CN111577689B - 一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法 - Google Patents

Abstract

一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法。涉及负载敏感比例多路阀的技术领域，尤其涉及负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法。本发明提出一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和的方法，以解决前置式的压力补偿阀负载敏感比例多路阀存在无法实现流量抗饱的问题。本发明通过压力传感器检测各执行缸的实时油压值，控制器采集压力传感器压力信号比较后确定P_max；然后控制器获取系统输出压力值P，计算P与P_max的差值△P；对△P与设置的标准工作油压△P0比较，在ΔP＜ΔP0时，启动抗流量饱和功能，通过修正各执行缸需求流量，控制比例电磁铁的电流值调整阀块的阀芯位移量，改变达到各执行油缸流量，最终实现抗流量饱和功能。

Description

一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法

技术领域

本发明涉及负载敏感比例多路阀的技术领域，尤其涉及负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法。

背景技术

负载敏感比例多路阀是将两片以上工作模块组合在一起，用于控制多个执行缸动作的阀组。阀组中的每片工作模块，均可单独设置流量、压力、中位机能、控制方式，以满足不同液压系统的需要。在负载敏感回路中通常设有压力补偿阀，通过控制系统换向阀阀口压差或者是对阀口压差进行补偿，使多负载协同动作得以实现。

目前多数负载敏感多路阀采用前置压力补偿阀，即压力补偿阀的位置设置在主阀杆前，每个回路的流量与主阀的开度和主阀口两端的压差成比例。压力补偿阀的弹簧力相同，压力补偿阀的补偿压力是相同的。当液压泵提供的流量满足多个执行缸的同时操作，主阀动作时，压力补偿阀通过调压弹簧的设置从而使主阀阀口两端保持恒定压差，从而使主阀开度与流量成正比，复合动作时，由于各联所需的负载压力与流量不同，通过主阀控制各联的流量，通过压力补偿阀对各联压力进行减压，从而实现压力与流量的自适应。但前置式的压力补偿阀存在无法实现流量抗饱和功能，随着动作次数增加，压力补偿阀的调压弹簧会磨损，主阀口的补偿压力值会变化，从而影响了主阀的流量准确性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和的方法，以解决前置式的压力补偿阀负载敏感比例多路阀存在无法实现流量抗饱的问题。

本发明的具体技术方案：

一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法，包括以下步骤：

1）通过压力传感器采集各执行缸的实时工作油压值P₁、P₂……P_n；

2）控制器采集每个压力传感器的压力信号，并对每个执行缸实时工作油压进行比较后确定最大油压值P_max；

3）控制器获取系统输出压力值P，计算P与P_max的差值△P；

4）对△P与设置的标准工作油压△P₀进行比较，在ΔP＜ΔP₀时，提示到达各执行缸的流量不够，启动抗流量饱和功能；

5）利用Pmax与ΔP0计算油量衰减幅度系数C；

6）利用系数C修正各执行缸需求流量Q₁、Q₂……Q_n，获得各执行缸的调整后流量Q₁’、Q₂’……Q_n’；

7）由控制器将调整后流量Q₁’、Q₂’……Q_n’信号分别反馈至控制各执行缸的对应阀块中的回路控制器，再由各回路控制器调整所述对应阀块的比例电磁铁的电流大小I₁、I₂……I_n，进而控制对应所述阀块的主阀芯位移量，改变达到各执行油缸的流量，最终实现抗流量饱和功能。

所述阀块包括阀体，所述阀体内设有阀芯腔、进油腔和回油腔，所述阀芯腔内设置有主阀芯，所述阀体的一端集成有连接块一，另一端集成有连接块二；

所述连接块一内设有弹簧复位腔和双头比例电磁铁，所述双头比例电磁铁设置在所述弹簧复位腔的外侧；

所述连接块二内设有移动腔；

所述主阀芯的一端设置于所述弹簧复位腔内，另一端设置于所述移动腔内；

所述弹簧复位腔内设有连接螺钉，所述连接螺钉外套设有复位弹簧，所述连接螺钉的一端与所述主阀芯连接，另一端与位移传感器连接；

所述位移传感器的外侧电连接有内置放大器，所述内置放大器与所述双头比例电磁铁电连接，所述双头比例电磁铁还连接有控制信号插座；

所述阀体靠近连接块一的一端设有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀分别与所述双头比例电磁铁的两个顶杆一一对应、顶压，所述第一减压阀通过第一油路连接所述弹簧复位腔，所述第二减压阀通过第二油路连接所述移动腔；

