CN114909351A - 一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法，双回路负载敏感控制阀包括第一控制阀、第二控制阀、单向阀、电磁换向阀、溢流阀、恒流阀和固定阻尼孔，第一控制阀和第二控制阀的进油口分别与单向阀的出油口和进油口连接，双回路负载敏感控制阀的信号ls口通过固定阻尼孔与溢流阀的进油口连接，第一控制阀的控制口和第二控制阀的控制口通过电磁换向阀的两个工作口连接，固定阻尼孔与第一控制阀和第二控制阀的控制口连接。能够实现定量泵系统实现较好的复合动作，提高第三联流量操控性，解除工作泵损坏后操纵动臂下降或铲斗动作限制以及有利于系统节能。

Description

一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法

技术领域

本发明涉及一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法，属于工程机械技术领域。

背景技术

现有技术中，中大吨位装载机大多使用开中心多路阀的定量液压系统，而该系统实现复合动作功能较差；其次对于三联液压系统，配置的三联液压系统执行机构油缸一般缸径较细，第三联需求流量较小，但受限于多路阀的结构，第三联流量实际应用时较大，导致其操纵性较差；其次先导油源仅从工作泵取油，工作泵损坏后先导油源建压困难，操纵动臂下降或铲斗动作受到一定限制；最后开中心多路阀的定量液压系统中，动臂下降或铲斗卸料时，系统中的转向泵和工作泵的流量都参与消耗，不利于液压系统节能。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的缺陷，提供一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法，能够实现定量泵系统实现较好的复合动作，提高第三联流量操控性，解除工作泵损坏后操纵动臂下降或铲斗动作限制以及有利于系统节能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种定量闭中心液压系统，包括双回路负载敏感控制阀，所述双回路负载敏感控制阀包括第一控制阀、第二控制阀、单向阀、电磁换向阀、溢流阀、恒流阀和固定阻尼孔，所述单向阀的进油口和出油口分别与所述双回路负载敏感控制阀上的进油P1口和进油P2口连接，所述第一控制阀和第二控制阀的进油口分别与所述单向阀的出油口和进油口连接，所述双回路负载敏感控制阀上设置有与所述进油P2口连接的出油P3口，所述双回路负载敏感控制阀的信号ls口通过所述固定阻尼孔与所述溢流阀的进油口连接，所述第一控制阀的控制口和第二控制阀的控制口通过所述电磁换向阀的两个工作口连接，所述固定阻尼孔与所述第一控制阀和第二控制阀的控制口连接，所述信号ls口与所述恒流阀的进油口连接，所述第一控制阀、第二控制阀、电磁换向阀、溢流阀和恒流阀的出油口分别与所述双回路负载敏感控制阀的回油T口连接；所述进油P2口和进油P1口分别与第一定量泵和第二定量泵的出油口连接，所述第一定量泵和第二定量泵的进油口与液压油箱相连，所述出油P3口与三联多路阀的进油口P连接，所述信号ls口与所述三联多路阀的负载信号口连接，所述三联多路阀第一联、第二联和第三联分别给铲斗油缸、动臂油缸和三联油缸供油，所述回油T口通过主回油路与液压油箱连接；所述第一定量泵的出油口与先导油源阀的第一进油口连接，所述先导油源阀的第二进油口与所述动臂油缸的无杆腔连接，所述第一进油口与所述第二进油口之间通过梭阀连接，并通过减压阀及单向阀与蓄能器连接，所述先导油源阀的出油口与所述三联多路阀的第三联的先导油源口连接，所述先导油源阀的出油口与先导阀进油口连接，所述先导阀的四个出油口分别与所述三联多路阀的第一联和第二联的先导口连接。

所述第一定量泵的出油口与优先阀的进油口连接，所述优先阀的出油CF口与转向器的进油口连接，所述转向器的出油口给转向油缸供油，所述优先阀的出油EF口与所述进油P2口连接。

