CN1160428A - 液压挖土机中吊杆油缸用液压回路 - Google Patents

Abstract

一种用于液压挖土机吊杆油缸的液压回路，用于从一发动机驱动的液压泵通过一吊杆方向控制阀，向吊杆油缸的收回侧腔室和伸出侧腔室供应输出压力油，所述吊杆油缸适于垂直摆动吊杆，其特征在于，在将吊杆油缸收回侧腔室和吊杆方向控制阀连接在一起的回路中提供一个溢流阀，还提供了一个转换装置，它能够当发动机被驱动且方向控制阀处于非中间位置时，在低压和高压之间转换溢流阀的溢流设定压力，并适于当发动机停止时将溢流设定压力设置为高压。

Description

液压挖土机中吊杆 油缸用液压回路

本发明涉及一种在液压挖土机中用于从液压泵向吊杆油缸供应承压输出流体的液压回路。

一种已知的液压挖土机可如附图1所示。在这种液压挖土机中，带有行进体1的下部搬运体2具有一可转动地安装于其上的上部搬运体3，所述上部和下部搬运体2和3构成了一搬运体4。一吊杆5安装在所述上部搬运体3上，以借助一吊杆油缸6上下摆动。所述吊杆5的前端带有一安装于其上的臂7，该臂7可借助臂油缸8上下摆动。所述臂7的前端安装有一铲斗9，该铲斗9可借助一铲斗油缸10上下转动。这样就构成了一部液压挖土机，其中吊杆5和臂7分别可以上下摆动，而铲斗9可上下转动，该液压挖土机可用于进行挖掘作业。

用于这种液压挖土机的液压回路通常设计成如下形式，即从一液压泵分别通过一吊杆方向控制阀、一臂方向控制阀和一铲斗方向控制阀向吊杆油缸6、臂油缸8和铲斗油缸10供应承压输出流体，以实现上述各缸的伸长和收回动作。

尽管通过如图1所示各缸的伸长和收回动作铲斗可进行挖掘作业，但可以看出，如果由于挖掘地面中含有岩石，使得挖掘负载增大，则吊杆5、臂7和铲斗9将会停止移动，并且无法继续进行挖掘作业。这样，就需要通过控制吊杆方向控制阀使吊杆油缸6伸长以向上摆动吊杆5，从而向上移动铲斗9。

所以，如果遇到挖掘负载很大的情况，就需要在传统的液压回路中操作吊杆方向控制阀以便向上移动铲斗9，操作效率很低，并且由于搬运体随后下落，所以对于操作者而言，这种操作也是难于承受的。

为了解决这些问题，如图1所示，有人建议在一回路中提供一个具有低溢流设定压力(在低压下进行溢流操作)的溢流阀14，上述回路是指将吊杆油缸6的收回压力腔11与吊杆方向控制阀12相连起来的回路。吊杆方向控制阀12则可以从其中间位置a转换到其收回位置b，以将液压泵15的承压输出流体供应到吊杆油缸6的收回压力腔11中。在挖掘操作期间，如果挖掘负载增加从而使第一回路13中压力到达上述溢流设定压力，则吊杆油缸6收回压力腔11中的压力流体会通过溢流阀14流到油箱16中去。因此可以避免以下情况的出现，即吊杆5不再向下摆动，并且吊杆5、臂7和铲斗9均停止移动。

但是如果采取这种措施，则吊杆油缸6收回压力腔11中的压力仅能升高至溢流阀14的设定压力。这样会使吊杆5向下摆动的力减小。

因此，会出现下述问题，例如无法通过向下摆动吊杆5而让铲斗9抵压地面，并以行进体1的一端部1a作为支点使搬运体4抬起，也无法在需要强大挖掘力的情况下得到足够的挖掘力。所以应该认识到，将溢流阀14的溢流设定压力成为低压会带来不良的限制；这也由此会给提高挖掘操作效率带来不良的限制。

