CN112555215A - 一种变幅液压系统及工程设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变幅液压系统及工程设备，涉及工程机械技术领域。变幅液压系统包括变幅油缸、平衡阀、第一换向阀、减压阀、第一单向阀及液控缓冲阀；变幅油缸的无杆腔、平衡阀以及第一换向阀通过第一油路依次连接，变幅油缸的有杆腔通过第二油路与第一换向阀连接；减压阀通过第三油路依次连接第一单向阀和平衡阀的控制端，第一单向阀的导通方向与第三油路的供油方向相同；液控缓冲阀的两个油口分别连接第二油路和第三油路，且液控缓冲阀的油口与第三油路的连接处位于第一单向阀与平衡阀之间，液控缓冲阀的两个控制端也分别连接第二油路和第三油路。变幅液压系统避免因平衡阀失稳引起臂架抖动的问题，提高安全性。

Description

一种变幅液压系统及工程设备

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种变幅液压系统及工程设备。

背景技术

工程设备中臂架的变幅动作由变幅油缸执行，而现有技术中，针对变幅油缸的控制一般采用平衡阀进行控制，通过对平衡阀的控制，防止变幅油缸在执行臂架下俯动作时出现失速的情况。

针对平衡阀的变幅控制方式有两种，分为自重变幅控制和加压变幅控制，自重变幅控制一般用于中长臂架的大负载工况，该工况由外部油源产生的稳定先导压力去控制平衡阀的启闭，依靠负载的重量实现变幅动作；加压变幅控制一般用于短臂架的小负载工况，该工况利用回路自身油压去控制平衡阀的先导开启，同时还控制变幅油缸的有杆腔。

而加压变幅控制快速动作时，即换向阀快速切换时，油缸的有杆腔压力存在阶跃响应，有杆腔的压力爬升很快，这种启动压力的爬升一般在极短时间内完成，这虽然提高了系统响应，但平衡阀的先导腔受控于油缸有杆腔压力，这将使平衡阀失稳引起臂架抖动。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本申请提供了一种变幅液压系统及工程设备，用以解决现有技术中，加压变幅控制快速动作时，平衡阀的先导腔受控于油缸有杆腔压力，使平衡阀失稳引起臂架抖动的技术问题。

为达上述目的，一方面，本申请提供的一种变幅液压系统，包括变幅油缸、平衡阀、第一换向阀、减压阀、第一单向阀及液控缓冲阀；

所述变幅油缸的无杆腔、所述平衡阀以及所述第一换向阀通过第一油路依次连接，所述变幅油缸的有杆腔通过第二油路与所述第一换向阀连接；

所述减压阀通过第三油路依次连接所述第一单向阀和所述平衡阀的控制端，所述第一单向阀的导通方向与所述第三油路的供油方向相同；

所述液控缓冲阀的两个油口分别连接所述第二油路和所述第三油路，且所述液控缓冲阀的油口与第三油路的连接处位于所述第一单向阀与所述平衡阀之间，所述液控缓冲阀的两个控制端也分别连接所述第二油路和所述第三油路；

初始状态下，所述第二油路与所述第三油路在所述缓冲阀内截止，当所述第二油路中的油压逐渐升高，且大于所述液控缓冲阀阀后的等效压力与弹簧力之和时，所述缓冲阀逐渐实现所述第二油路与所述第三油路的连通。

在一种可能的实施方式中，所述液控缓冲阀为二位二通阀，所述液控缓冲阀包括截止位和导通位，所述第二油路和所述第三油路配合，通过油压控制所述截止位和所述导通位的切换。

在一种可能的实施方式中，所述第三油路与所述液控缓冲阀的控制端之间还设置有开关控制组件，所述开关控制组件包括并联设置的第一阻尼孔和第二单向阀，其中，所述第二单向阀的导通方向与所述第三油路的供油方向相同。

