CN116164003A - 一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀及其控制方法。该控制阀由信号处理及控制模块和阀体构成。所述控制阀阀体由减压阀、压力传感器、第一独立控制阀组和第二独立控制阀组组成；第一独立控制阀组和第二独立控制阀组结构相同；独立控制阀组包括定差减压阀、换向主阀、高速开关阀A、高速开关阀B、滤网接头、压力传感器、阀芯位移传感器。阀芯位移传感器与换向主阀连接并用于测量换向主阀的位移；所述压力补偿阀为比例换向阀芯提供阀口前后压力补偿功能。同时该控制阀布置了压力传感器，用于检测各油口的压力信号，并将压力信号传入信号处理及控制模块，使本控制阀具备压力流量闭环控制功能。

Description

一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀及其控制方法
技术领域
本发明涉及数字液压元件技术领域，具体涉及一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀及其控制方法。
背景技术
传统工程机械臂架液压系统，以“开环比例换向阀+平衡阀”的组合为基本的运动控制元件。传统开环比例换向阀的单阀芯结构，使得换向阀的油口A和油口B在结构上互相耦合，因而无法实现对臂架油缸的精细控制。
随着液压控制技术的发展以及基于微控制器数字控制技术的成熟，传统开环比例控制阀在性能上，完全无法同具有位置反馈技术并集成微处理器的智能液压阀相抗衡。基于以上原因，使得对工程机械臂架液压油缸进行精细控制成为可能。
发明内容
针对现有技术所存在的上述问题，本发明提出一种具备阀芯位置反馈技术的负载口独立控制阀，通过两个比例阀分别控制油口A和油口B的流量和压力，同时由于集成了压力补偿阀，使得阀对流量的精细控制更为简单可行。
本发明公开了一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀，包括负载口独立控制阀体和信号处理及控制模块；
所述负载口独立控制阀体包括第一独立控制阀组、第二独立控制阀组、减压阀以及压力传感器；
所述第一独立控制阀组包括定差减压阀、换向主阀、高速开关阀A、高速开关阀B、滤网接头、压力传感器、阀芯位移传感器；所述定差减压阀的P口作为独立控制阀组的P口；定差减压阀与换向主阀连接；所述换向主阀的左位控制油口连接高速开关阀B的A口，换向主阀的右位控制油口连接高速开关阀A的A口；换向主阀的A口连接压力传感器；所述阀芯位移传感器与换向主阀连接并用于测量换向主阀的位移；高速开关阀A的P口与滤网接头的出油口相连；
所述第二独立控制阀组和第一独立控制阀组结构完全一致；第二独立控制阀组的P口与第一独立控制阀组的P口相连和减压阀的P口一起相连，作为负载口独立控制阀体的P口，压力传感器连接负载口独立控制阀体的P口；压力传感器用于测量负载口独立控制阀体的P口的压力；第二独立控制阀组上的L口与第一独立控制阀组上的L口以及减压阀的L口相连，一起作为负载口独立控制阀体的L口；第二独立控制阀组的T口与第一独立控制阀组上的T口相连，一起作为负载口独立控制阀体的T口；减压阀的T口与第一独立控制阀组上滤网接头的进油口以及第二独立控制阀组上滤网接头的进油口相连；
信号处理及控制模块的输入端与负载口独立控制阀体的阀芯位移传感器、压力传感器相连；输出端与负载口独立控制阀体的高速开关阀相连；通讯端与外部负载口独立控制阀相连，进行信息交换。
作为本发明的优选方案，换向主阀为三位四通液控换向阀，同时具备手动换向功能；换向主阀的T口为独立控制阀组的T口，换向主阀的A口为独立控制阀组的出油口；换向主阀的B口与定差减压阀的X口相连，换向主阀的P口与定差减压阀的T口相连。
