CN115233767A - 一种浮动平衡液压系统及挖掘机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于挖掘机液压技术领域，具体涉及一种浮动平衡液压系统及挖掘机。浮动平衡液压系统包括油箱、主泵、主阀的备用联、双向浮动平衡阀和油缸；主泵与油箱相连，并与主阀的备用联相连；双向浮动平衡阀包括平衡功能阀一、平衡功能阀二、浮动功能阀一和浮动功能阀二；平衡功能阀一与浮动功能阀一并联；平衡功能阀二与浮动功能阀二并联；双向浮动平衡阀的C1口与油缸的大腔连通，C2口与油缸的小腔连通，V1口与主阀的备用联的Ao口连通，V2口与主阀的备用联的Bo口连通。本发明通过设置双向浮动平衡阀，能够使挖掘机推土铲刀实现平衡、浮动功能。
Description
技术领域
本发明属于挖掘机液压技术领域，具体涉及一种浮动平衡液压系统及挖掘机。
背景技术
随着社会的发展、产业的进步，工程机械尤其是挖掘机越来越具备多功能作业的能力。一些挖掘机除了配置铲斗外还装有推土铲刀，使得挖掘机具备一定的推土平地能力，实现了一机多能。有些推土铲刀被要求具有浮动功能，以适应多种作业需求。其中铲刀浮动是依靠铲刀自身重力紧贴地面，可以随着地面起伏上下移动。例如在进行清理路面上土块或者雪等杂物时以保护路面。同时浮动功能还可用于施工后地面的平整作业。在有浮土、碎石等松散物料的路面工况下，进行倒车操作并将铲刀置于浮动状态，以便利用铲刀自重进行地面平整。使用浮动铲刀平地效果要好于手动操作铲刀平地作业，同时降低了设备的操作难度。
目前挖掘机的液压系统中，控制铲刀状态的阀一般使用主阀的备用联，备用联和主阀其他功能联一样皆为三位换向阀，并不标配铲刀浮动位。为实现浮动功能，需要在原有液压系统的基础上专门升级开发。
附图1所示为推土机等工作装置的浮动功能技术方案，主要包括油箱1'、主泵2'、工作阀3'和油缸4'，工作阀3'中有一联为四位换向阀，其中一位即为浮动位(float位)，加上与之匹配的先导手柄等元件，组成了浮动操纵液压系统。在原三位换向阀基础上增加一个工作位来实现浮动功能，就需要专门为此开发新的主阀阀体和阀芯，还要匹配与浮动功能相适应的先导阀(如带摩擦定位功能的先导阀)。这些液压阀的开发和应用需要投入大量的资金、时间等资源。现有技术中的另一种方案是使用逻辑插装阀块等方式连接油缸和工作阀之间，使得推土铲油缸大小腔短接直通油箱，以实现浮动功能，但是为防止产生掉缸等问题，通常需要在油缸和工作阀之间增加平衡阀，增加平衡阀后油缸大小腔无法短接，即使主阀有浮动工作位或油缸和工作阀之间设有用于浮动的逻辑插装阀块，也无法实现浮动功能。
因此，现有技术方案浮动功能实现起来存在改造难度大的问题。对于挖掘机来说，控制铲刀的主阀的备用联中位机能是O型机能，在中位时油口是封闭状态，不与油箱相连，难以通过增加现有阀体实现浮动功能。在不改变现有液压系统主要配置的前提下，同时实现挖掘机的平衡阀功能和浮动功能是一个技术难题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种浮动平衡液压系统及挖掘机，通过设置双向浮动平衡阀，能够使挖掘机推土铲刀实现平衡、浮动功能。
为解决现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：
一种浮动平衡液压系统，包括油箱、主泵、主阀的备用联、双向浮动平衡阀和油缸；
所述主泵的进油口与所述油箱相连，出油口与所述主阀的备用联的进油口相连；
所述双向浮动平衡阀包括平衡功能阀一、平衡功能阀二、浮动功能阀一和浮动功能阀二；所述平衡功能阀一与浮动功能阀一并联；所述平衡功能阀二与浮动功能阀二并联；平衡功能阀一、平衡功能阀二、浮动功能阀一和浮动功能阀二的回油口与油箱连通；双向浮动平衡阀的C1口与所述油缸的大腔连通，C2口与油缸的小腔连通，V1口与主阀的备用联的Ao口连通，V2口与主阀的备用联的Bo口连通。
优选的，所述浮动功能阀一为电比例换向阀或电磁开关阀，设有控制端口1YA。
所述浮动功能阀二为电比例换向阀或电磁开关阀，设有控制端口2YA。
优选的，所述浮动功能阀一和浮动功能阀二采用液压控制。
优选的，所述平衡功能阀一、平衡功能阀二、浮动功能阀一和浮动功能阀二共用一个回油口T。
优选的，所述主阀的备用联的Ao口通过挖掘机的中央回转体与所述双向浮动平衡阀的V1口连通，Bo口通过中央回转体与双向浮动平衡阀的V2口连通；所述平衡功能阀一、平衡功能阀二、浮动功能阀一和浮动功能阀二的回油口通过中央回转体与所述油箱连通；中央回转体设有与浮动功能阀一和浮动功能阀二电连接的电通道Dt。
优选的，所述双向浮动平衡阀的C1口通过挖掘机的中央回转体与所述油缸的大腔连通，C2口通过中央回转体与油缸的小腔连通。
优选的，所述浮动功能阀一和浮动功能阀二为两位两通阀。
优选的，所述平衡功能阀一、平衡功能阀二为平衡阀。
优选的，所述平衡功能阀一、平衡功能阀二为单向顺序阀。
一种挖掘机，包括前述的浮动平衡液压系统。
本发明的有益效果：
