CN110552928A - 一种集成阀及浮动液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成阀及浮动液压系统，所述浮动液压系统包括油箱、液压泵、三位四通电磁阀、浮动油缸、提升油路、下落油路、回油油路及补偿油路；三位四通电磁阀的第一油口经提升油路连接浮动油缸的有杆腔，第二油口经下落油路连接浮动油缸的无杆腔，第三油口经液压泵、第四油口经回油管分别与油箱连接；补偿油路包括所述集成阀，集成阀的A口与浮动油缸的有杆腔连接，B口与浮动油缸的无杆腔连接，T口与油箱连接，P口与液压泵的输出端连接，H口与蓄能器连接。本发明能够使工作装置浮动时具有高频响应，实现快速下落和上升。

Description

一种集成阀及浮动液压系统

技术领域

本发明涉及一种集成阀及浮动液压系统，属于工程机械液压控制技术领域。

背景技术

由于消费者对平地机产品舒适性与可靠性要求的关注越来越高，工作装置在施工过程中受到来自于接触面负载的冲击，工作装置如果无法及时响应，可能导致整机行走传功系统中涡轮箱打滑，引起涡轮箱小齿断裂等失效模式，工作装置的频繁承受额外负载冲击，也会导致工作装置的断裂缺损，而严重影响工作装置的施工效果和进度，工作装置的浮动问题越来越受到关注。平地机工作装置承受的撞击主要来自路面不平、镶嵌硬物。为了减少工作装置的撞击，需要将油缸有杆腔通油箱，利用工作装置重量来下压平刮地面。工作装置浮动时，流量聚变会产生压力冲击，引起平地机晃动。对于工作装置重量过重时，工作装置遇到障碍物时不易快速上升，平地机的整体振动更为剧烈，且当平地机用于道路铲雪时，更易损坏路面。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种集成阀及浮动液压系统，能够使工作装置浮动时具有高频响应，实现快速下落和上升。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种集成阀，包括阀座和阀芯，所述阀座内设有能够供阀芯滑动的阀腔；

所述阀座上还开设有与阀腔相连通的A口、B口、P口、H口和始终与B口相连通的T口，所述阀座内设有仅能使介质从A口流向B口的单向流道；

所述阀腔的两端分别设有阀盖，所述阀盖与阀座围成一密封腔，所述阀芯内设有连通B口与其中一密封腔的内部流道；介质经B口、内部流道进入与B口连通的密封腔，推动阀芯于阀腔内滑动，以控制A口与T口或P口导通，同时控制B口与内部流道导通或关断；

所述P口处连接有电磁开关，电磁开关的电磁铁得电时，所述P口与H口导通，电磁铁失电时，所述P口与H口关断。

进一步的，所述密封腔内设有用于推动阀芯复位的复位弹簧。

进一步的，所述阀盖上还设有用于调节阀芯行程的调节螺钉。

一种浮动液压系统，包括油箱、液压泵、三位四通电磁阀、浮动油缸、提升油路、下落油路、回油油路及补偿油路；

所述三位四通电磁阀的第一油口经提升油路连接浮动油缸的有杆腔，第二油口经下落油路连接浮动油缸的无杆腔，第三油口经液压泵、第四油口经回油管分别与油箱连接；通过控制三位四通电磁阀两电磁铁的通电状态，能够使第三油口与第二油口或第一油口导通；

所述回油油路包括并接在提升油路两端的第一回油油路和并接在下落油路两端的第二回油油路；

所述补偿油路包括前述任一项集成阀，所述集成阀的A口与浮动油缸的有杆腔连接，B口与浮动油缸的无杆腔连接，T口与油箱连接，P口与液压泵的输出端连接，H口与蓄能器连接。

进一步的，所述提升油路包括第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与三位四通电磁阀的第一油口连接，出油口与浮动油缸的有杆腔连接。

进一步的，所述第一回油油路包括并接在第一单向阀两端的第一开关阀。

进一步的，所述下落油路包括第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与三位四通电磁阀的第二油口连接，出油口与浮动油缸的无杆腔连接，所述第一回油油路还包括并接在提升油路两端的平衡阀，所述平衡阀能够控制第二单向阀双向导通。