为了克服这些问题，已经提出了一种液压回路，正如日本实用新案未审查公开文本平6-1465号所公开的那样，上述溢流阀14的溢流设定压力应在一高压和一低压之间转换。

如果采用这种液压回路，在挖掘操作时，可将溢流阀14的溢流设定压力设定为一低压，以提高挖掘操作效率。如果将溢流阀14的溢流设定压力设定为一高压，则搬运体4就可被抬起并得到强大的挖掘力。

但是，上述液压回路中的溢流阀是通过由发动机驱动的辅助泵输出的承压流体来使溢流设定压力升至一高压的。因此，如果发动机停止驱动，辅助液压泵也会停止输出压力流体，因此溢流阀的溢流设定压力会变为一低压。

因此，如果例如在溢流设定压力被设定为一高压以抬起搬运体4时，发动机因任一原因而停止工作，则溢流阀14的溢流设定压力将变为一低压，并且这会导致吊杆油缸6的收回压力腔11中的压力降低至一低压。结果是，由于搬运体的重力作用，吊杆油缸6将进行伸出动作，并且接着会使搬运体4下落。

特别是，如果当压力流体供应到吊杆油缸6的收回压力腔11中时，在其中产生了收回操作，则吊杆5将以搬运体一侧的支点5a为转轴向下摆动。然后，如果铲斗9接触到地面，则吊杆5将不能向下摆动，而是相反，将以臂一侧的支点5b为转轴向上摆动，使搬运体4如图中虚线所示的那样被抬起。在这种状态下，如果溢流阀14的溢流设定压力减小至一低压，由搬运体4重力所产生的伸长力将作用在吊杆油缸6上，结果是，收回压力腔11中的压力流体将会通过溢流阀14流入油箱16。接着，吊杆油缸6将进行伸长操作，使搬运体4下落。

这样，因为当发动机停止时搬运体可能下落，所以在已有技术中存在严重的安全问题。

另外，如果溢流阀14的较低设定压力上升而不使搬运体4下落，与较高设定压力的差值将会减小，这会产生问题，即可能无法实现原本追求的提高挖掘操作效率的目的。

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，它具有足够的安全性，并在搬运体被抬起的情况下，当发动机停止时，能使搬运体不产生误下落。

为了实现上述的目的，根据本发明，在实施例的第一种通用形式中，提供了一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，其中，承压输出流体从发动机驱动的液压泵通过一个吊杆用的方向控制阀，供应到吊杆油缸的收回压力腔和伸长压力腔中，以便使吊杆上下摆动，其特征在于：

回路中提供一溢流阀，用于连接吊杆油缸的所述收回压力腔和所述吊杆方向控制阀，所述的溢流阀具有一溢流设定压力；以及

提供一换向装置，在所示方向控制阀设置在非中间位置上的情况下，当所述发动机被驱动时，用于将所述溢流设定压力转换为一低压或一高压，所述换向装置适于当所述发动机停止时，将所述溢流设定压力转换为一高压。

根据上述结构可以看出，当发动机停止驱动时，由于所述溢流阀使其溢流设定压力升至一高压而不失效，所以十分有利于提供相当良好的安全措施，即在搬运体已被抬起的情况下，当发动机停止时也不会导致搬运体的误下落。

另外，如果溢流设定压力转换为一低压，可以看出，不论方向控制阀保持在其中间位置多久，即不论非挖掘操作持续多久，溢流设定压力将处于高压设定状态，并因此使搬运体处于被抬起的状态，且当发动机被驱动时不会由于任何误操作而使搬运体下落。

另外，在上述结构中，希望：

所述溢流阀应配置一个具有导向腔的设定压力转换部分；

所述溢流阀应适于当所述导向腔中供应有压力流体时，使所述溢流设定压力减小至一所述低压，并适于当所述导向腔中没有供应所述压力流体时，使所述溢流设定压力增大至一所述高压；

