CN1292172C - 液压回路的控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种液压回路控制系统,其中,从泵(12)和(13)输送到附件致动器(60)的液压油由附件控制阀(27)和(28)控制。从泵(12)和(13)输送到其它致动器(52)、(54)、(56)和(58)的液压油由其它控制阀(21)到(26)控制。导向压力传感器(32)、(34)、(36)和(38)判明单独操作附件致动器(60)的控制工况和同步于任何其它致动器(52)、(54)、(56)和(58)而操作附件致动器(60)的控制工况。附件控制阀(27)和(28)的控制特性由控制器(43)根据判明的控制工况来控制。

Description

液压回路的控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于同时操作多个致动器的液压回路的控制系统。
背景技术
如图39所示,液压挖掘机是一种建筑机械,它具有一底盘51和一安装在该底盘51上的上部结构53,该上部结构适于由一转动致动器52转动。转臂55适于由转臂致动器54摆动,其基端通过一根轴固定于上部结构53。操作臂57适于由操作臂致动器56摆动,其基端通过一根轴固定于转臂55的前端。附件59或铲斗通过一根轴固定于操作臂57的前端,并适于由铲斗致动器58枢转。附件59是一种由附件致动器60操作的工作工具。
上述的这种液压挖掘机具有两个泵,使液压和流率由连接于这两个泵的若干控制阀通过平行的通道输送至致动器52、54、56、58、60。
这些致动器52、54、56、58、60中有一些是通过这两个泵的液压油的汇流而操作的,而还有一些仅通过任何一个泵的液压油而操作。
在液压挖掘机的场合,转臂致动器54、操作臂致动器56和附件致动器60通过两个泵的液压油的汇流而操作。仅通过由任何一个泵所提供的液压油而工作的致动器例如包括转动致动器52和铲斗致动器58。
附件致动器60要求较高的流率,其超过单个泵的供给流率,因而必须结合两个泵的液压油的流量来驱动。
当操作具有上述特性的附件致动器60、同时又操作一个两泵汇流式致动器(诸如转臂致动器54或操作臂致动器56)时,在致动器的平行连接上会有一个问题:液压油会集中在具有最低工作压力的致动器中,因而使其它致动器的操作显著减速。
例如,当使用一开/关式破碎机等作为附件59时,附件致动器60的用于打开或关闭破碎机的工作压力要低于转臂致动器54或操作臂致动器56用于抬起转臂55或操作臂57的工作压力。因此,当操作一操作装置以抬起转臂55和/或操作臂57、同时打开或关闭附件59时,转臂致动器54和操作臂致动器56一直要到工作压力较低的附件致动器60抵达其行程末尾后才开动。这样,就很难以最佳的同步方式来操作这些致动器。
为了解决以上问题,本发明的目的在于,当同步于其它致动器而操作某一要求较高流率的特定致动器时,改善机器的功能。
发明内容
本发明的液压回路控制系统包括多个分别对应地用于控制从多个泵输送到一特定致动器的特定控制阀、多个分别对应地用于控制从所述多个泵输送到一或多个其它致动器的其它控制阀、用于区分单独操作所述特定致动器的控制工况和同步于任何其它致动器操作所述特定致动器的控制工况的辨别装置、以及用于根据所辨别出的控制工况控制特定控制阀的一控制特性的控制器,该控制器具有储存各控制阀的控制特性并在储存于其中的多个控制特性中选择最适合于控制工况的特性的功能。
利用上述结构,该辨别装置能够使通过由泵提供的液压流体操作特定致动器的模式在单独操作的情况与同步于任何其它致动器而操作的情况之间区分开。因此,当以组合操作模式操作特定致动器时,可以控制特定控制阀和其它控制阀而在这些阀之间实现最佳的平衡,使特定致动器和其它致动器的组合操作能力得以提高。当特定致动器单独操作时,可确保特定致动器所需要的高流率。
而且,当从辨别装置收到控制工况后,控制器能够用从预先储存的多个控制特性中选出的特性来控制分别与多个泵相关的特定控制阀,使其最适合于该控制工况。这样,可确保致动器在组合操作模式中有优良的操作能力,并单个操作模式中有较高的流率。
按照本发明另一特点的液压回路控制系统的特征在于,各提供有两个泵和特定控制阀,该控制器具有这样一种功能,即当判明特定致动器与任何其它致动器组合操作时,该控制器按照组合操作模式的泵选择标准自动调节控制信号而输出给该两个特定控制阀,将特定致动器的液压流体源从该两个泵切换到其中的任何一个泵,该标准相对于其它致动器是预先设定的。
利用上述结构,当特定致动器与任何其它致动器一起操作时,从该两个泵送出的液压流体线路中的一条由该两个特定控制阀中的一个切断,切断的线路中的液压流体通过其它控制阀输送到其它致动器。因此,即使该特定致动器在一个低于其它致动器的压力下操作,也可以提高该特定致动器和其它致动器的组合操作能力。