包括控制器，所述控制器的输入与所述先导阀的四个压力信号口电连接以及与三联多路阀中控制三联油缸的第三联的三联电手柄电连接，所述控制器的输出与所述三联多路阀中第三联的两个电比例控制阀以及电磁换向阀电连接。

一种定量闭中心液压系统的工作方法，包括以下步骤：

当装载机开机不做动作时，三联多路阀处于中位时，负载信号压力为零，三联多路阀作用于第一控制阀和第二控制阀的ls压力为零，第一定量泵和第二定量泵的油液通过双回路负载敏感控制阀的第一控制阀和第二控制阀流回液压油箱；

当装载机做动作时，三联多路阀处于换向位置，负载信号压力逐渐升高，负载信号压力通过管路反馈给双回路负载敏感控制阀的信号ls口，动臂需要提升时，人工操控先导阀控制三联多路阀的阀杆开口逐渐增大时，三联多路阀作用于第一控制阀和第二控制阀的ls压力逐渐增加，使第一控制阀和第二控制阀逐渐关小，在此过程，三联多路阀的阀杆开口增大，第一定量泵和第二定量泵供给三联多路阀油液就越多，反之，动臂需要停止时，人工操控先导阀控制三联多路阀的阀杆开口逐渐减少时，三联多路阀作用于第一控制阀和第二控制阀的ls压力逐渐减少，使第一控制阀和第二控制阀逐渐开大，在此过程，三联多路阀的阀杆开口减小，第一定量泵和第二定量泵供给三联多路阀油液就越少。

铲斗油缸、动臂油缸或者三联油缸运动到极限位置或受外力不能运动时，双回路负载敏感控制阀内液压系统压力达到溢流阀设定值时，溢流阀打开溢流，此时通过固定阻尼孔形成压力差，三联多路阀通过信号ls口作用于所述第一控制阀和第二控制阀的负载信号压力降低，第一定量泵和第二定量泵的油液通过第一控制阀和第二控制阀流回液压油箱，第一定量泵和第二定量泵实现卸荷。

一种定量闭中心液压系统的控制方法，包括以下步骤：当三联多路阀中第三联工作时，第三联的三联电手柄的信号传递给控制器，控制器输出控制三联多路阀中第三联的电比例控制阀，同时控制电磁换向阀从左位换向至右位，实现第二控制阀负载控制信号通过电磁换向阀接回液压油箱，第二控制阀换向至左位且第一控制阀保持不变，第二定量泵通过第二控制阀左位低压流回液压油箱，并通过单向阀将高压油和低压油隔开，第一定量泵通过第一控制阀单独给三联多路阀的第三联流量供油控制。

一种定量闭中心液压系统的控制方法，包括以下步骤：当操作动臂下降或铲斗卸料时，动臂下降或铲斗卸料的先导信号通过先导阀传输给控制器，控制器控制电磁换向阀从左位换向至右位，实现第二控制阀负载控制信号通过电磁换向阀接回液压油箱，第二控制阀换向至左位且第一控制阀保持不变，第二定量泵通过第二控制阀左位低压流回液压油箱，并通过单向阀将高压油和低压油隔开，第一定量泵通过第一控制阀单独给三联多路阀供油控制。

一种定量闭中心液压系统的控制方法，三联多路阀的第一联和第二联均设置有电比例控制阀，所述电比例控制阀与控制器电相连，控制器通过控制一联和第二联的电比例控制阀进而控制铲斗油缸和动臂油缸的流量。

本发明的有益效果：本发明提供一种定量闭中心液压系统及其工作方法和控制方法，通过三联多路阀负载信号控制双回路负载敏感控制阀两个控制阀芯，随着工作手柄的开度控制两个定量泵进入工作系统的流量，实现定量泵系统实现较好的复合动作；通过第三联的手柄信号控制电磁换向阀，可控制只有第一定量泵参与第三联工作，提高了第三联工作装置的操控性；第一定量泵损坏不能提供压力时，可通过动臂油缸无杆腔连接的压力油路，供给先导油源阀足够的油源，控制动臂或铲斗落到地面，以便处于一个安全位置，避免操纵动臂下降或铲斗动作受到一定限制；通过控制器控制任意一联的流量，具体是动臂下降和铲斗卸料动作的电信号控制来电磁换向阀，动臂下降和铲斗卸料受重力作用运动，第二定量泵低压回油，系统进一步节能。