作为本发明的优选方案，换向主阀的阀芯处于左位时；换向主阀的T口关闭，换向主阀的P口与换向主阀的A口通过阻尼孔相连，换向主阀的A口还与换向主阀的B口相连；
换向主阀的阀芯处于中位时；换向主阀的B口与换向主阀的T口相连，换向主阀的P口关闭，换向主阀的A口关闭；
换向主阀的阀芯处于右位时；换向主阀的P口关闭，换向主阀的B口关闭，换向主阀的A口和换向主阀的T口通过阻尼孔相连。
作为本发明的优选方案，所述信号处理及控制模块设置有预留端口，预留端口用于连接外部传感器以及外部执行元件。
作为本发明的优选方案，高速开关阀B的L口与高速开关阀BA口相连，高速开关阀B的T口为独立控制阀组的L口，高速开关阀B的T口与高速开关阀A的T口相连，高速开关阀B的P口与高速开关阀A的P口相连；所述高速开关阀A的L口与高速开关阀A的A口相连；高速开关阀A和高速开关阀B的P口均与滤网接头的出油口相连，滤网接头用于过滤高速开关阀A和高速开关阀B进油杂质，防止发卡。
作为本发明的优选方案，所述压力传感器用于测量向主阀的A口的压力。
本发明还提供了一种上述的负载口独立控制阀的控制方法，所述方法包括：
高压油经负载口独立控制阀体的P口通过减压阀分成两路进入第一独立控制阀组和第二独立控制阀组；
在第一独立控制阀组中，减压阀的油经第一独立控制阀组的P口分别接入高速开关阀A和高速开关阀B的进油口，再经由高速开关阀的出油口通过换向主阀的右位控制油口进入换向主阀的控制腔、高速开关阀的出油口接换向主阀的左位控制油口进入换向主阀的控制腔；高速开关阀和高速开关阀通过错位启闭调整换向主阀的阀芯位置移动，使得主阀芯实现不同的阀芯开度和控制方向；位移传感器检测换向主阀的阀芯的位置信息，实现位置反馈；
在第二独立控制阀组中，阀芯开度和控制方式以及阀芯的位置信息检测与第一独立控制阀组一致；
再通过信号处理及控制模块的输入端与负载口独立控制阀体的阀芯位移传感器、压力传感器相连，信号处理及控制模块输出端与负载口独立控制阀体的高速开关阀相连形成闭环控制；并且信号处理及控制模块的通讯端与外部负载口独立控制阀相连进行信息交换。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1.每个换向主阀都有独立的压力补偿阀，提升了流量控制的精度，降低了流量控制难度。
2.每个换向主阀都带有独立的阀芯位置传感器，提升了阀芯位置控制精度，同时可以提升流量比例控制的精度。
3.进出油路独立控制结构，可以更加灵活的实现油缸的速度和力的控制。
附图说明
图1是本发明用于分布式液压系统的负载口独立控制阀的组成示意图；
图2是负载口独立控制阀体的组成示意图；
图3是独立控制阀组的组成示意图。
图中：1、负载口独立控制阀体；2、信号处理及控制模块；1.1、第一独立控制阀组；1.2、第二独立控制阀组；1.3、减压阀；1.4、压力传感器；1.1.1、定差减压阀；1.1.2、换向主阀；1.1.3、高速开关阀A；1.1.4、高速开关阀B；1.1.5、滤网接头；1.1.6、压力传感器；1.1.7、阀芯位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明，本实施例不应看作是对本发明的限定。
如图1所示，为本发明用于分布式液压系统的负载口独立控制阀，包括负载口独立控制阀体1和信号处理及控制模块2：
负载口独立控制阀体1包括独立控制阀组1.1和独立控制阀组1.2、减压阀1.3、压力传感器1.4。
在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，独立控制阀组1.1包括定差减压阀1.1.1、换向主阀1.1.2、高速开关阀1.1.3、高速开关阀1.1.4、滤网接头1.1.5、压力传感器1.1.6、阀芯位移传感器1.1.7。