按照本发明另一特点的液压回路控制系统的特征在于,该控制器具有储存多个控制方式的功能,这些控制方式包括多个分组的特定控制阀的控制特性,并且,该液压回路控制系统包括一用于从这些控制方式中选出最适合于特定致动器的控制方式的控制方式选择装置。
当该特定致动器由另一种致动器代替时,该控制方式选择装置允许通过仅设定适合于要使用的特定致动器的种类的方式来集体设定多个控制特性。由于无需对各附件单独进行控制特性重新设定这一复杂操作,因而有利于在改换特定致动器时所必需的调节操作。
按照本发明另一特点的液压回路控制系统的控制器具有一控制方式,该控制方式包括这样的控制特性,以使得在控制器判明组合操作并且有较大载荷作用于其它致动器时,减小输出信号相对于待输入给特定控制阀的操作量的比。因此,通过减小输出信号相对于待输入给特定控制阀的操作量的比,使施加于受重载的其它致动器的液压流体的压力增加该减小的量,从而可以优化特定致动器和其它致动器的组合操作。
按照本发明另一特点的液压回路控制系统的控制器具有一控制特性改写装置,它适于用对应于某些其它致动器的其它控制特性来改写当前储存在控制器中的控制特性。因此,当使用原先未使用的某些其它特定致动器时,该控制特性改写装置允许通过在任何所需时刻改写控制特性来以最佳的控制特性控制液压回路。
按照本发明的另一特点,该特定致动器是用于操作连接于一液压挖掘机的工作装置前端的附件的一附件致动器,该其它致动器是除该附件致动器以外的工作致动器。因此,本发明能够提高附件致动器和其它致动器的组合操作能力,所述附件致动器是一液压挖掘机的工作装置的所有致动器中流率要求最高的致动器。本发明还可确保附件致动器在以单个操作模式操作时以最大速度操作。
按照本发明另一特点的液压回路控制系统的控制器能够储存多个控制方式,它们包括多个特定控制阀的控制特性,这些特性按照能以可互换方式连接于同一工作装置的多个附件分组,并且该控制器具有一控制方式选择装置,用于在附件改换时从这些控制方式中选出适合于新连接的附件的致动器的一种方式。
该特点对于必须改换多个附件来执行的拆除作业或其它作业尤为有效,因为它不需要在每次改换附件时都设定或调节控制工况;不是在每次改换附件时设定或调节控制工况,而是通过从已由多个控制工况分组预先形成的多个控制方式中选出适合于要使用的附件的控制方式来集体设定多个控制特性。因此,本发明可有效地便利于改换附件时的调节操作。
附图说明
图1是本发明液压回路控制系统的方框示意图;图2是用于说明由所述控制系统来设定附件操作状况的过程的流程图;图3是表示所述附件设定过程的设定1的流程图;图4是表示所述附件设定过程的设定2的流程图;图5是表示所述附件设定过程的设定3的流程图;图6是表示所述附件设定过程的设定4的流程图;图7是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-1中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图8是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-2中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图9是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-3中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图10是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-4中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图11是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-5中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图12是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-6中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图13是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-7中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图14是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表1-8中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图15是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-1中