在一种可能的实施方式中，所述变幅液压系统还包括流量调节装置及泄压旁路；

所述泄压旁路连接所述第三油路，且位于所述平衡阀与所述液控缓冲阀之间；

所述流量调节装置设置于所述泄压旁路。

在一种可能的实施方式中，所述流量调节装置包括第二阻尼孔及流量控制阀，所述第二阻尼孔和所述流量控制阀沿所述泄压旁路泄压方向依次设置。

在一种可能的实施方式中，所述流量控制阀为液控阀，所述流量控制阀的控制端连接所述第三油路，且靠近所述第一单向阀的进液侧。

在一种可能的实施方式中，所述变幅液压系统还包括第三阻尼孔，所述第三阻尼孔设置于所述第三油路，且所述第三阻尼孔靠近所述第三油路与所述泄压旁路的连接处。

在一种可能的实施方式中，所述第一换向阀与所述减压阀联动，所述第一换向阀控制所述减压阀输出的减压压力的大小。

在一种可能的实施方式中，所述变幅液压系统还包括第二换向阀、背压阀及油箱；

所述第二换向阀设置于所述第二油路，所述第二换向阀位于所述第一换向阀和所述液控缓冲阀之间；

所述第二换向阀还通过背压油路连接依次连接所述背压阀和所述油箱。

另一方面，本申请还提供了一种工程设备，包括臂架及上述提供的变幅液压系统，所述变幅液压系统用于控制所述臂架执行变幅动作。

相比现有技术，本申请的有益效果：

本是申请提供的一种变幅液压系统及工程设备，变幅液压系统包括变幅油缸、平衡阀、第一换向阀、减压阀、第一单向阀及液控缓冲阀；变幅油缸的无杆腔、平衡阀以及第一换向阀通过第一油路依次连接，变幅油缸的有杆腔通过第二油路与第一换向阀连接；减压阀通过第三油路依次连接第一单向阀和平衡阀的控制端，第一单向阀的导通方向与第三油路的供油方向相同；液控缓冲阀的两个油口分别连接第二油路和第三油路，且液控缓冲阀的油口与第三油路的连接处位于第一单向阀与平衡阀之间，液控缓冲阀的两个控制端也分别连接第二油路和第三油路。

本申请提供的变幅液压系统，初始状态下，第二油路与第三油路在缓冲阀内截止，在执行加压变幅控制时，分为三个阶段进行：

启动阶段，第一换向阀切换，减压阀输出减压压力通过第三油路作用于平衡阀的控制端，控制平衡阀开启至第一开度状态，同时第二油路向有杆腔进油，无杆腔向第一油路回油；

过渡阶段，第二油路的油压逐渐升高至一定压力，此时，第二油路的油压大于液控缓冲阀阀后的等效压力与弹簧力之和时，缓冲阀逐渐实现第二油路与第三油路的连通，第二油路的油压和第三油路的油压达到平衡；

加速阶段，第二油路的油压继续升高，第一单向阀截止，此时第二油路的油压直接作用于平衡阀的控制端，使得平衡阀开启至第二开度状态。

由此，即使加压变幅控制快速动作时，即第一换向阀快速切换，第二油路的油压也不会直接作用于平衡阀的控制端，而需要经历一个平缓的过渡阶段，在不影响系统响应的情况，实现平衡阀由第一开度状态向第二开度状态平稳过渡，有效地避免了因平衡阀失稳引起臂架抖动的问题，同时解决了，启动时臂架存在启动失稳的情况，进而提高设备运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的第一种变幅液压系统结构示意图；

图2示出了图1中A处的局部放大示意图；

图3示出了本申请实施例提供的第二种变幅液压系统结构示意图；

图4示出了本申请实施例提供的第三种变幅液压系统结构示意图。

主要元件符号说明：

1-变幅油缸；2-平衡阀；3-第一换向阀；4-减压阀；5-液控缓冲阀；6- 第一单向阀；7-开关控制组件；8-油箱；9-流量调节装置；10-第三阻尼孔； 11-第二换向阀；12-背压阀；50-截止位；51-导通位；70-第一阻尼孔；71- 第二单向阀；90-第二阻尼孔；91-流量控制阀；101-缸体；102-活塞杆；103- 有杆腔；104-无杆腔；

100a-第一油路；100b-第二油路；100c-第三油路；100d-泄压旁路；100e- 背压油路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1和图2，本实施例提供的一种变幅液压系统，可应用于工程设备，在加压变幅控制快速动作时，臂架不会抖动，提高设备运行的安全性。

本实施例提供的变幅液压系统，包括变幅油缸1、平衡阀2、第一换向阀3、减压阀4、第一单向阀6及液控缓冲阀5。

其中，变幅油缸1用于驱动工程设备的臂架(图未示)执行下俯的变幅运动，变幅油缸1包括缸体101及设置于缸体101内并相对缸体101做活塞运动的活塞杆102。可以理解的，活塞杆102将缸体101分割为有活塞杆102的腔室和无活塞杆102的腔室，以下统一简称无杆腔104和有杆腔 103。

