CN115095567A - 用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统及控制方法 - Google Patents

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吕建森
李县军
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Abstract

本发明属于挖掘机技术领域，具体涉及一种用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统及控制方法，该液压系统包括二位四通换向阀、三位四通换向阀Ⅰ和三位四通换向阀Ⅱ；所述三位四通换向阀Ⅰ的第一工作油口与动臂油缸的大腔连通，三位四通换向阀Ⅰ的第二工作油口与动臂油缸的小腔连通；动臂油缸与调平油缸间设有二位四通换向阀；调平油缸处于初始位时，动臂油缸的大腔与调平油缸的大腔连通，动臂油缸的小腔与调平油缸的小腔连通；调平油缸处于工作位时，动臂油缸的大腔与调平油缸的小腔连通，动臂油缸的小腔与调平油缸的大腔连通。本发明通过二位四通换向阀对调平油缸动作的精准调控，充分发挥了调平油缸在挖掘机不同动作下的辅助作用。

Description

用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统及控制方法
技术领域
本发明属于挖掘机技术领域，具体涉及一种用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统及控制方法。
背景技术
传统正铲挖掘机，当挖掘机动臂做伸长动作时，动臂油缸大腔进油，动臂油缸小腔回油，所以动臂油缸大腔的液压压强大于动臂油缸小腔的液压压强。当挖掘机动臂做缩回动作时，再生阀开始发挥作用，由于再生阀联通着动臂油缸的大腔和小腔，此时只有动臂油缸大腔的液压油压强大于动臂油缸小腔的液压油压强时，动臂油缸大腔的液压油才能通过再生阀进入动臂油缸小腔，进而实现动臂油缸缩回动作，故当挖掘机动臂做缩回动作时，动臂油缸大腔的液压油压强大于动臂油缸小腔的液压油压强。
由于传统正铲挖掘机动臂油缸的大腔始终联通着调平油缸的大腔，动臂油缸的小腔始终联通着调平油缸的小腔，所以调平油缸大腔的液压油压强始终大于小腔的液压油压强，同时由于调平油缸大腔的受力面积大于小腔的受力面积，故调平油缸始终保持着伸长的趋势。所以调平油缸只有在斗杆油缸向前伸长的时候才起到正面的辅助作用。在斗杆油缸收缩时，调平油缸会阻碍斗杆油缸的收缩进程，起到负作用，造成传统正铲挖掘机的工作速度较慢，工作效率较低。
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正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统及控制方法，通过对换向阀的精确控制，使调平油缸既能实现平推功能，也能实现辅助斗杆油缸的第二斗杆油缸功能。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，包括二位四通换向阀、三位四通换向阀Ⅰ和三位四通换向阀Ⅱ；
所述三位四通换向阀Ⅰ的第一工作油口与动臂油缸的大腔连通，三位四通换向阀Ⅰ的第二工作油口与动臂油缸的小腔连通；动臂油缸的大腔和动臂油缸的小腔分别与二位四通换向阀连通，二位四通换向阀还分别与调平油缸的大腔和调平油缸的小腔连通；
调平油缸不得信号时处于初始位，调平油缸处于初始位时，动臂油缸的大腔与调平油缸的大腔连通，动臂油缸的小腔与调平油缸的小腔连通；调平油缸得到信号时处于工作位，调平油缸处于工作位时，动臂油缸的大腔与调平油缸的小腔连通，动臂油缸的小腔与调平油缸的大腔连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ的第一工作油口与斗杆油缸的大腔连通，所述三位四通换向阀Ⅱ的第二工作油口与斗杆油缸的小腔连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ的进油口与所述三位四通换向阀Ⅰ的进油口均与液压泵的出油口连通；所述三位四通换向阀Ⅱ的回油口与所述三位四通换向阀Ⅰ的回油口均与液压油箱连接。
