CN110397641A - 自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用 - Google Patents

自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用，包括与两组油缸的有杆腔和无杆腔通过油路连接的高压切换阀和低压切换阀，所述高压切换阀和低压切换阀均为两位多通换向阀，所述高压切换阀和低压切换阀的两个工作位分别实现两组油缸的有杆腔之间或无杆腔之间连通，以及两组油缸的有杆腔或无杆腔分别直接连通至进油口和回油口。本发明的自动高低压切换液压系统只需要设置两组换向阀控制两组油缸的无杆腔和有杆腔的连通状态，即可实现两组油缸的高低压切换，并且还可以实现两组油缸之间单独工作，通过先导液控换向控制或电磁换向控制可以自动实现两组油缸的高低压切换施工，不仅液压元件少、成本低，而且运行可靠，可维护性高。

Description

自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用
技术领域
本发明属于液压技术，具体涉及一种自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用。
背景技术
在预制桩施工以及湿陷性黄土地基处理过程中，为提高压桩效率，采用双层夹桩箱和上下两组压桩油缸进行交替抱紧和下压，可大大提升压桩的效率。遇到松软的土层，要求压力小，速度快；遇到坚硬的土层，要求压力大，所以需要根据工况随时对两组油缸进行高低压切换。
如果切换时采用人工重新连接管路，将降低施工效率，导致液压油液泄漏，同时因夹桩箱的自重，会导致油缸有杆腔产生背压，给更换作业人员带来风险。
还有的厂家在两组油缸同步工作的混凝土泵上设置有较成熟的自动高低压切换系统，通过多组逻辑阀控制实现油缸有杆腔和无杆腔的油路切换，这种高低压切换系统存在液压元件较多、管路结构复杂、制造精度要求高、装配、操作和维修繁琐、易漏油、元件易失效等诸多问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有工程机械中的油缸高低压切换系统存在的上述缺陷，提供一种新型的自动高低压切换液压系统、控制方法及其应用。
本发明采用如下技术方案实现：
自动高低压切换液压系统，包括与两组油缸的有杆腔和无杆腔通过油路连接的高压切换阀和低压切换阀，所述高压切换阀和低压切换阀均为两位多通换向阀，
所述高压切换阀包括进油口、回油口以及至少两个工作油口，其中至少一个工作油口通过油路连接其中一组油缸的有杆腔，至少另外一个工作油口通过油路连接另外一组油缸的有杆腔；
所述低压切换阀包括进油口、回油口以及至少两个工作油口，其中至少一个工作油口通过油路连接其中一组油缸的无杆腔，至少另外一个工作油口通过油路连接另外一组油缸的无杆腔；
所述高压切换阀和低压切换阀的两个工作位分别实现两组油缸的有杆腔之间和无杆腔之间连通，以及两组油缸的有杆腔或无杆腔分别直接连通至进油口和回油口。
进一步的，所述高压切换阀和低压切换阀具有相同的偶数个工作油口；
所述高压切换阀其中一半的工作油口均通过油路连接至其中一组油缸的有杆腔，另外一半的工作油口均通过油路连接至另外一组油缸的有杆腔；
所述低压切换阀其中一半的工作油口均通过油路连接至其中一组油缸的无杆腔，另外一半的工作油口均通过油路连接至另外一组油缸的无杆腔。
在本发明的自动高低压切换液压系统中，所述高压切换阀和低压切换阀均为先导式液控换向阀或者电控换向阀。
本发明还公开了上述自动高低压切换液压系统的高低压切换控制方法，其中，
高压状态时，控制所述高压切换阀转换工作位，使两组油缸的有杆腔之间通过高压切换阀连通，所述低压切换阀的进油口和回油口实现两组油缸的总进油口和总回油口，两组油缸同步高压联动；
低压状态时，控制所述低压切换阀转换工作位，使两组油缸的无杆腔之间通过低压切换阀连通，所述高压切换阀的进油口和回油口实现两组油缸的总进油口和总回油口，两组油缸同步低压联动。