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图16是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-2中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图17是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-3中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图18是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-4中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图19是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-5中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图20是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-6中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图21是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-7中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图22是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表2-8中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图23是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-1中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图24是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-2中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图25是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-3中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图26是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-4中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图27是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-5中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图28是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-6中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图29是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-7中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图30是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表3-8中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图31是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-1中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图32是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-2中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图33是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-3中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图34是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-4中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图35是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-5中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图36是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-6中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图37是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-7中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图38是表示用于控制导向压力输出的控制特性相对于表4-8中所设定的两个附件控制阀的输入操作量的特性图;图39是上面安装有一附件的液压挖掘机的示意图。
具体实施方式
下面参照图1到38所示的一个实施例来对本发明作详细说明。以下说明中也使用图39所示液压挖掘机的致动器52、54、56、58、60的标号。
图1示出一液压回路和一液压挖掘机的电子控制系统。为了说明工作原理,省去了驱动系统等,以简化描述。两个液压泵(以下简称为泵)12、13的进入端连接于一油箱11。液压油输送通道14连接于控制阀21到28的油进入口。中央旁通通道15通过控制阀21到28连接于节流孔16和卸压阀17,液压油由此通过油箱管路18流入油箱11。更具体地说,当连接于一个泵的控制阀处于中间位置时,连接于所述泵的中央旁通通道15通过相应的控制阀、节流孔16、卸压阀17和油箱管路18与油箱11相通。
控制阀21是一用于控制转动致动器52的导向操作转动控制阀。控制阀21的导向压力接收部分连接于一转动导向压力控制液压回路31,该液压回路适于控制转动导向压力。用于检测转动导向压力控制液压回路31的转动导向压力的一转动导向压力传感器32也连接于控制阀21的导向压力接收部分。
控制阀22、23是用于控制转臂致动器54的导向操作转臂控制阀。控制阀22、23的导向压力接收部分连接于一转臂导向压力控制液压回路33,该液压回路适于控制转臂的导向压力。用于检测转臂导向压力控制液压回路33的转臂导向压力的一转臂导向压力传感器34也连接于控制阀22、23的导向压力接收部分。
控制阀24、25是用于控制操作臂致动器56的导向操作的操作臂控制阀。控制阀24、25的导向压力接收部分连接于一操作臂导向压力控制液压回路35,该液压回路适于控制操作臂的导向压力。用于检测操作臂导向压力控制液压回路35的操作臂导向压力的一操作臂导向压力传感器36也连接于控制阀24、25的导向压力接收部分。
控制阀26是一用于控制铲斗致动器58的导向操作铲斗控制阀。控制阀26的导向压力接收部分连接于铲斗导向压力控制液压回路37,该液压回路适于控制铲斗的导向压力。用于检测铲斗导向压力控制液压回路37的铲斗导向压力的一铲斗导向压力传感器38也连接于控制阀26的导向压力接收部分。
控制阀27、28是导向操作附件控制阀,它们用作控制一特定致动器的特定控制阀,该特定致动器在本实施例中是附件致动器60。电磁比例控制阀41、42分别连接于控制阀27、28的导向压力接收部分。电磁比例控制阀41适于控制附件导向压力的一条管路,即附件导向压力1。电磁比例控制阀42适于控制附件导向压力的另一条管路,即附件导向压力2。
转动导向压力传感器32、转臂导向压力传感器34、操作臂导向压力传感器36和铲斗导向压力传感器38连接于控制器43的输入部分。
附件操作单元44也连接于控制器43的输入部分,以输入与附件操作量相应的电磁信号。上述的电磁比例控制阀41、42也连接于控制器43的输出部分,以根据从各传感器和其它相关元件输入的信号来处理按照附件操作量从附件操作单元44输入的电磁信号。经处理的信号从控制器43输出到电磁比例控制阀41、42。对附件操作单元44的信号进行处理的程序将在下面描述。
附件控制阀27、28的行程、也就是这些控制阀的阀塞的位置,是与从电磁比例控制阀41、42输出的附件导向压力成比例地控制。
如上所述,液压回路从左到右依次连接有五种液压致动器,即转动致动器(液压马达)52、附件致动器(液压缸)60、转臂致动器(液压缸)54、操作臂致动器(液压缸)56以及铲斗致动器(液压缸)58。转动致动器52适于由一单个泵、即左侧的泵12提供液压和流率。铲斗致动器58也适于由一单个泵、即右侧的泵13提供液压和流率。附件致动器60、转臂致动器54和操作臂致动器56适于由两个泵12、13提供液压和流率。