进一步地，所述三位四通换向阀Ⅰ不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅰ处于初始位时，三位四通换向阀Ⅰ的各个油口均处于封闭状态；所述三位四通换向阀Ⅰ的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅰ处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅰ的进油口与三位四通换向阀Ⅰ的第一工作油口连通，三位四通换向阀Ⅰ的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅰ的回油口连通；所述三位四通换向阀Ⅰ的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅰ处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅰ的进油口与三位四通换向阀Ⅰ的第二工作油口连通，三位四通换向阀Ⅰ的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅰ的回油口连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅱ处于初始位时，三位四通换向阀Ⅱ的各个油口均处于封闭状态；所述三位四通换向阀Ⅱ的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅱ处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅱ的进油口与三位四通换向阀Ⅱ的第一工作油口连通，三位四通换向阀Ⅱ的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅱ的回油口连通；所述三位四通换向阀Ⅱ的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅱ处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅱ的进油口与三位四通换向阀Ⅱ的第二工作油口连通，三位四通换向阀Ⅱ的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅱ的回油口连通。
进一步地，所述二位四通换向阀的控制端、三位四通换向阀Ⅰ的左侧控制端、三位四通换向阀Ⅰ的右侧控制端、三位四通换向阀Ⅱ的左侧控制端和三位四通换向阀Ⅱ的右侧控制端均与控制器信号连接。
进一步地，所述液压泵为斜盘式柱塞液压泵。
进一步地，所述动臂油缸设置有两根，两根所述动臂油缸并联连接。
本发明还提供了一种正铲液压挖掘机调平油缸的控制方法，采用上述任意一项所述用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统；
当三位四通换向阀Ⅰ处于初始位，且三位四通换向阀Ⅱ处于左工作位时，则控制二位四通换向阀处于初始位；
当三位四通换向阀Ⅰ处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ也处于左工作位时，则控制二位四通换向阀处于初始位；
当三位四通换向阀Ⅰ处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ处于右工作位时，则控制二位四通换向阀处于工作位；
当三位四通换向阀Ⅰ处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ处于左工作位时，则控制二位四通换向阀处于工作位；
当三位四通换向阀Ⅰ处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ也处于右工作位时，则控制二位四通换向阀处于初始位。
本发明的有益效果是：当挖掘机需要平推作业时，二位四通换向阀和三位四通换向阀Ⅰ均处于初始位，三位四通换向阀Ⅱ处于左工作位，调平油缸可以跟随斗杆油缸做出正常的平推动作。当挖掘机需要其他复合动作进行作业时，根据动臂油缸和斗杆油缸的复合动作情况，控制二位四通换向阀的阀位，以实现调平油缸和斗杆油缸的动作一致，让调平油缸辅助斗杆油缸，加快斗杆油缸的伸长和收缩速度，提高挖掘机的工作效率，为用户创造更多的经济效益。
附图说明
图1是本发明的液压原理图；
图2是本发明斗杆油缸做平推动作时的液压示意图；
图3是本发明动臂油缸与斗杆油缸一同动作时的液压示意图（复合动作1）；
图4是本发明动臂油缸与斗杆油缸一同动作时的液压示意图（复合动作2）；
图5是本发明动臂油缸与斗杆油缸一同动作时的液压示意图（复合动作3）；
图6是本发明动臂油缸与斗杆油缸一同动作时的液压示意图（复合动作4）；
图7是本发明的结构示意图；
图中，1、调平油缸，2、二位四通换向阀，3、动臂油缸，4、三位四通换向阀Ⅰ，5、液压泵，6、液压油箱，7、控制器，8、三位四通换向阀Ⅱ，9、斗杆油缸，10、动臂，11、斗杆。
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7所示，一种正铲液压挖掘机，包括调平油缸1、动臂油缸3和斗杆油缸9。动臂油缸3设在正铲液压挖掘机的机架与动臂10之间，调平油缸1和斗杆油缸9均设置在动臂10与斗杆11之间。