本发明通过设置双向浮动平衡阀，无需对现有成熟的挖掘机液压元件及系统进行升级改动与开发，即能够使挖掘机推土铲刀实现平衡、浮动功能。
本发明将平衡功能阀和浮动功能阀集成到一个阀块上，具有结构简单紧凑和通用性好的特点，方便设计改装、成本低廉。
附图说明
图1为现有推土机的浮动功能技术方案；
图2为本发明提供的双向浮动平衡阀位于上车时的原理图；
图3为本发明提供的双向浮动平衡阀位于下车时的原理图；
图4为本发明采用液压先导控制双向浮动平衡阀的原理图；
图5为本发明提供的双向浮动平衡阀的外形图；
其中：1、1'为油箱；2、2'为主泵；3为主阀的备用联；3'为工作阀；4'、6为油缸；4.1为浮动功能阀一；4.2为平衡功能阀一；4.3为平衡功能阀二；4.4为浮动功能阀二；5为中央回转体。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步描述。以下实施方式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。
本发明实施例提供一种浮动平衡液压系统，参见图2，包括油箱1、主泵2、主阀的备用联3、双向浮动平衡阀4和油缸6；主泵2的进油口与油箱1相连，出油口与主阀的备用联3的进油口相连；双向浮动平衡阀4包括平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4；双向浮动平衡阀4的出油口C1口与油缸6的大腔连通，出油口C2口与油缸6的小腔连通，进油口V1口一端与主阀的备用联3的出油口Ao口连通，另一端通过平衡功能阀一4.2与出油口C1口连通，进油口V2口一端与主阀的备用联3的出油口Bo口连通，另一端通过平衡功能阀二4.3与出油口C2口连通。平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3的回油口与油箱1连通。浮动功能阀一4.1与平衡功能阀一4.2并联，浮动功能阀一4.1的两个油口分别与出油口C1口、油箱1连通。浮动功能阀二4.4与平衡功能阀二4.3并联，浮动功能阀二4.4的两个油口分别与出油口C2口、油箱1连通。
通过电信号或液压控制浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的开启状态，使得双向浮动平衡阀4在平衡阀功能与浮动功能之间进行切换。
在本发明的一个实施例中，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4均为电比例换向阀。参见图2，使用时，浮动功能阀一4.1设有控制端口1YA，浮动功能阀二4.4设有控制端口2YA。
当浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA无控制信号输入，即浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4不得电时，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4处于弹簧位，浮动功能阀一4.1的油口1、2和浮动功能阀二4.4的油口3、4截止，即浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4关闭，平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3为工作状态，此时双向浮动平衡阀4为双向平衡阀的工作状态，浮动功能不起作用，此时主阀的备用联3的Ao口与双向浮动平衡阀4的V1口、平衡功能阀一4.2、双向浮动平衡阀4的C1口、油缸的大腔E连通，主阀的备用联3的Bo口与双向浮动平衡阀4的V2口、平衡功能阀二4.3、双向浮动平衡阀4的C2口、油缸的小腔F连通，此时双向浮动平衡阀4与普通双向平衡阀功能完全相同，通过推土铲先导手柄可以自由操作主阀的备用联3，实现推土铲的升降动作。
当浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA有控制信号输入时，有两种功能：
自由浮动功能：给浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA的电信号能够使浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4完全打开时，浮动功能阀一4.1的油口1、2和浮动功能阀二4.4的油口3、4完全相通，油液从浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4中流过时没有阻力，此时平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3被屏蔽掉，铲刀的油缸6的大腔和小腔短接并与油箱1相连通，此时油缸6不再受液压作用处于自由伸缩状态，整个铲刀只承受重力，实现了铲刀自由浮动功能。
