CN111442008A - 一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于高空作业车技术领域，具体涉及一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，差动平衡阀包括第一平衡阀、第二平衡阀和滑阀型液控两位三通换向阀，第一平衡阀的一端与差动平衡阀的第一进油口相连通，第一平衡阀的另一端与差动平衡阀的第一出油口相连通；第二平衡阀的一端与滑阀型液控两位三通换向阀的第三工作油口相连通，第二平衡阀的另一端与差动平衡阀的第二出油口相连通；滑阀型液控两位三通换向阀的第一工作油口与差动平衡阀的第一进油口相连通，滑阀型液控两位三通换向阀的第二工作油口与差动平衡阀的第二进油口相连通；所述第二平衡阀的弹簧腔可以与差动平衡阀的第二进油口相连通。本申请通油能力强、工作流量大、稳定可靠。

Description

一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀

技术领域

本发明属于高空作业车技术领域，具体涉及一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀。

背景技术

高空作业车作为典型的工作斗举升作业装置，伸臂快速稳定伸出是其作业的重要需求。高空作业车小型化、轻量化一直是其主要的发展方向。以高空作业车伸缩臂旋转轴所在水平面为基准面，当伸缩臂主体在基准水平面以下时，定义为伸缩臂负角布置。为适应小型底盘的整体尺寸布局，通过伸缩臂行驶状态负角布置可以有效减少高空作业装置在水平方向的长度，所以伸缩臂负角布置是伸缩臂高空作业车整体结构布局的重要特点。因伸缩臂负角布置，伸缩臂可以负角伸出接近地面，这种工况下可以方便装载较大重量的工具。故伸缩臂负角伸出是高空作业车使用的典型工况。

高空作业车伸臂机构一般由伸缩油缸驱动，伸缩油缸的速度控制是实现伸臂快速稳定伸出的关键。传统方法一般使用提升泵转速加大伸缩油缸的输入流量来提升伸缩油缸伸出速度。亦可使用电磁阀配合可编程控制器或逻辑电路来控制油路差动实现伸缩油缸快速伸出。

为不断推广普及高空作业车应用，寻找一种简单可靠、成本可控的方法完成伸缩油缸的快速运动控制对于工程技术人员来说是亟待解决的难题。

传统方法一般使用高空作业车电子油门提升发动机转速从而提升泵转速来提升泵输出流量，泵输出流量的提升继而通过换向阀提升伸缩油缸无杆腔的输入流量来提升伸缩油缸伸出速度。但这种方法需要更大流量规格的液压系统相关管路附件和控制阀与之匹配，会增加制造成本，同时会导致发动机油耗增加，增加持续使用成本。

中国专利CN208057567U公开了一种用于高空作业车的差动伸缩平衡阀组专利中使用差动电磁阀来实现伸缩油缸差动伸出。专利中所描述的差动电磁阀实质上是一种两位两通阀。这种方法需配合可编程控制器或逻辑电路来控制差动电磁阀切换，当差动电磁阀得电时伸缩油缸油路差动从而实现快速伸出。具体方法为将差动电磁阀布置于伸缩油缸和平衡阀之间。当可编程控器或逻辑电路识别到系统要求伸缩油缸伸出的信号时，电控系统将常闭的差动电磁阀打开，连通伸缩油缸无杆腔与有杆腔实现油缸差动伸出。

中国专利CN208057567U的这种方法在臂体伸出方向为负角工况下，因臂体自重作用无法被平衡会导致油缸伸出失速甚至剧烈抖动，不能满足部分伸臂负角布置的高空作业车工况使用要求。此外这种方法还要求必须有电控信号主动输入至可编程控制器或逻辑电路，而现在大多数高空作业车尤其是伸缩臂高空作业车转台位置都采用机械手柄控制，为了实现主动输入电控信号需额外增加传感器，从而增加了制造成本和控制复杂程度。这种方法更适用于无伸臂负角工况的电比例手柄操控的高空作业车，应用范围有一定的局限性，而且系统复杂成本较高，增加了伸缩功能失效风险。

中国专利CN206246438U公开了一种差动式伸缩系统液压回路及使用该回路的高空作业平台专利中使用液控单向阀来实现伸缩油缸差动伸出。专利中所描述的液控单向阀实质上是一种两位两通阀。与CN208057567U原理类似，具体方法为将液控单向阀布置于伸缩油缸和平衡阀之间，通过压力油路控制单向阀自动开启或关闭。