如图1至图6所示，所示一种用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，包括二位四通换向阀2、三位四通换向阀Ⅰ4和三位四通换向阀Ⅱ8。
具体地，所述三位四通换向阀Ⅰ4的第一工作油口与动臂油缸3的大腔连通，三位四通换向阀Ⅰ4的第二工作油口与动臂油缸3的小腔连通。所述三位四通换向阀Ⅰ4不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅰ4处于初始位时，三位四通换向阀Ⅰ4的各个油口均处于封闭状态。所述三位四通换向阀Ⅰ4的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅰ4处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅰ4的进油口通过三位四通换向阀Ⅰ4的第一工作油口与动臂油缸3的大腔连通，动臂油缸3的小腔通过三位四通换向阀Ⅰ4的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅰ4的回油口连通。所述三位四通换向阀Ⅰ4的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅰ4处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅰ4的进油口通过三位四通换向阀Ⅰ4的第二工作油口与动臂油缸3的小腔连通，动臂油缸3的大腔通过三位四通换向阀Ⅰ4的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅰ4的回油口连通。
所述动臂油缸3设置有两根，两根所述动臂油缸3并联连接，即第一根动臂油缸3的大腔与第二根动臂油缸3的大腔连通，第一根动臂油缸3的小腔与第二根动臂油缸3的小腔连通。
二位四通换向阀2设置在动臂油缸3与调平油缸1之间。具体地，调平油缸1不得信号时处于初始位，调平油缸1处于初始位时，动臂油缸3的大腔与调平油缸1的大腔连通，动臂油缸3的小腔与调平油缸1的小腔连通。调平油缸1得到信号时处于工作位，调平油缸1处于工作位时，动臂油缸3的大腔与调平油缸1的小腔连通，动臂油缸3的小腔与调平油缸1的大腔连通。
所述三位四通换向阀Ⅱ8的第一工作油口与斗杆油缸9的大腔连通，所述三位四通换向阀Ⅱ8的第二工作油口与斗杆油缸9的小腔连通。所述三位四通换向阀Ⅱ8不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅱ8处于初始位时，三位四通换向阀Ⅱ8的各个油口均处于封闭状态。所述三位四通换向阀Ⅱ8的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅱ8处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅱ8的进油口通过三位四通换向阀Ⅱ8的第一工作油口与斗杆油缸9的大腔连通，斗杆油缸9的小腔通过三位四通换向阀Ⅱ8的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅱ8的回油口连通。所述三位四通换向阀Ⅱ8的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅱ8处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅱ8的进油口通过三位四通换向阀Ⅱ8的第二工作油口与斗杆油缸9的小腔连通，斗杆油缸9的大腔通过三位四通换向阀Ⅱ8的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅱ8的回油口连通。
所述三位四通换向阀Ⅱ8的进油口与所述三位四通换向阀Ⅰ4的进油口均与液压泵5的出油口连通；所述液压泵5为斜盘式柱塞液压泵。所述三位四通换向阀Ⅱ8的回油口与所述三位四通换向阀Ⅰ4的回油口均与液压油箱6连接。
所述二位四通换向阀2的控制端、三位四通换向阀Ⅰ4的左侧控制端、三位四通换向阀Ⅰ4的右侧控制端、三位四通换向阀Ⅱ8的左侧控制端和三位四通换向阀Ⅱ8的右侧控制端均与控制器7信号连接，由控制器7控制二位四通换向阀2、三位四通换向阀Ⅰ4和三位四通换向阀Ⅱ8的阀位。
本发明还提供了一种正铲液压挖掘机调平油缸的控制方法，采用上述任意一项所述用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统；