变幅油缸1的无杆腔104、平衡阀2以及第一换向阀3通过第一油路 100a依次连接，变幅油缸1的有杆腔103通过第二油路100b与第一换向阀 3连接。

可以理解的，当第一油路100a供油时，变幅油缸1的无杆腔104进油，第二油路100b回油，变幅油缸1的活塞杆102伸出，此时变幅油缸1驱动臂架执行抬臂运动；当第二油路100b供油时，变幅油缸1的有杆腔103进油，第一油路100a回油，变幅油缸1的活塞杆102收缩，此时变幅油缸1 驱动臂架执行下俯运动。

其中，第一换向阀3还连接有第一供油装置(图未示)和油箱8，第一换向阀3用于实现第一油路100a和第二油路100b的供油和回油之间的切换，也即是说，通过控制第一换向阀3的阀芯动作，即可控制变幅油缸1 的变幅动作。

可以理解的，只有当平衡阀2开启时，第一油路100a才与变幅油缸1 的无杆腔104连通，无杆腔104内的液压油才能顺利进入第一油路100a，再通过第一换向阀3回到油箱8。因此，可通过平衡阀2使变幅油缸1保持伸出状态，使得臂架对负载的保持。第一油路100a向变幅油缸1的无杆腔 104进油时，不受平衡阀2的控制，第一油路100a的液压油可直接进入变幅油缸1的无杆腔104。

进一步的，第一供油装置包括第一油泵，第一油泵的吸油端连接油箱8，第一油泵的供油端通过管路连接第一换向阀3。

减压阀4通过第三油路100c依次连接第一单向阀6和平衡阀2的控制端，且第一单向阀6的导通方向与第三油路100c的供油方向相同，反向第一单向阀6截止。也即是说，减压阀4输出的减压压力通过第三油路100c 直接作用在平衡阀2的控制端，为平衡阀2提供先导压力，用以控制平衡阀2的阀芯移动，进而控制平衡阀2的开度状态。

减压阀4的进油端连接有第二供油装置(图未示)，第二供油装置用于向减压阀4输送控制油，该控制油经过减压阀4调节后进入第三油路 100c，然后作用在平衡阀2的控制端。

进一步的，第二供油装置包括第二油泵，第二油泵的吸油端连接油箱8，第二油泵的供油端通过管路连接减压阀4。

液控缓冲阀5的两个油口分别连接第三油路100c和第二油路100b，且液控缓冲阀5的油口与第三油路100c的连接处位于第一单向阀6与平衡阀 2之间，液控缓冲阀5的两个控制端也分别连接第三油路100c和第二油路 100b，第三油路100c和第二油路100b的液压油控制液控缓冲阀5的阀芯动作。

请结合参阅图2，进一步的，液控缓冲阀5为二位二通阀，具体可选为二位二通的节流阀。

液控缓冲阀5包括截止位50和导通位51，第二油路100b和第三油路 100c配合，通过油压控制液控缓冲阀5的阀芯动作，进而实现液控缓冲阀 5的截止位50和导通位51的切换。

可以理解的，初始状态下，液控缓冲阀5处于截止位50，第二油路100b 和第三油路100c在液控缓冲阀5中为截止状态，即第二油路100b和第三油路100c不导通。同理，当液控缓冲阀5处于导通位51，第二油路100b 和第三油路100c在液控缓冲阀5中相互导通。也即是说，通过推动液控缓冲阀5的阀芯移动，即可实现液控缓冲阀5的截止位50和导通位51的切换。

请结合参阅图1和图2，本实施例提供的变幅液压系统，在执行加压变幅控制时，分为三个阶段进行，具体如下：

启动阶段，第一换向阀3切换，减压阀4输出减压压力通过第三油路 100c作用于平衡阀2的控制端，控制平衡阀2开启至第一开度状态，同时第二油路100b向有杆腔103进油，无杆腔104向第一油路100a回油。

可以理解的，第一换向阀3切换，第一供油装置通过第一换向阀3与第二油路100b连通，将液压油输送至变幅油缸1的有杆腔103；减压阀4 输出的减压压力通过第三油路100c的液压油的油压传递至平衡阀2的控制端。并且在启动阶段，平衡阀2的控制端是由减压阀4输入的外部油源控制，且无杆腔104内的液压油通过第一油路100a经过第一切换阀可以回到油箱8。