中国专利CN206246438U公开的差动式伸缩系统液压回路及使用该回路的高空作业平台中差动伸出原理与CN208057567U类似，区别是实现控制的信号模式不同。这种方法同样不适用于伸臂负角工况的高空作业车。

中国专利CN208918939U公开了一种带有差动回路的高空作业车伸缩臂专利中使用两位两通电磁换向阀来实现伸缩油缸差动伸出。专利中所描述两位两通电磁换向阀是一种两位两通阀。这种方法需配合可编程控制器或逻辑电路来控制两位两通电磁换向阀切换。具体方法为将两位两通电磁换向阀布置于平衡阀入口两工作油口之间，当两位两通电磁换向阀失电时，平衡阀入口两工作油口连通，从伸缩油缸无杆腔流出的液压油经平衡阀流出再经单向阀进入油缸无杆腔实现油缸差动伸出。

中国专利CN208918939U的方案中平衡阀有杆腔油路的高压因与平衡阀弹簧腔相连会增高差动伸出回路的工作压力，使其驱动负载能力下降，增大压力损失。且因需要多个电磁阀组合控制，当整车系统失电时，伸缩油缸无法应急伸缩，无法满足高空作业车失电紧急工况下应急收回操作。这种方法更适用于电比例手柄操控的高空作业车，应用范围有一定的局限性，而且系统复杂成本较高，增加了伸缩功能失效风险。

中国专利CN209411632U公开了一种小拐臂绝缘高空作业车臂架及其控制系统通过钢球阀芯式梭阀来实现伸缩油缸差动伸出。专利中所描述的梭阀是一种采用钢球作为阀芯实现油路选择的两位三通阀。具体方法为将两位三通梭阀布置于平衡阀入口两工作油口之间，通过压力控制实现伸缩油缸差动伸出或回缩。

中国专利CN209411632U的技术方案中存在梭阀钢球式阀芯密封性较差的技术问题，且因钢球无运动导向容易产生振动和噪声，一般使用在流量较小的场合。且因梭阀通油能力较差，限制了伸臂伸出的速度上限，无法有效满足伸臂快速伸出的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，通过滑阀型液控两位三通换向阀和回路压力自动实现伸缩油缸伸出动作油路差动连接，这种方法通油能力强、工作流量大、稳定可靠。且成本低、无需电控组合控制，能很好的满足转台换向阀机械手柄操纵的布置需求和应急操纵需求。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，差动平衡阀包括第一平衡阀、第二平衡阀和滑阀型液控两位三通换向阀，第一平衡阀的一端与差动平衡阀的第一进油口V1相连通，第一平衡阀的另一端与差动平衡阀的第一出油口C1相连通；第二平衡阀的一端与滑阀型液控两位三通换向阀的第三工作油口S3相连通，第二平衡阀的另一端与差动平衡阀的第二出油口C2相连通；滑阀型液控两位三通换向阀的第一工作油口S1与差动平衡阀的第一进油口V1相连通，滑阀型液控两位三通换向阀的第二工作油口S2与差动平衡阀的第二进油口V2相连通，第一平衡阀的控制油路通过第一阻尼孔与第二平衡阀的出油口侧相连，第二平衡阀的控制油路通过第二阻尼孔与第一平衡阀的出油口侧相连；差动平衡阀的第一进油口V1与换向阀的第一工作油口A相连，差动平衡阀的第二进油口V2与换向阀的第二工作油口B相连，差动平衡阀的第一出油口C1与伸缩油缸的无杆腔相连，差动平衡阀的第二出油口C2与伸缩油缸的有杆腔相连。

进一步地，所述第二平衡阀的弹簧腔与差动平衡阀的第二进油口V2相连通。

进一步地，所述换向阀为手动换向阀。

本发明的有益效果是：本申请通过滑阀型液控两位三通换向阀和回路压力自动实现伸缩油缸伸出动作油路差动连接，这种方法通油能力强、工作流量大、稳定可靠。且成本低、无需电控组合控制，能很好的满足转台换向阀机械手柄操纵的布置需求和应急操纵需求；连通伸缩油缸有杆腔的第二平衡阀的弹簧腔直通油箱，能降低伸缩油缸差动伸出的供油压力，减少压力损失，提升带载能力、降低发热、提高液压系统可靠性。