应提供一带有输出通道的辅助液压泵，该泵由所述发动机驱动；

所述输出通道应通过一个换向阀与所述溢流阀的所述导向腔相连；

以及

应通过一控制器，用于通常将所述换向阀设置在排油位置，并且当所述方向控制阀设置在非所述中间位置上时，可选择地将所述换向阀设置在压力流体供应位置。

另外。在上述结构中，希望所述换向阀通常应设置在所述排油位置，而当电磁线圈被激励时设置在所述供油位置；仅当从一设置压力转换开关向所述控制器输入端提供一个低压设置信号、以及从一方向控制阀操作检测装置提供一操作状态指示信号时，所述控制器输出端才提供一个用于激励所述电磁线圈的信号。

根据上述结构可以看出，使所述换向阀进行电换向可以使所述溢流阀的溢流设定压力转换为一低压或一高压，从而简化了操作。

另外，在上述结构中，希望所述溢流阀的结构包括：一个溢流阀体，它适于在第一弹簧的安装负载下阻断一进口和一出口之间的连通，并在所述进口压力下建立所述进口和所述出口之间的连通；和一设定压力转换部分，用于当其被第二弹簧推动时，提高所述第一弹簧的所述安装负载，以及用于可滑动地抵压所述第二弹簧，以减小所述第一弹簧的所述安装负载。

本发明将从下面的详细描述以及表示本发明某些实施例的附图中得以更充分地理解。在这方面，应注意到附图所示的那些实施例并不欲限定本发明，而是为了更易于解释和理解本发明。

在附图中：

图1是已有技术中用于传统液压挖土机吊杆油缸的一种液压回路的结构说明图；

图2是本发明的用于液压挖土机吊杆油扛的某一实施例的结构说明图；

图3是表示一种溢流阀具体结构的第一实施例的剖视图，该阀可用于本发明上述实施例；以及

图4是表示一种溢流阀具体结构的第二实施例的剖视图，该阀可用于本发明上述实施例。

下面将参照附图、并针对液压挖土机吊杆油缸所用的液压回路对本发明的适当实施例加以描述。

现在参照附图2对本发明的一适当实施例加以说明。

应注意，与已有技术中相同的元件以相同的序号标示。

一台辅助液压泵20和一台所述液压泵15由所示发动机21一起驱动。一所述吊杆方向控制阀12保持在中间位置a，并适于在作用于第一压力接收部分22上的流体压力的作用下转换至收回位置b、在作用于第二压力接收部分23上的流体压力的作用下转换至伸长位置c。在第二回路25上提供有一溢流阀26，该阀26连接在所述吊杆方向控制阀12和吊杆油缸6的伸长压力腔之间。

在第一回路13上提供有一溢流阀14，该阀14连接在所述方向控制阀12和吊杆油缸6的收回压力腔11之间，所述溢流阀14由一溢流阀体30和一设定压力变换部分31组成。所述溢流阀体30带有一阀34、一弹簧35和压力接收腔36，所述阀34用于在进口32和出口33之间建立或阻断连通，所述弹簧35适于在所述阀34的阻断方向上推动所述阀34，所述压力接收腔36适于在进口压力下、在所述阀34的连通方向上推动所述阀34。而且，所述溢流阀体30具有一溢流设定压力，与所述弹簧35的安装负载相等。所述弹簧35的安装负载很大，以使溢流阀体30的溢流压力可保持很高。

上述设定压力变换部分31适于由弹簧39在伸长方向上推动缸体37中的活塞38。所述活塞38与所述溢流阀体30中的上述弹簧35保持接触，以保持所述弹簧39的安装负载很大。所述缸37的导向腔，例如收回腔40通过一换向阀41与油箱和所述辅助液压泵20的排油通道20a之一相连，并且可以进行控制。

所述换向阀41被弹簧42保持在其排油位置d，并且可以在电磁线圈43受到激励后转换至其排油位置e。所述电磁线圈43适于由控制器44激励和去磁。

上述控制器44具有来自一设定压力转换开关45的一低压设置信号，还具有来自一方向控制阀操作检测装置46的信号，该信号指示出所述吊杆方向控制阀12已转换到所述收回位置b或所述伸长位置c。当具备有上述两信号时，所述控制器44设计成为了激励所述电磁线圈43而提供一信号的形式，当没有配备所述两信号时，控制器44可以为使所述电磁线圈去磁而提供一信号。