部分浮动功能：给浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA的电信号只能使浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4部分打开时，浮动功能阀一4.1的油口1、2和浮动功能阀二4.4的油口3、4根据信号大小进行换向，油口1、2以及油口3、4打开但是仅是部分相通。此时油缸6的大小腔与油箱1之间是连通的，但是油液流经浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4时会受到阻尼，平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3被屏蔽掉，以实现铲刀部分浮动功能。例如，铲刀因地面起伏向上运动时，则油缸大腔出油，因存在阻尼可以为铲刀提供一些额外的力。铲刀部分浮动功能对有较为坚硬土块的地面、冬季冰雪路面等场合提供了更好的平地清理效果。
在本发明的其他实施例中，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4均为电磁开关阀。浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4为电磁开关阀时的控制原理与电比例换向阀的控制原理类似，均是通过电信号来控制浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA，进而控制双向浮动平衡阀4的状态。
在本发明的可选实施例中，平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4共用一个回油口T。参见图5，将平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4集成为一个阀块，双向浮动平衡阀4共设有5个油口：C1口、C2口、V1口、V2口、T口。集成块样式的双向浮动平衡阀，管路简单，改装方便，可以在不改变现有挖掘机液压系统的情况下使推土铲刀具有浮动功能。
对于挖掘机来说，铲刀的油缸6位于下车，油箱1位于上车。在本发明的可选实施例中，参见图2，将双向浮动平衡阀4安装在挖掘机的上车。主泵2吸油口与油箱1相连，主泵2泵出的液压油进入主阀的备用联3，主阀备用联3的Ao口和Bo口分别与双向浮动平衡阀4的V1口和V2口相连，回油口单独接到油箱1进行回油。双向浮动平衡阀4的C1口、C2油口分别与中央回转体5的A口、B口相对应连接。中央回转体5的A'口、B'口分别与油缸6的大腔E和小腔F相连。将双向浮动平衡阀4安装在挖掘机的上车，可以实现在不增加中心回转体通道的前提下实现相应的平衡、浮动功能，有利于对现有挖掘机直接进行改装升级。
在本发明的其他实施例中，参见图3，将双向浮动平衡阀4安装在油缸6上或下车其他部位。主阀的备用联3的Ao口通过挖掘机的中央回转体5与双向浮动平衡阀4的V1口连通，Bo口通过中央回转体5与双向浮动平衡阀4的V2口连通。主泵2吸油口与油箱1相连，主泵2泵出的液压油进入主阀的备用联3，主阀的备用联3的Ao口和Bo口分别与中央回转体5的A口、B口对应连接，中央回转体5的A'口、B'口、C'口分别与双向浮动平衡阀4的V1口、V2口、T口相连；中央回转体5的C口与油箱1相连，用于回油，即平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的回油口通过中央回转体5的C口与油箱1连通。中央回转体5在现有结构的基础上增加电通道Dt，用于为浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的控制端口1YA和2YA通电。
在本发明的其他实施例中，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4采用液压先导控制，使用挖掘机的先导液压系统对双向浮动平衡阀4进行控制，以实现浮动功能和平衡阀功能的切换，具体实施方式见附图4，将平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4集成为一个阀块，平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3、浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4共用一个回油口T，双向浮动平衡阀4共设有5个油口：C1口、C2口、V1口、V2口、先导控制油口X。先导控制油口X与浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4相连，同时与挖掘机现有的先导液压系统相连，通过挖掘机现有的先导液压系统输出不同的压力控制浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4的状态。先导控制油口X压力为0时，浮动功能阀一4.1的油口1、2和浮动功能阀二4.4的油口3、4截止，即浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4关闭，平衡功能阀一4.2、平衡功能阀二4.3为工作状态，此时双向浮动平衡阀4为双向平衡阀的工作状态，浮动功能不起作用。也可根据需要控制先导控制油口X的压力使得浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4油口1、2以及油口3、4完全打开或部分相通进而实现自由浮动功能或部分浮动功能。根据液压先导控制阀的开启状态属于本领域常用技术操作，不再详述。