如图2所示，当三位四通换向阀Ⅰ4处于初始位，且三位四通换向阀Ⅱ8处于左工作位时，则由控制器7控制二位四通换向阀2处于初始位。调平油缸1、二位四通换向阀2和动臂油缸3形成一个封闭的循环系统。此种情况下，当控制斗杆油缸9的三位四通换向阀Ⅱ8处于左工作位时，液压泵5出油口的液压油通过三位四通换向阀Ⅱ8进入斗杆油缸9的大腔，斗杆油缸9开始向前平推。动臂油缸3由于重力作用开始收缩，由于二位四通换向阀2处于初始位，动臂油缸3大腔中的液压油通过二位四通换向阀2进入调平油缸1的大腔，导致调平油缸1也跟随着斗杆油缸9向前做平推动作。
如图3所示，当三位四通换向阀Ⅰ4处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ8也处于左工作位时，则由控制器7控制二位四通换向阀2处于初始位。此种情况下，液压泵5出油口的液压油一路通过三位四通换向阀Ⅰ4进入动臂油缸3的大腔，动臂油缸3开始伸长动作。液压泵5出油口的液压油另一路通过三位四通换向阀Ⅱ8进入斗杆油缸9的大腔，斗杆油缸9开始伸长动作。通过控制器7控制二位四通换向阀2处于初始位，则动臂油缸3大腔中的液压油将通过二位四通换向阀2进入调平油缸1的大腔，调平油缸1也开始伸长动作，此时调平油缸1和斗杆油缸9的动作一致，起到了第二斗杆油缸的作用，加快了斗杆油缸9伸长的速度。
如图4所示，当三位四通换向阀Ⅰ4处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ8处于右工作位时，则由控制器7控制二位四通换向阀2处于工作位。此种情况下，液压泵5出油口的液压油一路通过三位四通换向阀Ⅰ4进入动臂油缸3的大腔，动臂油缸3开始伸长动作。液压泵5出油口的液压油另一路通过三位四通换向阀Ⅱ8进入斗杆油缸9的小腔，斗杆油缸9开始收缩动作。通过控制器7控制二位四通换向阀2处于工作位，则动臂油缸3大腔中的液压油将通过二位四通换向阀2进入调平油缸1的小腔，调平油缸1也开始收缩动作，此时调平油缸1和斗杆油缸9的动作一致，起到了第二斗杆油缸的作用，加快了斗杆油缸9收缩的速度。
如图5所示，当三位四通换向阀Ⅰ4处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ8处于左工作位时，则由控制器7控制二位四通换向阀2处于工作位。此种情况下，液压泵5出油口的液压油一路通过三位四通换向阀Ⅰ4进入动臂油缸3的小腔，动臂油缸3开始收缩动作。液压泵5出油口的液压油另一路通过三位四通换向阀Ⅱ8进入斗杆油缸9的大腔，斗杆油缸9开始伸长动作。通过控制器7控制二位四通换向阀2处于工作位，则动臂油缸3小腔中的液压油将通过二位四通换向阀2进入调平油缸1的大腔，调平油缸1也开始伸长动作，此时调平油缸1和斗杆油缸9的动作一致，起到了第二斗杆油缸的作用，加快了斗杆油缸9伸长的速度。
如图6所示，当三位四通换向阀Ⅰ4处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ8也处于右工作位时，则由控制器7控制二位四通换向阀2处于初始位。此种情况下，液压泵5出油口的液压油一路通过三位四通换向阀Ⅰ4进入动臂油缸3的小腔，动臂油缸3开始收缩动作。液压泵5出油口的液压油另一路通过三位四通换向阀Ⅱ8进入斗杆油缸9的小腔，斗杆油缸9开始收缩动作。通过控制器7控制二位四通换向阀2处于初始位，则动臂油缸3小腔中的液压油将通过二位四通换向阀2进入调平油缸1的小腔，调平油缸1也开始收缩动作，此时调平油缸1和斗杆油缸9的动作一致，起到了第二斗杆油缸的作用，加快了斗杆油缸9收缩的速度。
本发明通过二位四通换向阀实现对调平油缸动作的精准调控，充分发挥了调平油缸在正铲挖掘机不同动作下的辅助作用，加快了斗杆油缸的伸长和收缩速度，提高了挖掘机的工作效率。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，其特征在于：包括二位四通换向阀（2）、三位四通换向阀Ⅰ（4）和三位四通换向阀Ⅱ（8）；
所述三位四通换向阀Ⅰ（4）的第一工作油口与动臂油缸（3）的大腔连通，三位四通换向阀Ⅰ（4）的第二工作油口与动臂油缸（3）的小腔连通；动臂油缸（3）的大腔和动臂油缸（3）的小腔分别与二位四通换向阀（2）连通，二位四通换向阀（2）还分别与调平油缸（1）的大腔和调平油缸（1）的小腔连通；
调平油缸（1）不得信号时处于初始位，调平油缸（1）处于初始位时，动臂油缸（3）的大腔与调平油缸（1）的大腔连通，动臂油缸（3）的小腔与调平油缸（1）的小腔连通；调平油缸（1）得到信号时处于工作位，调平油缸（1）处于工作位时，动臂油缸（3）的大腔与调平油缸（1）的小腔连通，动臂油缸（3）的小腔与调平油缸（1）的大腔连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的第一工作油口与斗杆油缸（9）的大腔连通，所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的第二工作油口与斗杆油缸（9）的小腔连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的进油口与所述三位四通换向阀Ⅰ（4）的进油口均与液压泵（5）的出油口连通；所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的回油口与所述三位四通换向阀Ⅰ（4）的回油口均与液压油箱（6）连接。