过渡阶段，第二油路100b的油压逐渐升高至一定压力，此时，第二油路100b的油压大于液控缓冲阀5阀后的等效压力与弹簧力之和时，缓冲阀逐渐实现第二油路100b与第三油路100c的连通，第二油路100b的油压和第三油路100c的油压达到平衡。

可以理解的，液控缓冲阀5阀后的等效压力包括第三油路100c的油压，并且过渡阶段，是由第二油路100b和第三油路100c的液压油共同作用于平衡阀2的控制端，但是平衡阀2的控制端的先导压力维持不变，也即是说，平衡阀2的阀芯维持原有位置，平衡阀2依然保持在第一开度状态。

加速阶段，第二油路100b的油压继续升高，第一单向阀6截止，此时第二油路100b的油压直接作用于平衡阀2的控制端，使得平衡阀2开启至第二开度状态。

可以理解的，当第二油路100b的油压继续升高，第二油路100b的液压油进入第三油路100c，同时第二油路100b的油压大于第三油路100c的油压，因此，第二油路100b进入的液压油有向减压阀4运动的趋势，此时第一单向阀6反向截止。也即是说，当第一单向阀6截止时，第二油路100b 的油压直接作用于平衡阀2的控制端，而第二油路100b与有杆腔103连通，所以平衡阀2的控制端的先导压力与有杆腔103的压力一致，进而实现，由外部油源控制向内部油源控制的平稳过渡。

由此，即使加压变幅控制快速动作时，即第一换向阀3快速切换，第二油路100b的油压也不会直接作用于平衡阀2的控制端，而需要经历一个平缓的过渡阶段。因此，在不影响系统响应的情况，实现平衡阀2由第一开度状态向第二开度状态平稳过渡，有效地避免了因平衡阀2失稳引起臂架抖动的问题，同时解决了，启动时臂架存在启动失稳的情况，提高设备使用的安全性。

另外，通过液控缓冲阀5的平缓过渡的特点，平衡阀2的开度由第一开度状态向第二开度状态平稳过渡，平衡阀2的第一开度状态流量小于第二开度状态的流量，实现变幅油缸1由慢速稳定运行向快速稳定运行的平滑过渡，以满足快速动作需求，进而提升作业效率。

其中，可以理解的，由于液控缓冲阀5由截止位50切换至导通位51 的过程中存在较强的节流和缓冲效果，从而使第二油路100b的油压作用平衡阀2的控制端时，不会发生大的压力波动，进而保证过渡平稳性，实现变幅油缸1由慢速稳定运行向快速稳定运行的平滑过渡，提高作业安全。

在一些实施例中，平衡阀2采用全限流平衡阀2，使得平衡阀2的阀芯过渡位更加平滑，不会在打开瞬间使压力骤降，提高了稳定性及安全性。

因此，第二油路100b的油压稳定可控，及平衡阀2的限流效果，使得执行加压变幅控制时，变幅动作更加平稳，不会发生失速，提高作业安全。由此，本实施例提供的变幅液压系统仍保留了平衡阀2的防失速功能，当变幅油缸1的有杆腔103油压骤降时，即第二油路100b的油压骤降，液控缓冲阀5可快速复位至初始状态，使得平衡阀2控制端的先导压力减少，而平衡阀2的开度也随之减少，以获得变幅动作的降速效果，起到一定的防失速效果。

请结合参阅图1和图2，在一些实施例中，第三油路100c与液控缓冲阀5的控制端之间还设置有开关控制组件7，开关控制组件7包括并联设置的第一阻尼孔70和第二单向阀71，其中，第二单向阀71的导通方向与第三油路100c的供油方向相同。

可以理解的，通过第一阻尼孔70和第二单向阀71的配合，实现液控缓冲阀5的慢开快关，进而减少液控缓冲阀5阀后的压力突变，保证平衡阀2更平稳的调节。

在另一些实施例中，可以理解的，平衡阀2与液控缓冲阀5之间还设置有泄压旁路100d，泄压旁路100d连接第三油路100c，也即是说，泄压旁路100d与第三油路100c的连接处位于平衡阀2与液控缓冲阀5之间。泄压旁路100d的另一端连接油箱8，实现第三油路100c的泄压，换而言之，泄压旁路100d用于实现平衡阀2与液控缓冲阀5之间的泄压。进而使得变幅动作停止后，平衡阀2可以关闭。