所述位移传感器和所述内置放大器固定密封在保护罩内，所述保护罩与所述连接块一集成为一体；

所述连接块二内还设有压力传感器，所述压力传感器用于检测所述阀体的出油口的油压，所述压力传感器还电连接有控制器；

所述保护罩内还设有回路控制器，所述回路控制器与所述双头比例电磁铁电连接，所述回路控制器还与所述控制器电连接。

本发明通过压力传感器检测各执行缸的实时油压值，利用控制器采集压力传感器的压力信号进行比较后确定最大油压值P_max；然后控制器获取系统输出压力值P，计算P与Pmax的差值△P；对△P与设置的标准工作油压△P0进行比较，在ΔP＜ΔP0时，启动抗流量饱和功能，通过修正各执行缸需求流量Q₁、Q₂……Q_n，控制器将信号反馈个各执行缸的阀块中回路控制器，由各回路控制器控制阀块的比例电磁铁的电流值调整各阀块的阀芯位移量，改变达到各执行油缸的流量，最终实现抗流量饱和功能，解决了因流量不够造成某个执行缸动力不足或停止工作的问题。

附图说明

图1为本发明的负载敏感比例多路阀抗流量饱方法的控制系统图，

图2为本发明的负载敏感比例多路阀抗流量饱方法流程图；

图3为本发明的负载敏感比例多路阀的单片阀块的结构示意图，

图4为图3中A-A视图，

图5为图3中B-B视图，

图6为图3中C-C视图，

图7为本发明中阀块的双头比例电磁铁与第一减压阀的示意图，

图8是本发明的工作状态参考图一，

图9是本发明的工作状态参考图二。

图中：

1-阀体，10-主阀芯，11-第一减压阀，12-第一油路，13-进油口，14-回油口；

2-连接块一，20-双头比例电磁铁、201-顶杆，21-弹簧复位腔、210-连接螺钉、211-复位弹簧，22-压力传感器；

3-连接块二，30-移动腔；

4-位移传感器；

5-放大器；

6-保护罩。

具体实施方式

下面将参考附图1~9并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提出一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和的方法，以解决前置式的压力补偿阀负载敏感比例多路阀存在无法实现流量抗饱问题。

结合图1，本发明的负载敏感比例多路阀包括三片阀块和控制器，每个阀块都设有压力传感器，每个压力传感器用于采集对应执行缸的实时工作油压，每个阀块内都设有回路控制器，每个回路控制器用于控制各阀块中比例电磁铁的电流值，达到控制阀块中阀芯位移量，回路控制器还与控制器电连接。结合图1和图2，本发明一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法，包括以下步骤：

1）通过压力传感器采集各执行缸的实时工作油压值P₁、P₂……P_n；

2）控制器采集每个压力传感器的压力信号，并对每个执行缸实时工作油压进行比较后确定最大油压值P_max；

3）控制器获取系统输出压力值P，计算P与P_max的差值△P；

4）对△P与设置的标准工作油压△P₀进行比较，在ΔP＜ΔP₀时，提示到达各执行缸的流量不够，启动抗流量饱和功能；

5）利用P_max与ΔP₀计算油量衰减幅度系数C；

6）利用系数C修正各执行缸需求流量Q₁、Q₂……Q_n，获得各执行缸的调整后流量Q₁’、Q₂’……Q_n’；

7）由控制器将调整后流量Q₁’、Q₂’……Q_n’信号分别输送至控制各执行缸的阀块中的回路控制器，再由各回路控制器调整所述对应阀块的比例电磁铁的电流大小I₁、I₂……I_n，进而控制对应所述阀块的主阀芯位移量，改变达到各执行油缸的流量，最终实现抗流量饱和功能。