进一步的，还包括两组油缸单独控制的工作状态，控制所述高压切换阀和低压切换阀的工作位均处于两组油缸的有杆腔和无杆腔直接连通至进油口和回油口，其中一组油缸的有杆腔和无杆腔分别通过高压切换阀的进油口和低压切换阀的回油口实现油路通路，另一组油缸的有杆腔和无杆腔分别通过低压切换阀的进油口和高压切换阀的回油口实现油路通路。
本发明的自动高低压切换液压系统可以用于采用双油缸的桩机设备或者混凝土泵送设备上。
本发明的自动高低压切换液压系统中设置两组换向阀作为高压工况和低压工况切换的控制阀门，当高压切换阀和低压切换阀均不动作处于原位上时，两组油缸之间的油路互不影响，可以单独工作；当需要控制两组油缸高压联动时，控制高压切换阀切换工作位，通过高压切换阀将两组油缸的有杆腔连通，此时压力油通过低压切换阀的进油口进入油缸的无杆腔，从无杆腔推动两组油缸联动，此时输出的压力高，油缸运动速度较慢；当需要控制两组油缸低压联动时，控制低压切换阀切换工作位，通过低压切换阀将两组油缸的无杆腔连通，此时压力油通过高压切换阀的进油口进入油缸的有杆腔，从有杆腔推动两组油缸联动，此时输出的压力低，油缸运动速度较快。
综上所述，本发明的自动高低压切换液压系统只需要设置两组换向阀控制两组油缸的无杆腔和有杆腔的连通状态，即可实现两组油缸的高低压切换，并且还可以实现两组油缸之间单独工作，通过先导液控换向控制或电磁换向控制可以自动实现两组油缸的高低压切换施工，不仅液压元件少、成本低，而且运行可靠，可维护性高。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例中的自动高低压切换液压系统在初始位置的液压原理图。
图2为实施例中的自动高低压切换液压系统在高压状态的液压原理图。
图3为实施例中的自动高低压切换液压系统在低压状态的液压原理图。
图中标号：1-第一油缸，2-第二油缸，3-高压切换阀，4-低压切换阀。
具体实施方式
实施例
参见图1，图示中的两组油缸的联动液压系统为本发明的自动高低压切换液压系统具体实施方案，其中第一油缸1和第二油缸2不采用直接串联的方式实现联动，而是通过设置高压切换阀3和低压切换阀4以及液压油路将第一油缸1的无杆腔G1和有杆腔H1与第二油缸2的无杆腔G2和有杆腔H2连接起来，进而实现第一油缸1和第二油缸2的高压联动和低压联动。
本实施例中的高压切换阀3和低压切换阀4均采用两位六通换向阀，具体如图1所示，其中高压切换阀3包括进油口PA1、回油口PB1以及工作油口C1、D1、E1和F1，其中进油口PA1、回油口PB1以及工作油口C1和D1位于阀芯一侧，工作油口E1、F1位于通过阀芯连通其余四个油口的另外一侧，其中工作油口C1和F1分别通过油路连接至第一油缸1的有杆腔油口H1，工作油口D1和E1分别通过油路连接至第二油缸2的有杆腔油口H2。
低压切换阀4包括进油口PA2、回油口PB2以及工作油口C2、D2、E2和F2，其中进油口PA2、回油口PB2以及工作油口C2和D2位于阀芯一侧，工作油口E2、F2位于通过阀芯连通其余四个油口的另外一侧，其中工作油口C2和F2分别通过油路连接至第二油缸2的无杆腔G2，工作油口D2和E2分别通过油路连接至第一油缸1的无杆腔油口G1。
高压切换阀3和低压切换阀4的阀芯移动具备两个工作位，在高压切换阀3和低压切换阀4的原始工作位下，第一油缸1的有杆腔和无杆腔以及第二油缸2的有杆腔和无杆腔分别与高压切换阀和低压切换阀的进油口和回油口直接连通，其他油口截止，该状态下可以实现第一油缸1和第二油缸2的分别独立控制；在高压切换阀3的另一工作位下，第一油缸1和第二油缸2的有杆腔之间相互连通，高压切换阀3的进油口和回油口截止，第一油缸1和第二油缸2的无杆腔分别从低压切换阀的进油口和回油口连通，实现两组油缸的高压联动控制；在低压切换阀4的另一工作位下，第一油缸1和第二油缸2的无杆腔之间相互连通，低压切换阀4的进油口和回油口截止，第一油缸1和第二油缸2的有杆腔分别从高压切换阀的进油口和回油口连通，实现两组油缸的低压联动控制。