附图说明

图1是本发明一种定量闭中心液压系统的结构示意图；

图2是本发明中双回路负载敏感控制阀的具体结构示意图。

图中附图标记如下：1-第一定量泵；2-第二定量泵；3-优先阀；4-转向器；5-转向油缸；6-双回路负载敏感控制阀；7-三联多路阀；8-先导油源阀；9-液压油箱；10-先导阀；11-铲斗油缸；12-动臂油缸；13-三联油缸；20-控制器；31-第一控制阀；32-第二控制阀；33-单向阀；34-电磁换向阀；35-溢流阀；36-恒流阀；37-固定阻尼孔。

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。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明公开一种定量双回路控制阀的闭中心液压系统，包括第一定量泵1、第二定量泵2、优先阀3、转向器4、转向油缸5、三联多路阀7、先导油源阀8和液压油箱9。第一定量泵1除供转向系统外，还可以供给工作系统，第二定量泵2仅可以供给工作系统。其中转向系统包括优先阀3、转向器4和转向油缸5，工作系统包括三联多路阀7、先导油源阀8、铲斗油缸11、动臂油缸12。第一定量泵1出口连接优先阀3进油口，优先阀3的出油CF口与转向器4的进油口连接，优先阀3的出油EF口与双回路负载敏感控制阀6的进油P2口连接。第一定量泵1通过优先阀3、转向器4控制优先给转向油缸5供油，同时还可以通双回路负载敏感控制阀6和三联多路阀7组成的油路给铲斗油缸11、动臂油缸12、三联油缸13供油。三联多路阀7的第一联、第二联和第三联分别给铲斗油缸11、动臂油缸12和三联油缸13供油。

第二定量泵2的出油口与双回路负载敏感控制阀6的进油P1口连接，双回路负载敏感控制阀6的出油P3口与三联多路阀7的进油口P连接，信号ls口与三联多路阀7的负载信号口连接，回油T口与主回油路连接。第二定量泵2与第一定量泵1通过双回路负载敏感控制阀6组成的油路给铲斗油缸11、动臂油缸12、三联油缸13供油。第二定量泵2与双回路负载敏感控制阀6连接，P1和进油P2口分别在其内部单向阀33的两端，进油P1口连接单向阀33的进口端，进油P2口连接单向阀33的出口端。双回路负载敏感控制阀6具有两个控制阀，第一控制阀31的进油口与优先阀3的CF口连接，即实现与第一定量泵1连接，第一定量泵1出油口与主回油路连接。第二控制阀32的进油口与第二定量泵2连接，出油口与主回油路连接；第一控制阀31的控制口和第二控制阀32的控制口通过固定阻尼孔37与三联多路阀7的信号口连接。第一控制阀31的控制口和第二控制阀32的控制口通过电磁换向阀34的两个工作口连通，电磁换向阀34的回油口与主回油路连通；第一控制阀31和第二控制阀32的控制口与溢流阀35的进油口连通，溢流阀35的进油口通过固定阻尼孔37与信号ls口连通，信号ls口与恒流阀36的进油口连通，溢流阀35的回油口和恒流阀36的回油口与主油路接通。

先导油源阀8的第一进油口与第一定量泵1的出油口连接，第二进油口与动臂油缸12无杆腔连接，第一进油口与第二进油口通过梭阀连接，并通过减压阀及单向阀与蓄能器连接；先导油源阀8的出油口与三联多路阀7的第三联先导油源口连接，同时与先导阀10进油口连接，先导阀10的4个出油口分别与三联多路阀7的第一联和第二联先导口连接。当第一定量泵1损坏不能提供压力时，可通过动臂油缸12无杆腔连接的压力油路，供给先导油源阀8足够的油源，控制动臂或铲斗落到地面，以便处于一个安全位置。