其中，泄压旁路100d上还设置有第二阻尼孔90，第二阻尼孔90可对泄压旁路100d起节流、调压、缓冲和防振等作用。在变幅动作停止后，实现平衡阀2的缓慢关闭，起到停止缓冲的效果。

实施例二

请参阅图1和图3，本实施例提供的一种变幅液压系统，可应用于工程设备，在加压变幅控制快速动作时，臂架不会抖动，提高设备运行的安全性。本实施例是在上述实施例一的基础上做出的改进，相比于上述实施例一，区别之处在于：

请结合参阅图3，在本实施例中，变幅液压系统还包括流量调节装置9 及泄压旁路100d。其中，泄压旁路100d连接第三油路100c，且泄压旁路 100d与第三油路100c的连接处位于平衡阀2与液控缓冲阀5之间，泄压旁路100d的另一端连接油箱8。

流量调节装置9设置于泄压旁路100d。也即是说，第三油路100c的部分液压油可经泄压旁路100d上的流量调节装置9回到油箱8。

可以理解的，流量调节装置9可以调节液压油流过泄压旁路100d的流量，进而达到对第三油路100c液压油的油压进行分压的效果，而且该分压效果主要体现于执行加压变幅控制的启动阶段。

请结合参阅图1和图3，本实施例提供的变幅液压系统，在加压变幅控制的启动阶段：第一换向阀3切换，第一供油装置通过第一换向阀3与第二油路100b连通，将液压油输送至变幅油缸1的有杆腔103；减压阀4输出的减压压力通过第三油路100c的液压油传递至平衡阀2的控制端；当平衡阀2开启时，变幅油缸1的无杆腔104内的液压油，通过第一油路100a经平衡阀2、第一换向阀3回到油箱8，进而实现加压变幅动作，即变幅油缸1驱动臂架执行下俯动作。

其中，泄压旁路100d上的流量调节装置9对传递至平衡阀2控制端的油压进行分压，通过流量调节装置9的分压效果，使得变幅运动在启动瞬时，平衡阀2的控制端获得更加稳定的先导压力，使平衡阀2开启更为平稳，从而有效避免平衡阀2启动瞬时臂架下俯抖动，存在冲击的问题，提高设备运行的安全性。

进一步的，流量调节装置9包括第二阻尼孔90及流量控制阀91，第二阻尼孔90和流量控制阀91沿泄压旁路100d泄压方向依次设置。其中，可以理解的，泄压旁路100d的泄压方向即液压油沿泄压旁路100d向油箱8 的流动方向。

在本实施例中，设置第二阻尼孔90和流量调节装置9的目的是，对泄压旁路100d起节流、调压、缓冲和防振等作用，进而调节第三油路100c 分压的油压，避免第三油路100c内的油压波动，使第三油路100c内的油压更稳定。

进一步的，流量控制阀91为液控阀，流量控制阀91的控制端连接第三油路100c，也即是说，通过第三油路100c的液压油的油压控制流量控制阀91的阀芯运动，进而控制流量控制阀91的开度大小的调节。具体的，流量控制阀91的控制端与第三油路100c连接处位于第一单向阀6和减压阀4之间，且靠近第一单向阀6的进液侧。

在本实施例中，如图1所示，流量控制阀91为二位二通阀，其中一个腔位为导通，另一个腔位导通但存在节流效果，且该节流效果可使该腔位阻力大或者是截止。

可以理解的，在加压变幅控制的启动阶段，减压阀4输出的减压压力是由小到大的逐渐升至平稳的一个过程，当减压阀4输出的减压压力达到最大时，并控制平衡阀2的阀芯移动至预定位置，由此，可控制平衡阀2 的开度到达第一开度状态。

并且在减压阀4输出的减压压力逐渐升至最大时，第三油路100c作用在流量控制阀91控制端的油压也逐渐升至最大，此时，流量控制阀91的阀芯移动，使流量控制阀91的调节压力达到最大，也即是说，液压油在泄压旁路100d受到的阻力逐渐增大，这样才能保证减压压力逐渐地全部作用在平衡阀2的控制端，使作用在平衡阀2控制端的先导压力逐渐达到最大，保证平衡阀2平稳开启。

