高负荷时卸荷(高压卸荷)，如图4所示。P2油口压力达到设计的高压卸荷压力值P时，第五腔315与第六腔316之间的阀口也被打开，阀芯319在其液控端的受力包括第五腔315液压油的作用力和第六腔316内液压油的作用力，第六腔316内液压油在阀芯319上的轴向作用面积为S2。假设高低压卸荷阀设定的高压卸荷压力值为P，也即P2油口的压力达到P时高低压卸荷阀3卸荷，阀芯319受液控端液压油的作用力等于P*S1时，阀芯压缩第一弹簧318和第二弹簧317向第一腔311方向移动,使第五腔315与第六腔316连通，第三腔313和第四腔314也连通卸荷。第五腔315与第六腔316连通后阀芯319液控端液压油作用在阀芯上的作用力等于P*(S1+S2),该作用力大于高低压卸荷阀卸荷的临界作用力P*S1，因此高低压卸荷阀一旦在第三腔和第四腔连通后可实现稳定卸荷，并且在P2油口压力有一定幅度下降达到Px,在Px*(S1+S2)大于P*S1时高低压卸荷阀仍能保持卸荷状态。当高低压卸荷阀开启高压卸荷后，P2油口的负载压力一直下降到Py时，其中Py*(S1+S2)等于P*S1，阀芯在第一弹簧和第二弹簧作用力的作用下向液控端移动使第五腔与第六腔之间的阀口关闭，此时第六腔316的液压油通过阻尼孔35、T油口进油系统的邮箱回路，第六腔316的压力为零，其内液压油对阀芯的作用力为零，阀芯液控端作用力仅剩第五腔液压油作用在阀芯上的力，该力等于Py*S1但小于P*S1，因此阀芯在弹簧力的作用下继续移动使第三腔与第四腔之间的阀口关闭，高低压卸荷阀也结束高压卸荷。因此，在本发明中，高低压卸荷阀在P2油口的压力达到设定压力P时开启高压卸荷，高低压卸荷阀开启高压卸荷后，P2油口的压力在Py压力以上均能保持高压卸荷状态，当P2压力下降到Py值时，高低压卸荷阀关闭结束高压卸荷，之后只有P2油口的压力重新上升到P值时才又会开启高压卸荷。因此本发明高低压卸荷阀避免了P2油口压力等于卸荷设计压力P时开启与关闭高压卸荷以及由此导致的震动，高压卸荷时允许P2油口压力(也即负载)有一定幅度的波动而保持稳定的卸荷工况。

实施例二。

如图5、图6所示，与实施例一相比，本实施例中的不同点是第六腔316经第二单向阀34向B油口单向导通且在第六腔316与两位三通阀33的B油口之间的油路上设置有与第二单向阀34串联的阻尼孔35。在本实施例中，不进行动作操作或仅有微动作时，阀芯319处于第一位置状态，如图6所示，定量泵2输出的液压油通过第三腔313、第二腔312和T油口进入液压油箱1，实现低负荷时卸荷(低压卸荷)。此时第一单向阀32截止，微动操作时，转向系统4向分配阀5供油实现动作油缸的微动动作。当操纵先导阀9进行大幅度操作时，两位三通阀33换向，B油口与A油口导通，P2油口的负载压力经两位三通阀33传递至第五腔315，P2油口的压力通过第五腔315作用在阀芯319上，使第三腔同时与第二腔和第四腔截止，定量泵2输出的液压油全部通过P1油口、第三腔313和第一单向阀32、P2油口流向分配阀5，与转向系统4一起供油，实现工作油缸的大幅度快速动作，如图7所示。当P2油口的压力值达到高压卸荷压力P时，第三腔与第四腔之间的阀口导通，第五腔和第六腔之间的阀口导通，如图8所示，此时阀芯319液控端受液压油的作用力等P*(S1+S2),要远大于高压卸荷设定条件时阀芯液控端所受的力P*S1，只有当P2油口压力下降到Px＝P*S/(S1+S2)第三腔与第四腔之间的阀口以及第五腔和第六腔之间的阀口均截止，高压卸荷结束。第五腔和第六腔之间的阀口之间截止后，P2油口的压力变化只能通过第五腔315作用在阀芯上，例如第五腔和第六腔之间的阀口之间截止后，P2油口的负载压力下降到Pz后，第五腔315和第六腔316下降也下降到Pz，此时P2油口压力出现波动(负载变化)上升ΔP时，波动上升的压力不能通过第六腔316作用于阀芯，因此阀芯319液控端的受力等于(Pz+ΔP)*S1+Pz*S2,也即只要波动后P2油口的压力(Pz+ΔP)小于(P*S1-Pz*S2)/S1时，第三腔和第四腔之间的阀口不会打开，也即不会出现高压卸荷，此举也可使P2油口的负载压力出现一定程度的波动而不会触发高低压卸荷高压卸荷。