在本发明的可选实施例中，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4为两位两通阀。
在本发明的可选实施例中，参见图2，浮动功能阀一4.1和浮动功能阀二4.4为平衡阀。在本发明的其他实施例中，浮动功能阀一和浮动功能阀二还可以采用单向顺序阀。
本发明实施例还提供一种挖掘机，包括前述的浮动平衡液压系统。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种浮动平衡液压系统，其特征在于，包括油箱(1)、主泵(2)、主阀的备用联(3)、双向浮动平衡阀(4)和油缸(6)；
所述主泵(2)的进油口与所述油箱(1)相连，出油口与所述主阀的备用联(3)的进油口相连；
所述双向浮动平衡阀(4)包括平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)、浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)；所述平衡功能阀一(4.2)与浮动功能阀一(4.1)并联；所述平衡功能阀二(4.3)与浮动功能阀二(4.4)并联；平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)、浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)的回油口与油箱(1)连通；双向浮动平衡阀(4)的C1口与所述油缸(6)的大腔连通，C2口与油缸(6)的小腔连通，V1口与主阀的备用联(3)的Ao口连通，V2口与主阀的备用联(3)的Bo口连通。
2.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，
所述浮动功能阀一(4.1)为电比例换向阀或电磁开关阀，设有控制端口1YA。
所述浮动功能阀二(4.4)为电比例换向阀或电磁开关阀，设有控制端口2YA。
3.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)采用液压控制。
4.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)、浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)共用一个回油口T。
5.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述主阀的备用联(3)的Ao口通过挖掘机的中央回转体(5)与所述双向浮动平衡阀(4)的V1口连通，Bo口通过中央回转体(5)与双向浮动平衡阀(4)的V2口连通；所述平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)、浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)的回油口通过中央回转体(5)与所述油箱(1)连通；中央回转体(5)设有与浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)电连接的电通道Dt。
6.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述双向浮动平衡阀(4)的C1口通过挖掘机的中央回转体(5)与所述油缸(6)的大腔连通，C2口通过中央回转体(5)与油缸(6)的小腔连通。
7.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述浮动功能阀一(4.1)和浮动功能阀二(4.4)为两位两通阀。
8.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)为平衡阀。
9.根据权利要求1所述的一种浮动平衡液压系统，其特征在于，所述平衡功能阀一(4.2)、平衡功能阀二(4.3)为单向顺序阀。
10.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项权利要求所述的浮动平衡液压系统。
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