2.根据权利要求1所述的用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，其特征在于：所述三位四通换向阀Ⅰ（4）不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅰ（4）处于初始位时，三位四通换向阀Ⅰ（4）的各个油口均处于封闭状态；所述三位四通换向阀Ⅰ（4）的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅰ（4）处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅰ（4）的进油口与三位四通换向阀Ⅰ（4）的第一工作油口连通，三位四通换向阀Ⅰ（4）的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅰ（4）的回油口连通；所述三位四通换向阀Ⅰ（4）的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅰ（4）处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅰ（4）的进油口与三位四通换向阀Ⅰ（4）的第二工作油口连通，三位四通换向阀Ⅰ（4）的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅰ（4）的回油口连通；
所述三位四通换向阀Ⅱ（8）不得信号时处于初始位，三位四通换向阀Ⅱ（8）处于初始位时，三位四通换向阀Ⅱ（8）的各个油口均处于封闭状态；所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的左侧控制端得到信号时处于左工作位，三位四通换向阀Ⅱ（8）处于左工作位时，三位四通换向阀Ⅱ（8）的进油口与三位四通换向阀Ⅱ（8）的第一工作油口连通，三位四通换向阀Ⅱ（8）的第二工作油口与三位四通换向阀Ⅱ（8）的回油口连通；所述三位四通换向阀Ⅱ（8）的右侧控制端得到信号时处于右工作位，三位四通换向阀Ⅱ（8）处于右工作位时，三位四通换向阀Ⅱ（8）的进油口与三位四通换向阀Ⅱ（8）的第二工作油口连通，三位四通换向阀Ⅱ（8）的第一工作油口与三位四通换向阀Ⅱ（8）的回油口连通。
3.根据权利要求2所述的用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，其特征在于：所述二位四通换向阀（2）的控制端、三位四通换向阀Ⅰ（4）的左侧控制端、三位四通换向阀Ⅰ（4）的右侧控制端、三位四通换向阀Ⅱ（8）的左侧控制端和三位四通换向阀Ⅱ（8）的右侧控制端均与控制器（7）信号连接。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，其特征在于：所述液压泵（5）为斜盘式柱塞液压泵。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统，其特征在于：所述动臂油缸（3）设置有两根，两根所述动臂油缸（3）并联连接。
6.一种正铲液压挖掘机调平油缸的控制方法，其特征在于：采用权利要求2～5任意一项所述用于正铲液压挖掘机调平油缸的液压系统；
当三位四通换向阀Ⅰ（4）处于初始位，且三位四通换向阀Ⅱ（8）处于左工作位时，则控制二位四通换向阀（2）处于初始位；
当三位四通换向阀Ⅰ（4）处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ（8）也处于左工作位时，则控制二位四通换向阀（2）处于初始位；
当三位四通换向阀Ⅰ（4）处于左工作位，且三位四通换向阀Ⅱ（8）处于右工作位时，则控制二位四通换向阀（2）处于工作位；
当三位四通换向阀Ⅰ（4）处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ（8）处于左工作位时，则控制二位四通换向阀（2）处于工作位；
当三位四通换向阀Ⅰ（4）处于右工作位，且三位四通换向阀Ⅱ（8）也处于右工作位时，则控制二位四通换向阀（2）处于初始位。
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