定差减压阀1.1.1的P口为独立控制阀组1.1的P口(进油口)；
换向主阀1.1.2为三位四通液控换向阀，同时具备手动换向功能；换向主阀1.1.2的T口为独立控制阀组1.1的T口即出油口，换向主阀1.1.2的A口为独立控制阀组1.1的出油口即独立控制阀组1.1的A口；换向主阀1.1.2的B口与定差减压阀1.1.1的X口相连，换向主阀1.1.2的P口与定差减压阀1.1.1的T口相连；
换向主阀1.1.2的左位控制油口X1连接高速开关阀1.1.4的A口，换向主阀1.1.2的右位控制油口X2连接高速开关阀1.1.3的A口；高速开关阀1.1.3和高速开关阀1.1.4用于控制换向主阀1.1.2的机能；
换向主阀1.1.2的阀芯处于左位时，换向主阀1.1.2的T口关闭，换向主阀1.1.2的P口与换向主阀1.1.2的A口通过阻尼孔相连，换向主阀1.1.2的A口还与换向主阀1.1.2的B口相连；
换向主阀1.1.2的阀芯处于中位时；换向主阀1.1.2的B口与换向主阀1.1.2的T口相连，换向主阀1.1.2的P口关闭，换向主阀1.1.2的A口关闭；
换向主阀1.1.2的阀芯处于右位时；换向主阀1.1.2的P口关闭，换向主阀1.1.2的B口关闭，换向主阀1.1.2的A口和换向主阀1.1.2的T口通过阻尼孔相连；
换向主阀1.1.2的A口连接压力传感器1.1.6，压力传感器1.1.6用于测量换向主阀1.1.2的A口的压力；阀芯位移传感器1.7用于测量换向主阀1.2的位移；
高速开关阀1.1.4的L口即泄油口与高速开关阀1.1.4的A口相连，高速开关阀1.1.4的T口为独立控制阀组1.1的L口即独立控制阀组1.1的泄油口，高速开关阀1.1.4的T口与高速开关阀1.1.3的T口相连，高速开关阀1.1.4的P口与高速开关阀1.1.3的P口相连；高速开关阀1.1.3的L口即高速开关阀1.1.3的泄油口与高速开关阀1.1.3的A口相连，高速开关阀1.1.3的P口滤网接头的出油口相连；滤网接头用于过滤高速开关阀1.1.3和高速开关阀1.1.4进油杂质，防止发卡；
所述独立控制阀组1.1.2和独立控制阀组1.1.1原理完成一致，每个换向主阀都有独立的定差补偿阀，提升了流量控制的精度，降低了流量控制难度。并且每个换向主阀都带有独立的阀芯位置传感器，提升了阀芯位置控制精度，同时可以提升流量比例控制的精度；如图3所示，独立控制阀组1.2的P口与独立控制阀组1.1上的P口相连，并与减压阀1.3的P口相连，作为负载口独立控制阀体的P口，并连接压力传感器1.4，用于测量P口的压力；独立控制阀组1.2上的L口与独立控制阀组1.1上的L口相连，并与减压阀1.3的L口相连，作为负载口独立控制阀体的L口；独立控制阀组1.2的T口与独立控制阀组1.1上的T口相连，作为负载口独立控制阀体的T口；
减压阀1.3的T口与独立控制阀组1.1上滤网接头的进油口及独立控制阀组1.2上滤网接头的进油口相连；进出油路独立控制结构，更加灵活的实现油缸的速度和力的控制。
信号处理及控制模块的输入端与负载口独立控制阀体的阀芯位移传感器、压力传感器相连，并具备预留端口连接其他传感器如油液温度传感器、油缸位移传感器等；输出端与负载口独立控制阀体的高速开关阀相连，并具备预留端口连接其他执行元件如控制油泵排量、电机转速等；通讯端与其它负载口独立控制阀相连，进行信息交换。
为了更加清楚地表达本发明所述的负载口独立控制阀的工作过程，本发明还提供了一种负载口独立控制阀的控制方法：
高压油经负载口独立控制阀体的P口通过减压阀1.3分成两路进入第一独立控制阀组1.1和第二独立控制阀组1.2；