如：采集的执行缸1的实时工作油压为P₁=16bar，

执行缸2的实时工作油压为P₂=12bar，

执行缸3工作油压P₃=13bar；

则P_max=16bar，

而系统压力值为10bar，则△P=16-10=6bar；

其中，设定标准工作油压△P₀₌7bar；

利用P_max与ΔP₀数学运算可获得油量衰减幅度系数C，假设C=10%；

则Q₁’=10%Q₁、Q₂’=10%Q₂、Q₃’=10%Q₃。

最终，控制器将运算后的结果，通过信号反馈个各阀块中的回路控制器，各回路控制器通过控制阀块中的比例电磁铁的电流值的大小I₁、I₂……I_n，改变个阀块中阀芯的位移量，从而改变到达各执行油缸的流量分别为Q₁’、Q₂’、Q₃’，进而实现抗流量饱和功能，确保在流量不够的情况下，对各执行油缸的油量整体进行调整，保证各执行油缸的正常工作。

此外，本发明提供的负载敏感比例多路阀包括至少两片阀块，结合图1，包括三片阀块，每个阀块包括阀体1（通常采用三位四通阀），阀体1上开设有阀芯腔、进油口13和出油口14，进油口13和阀体1内的进油腔连通，出油口14和阀体1内的出油腔连通，主阀芯10设置在阀芯腔内；

阀体1的一端通固定连接有连接块一2，另一端通固定连接有连接块二3（即连接块一2、阀体1和连接块二3集成为一体）；

其中，连接块一2内设有弹簧复位腔21和双头比例电磁铁20，双头比例电磁铁20设在弹簧复位腔21的外侧，

连接块二3内设有移动腔30，主阀芯10的一端伸入弹簧复位腔21内，主阀芯10的另一端伸入移动腔30内；

弹簧复位腔21内设有连接螺钉210，连接螺钉210的一端螺纹连接主阀芯10伸入弹簧复位腔21的一端，另一端与位移传感器4连接，连接螺钉210外套设有复位弹簧211，用于主阀芯10的复位；

位移传感器4的外侧设有内置放大器5并电连接，内置放大器5和位移传感器4固定密封在保护罩6内构成一模块，保护罩6与连接块一2集成为一体；

内置放大器5通过导线与双头比例电磁铁20的电连接，双头比例电磁铁20还连接有控制信号插座（图中未示出），用于电信号输入。位移传感器4、内置放大器5和双头比例电磁铁20构成了反馈闭环，用于检测纠正主阀芯10的位移量，进一步提高主阀芯10的位移精度；

阀体1靠近双头比例电磁铁20的一端内设置第一减压阀11和第二减压阀（图中未示出），第一减压阀11通过第一油路12连接弹簧复位腔21，第二减压阀通过第二油路（图中未示出）连接移动腔30，双头比例电磁铁20的两个顶杆201分别与第一减压阀11和第二减压阀一一对应、顶压，即双头比例电磁阀20的中一个顶杆201与第一减压阀11的阀芯帽顶压（或另一个顶杆与第二减压阀的阀芯帽顶压），阀芯帽带动第一减压阀11（或第二减压阀）的阀芯的移动，实现先导油输入或输出第一油路12（或第二油路）；

连接块一2内还设有压力传感器22，压力传感器22用于采集阀体1的出油口14的油压，压力传感器22还电连接有控制器（图中未示出）；

保护罩6内还设有回路控制器（图中未示出），回路控制器与双头比例电磁铁20电连接，回路控制器还与控制器电连接。

阀块的具体的动作过程：

当给双头比例电磁铁20中控制第一油路12的比例电磁铁施加电流控制信号时，芯铁与磁极之间产生吸力，吸力推动顶杆201向下运动，顶杆201向下产生推力，顶压第一减压阀11的阀芯帽进而使得第一减压阀的阀芯向下移动，使得先导油经第一油路12输入弹簧复位腔21内，当弹簧复位腔21内的压力大于移动腔30内的压力时，使得主阀芯10向下位移，主阀芯10的位移量与双头比例电磁铁20输入的电信号大小呈正比，图7、8为主阀芯10向上位移到极限位状态（主阀芯10的向上和向下，是基于附图所示的方位和位置）；

当给双头比例电磁铁20中控制第二油路的比例电磁铁施加电流控制信号时，同理，移动腔30输入先导油，当移动腔30内压力大于弹簧复位腔21内的压力时，主阀芯10向上移动，主阀芯10的位移量与双头比例电磁铁20输入的电信号大小呈正比，参见图7、9，主阀芯10向下位移到极限位状态（主阀芯10的向上和向下，是基于附图所示的方位和位置）；