在实际应用中，高压切换阀3和低压切换阀4可以根据液压系统的压力情况选择采用的换向阀工作油口数量，一般要求高压切换阀3和低压切换阀4具有相同的偶数个工作油口，高压切换阀3其中一半的工作油口通过油路连接至第一油缸的有杆腔，另外一半工作油口通过油路连接至第二油缸的有杆腔；低压切换阀4其中一半的工作油口通过油路连接至第一油缸的无杆腔，另外一半工作油口通过油路连接至第二油缸的无杆腔，特别是大流量的液压系统中，无论是高压状态还是低压状态，两组油缸之间可以通过多组连通通道串联连通，最大程度减少系统内的压力损失。
再次参见图1所示，本实施例中的高压切换阀3和低压切换阀4采用的是先导式液控换向阀，高压切换阀3具有先导控制油口P1，低压切换阀4具有先导控制油口P2，通过先导油控制高压切换阀3和低压切换阀4的阀芯移动。实际应用中也可以采用通过电磁铁控制阀芯的电控换向阀。
本实施例中的自动高低压切换液压系统具有初始工作状态、高压工作状态和低压工作状态三种工作模式。
其中图1为初始工作状态，第一油缸1和第二油缸2之间没有串联连通，两组油缸之间可以实现单独动作。具体控制方法如下：控制高压切换阀3和低压切换阀4的工作位均处于右位，将两组油缸的有杆腔和无杆腔直接连通至高压切换阀和低压切换阀的进油口和回油口，其中第一油缸1的无杆腔油口G1通过油路连接至低压切换阀4的工作油口E2连通到进油口PA2，有杆腔油口H1通过油路连接至高压切换阀3的工作油口F1连通到回油口PB1；第二油缸2的无杆腔油口G2通过低压切换阀4的工作油口F2连通到回油口PB2，有杆腔油口H2通过油路连接至高压切换阀3的工作油口E1连通到进油口PA1，分别实现第一油缸1和第二油缸2的单独进出油控制。
压力油从PA1流过高压切换阀3后，进入第二油缸2的有杆腔油口H2，压力油从PB1流过高压切换阀3后，进入第一油缸1的有杆腔油口H1，第一油缸1和第二油缸2的无杆腔回油分别通过低压切换阀的PA2和PB2回流，分别驱动第一油缸1和第二油缸2的活塞杆回收动作；压力油从PA2流过低压切换阀4后，进入第一油缸1的无杆腔油口G1，压力油从PB2流过低压切换阀4后，进入第二油缸2的无杆腔油口G2，第一油缸1和第二油缸2的有杆腔回油分别通过高压切换阀的PA1和PB1回流，分别驱动第一油缸1和第二油缸2的活塞杆伸出动作。
图2为本实施例的高压工作状态，第一油缸1和第二油缸2之间的有杆腔通过高压切换阀3串联连通。具体的控制方法如下：控制高压切换阀3转换到左位，低压切换阀4保持右位，使两组油缸的有杆腔之间通过高压切换阀连通，其中第二油缸2有杆腔油口H2连通至高压切换阀3的工作油口E1和D1的油路与第一油缸有杆腔油口H1连通至高压切换阀3的工作油口C1和F1分别导通，实现第一油缸1和第二油缸2之间的有杆腔连通，高压切换阀3的进油口PA1和回油口PB1截止，低压切换阀4的进油口PA2和回油口PB2实现两组油缸的总进油口和总回油口。
高压切换阀3的先导控制油口P1的先导控制压力油控制高压切换阀3处于右位，低压切换阀4的先导控制油口P2没有压力，低压切换阀4处于左位。压力油从PA2流过低压切换阀后，进入第一油缸1的无杆腔油口G1，压力油从第二油缸2的无杆腔油口G2流出后，流过低压切换阀4经PB2流出。在第一油缸1和第二油缸2之间，压力油从第一油缸1的有杆腔油口H1流出后，分成两路，一路从高压切换阀3的F1口流入经D1口流出，另一路从高压切换阀3的C1口流入经E1口流出，D1口和E1口流出后的压力油合流后进入第二油缸2的有杆腔油口H2，从而完成两组油缸有杆腔的连通。此时连通腔有C1-E1和F1-D1两个通路通过高压切换阀3，将两组油缸的有杆腔串联连通起来，两组油缸组处于高压动作状态，可大大减少液压油流过高压切换阀时的压力损失。
图3为本实施例的低压工作状态，第一油缸1和第二油缸2之间的无杆腔通过低压切换阀4串联连通。具体的控制方法如下：控制低压切换阀4转换到左位，高压切换阀3保持右位，使两组油缸的无杆腔之间通过低压切换阀连通，其中第二油缸2无杆腔油口G2连通至低压切换阀4的工作油口C2和F2的油路与第一油缸有杆腔油口G1连通至低压切换阀4的工作油口E2和D2分别导通，实现第一油缸1和第二油缸2之间的无杆腔连通，低压切换阀4的进油口PA2和回油口PB2截止，高压切换阀3的进油口PA1和回油口PB1实现两组油缸的总进油口和总回油口。