进一步的，所述集成阀的T口串接第二开关阀后与油箱连接。

进一步的，所述液压泵的两端并接有溢流阀。

进一步的，所述第二回油油路包括并接在下落油路两端的第三开关阀。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果包括：

集成阀具有液压自动调节功能，介质经B口、内部流道进入与B口连通的密封腔，推动阀芯于阀腔内滑动，以控制A口与T口或P口导通，同时控制B口与内部流道导通或关断，应用于浮动液压系统中能够保证工作装置浮动过程中，负载工况对工作装置的冲击越大，使系统压力调节越迅速，工作装置上升响应速度也越快；

在浮动模式下，浮动油缸无杆腔通油箱，有杆腔在集成阀的控制下，遇到障碍物时与液压泵相通，使工作装置垂直方向受到向上的补偿液压力，能够使工作装置快速提升；

且采用蓄能器对有杆腔补油，使工作装置浮动时上升速度更快，可靠性更强；未遇到障碍时，浮动油缸的有杆腔和无杆腔通过集成阀与油箱相连，对工作装置无提升力，通过工作装置重量对地面的压紧力即可保证施工路面的平整；

工作装置下降时，集成块能够快速换向，浮动油缸的有杆腔和无杆腔通过集成阀与油箱相连，并且无杆腔内的油液可通过集成阀内的单向通道向无杆腔补油，防止无杆腔气穴的产生，工作装置可快速下落。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种集成阀在初始状态下的结构示意图；

图2是图1中阀芯滑动至阀腔另一侧的结构示意图；

图3是根据本发明实施例提供的浮动液压系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例提供的浮动液压系统的电气控制原理框图；

图中：1、集成阀；1a、阀座；1b、阀芯；1c、阀盖；1d、单向流道；1e、内部流道；1f、A口；1g、B口；1h、P口；1i、H口；1j、T口；1k、复位弹簧；1m、调节螺钉；1n、电磁开关；

5、油箱；6、液压泵；7、三位四通电磁阀；8、浮动油缸；9、第一单向阀；10、第二单向阀；11、第一开关阀；12、第二开关阀；13、第三开关阀；14、平衡阀；15、蓄能器；16、溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，是根据本发明实施例提供的一种集成阀1在初始状态下的结构示意图，包括阀座1a，阀座1a中设有贯穿阀座1a的阀腔，阀腔内设有阀芯1b，阀芯1b能够在阀腔内左右滑动。阀芯1b的两端分别设有用于封堵阀腔的阀盖1c，阀盖1c与阀座1a形成有一密封腔。阀座1a上开设有多个与阀腔相连通的阀口，包括A口1f、B口1g、P口1h、H口1i和T口1j，阀座1a内还开设有连通A口1f与B口1g的单向流道1d，该单向流道1d仅允许介质从A口1f流向B口1g，具体的可以采用液压标准件单向阀，轴向设置锥形阀芯，后侧设置弹簧，将锥形阀芯堵住下方流道，油液只能通过下方流道打开锥形阀芯，从中间径向流道通过；而无法从中间径向流道打开阀芯，所以无法通过。P口1h处设置电磁开关1n，电磁开关1n的电磁铁得电时， P口1h与H口1i导通，电磁铁失电时， P口1h与H口1i关断。阀芯1b内部还设有连通B口1g与其中任一密封腔的内部流道1e。阀芯1b外周与A口1f相对应的设有能够连通A口1f与T口1j的第一环形槽，与B口1g相对应的设有能够连通B口1g与T口1j的第二环形槽。如图1所示，初始状态下，A口1f经第一环形槽与T口1j连通，同时A口1f还通过单向通道与B口1g连通，油液可以通过A口1f向B口1g导通，无法通过B口1g向A口1f导通，B口1g通过第二环形槽与T口1j连通。如图2所示，当介质经B口1g、内部流道1e进入与B口1g连通的密封腔时，阀芯1b在液压作用下向阀腔另一侧滑动，A口1f通过第一环形槽与P口1h连通，单向流道1d的出口被阀芯1b遮盖，使得单向流道1d与B口1g关断。