在另一些实施例中，流量控制阀91为节流阀或溢流阀，进而通过节流阀或溢流阀来控制泄压旁路100d的阻力调节。

本实施例提供的变幅液压系统，还包括第三阻尼孔10，第三阻尼孔10 设置于第三油路100c，且第三阻尼孔10靠近第三油路100c与泄压旁路100d 的连接处。也即是说，第三油路100c的液压油首先经过第三阻尼孔10进行节流、调压、缓冲和防振等作用后再分别进入泄压旁路100d和平衡阀2 的控制端。进而，在启动变幅动作时，第三油路100c的油压经过第三阻尼孔10缓冲后，减少对平衡阀2的控制端的冲击，再配合上泄压旁路100d 上的第二阻尼孔90的分压效果，使得作用在平衡阀2控制端的油压更平稳，平衡阀2开启更为稳定，从而有效避免臂架下俯抖动，启动瞬间存在冲击的问题，提高设备运行的安全性。

进一步，可以理解的，当减压阀4输出的减压压力达到最大时，流量控制阀91的调节压力也达到最大或接近截止状态，泄压旁路100d的分压效果得到削弱和限制，使作用在平衡阀2控制端的先导压力趋于减压阀4 输出的减压压力，此时，回路等效的平衡阀2先导比增大，平衡阀2的开度最大，变幅油缸1的活塞杆102的运行速度更快，这使得变幅速度不受油温的影响，进而有效避免了固定的第二阻尼孔90和第三阻尼孔10的所产生的油压受温度的影响，减少了系统的功耗，提高作业效率。

实施例三

请参阅图1至图4，本实施例提供的一种变幅液压系统，可应用于工程设备，在加压变幅控制快速动作时，臂架不会抖动，提高设备运行的安全性。本实施例是在上述实施例一或实施例二的基础上做出的改进，相比于上述实施例一或实施例二，区别之处在于：

在本实施例中，第一换向阀3可选用三位四通的电磁或手动换向阀。三位四通的第一换向阀3包括有四个油口，其中两个油口分别连接第一油路100a和第二油路100b，另外两个油口分别连接第一供油装置和油箱8。

请结合参阅图1，其中，当第一换向阀3位于左位机能上时，此时，第一换向阀3的阀芯靠近减压阀4的控制端，并且第一油路100a与油箱8连通，第二油路100b与第一供油装置连通。

当第一换向阀3位于右位机能上时，此时，第一换向阀3的阀芯远离减压阀4的控制端，并且第一油路100a与第一供油装置连通，第二油路100b 与油箱8连通。

当第一换向阀3位于中位机能上时，即第一换向阀3处于复位状态，第一油路100a与油箱8连通，第二油路100b截止，同时，第一油路100a 与油箱8连通的油道内设置有节流结构，以使第一油路100a的液压油回油箱8时有较强的节流效果，该节流效果在变幅动作启动时，可以提供较高的背压效果，避免变幅油缸1驱动臂架下俯时不发生失速的情况。

进一步的，第一换向阀3与减压阀4联动，第一换向阀3控制减压阀4 输出的减压压力的大小。

具体的，第一换向阀3的阀芯与减压阀4的控制连接，通过第一换向阀3的阀芯移动对减压阀4的开度进行控制，进而实现对减压阀4输的减压压力大小的控制。

其中，第一换向阀3与减压阀4联动的原理是：

当第一换向阀3的阀芯向靠近减压阀4的控制端移动时，减压阀4输出的减压压力逐渐增大，并且第一换向阀3位于左位机能上；当第一换向阀3的阀芯向远离减压阀4的控制端移动时，减压阀4输出的减压压力逐渐减少或关闭。

也即是说，通过控制第一换向阀3的阀芯靠近减压阀4的控制端的距离，即可控制变幅油缸1的活塞杆102的收缩速度。同时使得第一换向阀3 和减压阀4的运动的同步性，进而提高系统运行的可靠性。

在一些实施例中，也可以采用位置传感器对第一换向阀3的阀芯位置进行检测，并反馈第一换向阀3的阀芯的位置信息，再通过执行件连接减压阀4的控制端，进而实现对减压阀4输的减压压力大小的控制，同样实现了第一换向阀3与减压阀4的联动。

在另一些实施例中，执行元件可以是电动元件或液控元件。

实施例四

请参阅图1至图4，本实施例提供的一种变幅液压系统，可应用于工程设备，在加压变幅控制快速动作时，臂架不会抖动，提高设备运行的安全性。本实施例是在上述实施例二至实施例三中任意一个实施例的基础上做出的改进，相比于上述任意一个实施例，区别之处在于：