低压切换阀4的先导控制油口P2的先导控制压力油控制低压切换阀4处于右位，高压切换阀3的先导控制油口P1没有压力，高压切换阀3处于左位。压力油从PA1流过高压切换阀后，进入第二油缸2的有杆腔油口H2，压力油从第一油缸1的有杆腔油口H1流出后，流过高压切换阀3经PB1流出。在第一油缸1和第二油缸2之间，压力油从第二油缸2的无杆腔油口G2流出后，分成两路，一路从低压切换阀4的F2口流入经D2口流出，另一路从低压切换阀4的C2口流入经E2口流出，D2口和E2口流出后的压力油合流后进入第一油缸1的无杆腔油口G1，从而完成两组油缸无杆腔的连通。此时连通腔有C2-E2和F2-D2两个通路通过低压切换阀4，将两组油缸的无杆腔串联连通起来，两组油缸组处于低压动作状态，可大大减少液压油流过高压切换阀时的压力损失。
关于第一油缸1和第二油缸2的压力油通过压桩液压系统提供，属于常规液压技术，本实施例在此不对压桩液压系统进行详细说明。
本实施例的自动高低压切换液压系统可以用于采用双油缸动作的桩机设备或者混凝土泵送设备上，如液压静力压装机、混凝土泵等工程装备。
本实施例中所指的“高压”和“低压”并非指代液压系统中的具体压力数值，而是指压力油从油缸分别从无杆腔或有杆腔进入活塞缸推动活塞所造成的油缸展现的动作压力不同。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.自动高低压切换液压系统，其特征在于：包括与两组油缸的有杆腔和无杆腔通过油路连接的高压切换阀和低压切换阀，所述高压切换阀和低压切换阀均为两位多通换向阀，
所述高压切换阀包括进油口、回油口以及至少两个工作油口，其中至少一个工作油口通过油路连接其中一组油缸的有杆腔，至少另外一个工作油口通过油路连接另外一组油缸的有杆腔；
所述低压切换阀包括进油口、回油口以及至少两个工作油口，其中至少一个工作油口通过油路连接其中一组油缸的无杆腔，至少另外一个工作油口通过油路连接另外一组油缸的无杆腔；
所述高压切换阀和低压切换阀的两个工作位分别实现两组油缸的有杆腔之间和无杆腔之间连通，以及两组油缸的有杆腔或无杆腔分别直接连通至进油口和回油口。
2.根据权利要求1所述的自动高低压切换液压系统，所述高压切换阀和低压切换阀具有相同的偶数个工作油口；
所述高压切换阀其中一半的工作油口均通过油路连接至其中一组油缸的有杆腔，另外一半的工作油口均通过油路连接至另外一组油缸的有杆腔；
所述低压切换阀其中一半的工作油口均通过油路连接至其中一组油缸的无杆腔，另外一半的工作油口均通过油路连接至另外一组油缸的无杆腔。
3.根据权利要求1或2所述的自动高低压切换液压系统，所述高压切换阀和低压切换阀均为先导式液控换向阀或者电控换向阀。
4.权利要求1-3中所述的自动高低压切换液压系统的控制方法，其特征在于：
高压状态时，控制所述高压切换阀转换工作位，使两组油缸的有杆腔之间通过高压切换阀连通，所述低压切换阀的进油口和回油口实现两组油缸的总进油口和总回油口，两组油缸同步高压联动；
低压状态时，控制所述低压切换阀转换工作位，使两组油缸的无杆腔之间通过低压切换阀连通，所述高压切换阀的进油口和回油口实现两组油缸的总进油口和总回油口，两组油缸同步低压联动。
5.根据权利要求4所述的自动高低压切换液压系统的控制方法，还包括两组油缸单独控制的工作状态，控制所述高压切换阀和低压切换阀的工作位均处于两组油缸的有杆腔和无杆腔直接连通至进油口和回油口，其中一组油缸的有杆腔和无杆腔分别通过高压切换阀的进油口和低压切换阀的回油口实现油路通路，另一组油缸的有杆腔和无杆腔分别通过低压切换阀的进油口和高压切换阀的回油口实现油路通路。
6.权利要求1-3中的自动高低压切换液压系统的应用，其特征在于：所述自动高低压切换液压系统用于采用双油缸的桩机设备或者混凝土泵送设备上。
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