上述方向控制阀操作检测装置46可以是任何一种装置，该装置要能够用一对压力转换器或类似物来分别检测出作用到第一压力接收部分22和第二压力接收部分23上的流体压力，直接向所述控制器44提供分别作用在所述第一和第二压力接收部分22和23上的流体压力，用一对转换器来检测用于分别向所述第一和第二压力接收部分22和23供应液压流体的一对导向阀操作，或用一对转换器来检测所述吊杆方向控制阀12已被操作而分别转换到收回位置b和伸长位置c。

现在将对本发明上述实施例的操作加以解释。

如果从所述设定压力转换开关45向所述控制器44提供一低压信号，同时所述吊杆方向控制阀12设置在所述收回位置b或者所述伸长位置c进行挖掘操作，所述电磁线圈43将被激励以将所述换向阀41设置在所述供油位置e。由此，所述辅助液压泵20的承压输出流体(即导向压力流体)将供应至所述设定压力转换部分31的缸37的所述收回压力腔40中，以便收回其活塞杆38，这将不会再有推动所述弹簧35的作用。随后当弹簧35的所述安装负载降低时，所述溢流阀体30的溢流设定压力将减小至一低压。

在这种情况下，由于在挖掘操作期间，缸6的所述收回压力腔11中的压力仅能升至所述溢流阀14的溢流设定压力、即一低压，则不会出现所述吊杆5不再向下摆动，以及所述吊杆5、所述臂7和所述铲斗9停止移动的情况。

另一方面，如果在上述挖掘操作期间没有从所述设定压力转换开关45向所述控制器44提供一低压设定信号，所述电磁线圈43将被去磁，因此所述换向阀41可以处于所述排油位置d，这会使所述压力变换部分31的收回压力腔40中的压力流体流入油箱。因为所述弹簧35的所述安装负载随后增加，溢流阀体30的所述溢流设定压力将升至一高压，并且溢流阀14的所述溢流设定压力14将由此升至一高压。

在这种情况下，由于吊杆缸6的所述收回压力腔11中的压力会由此升至一高压，因而所述吊杆缸6将进行收回操作，使搬运体4抬起从而得到更大的挖掘力。

另外，由于在所述搬运体4已被抬起的状态下，所述吊杆方向控制阀12处于所述中间位置a，所以可以看出，如果从所述设定压力转换开关45向控制器44提供一低压设定信号，则所述控制器44不会激励所述电磁线圈43，并且由于所述溢流阀14保持在高压设定状态下，所以将不会出现导致搬运体4下落的失效操作。

上述方向控制阀操作检测装置46可以设计成如下形式的装置，即它可以检测每一所述吊杆方向控制阀12和臂方向控制阀已经设置在非中间位置a的位置上，或者还可以检测铲斗方向控制阀已经设置在不是它的中间位置的位置上。

另外，所述方向控制阀操作控制检测装置46还可以设计成如下形式的装置，即它可以检测采用所述吊杆5、所述臂7和所述铲斗9中的至少一个操作来进行挖掘作业。

另外，如果所述发动机21停止在所述搬运体4抬起的状态，则不会有压力流体从所述辅助液压泵20中排出。而且，如果所述换向阀41设置在其供油位置e，则不会有压力流体供应到所述设定压力转换部分31的缸37的所述收回压力腔40中。因此，由于溢流阀14的所述溢流设定压力没有减小至一低压而是升至一高压，所以所述搬运体4不会下落。

现在将对本发明所述溢流阀的一种特殊结构加以解释。

图3表示了本发明所述溢流阀的一个例子。如图所示，将第一圆柱体51插入到第一套筒50中并固定于其上。所述第一圆柱体51上形成有一进口52和一出口53，所述进口52向高压侧A敞开，而所述出口53向所述低压侧B敞开。