当电流控制信号中断，主阀芯在复位弹簧211的作用下在阀体1的阀芯腔内保持中位。

启动抗流量饱和功能，每片阀块的具体动作：

控制器反馈信号给予各回路控制器，由回路控制器控制双头比例电磁20的电流值，双头比例电磁的工作过程同上，控制主阀芯10的位移量，进而实现抗流量饱和功能。

前述控制器和回路控制器属于电器电路技术方案，为实现本案目的本领域技术人员可以根据其技术任务另行实现。在本案中不再赘述。

上述阀块由包括依次集成为一体的连接块二3（内设移动腔30）、阀体1（阀芯腔内设有主阀芯10）、连接块一2（内设双头比例电磁铁20、压力传感器22和弹簧复位腔21）以及保护罩6（内设位移传感器4和内置放大器5），其分模块依次叠加集成为一体，有效减少体积，结构紧凑，易安装拆卸。利用双头比例电磁铁20、减压阀及油路配合实现对主阀芯10的双向移动，并通过双头比例电磁铁20、位移传感器4和内置放大器5电连接形成闭环控制系统，实现对主阀芯10的位置检测纠正，具有优越的操作性能，进一步的提高了阀芯位移精度。阀块内的压力传感器22、双头比例电磁铁20和回路控制器与控制器的配合，能够实现抗流量饱和功能。

Claims (1)

1.一种负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法，包括以下步骤：

1）通过压力传感器采集各执行缸的实时工作油压值P₁、P₂……P_n；

2）控制器采集每个压力传感器的压力信号，并对每个执行缸实时工作油压进行比较后确定最大油压值P_max；

3）控制器获取系统输出压力值P，计算P与P_max的差值△P；

4）对△P与设置的标准工作油压△P₀进行比较，在ΔP＜ΔP₀时，提示到达各执行缸的流量不够，启动抗流量饱和功能；

5）利用P_max与ΔP₀计算油量衰减幅度系数C；

6）利用系数C修正各执行缸需求流量Q₁、Q₂……Q_n，获得各执行缸的调整后流量Q₁ ^’、Q₂ ^’……Q_n ^’；

7）由控制器将调整后流量Q₁ ^’、Q₂ ^’……Q_n ^’信号分别反馈至控制各执行缸对应阀块中的回路控制器，再由各回路控制器调整对应所述阀块的比例电磁铁的电流大小I₁、I₂……I_n，进而控制对应所述阀块的主阀芯位移量，改变到达各执行缸的流量大小，最终实现抗流量饱和功能；

其特征在于，所述阀块包括阀体，所述阀体内设有阀芯腔、进油腔和回油腔，所述阀芯腔内设置有主阀芯，所述阀体的一端集成有连接块一，另一端集成有连接块二；

所述连接块一内设有弹簧复位腔和双头比例电磁铁，所述双头比例电磁铁设置在所述弹簧复位腔的外侧；

所述连接块二内设有移动腔；

所述主阀芯的一端设置于所述弹簧复位腔内，另一端设置于所述移动腔内；

所述弹簧复位腔内设有连接螺钉，所述连接螺钉外套设有复位弹簧，所述连接螺钉的一端与所述主阀芯连接，另一端与位移传感器连接；

所述位移传感器的外侧电连接有内置放大器，所述内置放大器与所述双头比例电磁铁电连接，所述双头比例电磁铁还连接有控制信号插座；

所述阀体靠近连接块一的一端设有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀分别与所述双头比例电磁铁的两个顶杆一一对应、顶压，所述第一减压阀通过第一油路连接所述弹簧复位腔，所述第二减压阀通过第二油路连接所述移动腔；

所述位移传感器和所述内置放大器固定密封在保护罩内，所述保护罩与所述连接块一集成为一体；

所述连接块二内还设有压力传感器，所述压力传感器用于检测所述阀体的出油口的油压，所述压力传感器还电连接有控制器；

所述保护罩内还设有回路控制器，所述回路控制器与所述双头比例电磁铁电连接，所述回路控制器还与所述控制器电连接。

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