上述的电子控制系统具有五个输入装置、两个输出装置以及适于控制这些输入和输出装置的控制器43。这五个输入装置包括转动导向压力传感器32、转臂导向压力传感器34、操作臂导向压力传感器36以及铲斗导向压力传感器38。这两个输出装置包括用于控制左侧附件导向压力1的电磁比例控制阀41和用于控制右侧附件导向压力2的电磁比例控制阀42。
控制阀27、28控制从泵12、13输送到附件致动器60的液压流体(在本实施例中是液压油)。其它控制阀21到26控制从泵12、13输送到其它致动器52、54、56、58的液压流体(在本实施例中是液压油)。
用于检测转动导向压力P1的转动导向压力传感器32、用于检测转臂导向压力P2的转臂导向压力传感器34、用于检测操作臂导向压力的操作臂导向压力传感器36以及用于检测铲斗导向压力P3的铲斗导向压力传感器38是区分单独操作附件致动器60的控制工况和同步于任何其它致动器52、54、56、58而操作该附件致动器的控制工况的辨别装置。
如图7到38所示,控制器43的一个功能在于,按照辨别装置、即上述导向压力传感器32、34、36、38所获得的数据来对控制阀27、28的控制特性进行控制,因而控制器43可通过区分由泵12、13所供给的液压油操作的附件致动器的操作模式、即是单独操作附件致动器60还是同步于任何其它致动器52、54、56、58而操作附件致动器,来对控制阀27、28的控制特性进行控制。
利用上述功能,当附件致动器60以组合模式操作时,控制器43可保持控制阀27、28与其它控制阀21到26之间的最佳平衡,从而提高致动器60和与致动器60同步操作的其它致动器52、54、56、58的操作能力。当附件致动器60单独操作时,控制器43可确保附件致动器60所需要的高流率。
提供多个泵、即泵12和13而与附件的控制阀27、28,转臂的控制阀22、23,以及操作臂的控制阀24、25对应。为了控制转动和铲斗,各提供一个控制阀:与左侧泵12相联的转动控制阀21,以及与右侧泵13相联的铲斗控制阀26。控制器43具有将各控制阀27、28的控制特性储存于其存储器中并从储存在其存储器内的多个控制特性中选出最适合于控制工况的特性的功能。
因此,当从用作辨别装置的导向压力传感器32、34、36、38收到控制工况后,控制器43能够用从预先储存的多个控制特性中选出的最适合于控制工况的特性来控制分别与多个泵12、13相联的附件控制阀27、28。这样,可确保附件在组合操作模式中的优良操作能力以及在单个操作模式中高流率。
在本实施例中,各提供两个控制阀(27和28)和泵(12和13),控制器43具有这样一种功能,即在判明附件致动器60与任何其它致动器52、54、56、58的组合操作后,控制器43按照组合操作模式的泵选择标准自动调节控制信号而通过电磁比例控制阀41、42输出给该两个附件控制阀27、28,将附件致动器60的液压流体源从该两个泵12、13切换到泵12或泵13,该标准相对于其它致动器52、54、56、58是预先设定的。
利用上述结构,当附件致动器60与任何其它致动器52、54、56、58一起操作时,从该两个泵12、13送出的液压油管路中的一条由该两个附件控制阀27、28中的一个切断,切断的管路中的液压油通过其它控制阀21到26输送到其它致动器52、54、56、58。因此,即使附件致动器在一个低于其它致动器52、54、56、58的压力下操作,也可以提高附件致动器60和与该附件致动器60同步操作的其它致动器52、54、56、58的组合操作能力。
控制器43具有储存多个控制方式的功能,这些控制方式包括多个分组的附件控制阀27、28的控制特性。用于从这些控制方式中选出最适合于附件致动器60的一控制方式选择装置45连接于控制器43。
控制方式选择装置45是一键盘、扩充键盘、开关等,它可由液压挖掘机的操作者操作,以从储存于控制器43的存储器中的多个控制方式选出一个控制方式。
如图2到6所示,当附件致动器60由另一种致动器代替时,该控制方式选择装置45允许操作者通过仅从不同的控制方式([设定1]、[设定2]、[设定3]和[设定4])中选出适合于要使用的附件致动器60的种类的方式来集体设定储存在存储器内的多个控制特性(表1-1到1-8,表2-1到2-8,表3-1到3-8,表4-1到4-8)。由于无需对各附件单独进行控制特性重新设定这一繁复的操作,因而控制方式选择装置45方便了在改换附件致动器60时所必需的调节操作。
控制器43具有一控制方式,该控制方式包括这样的控制特性,以使得在控制器43判明组合操作并且有较大载荷作用于其它致动器52、54、56、58时,减小输出信号相对于待输入给附件控制阀27、28的操作量的比。
更具体地说,如图25(a)、图27(b)、图28(a)、图29(a)、图30(a)及其它相关附图所示,通过减小输出信号相对于待输入给附件控制阀27、28的操作量的比,使施加于受重载的其它致动器52、54、56、58的液压油的压力和流率增加该减小的量,从而可以优化附件致动器60和其它致动器52、54、56、58的组合操作。