主阀54可滑动地装配到上述第一圆柱体51中，用于在所述进口52和所述出口53之间建立和阻断连通。第二套筒55螺旋配入上述第一套筒50中并固定于其上，该第二套筒55的前端装配在所述第一圆柱体51中，以在它自身与所述主阀54之间形成一个压力接收腔56。所述压力接收腔56通过杆体57上的一个轴向孔58与所述高压侧A连相通，所述杆体57可滑动地装在所述主阀54中，并设计成由弹簧59向其阻断位置加载的形式。

在上述第二套筒55中安装有一提动头61，用于在所述压力接收腔56和排油口60之间建立和阻断连通。所述提动头61由一弹簧62加载而位于其阻断位置。

这些元件组成了所述溢流阀体30。

在所述溢流体30中，所述提动头61适于在压力接收面积和液体压力相乘所得到的力的作用下在其连通方向上被推动，上述压力接收面积由支座直径d₁确定，而上述液体压力作用在所述压力接收面积上。由于提动头在所述弹簧62的安装负载下在其阻断方向上被推动，所以可以看出，如果所述压力接收腔56中的压力升高而使所述压力可以超过所述弹簧62的安装负载，那么所述提动头61将朝其连通方向被推动。因此，这会导致高压侧A的压力流体将通过所述排油口60流入所述低压侧B，而且，其结果是所述压力接收腔56中的压力将会低于所述高压侧的压力，使得所述主阀54可沿一定方向滑动，以使所述进口52和所述出口53可相互连通，并可以实现溢流作用。

这里，应注意到上述溢流阀体30是由压力接收面积和液体压力的乘积以及所述弹簧62的安装负载所决定的，上述压力接收面积由支座61的直径d₁确定，而上述液体压力是作用在所述压力接收面积上。所以，弹簧62的安装负载越小，溢流设定压力就越低。另外，弹簧62的安装长度越长，所述弹簧62的所述安装负载越小。进而，所述弹簧62的安装负载越大，上述溢流阀62的溢流设定压力越高。而且，安装长度越短，所述弹簧62的安装负载越大。

在上述第二套筒55内，有一第三套筒63，它螺旋配入并固定在第二套筒内。在上述第三套筒63中，可滑动地安装有一活塞64，并螺旋配入且固定有一旋塞65。所述活塞64保持与上述弹簧62接触，并适于在其伸出方向上(即图3所示的左方)被弹簧66推动。压力接收腔67适于在活塞64的缩回方向上(即图3所示的右方)移动所示活塞64，且压力接收腔67设置成通过一内部通道68与所述旋塞65中的口69相连通的形式。

所述旋塞65的上述口69能够可选择地与一导向液压源和一油箱之一相连。例如，它可选择地通过所述换向阀41与图2中的所述辅助液压泵20和所述油箱16之一相连。

这些元件构成了上述设定压力转换部分31。

现在将对上述溢流阀14的操作进行解释。

(当压力接收腔67设置成与油箱相连通的形式时)：

所述活塞64将被所述弹簧66向左推动，以压缩所述弹簧62并从而缩短了该弹簧的设定长度。接着，所述弹簧62将使其安装负载增大，并将所述溢流阀体30的溢流设定压力升至一高压。

(当向压力接收腔67供应压力流体时)：

当所述压力接收腔67的压力达到一压力值，使得所述压力与所述压力接收面积相乘所得到的力大于所述弹簧66的所述安装负载时，所述活塞64将克服所述弹簧66而被向右推动，直到它邻接所述旋塞65上为止。由于所述弹簧62的设定长度将随后增加，并且由此使所述弹簧62的安装负载减小，所以所述溢流阀体30的溢流设定压力将变为低压。接着使螺旋腔70中的流体通过内部排油通道71和所述排油口60而流到油箱中。

应注意到这一点，即上述第三套筒63可以被夹紧，或者当锁紧螺母72放松时被放松。因为所述弹簧62的安装负载由此增大或减小，所以可通过夹紧或放松所述第三套筒63，以调整所述弹簧62的所述安装负载的方式来调整所述溢流高压。