请结合参阅图4，在本实施例中，变幅液压系统还包括第二换向阀11 和背压阀12。其中，第二换向阀11设置于第二油路100b，第二换向阀11 位于第一换向阀3和变幅油缸1之间，第二换向阀11还通过背压油路100e 连接依次连接背压阀12和油箱8。

进一步的，背压阀12为反向截止的单向阀；第二换向阀11为二位三通的电磁换向阀，本实施例通过第二换向阀11可实现变幅液压系统的自重变幅控制和加压变幅控制的灵活切换。

可以了理解的，加压变幅控制，是第二油路100b向变幅油缸1的有杆腔103输送一定压力的液压油，以驱动变幅油缸1的活塞杆102收缩；自重变幅控制，是单纯依靠臂架及臂架上负载的重量驱动变幅油缸1的活塞杆102收缩。

请结合参阅图3和图4，其中，在本实施例中，变幅液压系统的自重变幅和加压变幅动作原理是：

自动变幅控制时，切换第一换向阀3，使第一换向阀3位于左位机能上，第一供油装置向第二油路100b输送液压油；同时，第二换向阀11得电，左位导通，第二油路100b中的液压油经第二换向阀11分两条路线。其中，第一条路线流向液控缓冲阀5和变幅油缸1的有杆腔103；第二条路线是由背压油路100e回油箱8。

可以理解的，由于背压油路100e基本无阻力，第二油路100b中的液压油主要沿第二条路线回到油箱8，因此，变幅油缸1的活塞杆102在重力驱动下收缩时，变幅油缸1的有杆腔103向第二油路100b吸油，背压阀12 的设置可以避免变幅油缸1的有杆腔103向油箱8吸空。

其中，自动变幅控制过程中，液控缓冲阀5始终处于截止位50，平衡阀2的稳定开启是由减压阀4通过第三油路100c的油压稳定控制。

自动变幅控制过程可以实现小流量微变幅动作，提高了动作精度，充分利用了臂架和负载的自重，最大化降低功耗。当设备臂架负载较大时，可使用自重变幅控制以提高平稳性。

加压变幅控制时，切换第一换向阀3，使第一换向阀3位于左位机能上，第一供油装置向第二油路100b输送液压油；同时，第二换向阀11处于失电状态，即位于初始位，第二油路100b中的液压油沿第一条线路分别流向液控缓冲阀5和变幅油缸1的有杆腔103，第二条线路在第二换向阀11内为截止状态。

可以理解的，在第一换向阀3换向启动的瞬间，第二油路100b的油压低于液控缓冲阀5阀后的等效压力与弹簧力之和，即进入启动阶段；当第二油路100b的油压逐渐升高，第二油路100b的油压大于液控缓冲阀5阀后的等效压力与弹簧力之和，进入过渡阶段，当第二油路100b的油压再次升高至第一单向阀6截止时，进入加速阶段。

其中，由于开关控制组件7中的第一阻尼孔70的缓冲效果，使得液控缓冲阀5换向更加平稳，平衡阀2的先导控制获得一个平缓的压力增益，从而变幅动作实现由慢速到快速动作的平滑过渡，且该动作由于先导压力稳定而不会发生失速情况，变幅稳定且高效。

进一步的，加速阶段，第二油路100b的油压升高，平衡阀2的先导压力也逐步增大，且大于减压阀4输出的减压压力，第一单向阀6处于截止状态，此时，平衡阀2的先导压力控制由第三油路100c的外部油源转变为第二油路100b的内部油源控制，第二油路100b的油压与变幅油缸1的有杆腔103油压一致，同时，流量控制阀91达到最大限流，阻力也最大，实现变幅油缸1快速动作。

加压变幅控制过程可以实现小流量微变幅动作，提高了动作精度，也可同时兼备高效快速的变幅动作模式，使控制更加灵活。当设备臂架负载较小时，可使用加压变幅控制以提高工作效率。

相比于现有技术，本实施例提供的变幅液压系统具有如下优点：

1.通过流量调节装置9的分压效果，使平衡阀2开启更为平稳，解决了变幅油缸1驱动臂架下俯的抖动和冲击的问题，增加启动及停止的平稳性；

2.采用液控缓冲阀5使作用在平衡阀2控制端的先导压力平稳过渡，保证平衡阀2平稳开启；

3.通过第二换向阀11和液控平衡阀2等液压元件的配合，实现自重变幅和加压变幅的灵活切换，同时实现先导压力外控与内控组合控制的方式，实现大负载平稳开启慢速运行及小负载平稳开启快速运行，满足不同工况要求，降低能耗，提高作业效率；