实施例二：

本实施例提供一种定量闭中心液压系统的工作方法，能够采用实施例一所述的定量闭中心液压系统实现，具体方法如下步骤：

步骤一，第一种工况，当装载机开机不做动作时，三联多路阀7处于中位时，负载信号压力为零，第一定量泵1和第二定量泵2的油液通过双回路负载敏感控制阀6的第一控制阀31和第二控制阀32流回油箱，此时泵口压力较低，液压系统能量损失较少。

步骤二，第二种工况，当装载机做动作时，三联多路阀7处于换向位置，负载信号压力逐渐建立，负载信号通过管路反馈给双回路负载敏感控制阀6的信号ls口，先导阀10控制三联多路阀7的阀杆开口逐渐增大时，三联多路阀7的ls压力逐渐增加，该ls压力作用于第一控制阀31和第二控制阀32，使其逐渐关小，在此过程，三联多路阀7的阀杆开口增大，定量泵供给三联多路阀7油液就越多，即第一控制阀31和第二控制阀32的开口随着三联多路阀阀杆开口增大而逐渐减小，该原理实现了定量泵的油液通按照先导阀10的控制信号比例给三联多路阀7供油，反之亦然。

步骤三，第三种工况，在第二种工况基础上，装载机做动作，当铲斗油缸11、动臂油缸12和三联油缸13运动到极限位置或受外力不能运动时，液压系统压力达到溢流阀35设定值时，溢流阀35打开溢流，此时通过固定阻尼孔37形成压力差，作用于第一控制阀31和第二控制阀32的负载信号压力降低，通过泵口压力作用，第一定量泵1和第二定量泵2实现卸荷。综上所述，通过三联多路阀7控制，第一定量泵1和第二定量泵2的油液自动地按照先导阀10手柄的开度给工作装置油缸供油，实现了整机的功能控制和性能要求。

本发明通过三联多路阀负载信号控制双回路负载敏感控制阀两个控制阀芯，随着工作手柄的开度控制两个定量泵进入工作系统的流量，实现定量泵系统实现较好的复合动作。

实施例三：

本实施例提供一种定量闭中心液压系统，在实施例一的基础上增加控制器20，控制器20接收先导阀10输出的a1，b1，a2，b2压力信号，以及控制器20与三联多路阀7中控制三联油缸的第三联的三联电手柄电连接，控制器20的输出信号控制三联多路阀7的第三联的两个第三联电比例阀和电磁换向阀34。

实施例四：

本实施例提供一种定量闭中心液压系统的控制方法，能够采用实施例三所述的定量闭中心液压系统实现，具体方法如下步骤：

当三联多路阀7中第三联需要工作时，第三联的三联电手柄的控制信号传递给控制器20，控制器20输出电信号至三联多路阀的第三联的电比例控制阀，同时控制电磁换向阀34从左位换向至右位，第二控制阀32负载控制信号通过电磁换向阀34接回液压油箱9，第二控制阀32切换至最左位置，第一控制阀31保持不变，第二定量泵2通过第二控制阀32左位低压流回液压油箱9，并通过单向阀33将高压油和低压油隔开，通过此控制油路和控制逻辑，可实现三联多路阀7的第三联流量单独由第一定量泵1控制，解决了三联工作装置执行速度快、操控性差等问题，同时第二定量泵2低压运转，液压系统进一步节能。

进一步，本发明可实现动臂下降和铲斗节能控制，具体是当操作动臂下降或铲斗卸料时，动臂下降或铲斗卸料的先导信号通过先导阀10作用于控制器，控制器20输出控制电磁换向阀34从左位换向至右位，第二控制阀32 负载控制信号通过电磁换向阀34接回液压油箱9，第二控制阀32换向至左位，第二定量泵2通过第二控制阀32左位低压流回液压油箱9，降低了系统流量，减少下降和下料工况溢流损失，系统进一步节能。