另外，如果放松所述锁紧螺母72并旋紧所述旋塞65，可以减小所述活塞64的位移S1。如果放松所述旋塞65，则可以增大所述活塞64的位移S1。这样就可以调整低压。

图4表示了所述溢流阀14的特殊结构的第二实施例，其中所述活塞64制成圆柱形，并且所述压力接收腔67设置成通过一间隙76与所述口69相连通的形式，所述间隙76由一狭长槽75、一间隙78和位于所述旋塞65中的孔79构成，上述狭长槽75成形于所述第三套筒63的内圆周表面和活塞的圆柱部分74之间，上述间隙78位于所述第三套筒内圆周表面上成形的狭长槽77和所述旋塞65的圆周表面之间。

如上所述，根据发明所提供的液压挖土机中的吊杆油缸用液压回路，可以看出，当发动机停止驱动时，由于所述溢流阀使其溢流设定压力升至一高压而不失效，所以有利于提供相当良好的安全措施，即在搬运体已被抬起的情况下，当发动机停止时不会导致搬运体误下落。

另外，由于所述换向阀受电气控制换向，所以可以看出所述溢流阀的溢流设定压力不但可转换为高压，也可转换为低压，从而便于操作。

另外，如果从所述设定压力转换开关提供一低压设定信号，则可以看出，只要不进行挖掘作业，所述溢流阀的溢流设定压力将总保持为高压，并且保持在抬起搬运体且不会由于误操作或发动机停止而导致搬运体下落的状态。

尽管上文参照某些说明性的实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应很容易地理解到在不脱离本发明实质和范围的情况下，可以做出多种替换、省略和附加型式。因此，应理解到本发明不限于上述特定实施例，而是包括在附属权利要求所述的特定特征的范围内做出的所有可能的实施以及所有等同物。

Claims (4)

1.一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，其中承压输出流体从发动机驱动的液压泵，通过一个吊杆用的方向控制阀供应到吊杆油缸的收回压力腔和伸长压力腔中，以使吊杆上下摆动，其特征在于：

在回路中提供一溢流阀，用于连接吊杆油缸的所述收回压力腔和所述吊杆方向控制阀，所述溢流阀具有一溢流设定压力；和

提供一换向装置，在所示方向控制阀设置在非中间位置上的情况下，当所述发动机被驱动时，用于将所述溢流设定压力转换为一低压或一高压，所述换向装置适于当所述发动机停止时，将所述溢流设定压力转换为一高压。

2.根据权利要求1所述的一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，其中：

所述溢流阀带有一个具有导向腔的设定压力转换部分；

所述溢流阀适于当所述导向腔中供应有压力流体时，使所述溢流设定压力减小至一所述低压，并适于当所述导向腔中没有供应所述压力流体时，使所述溢流设定压力增大至一所述高压；

提供一带有输出通道的辅助液压泵，该泵由所述发动机驱动；

所述输出通道通过一个换向阀与所述溢流阀的所述导向腔相连；和

提供一控制器，用于在通常情况下将所述换向阀设置在排油位置d，并且当所述方向控制阀设置在非中间位置上时，可选择地将所述换向阀设置在压力流体供应位置。

3.根据权利要求2所述的一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，其中：

所述换向阀适于在通常情况下设置在所述排油位置，而当电磁线圈被激励时设置在所述供油位置；和

所述控制器适于仅当从一设定压力转换开关向所述控制器输入端提供一个低压设定信号、以及从一方向控制阀操作检测装置提供一操作状态指示信号时，从控制器输出端提供一个用于激励所述电磁线圈的信号。

4.根据权利要求2或3所述的一种在液压挖土机中用于吊杆油缸的液压回路，其中，所述溢流阀包括：

一个溢流阀体，它适于在第一弹簧的安装负载下阻断一进口和一出口之间的连通，并在所述进口压力下建立所述进口和所述出口之间的连通；和

一设定压力转换部分，用于当其被第二弹簧推动时，提高所述第一弹簧的所述安装负载，以及用于可滑动地抵压所述第二弹簧，以减小所述第一弹簧的所述安装负载。

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