4.实现平衡阀2等效可变先导比控制，解决了油温对运行速度的影响，最大化降低能耗；

5.采用全限流平衡阀2，阀芯过渡位更加平滑，不会在打开瞬间使压力骤降，提高了稳定性及安全性；

6.在保证稳定性的同时，有效提高了系统响应。

实施例五

请参阅图1至图4，本实施例提供的一种工程设备，包括臂架及上述实施例一至实施例五任意一个实施例提供的变幅液压系统。

变幅液压系统用于控制臂架执行变幅动作，有效避免臂架下俯抖动，启动瞬间存在冲击的问题，提高设备运行的安全性。同时还具备有上述实施例一至实施例五中任意一个实施例提供的变幅液压系统的优点。

在一些实施例中，工程设备可以是起重机、拱架车或者凿岩设备等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种变幅液压系统，其特征在于，包括变幅油缸、平衡阀、第一换向阀、减压阀、第一单向阀及液控缓冲阀；

所述变幅油缸的无杆腔、所述平衡阀以及所述第一换向阀通过第一油路依次连接，所述变幅油缸的有杆腔通过第二油路与所述第一换向阀连接；

所述减压阀通过第三油路依次连接所述第一单向阀和所述平衡阀的控制端，所述第一单向阀的导通方向与所述第三油路的供油方向相同；

所述液控缓冲阀的两个油口分别连接所述第二油路和所述第三油路，且所述液控缓冲阀的油口与第三油路的连接处位于所述第一单向阀与所述平衡阀之间，所述液控缓冲阀的两个控制端也分别连接所述第二油路和所述第三油路；

初始状态下，所述第二油路与所述第三油路在所述缓冲阀内截止，当所述第二油路中的油压逐渐升高，且大于所述液控缓冲阀阀后的等效压力与弹簧力之和时，所述缓冲阀逐渐实现所述第二油路与所述第三油路的连通。

2.根据权利要求1所述的变幅液压系统，其特征在于，所述液控缓冲阀为二位二通阀，所述液控缓冲阀包括截止位和导通位，所述第二油路和所述第三油路配合，通过油压控制所述截止位和所述导通位的切换。

3.根据权利要求1所述的变幅液压系统，其特征在于，所述第三油路与所述液控缓冲阀的控制端之间还设置有开关控制组件，所述开关控制组件包括并联设置的第一阻尼孔和第二单向阀，其中，所述第二单向阀的导通方向与所述第三油路的供油方向相同。

4.根据权利要求1所述的变幅液压系统，其特征在于，所述变幅液压系统还包括流量调节装置及泄压旁路；

所述泄压旁路连接所述第三油路，且位于所述平衡阀与所述液控缓冲阀之间；

所述流量调节装置设置于所述泄压旁路。

5.根据权利要求4所述的变幅液压系统，其特征在于，所述流量调节装置包括第二阻尼孔及流量控制阀，所述第二阻尼孔和所述流量控制阀沿所述泄压旁路泄压方向依次设置。

6.根据权利要求5所述的变幅液压系统，其特征在于，所述流量控制阀为液控阀，所述流量控制阀的控制端连接所述第三油路，且靠近所述第一单向阀的进液侧。

7.根据权利要求4所述的变幅液压系统，其特征在于，所述变幅液压系统还包括第三阻尼孔，所述第三阻尼孔设置于所述第三油路，且所述第三阻尼孔靠近所述第三油路与所述泄压旁路的连接处。

8.根据权利要求1所述的变幅液压系统，其特征在于，所述第一换向阀与所述减压阀联动，所述第一换向阀控制所述减压阀输出的减压压力的大小。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的变幅液压系统，其特征在于，所述变幅液压系统还包括第二换向阀、背压阀及油箱；

所述第二换向阀设置于所述第二油路，所述第二换向阀位于所述第一换向阀和所述液控缓冲阀之间；

所述第二换向阀还通过背压油路连接依次连接所述背压阀和所述油箱。

10.一种工程设备，其特征在于，包括臂架及如权利要求1至9中任一项所述的变幅液压系统，所述变幅液压系统用于控制所述臂架执行变幅动作。

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