为使阀芯1b能够自动复位，密封腔内还设有复位弹簧1k。

阀盖1c上还设有用于调节阀芯1b行程的调节螺钉1m，虽然阀芯1b滑动中B口1g和T口1j始终导通，但随着阀芯1b的滑动，B口1g与T口1j的导通量不同，能够起到节流的作用通过，通过旋转调节螺钉1m能够实现节流口大小调节。

本发明实施例提供的浮动液压系统，包括油箱5、液压泵6、三位四通电磁阀7、浮动油缸8、提升油路、下落油路、回油油路及补偿油路；所述三位四通电磁阀7的第一油口经提升油路连接浮动油缸8的有杆腔，第二油口经下落油路连接浮动油缸8的无杆腔，第三油口经液压泵6、第四油口经回油管分别与油箱5连接；通过控制三位四通电磁阀7两电磁铁的通电状态，能够使第三油口与第二油口或第一油口导通；所述回油油路包括并接在提升油路两端的第一回油油路和并接在下落油路两端的第二回油油路；所述补偿油路包括前述集成阀1，所述集成阀1的A口1f与浮动油缸8的有杆腔连接，B口1g与浮动油缸8的无杆腔连接，T口1j与油箱5连接，P口1h与液压泵6的输出端连接，H口1i与蓄能器15连接。

如图3所示，是本发明实施例提供的浮动液压系统的结构示意图，需要说明的是，图中虚线框内是集成阀1的等效结构示意图。提升油路包括第一单向阀9，所述第一单向阀9的进油口与三位四通电磁阀7的第一油口连接，出油口与浮动油缸8的有杆腔连接。第一回油油路包括并接在第一单向阀9两端的第一开关阀11和平衡阀14。下落油路包括第二单向阀10，第二单向阀10的进油口与三位四通电磁阀7的第二油口连接，出油口与浮动油缸8的无杆腔连接。第二回油油路包括并接在第二单向阀10两端的第三开关阀13。平衡阀14能够控制第二单向阀10，使第二单向阀10实现双向导通。第一开关阀11和第三开关阀13在换向过程中，将浮动油缸8中的多余油液导入油箱5中。液压泵6的两端并接有溢流阀16，溢流阀16能够使系统压力维持在设定压力值。

如图4所示，是本发明实施例提供的浮动液压系统的电气控制原理框图，包括CAN开关面板、显示器、操纵手柄、浮动控制器、主控制器和警示灯，CAN开关面板包括与工作装置对应设置的浮动开关；CAN开关面板、显示器、操纵手柄分别通过CAN总线通讯模块与浮动控制器信号连接，浮动控制器与主控制器双向信号连接，警示灯与三位四通电磁阀7以及第一开关阀11、第二开关阀12、第三开关阀13分别与主控制器通信连接，主控制器能够相三个开关阀及警示灯分别发送开关信号，能够向三位四通电磁阀7发送PWM控制信号。

以采用本发明实施例提供的浮动液压系统的平地机为例，对本发明实施例提供的浮动液压系统的具体工作过程描述如下：

平地机具有左工作装置和右工作装置，左工作装置和右工作装置具有独立的浮动液压系统，下面仅对左工作装置浮动液压系统的工作过程进行描述，应当明白，右工作装置浮动液压系统的工作过程对应相同。

浮动主动补偿功能，打开CAN开关面板上的左工作装置轻载浮动开关，该开关信号作为输入信号，通过浮动控制器传输至主控制器，同时三位四通电磁阀7、操纵手柄无信号输出，且三位四通电磁阀7的电磁铁Y1、Y2不得电、集成阀1的电磁铁Y3得电，同时左工作装置浮动指示灯亮起。集成阀1处于如图1所示的初始状态，阀芯1b、A口1f、B口1g和T口1j为负遮盖，其中B口1g与T口1j可通过调节第二环形槽的遮盖量起到节流的作用，并且可通过旋紧和旋松阀盖1c上的调节螺钉1m来调节节流口大小，阀芯1b与P口1h为正遮盖，从液压泵6泵出的压力油可以通过集成阀1的P口1h直接向蓄能器15供油；当系统压力到达溢流阀16设定压力时，溢流阀16可以使溢流系统维持在溢流阀16压力设定值。