在第一独立控制阀组1.1中，减压阀1.3的油经第一独立控制阀组1.1的P口分别接入高速开关阀A1.1.3和高速开关阀B1.1.4的进油口，再经由高速开关阀1.1.3的出油口通过换向主阀1.1.2的右位控制油口X2进入换向主阀1.1.2的控制腔、高速开关阀1.1.4的出油口接换向主阀1.1.2的左位控制油口X1进入换向主阀1.1.2的控制腔；高速开关阀1.1.3和高速开关阀1.1.4通过错位启闭调整换向主阀1.1.2的阀芯位置移动，使得主阀芯实现不同的阀芯开度和控制方向；位移传感器1.1.7检测换向主阀1.1.2的阀芯的位置信息，实现位置反馈；
在第二独立控制阀组1.2中，阀芯开度和控制方式以及阀芯的位置信息检测与第一独立控制阀组1.1一致；
再通过与负载口独立控制阀体1的阀芯位移传感器、压力传感器以及高速开关阀相连的信号处理及控制模块2与外部负载口独立控制阀相连，进行信息交换。
综上所述，本发明的每个换向主阀都有独立的定差补偿阀，提升了流量控制的精度，降低了流量控制难度。并且每个换向主阀都带有独立的阀芯位置传感器，提升了阀芯位置控制精度，同时可以提升流量比例控制的精度；并且进出油路独立控制结构，更加灵活的实现油缸的速度和力的控制。
上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明，但本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于分布式液压系统的负载口独立控制阀，其特征在于，包括负载口独立控制阀体(1)和信号处理及控制模块(2)；
所述负载口独立控制阀体(1)包括第一独立控制阀组(1.1)、第二独立控制阀组(1.2)、减压阀(1.3)以及压力传感器(1.4)；
所述第一独立控制阀组(1.1)包括定差减压阀(1.1.1)、换向主阀(1.1.2)、高速开关阀A(1.1.3)、高速开关阀B(1.1.4)、滤网接头(1.1.5)、压力传感器(1.1.6)、阀芯位移传感器(1.1.7)；所述定差减压阀(1.1.1)的P口作为独立控制阀组(1.1)的P口；定差减压阀(1.1.1)与换向主阀(1.1.2)连接；所述换向主阀(1.1.2)的左位控制油口(X1)连接高速开关阀B(1.1.4)的A口，换向主阀(1.1.2)的右位控制油口(X2)连接高速开关阀A(1.1.3)的A口；换向主阀(1.1.2)的A口连接压力传感器(1.1.6)；所述阀芯位移传感器(1.1.7)与换向主阀(1.1.2)连接并用于测量换向主阀(1.1.2)的位移；高速开关阀A(1.1.3)的P口与滤网接头(1.1.5)的出油口相连；
所述第二独立控制阀组(1.2)和第一独立控制阀组(1.1)结构完全一致；第二独立控制阀组(1.2)的P口与第一独立控制阀组(1.1)的P口相连和减压阀(1.3)的P口一起相连，作为负载口独立控制阀体的P口，压力传感器(1.4)连接负载口独立控制阀体的P口；压力传感器(1.4)用于测量负载口独立控制阀体的P口的压力；第二独立控制阀组(1.2)上的L口与第一独立控制阀组(1.1)上的L口以及减压阀(1.3)的L口相连，一起作为负载口独立控制阀体的L口；第二独立控制阀组(1.2)的T口与第一独立控制阀组(1.1)上的T口相连，一起作为负载口独立控制阀体的T口；减压阀(1.3)的T口与第一独立控制阀组(1.1)上滤网接头的进油口以及第二独立控制阀组(1.2)上滤网接头的进油口相连；
信号处理及控制模块(2)的输入端与负载口独立控制阀体(1)的阀芯位移传感器、压力传感器相连；输出端与负载口独立控制阀体的高速开关阀相连；通讯端与外部负载口独立控制阀相连，进行信息交换。