三联多路阀7可以全是电液比例控制，即三联多路阀7的用于控制铲斗油缸11和动臂油缸12的第一联和第二联也设置有电比例控制阀，可根据需要，通过编写控制程序，即控制器20控制第一联的电比例控制阀和第二联的电比例控制阀，进而控制了铲斗油缸和动臂的流量；具体是动臂下降和铲斗卸料动作的电信号控制电磁换向阀34，动臂下降和铲斗卸料受重力作用运动，第二定量泵2低压回油，系统进一步节能。具体是当动臂提升和铲斗铲料速度需要降低的工况，动臂提升和铲斗铲料动作的电信号控制电磁换向阀34，第二定量泵2低压回油，第一定量泵1参与工作，整机便于控制，且系统进一步节能。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种定量闭中心液压系统，其特征在于：包括双回路负载敏感控制阀（6），所述双回路负载敏感控制阀（6）包括第一控制阀（31）、第二控制阀（32）、单向阀（33）、电磁换向阀（34）、溢流阀（35）、恒流阀（36）和固定阻尼孔（37），所述单向阀（33）的进油口和出油口分别与所述双回路负载敏感控制阀（6）上的进油P1口和进油P2口连接，所述第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的进油口分别与所述单向阀（33）的出油口和进油口连接，所述双回路负载敏感控制阀（6）上设置有与所述进油P2口连接的出油P3口，所述双回路负载敏感控制阀（6）的信号ls口通过所述固定阻尼孔（37）与所述溢流阀（35）的进油口连接，所述第一控制阀（31）的控制口和第二控制阀（32）的控制口通过所述电磁换向阀（34）的两个工作口连接，所述固定阻尼孔（37）与所述第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的控制口连接，所述信号ls口与所述恒流阀（36）的进油口连接，所述第一控制阀（31）、第二控制阀（32）、电磁换向阀（34）、溢流阀（35）和恒流阀（36）的出油口分别与所述双回路负载敏感控制阀（6）的回油T口连接；所述进油P2口和进油P1口分别与第一定量泵（1）和第二定量泵（2）的出油口连接，所述第一定量泵（1）和第二定量泵（2）的进油口与液压油箱（9）相连，所述出油P3口与三联多路阀（7）的进油口P连接，所述信号ls口与所述三联多路阀（7）的负载信号口连接，所述三联多路阀（7）的第一联、第二联和第三联分别给铲斗油缸（11）、动臂油缸（12）和三联油缸（13）供油，所述回油T口通过主回油路与液压油箱（9）连接；所述第一定量泵（1）的出油口与先导油源阀（8）的第一进油口连接，所述先导油源阀（8）的第二进油口与所述动臂油缸（12）的无杆腔连接，所述第一进油口与所述第二进油口之间通过梭阀连接，并通过减压阀及单向阀与蓄能器连接，所述先导油源阀（8）的出油口与所述三联多路阀（7）的第三联的先导油源口连接，所述先导油源阀（8）的出油口与先导阀（10）进油口连接，所述先导阀（10）的四个出油口分别与所述三联多路阀（7）的第一联和第二联的先导口连接。

2.根据权利要求1所述的定量闭中心液压系统，其特征在于：所述第一定量泵（1）的出油口与优先阀（3）的进油口连接，所述优先阀（3）的出油CF口与转向器（4）的进油口连接，所述转向器（4）的出油口给转向油缸（5）供油，所述优先阀（3）的出油EF口与所述进油P2口连接。

3.根据权利要求1所述的定量闭中心液压系统，其特征在于：包括控制器（20），所述控制器（20）的输入与所述先导阀（10）的四个压力信号口电连接以及与三联多路阀（7）中控制三联油缸（13）的第三联的三联电手柄电连接，所述控制器（20）的输出与所述三联多路阀（7）中第三联的两个电比例控制阀以及电磁换向阀（34）电连接。