当工作装置遇到障碍需要提升时，由于浮动油缸8的无杆腔通向油箱5为节流口（即从集成阀1的B口1g通向T口1j），压力突升，通过阀芯1b的内部流道1e进入集成阀1左侧密封腔中，推动阀芯1b向右移动；如图2所示，阀芯1b右侧与B口1g、T口1j为负遮盖，随着阀芯1b右移，阀芯1b遮盖量逐渐减小，使B口1g和T口1j的通道口逐渐增大，阀芯1b左侧与A口1f为负遮盖，并在此过程中与T口1j从负遮盖量转变为正遮盖，浮动油缸8的无杆腔油液回油箱5，同时P口1h逐渐打开，使从液压泵6通过P口1h和蓄能器15相通，同时通过A口1f向浮动油缸8的有杆腔供油，为工作装置提供一个向上的推动力，使工作装置浮动时上升速度更快。当越过障碍后，浮动油缸8停止上升，无杆腔压力被释放，集成阀1的阀芯1b在复位弹簧1k的作用下自动复位，此时从液压泵6泵出的压力油可以通过集成阀1的P口1h直接向蓄能器15供油，工作装置在重力的作用下开始下落，无杆腔容积随工作装置的下落而变大，油液从油箱5和有杆腔在集成阀1中汇流；当工作装置快速下落时，无杆腔油液在无法及时补充的情况下，会产生负压气穴现象阻碍工作装置的下落，本发明实施例提供的浮动液压系统能够随着阀芯1b左移逐渐打开B口1g与单向流道1d的流道入口，使B口1g吸空时，A口1f通过单向流道1d进行补油，使工作装置可以快速下落。

如在左工作装置浮动模式下，动作相应的操纵手柄，浮动控制器接收到操纵手柄的有关工作装置提升或下降的电信号，主控制器使集成阀1的电磁铁Y3失电，使三位四通电磁阀7的电磁铁Y1或Y2得电，左工作装置的浮动指示灯熄灭，浮动模式失效。如此时三位四通电磁阀7的电磁铁Y2得电，压力油经三位四通电磁阀7的第三油口流向第二油口，再由第二单向阀10进入左工作装置浮动油缸8的无杆腔，而浮动油缸8的有杆腔油液通过平衡阀14流向三位四通电磁阀7的第一油口、经第四油口回流至邮箱，实现左工作装置下落动作；如三位四通电磁阀7的电磁铁Y1得电，此时压力油液经三位四通电磁阀7的第三油口流向第一油口，再由第一单向阀9进入浮动油缸8的有杆腔，此时平衡阀14控制第二单向阀10打开，浮动油缸8的无杆腔的油液通过第二单向阀10、三位四通电磁阀7的第二油口流向第四油口，实现左工作装置提升动作。

即，当浮动控制器检测到操纵手柄对三位四通电磁阀7的控制信号，主控制器优先实现手动操作，此时打开CAN开关面板上的浮动开关，左工作装置又重新处于浮动模式。集成阀1的电磁铁Y3重新得电后，液压泵6的压力油就可以通过集成阀1的P口1h进入蓄能器15中为其补油，从而当工作装置遇到障碍时为浮动油缸8有杆腔补油，从而给工作装置一个向上的推动力，此时工作装置主动补偿的工作装置浮动液压系统又处于工作状态。