附图说明

图1为本发明的液压控制原理图；

图中，1、差动平衡阀，1.1、滑阀型液控两位三通换向阀，1.2、第一单向阀，1.3、第一平衡阀，1.4、第一阻尼孔，1.5、第二单向阀，1.6、第二平衡阀，1.7、第二阻尼孔，2、伸缩油缸，3、手动换向阀；

P、换向阀的进油口，T、换向阀的回油口，A、换向阀的第一工作油口，B、换向阀的第二工作油口，V1、差动平衡阀的第一进油口，V2、差动平衡阀的第二进油口，C1、差动平衡阀的第一出油口，C2、差动平衡阀的第二出油口，S1、滑阀型液控两位三通换向阀的第一工作油口，S2、滑阀型液控两位三通换向阀的第二工作油口，S3、滑阀型液控两位三通换向阀的第三工作油口。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，差动平衡阀1包括第一平衡阀1.3、第二平衡阀1.6和滑阀型液控两位三通换向阀1.1，差动平衡阀1的第一进油口V1与第一平衡阀1.3的第一单向阀1.2的进油口相连，同时差动平衡阀1的第一进油口V1还与第一平衡阀1.3的出油口、第一平衡阀1.3的弹簧腔和滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第一工作油口S1相连。

差动平衡阀的第二进油口V2与滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第二工作油口S2相连，同时差动平衡阀的第二进油口V2还与第二平衡阀1.6的弹簧腔相连。滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第三工作油口S3与第二单向阀1.5的进油口相连，同时滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第三工作油口S3还与第二平衡阀1.6的出油口相连。

第一平衡阀1.3的进油口和第一单向阀1.2的出油口均与差动平衡阀1的第一出油口C1相连通；第二平衡阀1.6的进油口和第二单向阀1.5的出油口均与差动平衡阀1的第二出油口C2相连通；第一平衡阀1.3的控制油路通过第一阻尼孔1.4与第二平衡阀1.6的出油口侧相连，第二平衡阀1.6的控制油路通过第二阻尼孔1.7与第一平衡阀1.3的出油口侧相连；差动平衡阀1的第一进油口V1与换向阀3的第一工作油口A相连，差动平衡阀1的第二进油口V2与换向阀3的第二工作油口B相连，差动平衡阀1的第一出油口C1与伸缩油缸2的无杆腔相连，差动平衡阀1的第二出油口C2与伸缩油缸2的有杆腔相连。换向阀3为手动换向阀。

差动平衡阀1与换向阀3、伸缩油缸2组成伸缩油缸控制系统。换向阀3主要用于控制伸缩油缸2伸出或回缩。差动平衡阀1位于换向阀3和伸缩油缸2之间，其作用是在换向阀3处于中位时，锁止伸缩臂重力和负载导致的自动伸出和回缩，在换向阀3处于换向位时平衡伸缩臂重力和负载导致的运动失速；在换向阀3处于左位时实现伸出时，伸缩油缸2的有杆腔与无杆腔差动连接快速伸出。

优选地，所述第二平衡阀1.6的弹簧腔与差动平衡阀1的第二进油口V2相连通。第二平衡阀1.6的弹簧腔直通油箱，能降低伸缩油缸差动伸出的供油压力，减少压力损失，提升带载能力、降低发热、提高液压系统可靠性。本申请也可以将第二平衡阀1.6的弹簧腔直通大气，同样能降低伸缩油缸差动伸出的供油压力。

本发明通过滑阀型液控两位三通换向阀和回路压力自动实现伸缩油缸伸出动作油路差动连接，这种方法相对于电控信号控制电磁换向阀可靠性高、成本低、可在失电状态下应急操作、尤其适用于转台机械手柄操作多路阀。相对于梭阀控制差动可靠性高、通油能力强、不会有振动和噪声大的问题。通过第二平衡阀1.6弹簧腔经过差动平衡阀1的第二进油口V2、换向阀3的第二工作油口B和换向阀3的回油口T直接通油箱卸油，从而大大降低了差动平衡阀1的第一进油口V1控制开启第二平衡阀1.6的压力。其具体工作原理如下：