Claims (6)

1.一种高低压卸荷阀，其特征在于包括P1油口、P2油口、LS油口、T油口、滑阀、第一单向阀、第二单向阀、两位三通阀，所述滑阀包括阀套和位于阀套中的阀芯，在阀芯与阀套之间沿阀芯轴向布置有第一腔、第二腔、第三腔、第四腔、第五腔、第六腔，第一腔为弹簧腔，其内设置有弹簧，第五腔和第六腔均为滑阀的液控端，第一腔、第二腔和第四腔均与T油口连通，P1油口与第三腔连通，第三腔经第一单向阀向P2油口单向导通连接；所述两位三通阀具有与P2油口连接的A油口、与第五腔连接的B油口、与T油口连通的C油口，所述两位三通阀的液控端与LS油口连接，所述两位三通阀的液控端作用力大于所述两位三通阀弹簧腔的弹簧作用力时A油口与B油口导通，反之则B油口与C油口导通；第六腔经第二单向阀向B油口单向导通或者经阻尼孔与所述T油口连通，所述阀芯从液控端向弹簧腔方向移动过程中依次具有所述第二腔与第三腔连通且第五腔与第六腔截止、第三腔同时与第二腔与第四腔截止且第五腔与第六腔截止、第三腔与第四腔连通且第五腔与第六腔连通三种位置状态。

2.根据权利要求1所述的高低压卸荷阀，其特征在于所述弹簧腔内设置的弹簧包括第一弹簧和长度小于第一弹簧的第二弹簧，当所述两位三通阀的B油口与C油口导通时所述第二腔与第三腔连通；当所述两位三通阀的B油口与A油口导通且所述阀芯移动至开始压缩所述第二弹簧时所述第三腔同时与第二腔和第四腔截止；当所述两位三通阀的B油口与A油口导通且所述阀芯压缩所述第二弹簧至第五腔与第六腔连通时所述第三腔与第四腔连通。

3.根据权利要求2所述的高低压卸荷阀，其特征在于所述第一弹簧的弹簧刚度小于第二弹簧的弹簧刚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高低压卸荷阀，其特征在于所述第六腔与所述两位三通阀的B油口之间的油路上设置有与所述第二单向阀串联的阻尼孔。

5.一种装载机液压系统，包括转向系统和工作液压系统，所述工作液压系统包括液压油箱、进油口与液压油箱连接的定量泵、分配阀、与分配阀连接的工作油缸、与分配阀连接的先导阀、向先导阀供油的先导油源、与先导阀各先导压力信号输出油路连接并引出最大先导压力信号的先导压力信号引出阀，其特征在于工作液压系统还包括权利要求1至4中任一项所述的高低压卸荷阀，所述高低压卸荷阀的P1油口与定量泵的出油口连接，P2油口与所述转向系统的盈余流量输出口连接后与所述分配阀的进油口连接，所述先导压力信号引出阀的先导压力信号输出口与所述高低压卸荷阀的LS油口连接。

6.根据权利要求5所述的装载机液压系统，其特征在于先导压力信号引出阀为梭阀组或单向阀组。

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