4.一种基于权利要求1到3任一项所述的定量闭中心液压系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

当装载机开机不做动作时，三联多路阀（7）处于中位，负载信号压力为零，三联多路阀（7）作用于第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的ls压力为零，第一定量泵（1）和第二定量泵（2）的油液通过双回路负载敏感控制阀（6）的第一控制阀（31）和第二控制阀（32）流回液压油箱（9）；

当装载机做动作时，三联多路阀（7）处于换向位置，负载信号压力逐渐升高，负载信号压力通过管路反馈给双回路负载敏感控制阀（6）的信号ls口，动臂需要提升时，人工操控先导阀（10）控制三联多路阀（7）的阀杆开口逐渐增大，三联多路阀（7）作用于第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的ls压力逐渐增加，使第一控制阀（31）和第二控制阀（32）逐渐关小，三联多路阀（7）的阀杆开口越大，第一定量泵（1）和第二定量泵（2）供给三联多路阀（7）油液就越多，

动臂需要停止时，人工操控先导阀（10）控制三联多路阀（7）的阀杆开口逐渐减少，三联多路阀（7）作用于第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的ls压力逐渐减少，使第一控制阀（31）和第二控制阀（32）逐渐开大，在此过程，三联多路阀（7）的阀杆开口越小，第一定量泵（1）和第二定量泵（2）供给三联多路阀（7）油液就越少。

5.根据权利要求4所述的定量闭中心液压系统工作方法，其特征在于：铲斗油缸（11）、动臂油缸（12）或者三联油缸（13）运动到极限位置或受外力不能运动时，双回路负载敏感控制阀（6）内液压系统压力达到溢流阀（35）设定值时，溢流阀（35）打开溢流，此时通过固定阻尼孔（37）形成压力差，三联多路阀（7）通过信号ls口作用于所述第一控制阀（31）和第二控制阀（32）的负载信号压力降低，第一定量泵（1）和第二定量泵（2）的油液通过第一控制阀（31）和第二控制阀（32）流回液压油箱（9），第一定量泵（1）和第二定量泵（2）实现卸荷。

6.一种基于权利要求3所述的定量闭中心液压系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：当三联多路阀（7）中第三联工作时，第三联的三联电手柄的信号传递给控制器（20），控制器（20）输出控制三联多路阀（7）中第三联的电比例控制阀，同时控制电磁换向阀（34）从左位换向至右位，实现第二控制阀（32）负载控制信号通过电磁换向阀（34）接回液压油箱（9），第二控制阀（32）换向至左位且第一控制阀（31）保持不变，第二定量泵（2）通过第二控制阀（32）左位低压流回液压油箱（9），并通过单向阀（33）将高压油和低压油隔开，第一定量泵（1）通过第一控制阀（31）单独给三联多路阀（7）的第三联流量供油控制。

7.一种基于权利要求3所述的定量闭中心液压系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：当操作动臂下降或铲斗卸料时，动臂下降或铲斗卸料的先导信号通过先导阀（10）传输给控制器（20），控制器（20）控制电磁换向阀（34）从左位换向至右位，实现第二控制阀（32）负载控制信号通过电磁换向阀（34）接回液压油箱（9），第二控制阀（32）换向至左位且第一控制阀（31）保持不变，第二定量泵（2）通过第二控制阀（32）左位低压流回液压油箱（9），并通过单向阀（33）将高压油和低压油隔开，第一定量泵（1）通过第一控制阀（31）单独给三联多路阀（7）供油控制。

8.根据权利要求7所述的定量闭中心液压系统的控制方法，其特征在于：所述三联多路阀（7）的第一联和第二联均设置有电比例控制阀，所述电比例控制阀与控制器（20）电相连，控制器（20）通过控制一联和第二联的电比例控制阀进而控制铲斗油缸（11）和动臂油缸（12）的流量。

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