平地机通过两个浮动油缸8升降来实现工作装置的升降。在浮动模式下，浮动油缸8的两腔通过集成阀1、第二开关阀12与油箱5相连，对工作装置无提升力，工作装置垂直方向上所受的力只有工作装置自身重力和地面支撑力。当工作装置遇到障碍物后，浮动油缸8的无杆腔中的压力突升，液压控制信号发送给集成阀1，使有杆腔与液压泵6和蓄能器15相通，无杆腔与油箱5相通，为工作装置提供一个向上的液压力，从而实现油缸的快速上升，当工作装置越过障碍时，由于无杆腔压力降低，集成阀1在复位弹簧1k的作用下换向，使浮动油缸8两腔通过集成阀1与油箱5相连，浮动油缸8有杆腔和油箱5向无杆腔快速补油，使工作装置可以快速下落。通过调节集成阀1换向液压信号的大小，可以调节工作装置遇到障碍后的上升速度，进而实现工作装置在不同工况下能根据地面的起伏自动调节升降的效果。故本发明实施例提供的浮动液压系统可以改善平地机浮动模式下作业时工作装置响应速率缓慢的情况，另外，当遇到很大阻力时，工作装置会在向前的牵引力和提升力的合力作用下向上弹起以躲避该障碍物继续工作，避免障碍物对工作装置结构件的冲击，大大提高了工作效率和路面平整效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成阀，其特征在于，包括阀座和阀芯，所述阀座内设有能够供阀芯滑动的阀腔；

所述阀座上还开设有与阀腔相连通的A口、B口、P口、H口和始终与B口相连通的T口，所述阀座内设有仅能使介质从A口流向B口的单向流道；

所述阀腔的两端分别设有阀盖，所述阀盖与阀座围成一密封腔，所述阀芯内设有连通B口与其中一密封腔的内部流道；介质经B口、内部流道进入与B口连通的密封腔，推动阀芯于阀腔内滑动，以控制A口与T口或P口导通，同时控制B口与内部流道导通或关断；

所述P口处连接有电磁开关，电磁开关的电磁铁得电时，所述P口与H口导通，电磁铁失电时，所述P口与H口关断。

2.根据权利要求1所述的集成阀，其特征在于，所述密封腔内设有用于推动阀芯复位的复位弹簧。

3.根据权利要求2所述的集成阀，其特征在于，所述阀盖上还设有用于调节阀芯行程的调节螺钉。

4.一种浮动液压系统，其特征在于，包括油箱、液压泵、三位四通电磁阀、浮动油缸、提升油路、下落油路、回油油路及补偿油路；

所述三位四通电磁阀的第一油口经提升油路连接浮动油缸的有杆腔，第二油口经下落油路连接浮动油缸的无杆腔，第三油口经液压泵、第四油口经回油管分别与油箱连接；通过控制三位四通电磁阀两电磁铁的通电状态，能够使第三油口与第二油口或第一油口导通；

所述回油油路包括并接在提升油路两端的第一回油油路和并接在下落油路两端的第二回油油路；

所述补偿油路包括权利要求1至3任一项所述的集成阀，所述集成阀的A口与浮动油缸的有杆腔连接，B口与浮动油缸的无杆腔连接，T口与油箱连接，P口与液压泵的输出端连接，H口与蓄能器连接。

5.根据权利要求4所述的浮动液压系统，其特征在于，所述提升油路包括第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与三位四通电磁阀的第一油口连接，出油口与浮动油缸的有杆腔连接。

6.根据权利要求5所述的浮动液压系统，其特征在于，所述第一回油油路包括并接在第一单向阀两端的第一开关阀。

7.根据权利要求4所述的浮动液压系统，其特征在于，所述下落油路包括第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与三位四通电磁阀的第二油口连接，出油口与浮动油缸的无杆腔连接，所述第一回油油路还包括并接在提升油路两端的平衡阀，所述平衡阀能够控制第二单向阀双向导通。

8.根据权利要求4所述的浮动液压系统，其特征在于，所述集成阀的T口串接第二开关阀后与油箱连接。

9.根据权利要求4所述的浮动液压系统，其特征在于，所述液压泵的两端并接有溢流阀。

10.根据权利要求4所述的浮动液压系统，其特征在于，所述第二回油油路包括并接在下落油路两端的第三开关阀。