2.根据权利要求1所述的负载口独立控制阀，其特征在于，换向主阀(1.1.2)为三位四通液控换向阀，同时具备手动换向功能；换向主阀(1.1.2)的T口为独立控制阀组(1.1)的T口，换向主阀(1.1.2)的A口为独立控制阀组(1.1)的出油口(A口)；换向主阀(1.1.2)的B口与定差减压阀(1.1.1)的X口相连，换向主阀(1.1.2)的P口与定差减压阀(1.1.1)的T口相连。
3.根据权利要求1所述的负载口独立控制阀，其特征在于，换向主阀(1.1.2)的阀芯处于左位时；换向主阀(1.1.2)的T口关闭，换向主阀(1.1.2)的P口与换向主阀(1.1.2)的A口通过阻尼孔相连，换向主阀(1.1.2)的A口还与换向主阀(1.2)的B口相连；
换向主阀(1.1.2)的阀芯处于中位时；换向主阀(1.1.2)的B口与换向主阀(1.1.2)的T口相连，换向主阀(1.1.2)的P口关闭，换向主阀(1.1.2)的A口关闭；
换向主阀(1.1.2)的阀芯处于右位时；换向主阀(1.1.2)的P口关闭，换向主阀(1.1.2)的B口关闭，换向主阀(1.1.2)的A口和换向主阀(1.1.2)的T口通过阻尼孔相连。
4.根据权利要求1所述的负载口独立控制阀，其特征在于，所述信号处理及控制模块设置有预留端口，预留端口用于连接外部传感器以及外部执行元件。
5.根据权利要求1所述的负载口独立控制阀，其特征在于，高速开关阀B(1.1.4)的L口与高速开关阀B(1.1.4)A口相连，高速开关阀B(1.1.4)的T口为独立控制阀组(1.1)的L口，高速开关阀B(1.1.4)的T口与高速开关阀A(1.1.3)的T口相连，高速开关阀B(1.1.4)的P口与高速开关阀A(1.1.3)的P口相连；所述高速开关阀A(1.1.3)的L口与高速开关阀A(1.1.3)的A口相连；高速开关阀A(1.1.3)和高速开关阀B(1.1.4)的P口均与滤网接头(1.1.5)的出油口相连，滤网接头用于过滤高速开关阀A(1.1.3)和高速开关阀B(1.1.4)进油杂质，防止发卡。
6.根据权利要求1所述的负载口独立控制阀，其特征在于，所述压力传感器(1.1.6)用于测量向主阀(1.1.2)的A口的压力。
7.一种权利要求1-6任一项所述的负载口独立控制阀的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
高压油经负载口独立控制阀体的P口通过减压阀(1.3)分成两路进入第一独立控制阀组(1.1)和第二独立控制阀组(1.2)；
在第一独立控制阀组(1.1)中，减压阀(1.3)的油经第一独立控制阀组(1.1)的P口分别接入高速开关阀A(1.1.3)和高速开关阀B(1.1.4)的进油口，再经由高速开关阀(1.1.3)的出油口通过换向主阀(1.1.2)的右位控制油口(X2)进入换向主阀(1.1.2)的控制腔、高速开关阀(1.1.4)的出油口接换向主阀(1.1.2)的左位控制油口(X1)进入换向主阀(1.1.2)的控制腔；高速开关阀(1.1.3)和高速开关阀(1.1.4)通过错位启闭调整换向主阀(1.1.2)的阀芯位置移动，使得主阀芯实现不同的阀芯开度和控制方向；位移传感器(1.1.7)检测换向主阀(1.1.2)的阀芯的位置信息，实现位置反馈；
在第二独立控制阀组(1.2)中，阀芯开度和控制方式以及阀芯的位置信息检测与第一独立控制阀组(1.1)一致；
再通过信号处理及控制模块(2)的输入端与负载口独立控制阀体(1)的阀芯位移传感器、压力传感器相连，信号处理及控制模块(2)输出端与负载口独立控制阀体的高速开关阀相连形成闭环控制；并且信号处理及控制模块(2)的通讯端与外部负载口独立控制阀相连进行信息交换。
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