当换向阀3处于左工作位时，压力油从换向阀3的进油口P流入换向阀3的第一工作油口A继而流入差动平衡阀1的第一进油口V1，压力油再流经第一单向阀1.2继而流入伸缩油缸2的无杆腔。压力油进入无杆腔时推动活塞杆和负载伸出导致压力油压力上升，同时差动平衡阀1的第一进油口V1的压力油流经第一阻尼孔1.4推动第二平衡阀1.6阀芯开启。同时差动平衡阀1的第一进油口V1的压力油从滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第一工作油口S1流入滑阀型液控两位三通换向阀1.1的左腔，因滑阀型液控两位三通换向阀1.1的弹簧腔压力很低，故滑阀型液控两位三通换向阀1.1的左腔压力大于弹簧腔继而其阀芯处于左工作位，滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第三工作油口S3和滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第一工作油口S1连通。第二平衡阀1.6开启后伸缩油缸2有杆腔回油流出第二平衡阀1.6，继而流经滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第三工作油口S3和滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第一工作油口S1进入差动平衡阀1的第一进油口V1，最终与从换向阀3的第一工作油口A流入的压力油汇流流经第一单向阀1.2再次进入伸缩油缸2无杆腔而实现伸缩油缸2的快速差动伸出。

第二平衡阀1.6弹簧腔经过差动平衡阀1的第二进油口V2、换向阀3的第二工作油口B和换向阀3的回油口T直通油箱卸油。因差动平衡阀1的第一进油口V1的压力油打开第二平衡阀1.6需克服其弹簧设定压力和弹簧腔压力之和再减去伸缩油缸2有杆腔因负载和无杆腔供油压力形成压力的差值，故约为5bar的第二平衡阀1.6弹簧腔压力能有效减小差动平衡阀1的第一进油口V1的压力，降低伸缩油缸2差动伸出的压力。故在同样的系统压力上限值下，第二平衡阀1.6直通油箱卸油能提升伸缩油缸2驱动负载的能力，降低系统无效做功损失，降低系统平衡温度，提升液压系统可靠性。

当换向阀3处于右工作位时，压力油又从换向阀3的进油口P流入换向阀3的第二工作油口B口继而流入差动平衡阀1的第二进油口V2，滑阀型液控两位三通换向阀1.1在弹簧的作用下处于右默认位，故差动平衡阀1的第二进油口V2的油液流入滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第二工作油口S2和滑阀型液控两位三通换向阀1.1的第三工作油口S3，继而流经第二单向阀1.5流入伸缩油缸2的有杆腔。压力油进入有杆腔时推动活塞杆和负载回缩导致压力油压力上升，同时差动平衡阀1的第二进油口V2压力油流经第二阻尼孔1.7推动第一平衡阀1.2阀芯开启。伸缩油缸2的活塞杆推动液压油流出无杆腔，流经第一平衡阀1.2继而流入换向阀3的第一工作油口A，最终从换向阀3的回油口T流回油箱，伸缩油缸2实现回缩。

Claims (3)

1.一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，其特征在于：差动平衡阀（1）包括第一平衡阀（1.3）、第二平衡阀（1.6）和滑阀型液控两位三通换向阀（1.1），第一平衡阀（1.3）的一端与差动平衡阀（1）的第一进油口V1相连通，第一平衡阀（1.3）的另一端与差动平衡阀（1）的第一出油口C1相连通；第二平衡阀（1.6）的一端与滑阀型液控两位三通换向阀（1.1）的第三工作油口S3相连通，第二平衡阀（1.6）的另一端与差动平衡阀（1）的第二出油口C2相连通；滑阀型液控两位三通换向阀（1.1）的第一工作油口S1与差动平衡阀（1）的第一进油口V1相连通，滑阀型液控两位三通换向阀（1.1）的第二工作油口S2与差动平衡阀（1）的第二进油口V2相连通，第一平衡阀（1.3）的控制油路通过第一阻尼孔（1.4）与第二平衡阀（1.6）的出油口侧相连，第二平衡阀（1.6）的控制油路通过第二阻尼孔（1.7）与第一平衡阀（1.3）的出油口侧相连；差动平衡阀（1）的第一进油口V1与换向阀（3）的第一工作油口A相连，差动平衡阀（1）的第二进油口V2与换向阀（3）的第二工作油口B相连，差动平衡阀（1）的第一出油口C1与伸缩油缸（2）的无杆腔相连，差动平衡阀（1）的第二出油口C2与伸缩油缸（2）的有杆腔相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，其特征在于：所述第二平衡阀（1.6）的弹簧腔与差动平衡阀（1）的第二进油口V2相连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于控制高空作业车伸臂的差动平衡阀，其特征在于：所述换向阀（3）为手动换向阀。

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