控制器43还连接有一控制特性改写装置46,它适于用对应于某些其它附件致动器60的其它控制特性来改写当前储存在控制器43中的控制特性。该控制特性改写装置46是一用于从一键盘、扩充键盘或信息媒介输入新数据的装置,它将新数据储存于控制器43的存储器中。
当使用原先未使用的某些其它附件致动器60时,该控制特性改写装置46允许通过在任何所需时刻改写控制特性来以最佳的控制特性控制液压回路。
如图39所示,本实施例中的附件致动器60是用于操作连接于一液压挖掘机的工作装置前端的附件59的一附件致动器,而其它致动器52、54、56、58是除该附件致动器60以外的工作致动器。因此,本实施例能够提高附件致动器60(所需要的流率是液压挖掘机的工作装置的致动器中最高的)与工作装置的其它致动器52、54、56、58的组合操作能力。本发明还可确保附件致动器60在以单个操作模式操作时以最大速度操作。
控制器43能够储存多个控制方式([设定1]、[设定2]、[设定3]和[设定4]),它们包括附件控制阀27、28的多个控制特性,这些特性按照能以可互换方式连接于同一工作装置的多个附件59分组。该控制器43具有上述的控制方式选择装置45,它能够在附件改换时从这些控制方式中选出适合于新连接的附件的致动器的一种方式。该控制方式选择装置45对于必须改换多个附件59来执行的拆除作业或其它作业尤为有效;不是在每次改换附件时设定或调节控制工况,而是通过从已由多个控制工况分组预先形成的多个控制方式中选出适合于要使用的附件的控制方式来集体设定多个控制特性。因此,控制方式选择装置45可便利于改换附件时的调节操作。
下面对控制器43和其它元件的功能进行更详细的描述。为了简单起见,所描述的是一简化的系统,它仅使用转动导向压力P1、转臂导向压力P2和铲斗导向压力P3作为辨别装置的辨别信号输出,这些压力P1、P2、P3用作输入控制器43的控制工况。下面的说明描述的是如何可以通过按三个相应压力范围的组合来改变附件的左、右侧导向压力1、2的控制特性来提高组合操作能力。所述控制特性示于图7到38中。
图2到6是表示选择附件导向压力的控制方式和控制特性的过程的流程图。在这些流程图中,圆圈中的数字代表步骤号,表示的是程序。
(步骤1)
图2示出了选择附件导向压力的控制方式的一个实例,其中选择可以从四个控制方式中进行:[设定1],给予转动优先;[设定2],给予铲斗优先,并将一较高的优先级分配给工具;[设定3],给予铲斗优先,并将一较低的优先级分配给工具;[设定4],给予组合操作能力优先。
给予转动优先是一种适用于开/闭式附件59的设定,诸如开/闭式破碎机,该附件通常是在上部结构转动的同时使用。给予铲斗优先是一适用于这样一种附件的设定,该附件在操作过程中其受附件致动器58的冲击角可以调节。这种附件的一个典型的例子是破碎机(一种碎石工具)。对该工具分配一个较高或较低的优先级应该根据附件59的重量;当附件59较重时,应选择“对工具的较低优先级”,这是因为附件59越重,作用于转臂致动器54的载荷越大。给予组合操作能力优先是一种在使附件致动器60与一使用两个泵的液压油的致动器(诸如转臂致动器54或操作臂致动器56)一起工作时用于防止附件致动器60的操作速度骤变的设定。
(步骤2)
将转动导向压力P1、转臂导向压力P2、铲斗导向压力P3以及待输入的附件操作量X(即表示附件操作的输入信号)读入控制器43。
(步骤3到10)
根据工作的性质,通过控制方式选择装置45从多个设定中选择一种方式:[设定1],给予转动优先;[设定2],给予铲斗优先,并将一较高的优先级分配给工具;[设定3],给予铲斗优先,并将一较低的优先级分配给工具;[设定4],给予组合操作能力优先。
例如,当选择[设定3]时,流程表示在步骤3和步骤5中选择“否”,然后在步骤7中选择“是”。但是,在实际操作中,选择可以通过这样来进行,操作控制方式选择装置45,仅从[设定1]、[设定2]、[设定3]和[设定4]中选择一个设定。
在附件59是一种通常在上部结构53转动的同时使用的开/闭式破碎机的情况下,应选择给予转动优先的[设定1]。在附件59是一种在操作过程中其受铲斗致动器58的冲击角可以调节的破碎机的情况下,应选择给予铲斗优先的[设定2]或[设定3]。在附件59较重的情况下,可以通过选择[设定3]来优化附件59与任何其它致动器(诸如适于提升或降低附件59的转臂致动器54)的组合操作能力,该[设定3]是一种用于降低附件59的优先级的设定。当同步于一使用两个泵的液压油的致动器(诸如转臂致动器54或操作臂致动器56)而操作附件致动器60时,可以通过选择[设定4]来提高附件59的操作能力,该[设定4]用于给予组合操作能力优先,以防止附件操作速度骤变。
给予转动优先的[设定1]以及给予铲斗优先的[设定2]和[设定3]在组合操作模式中要求附件控制阀27、28中的任一个的阀塞完全返回到中间位置。这一特点使附件致动器60在与一使用单个泵的液压油的致动器(诸如转动致动器52或铲斗致动器58)组合操作时具有优良的操作能力。然而,当使附件致动器60与一使用两个泵的液压油的致动器(诸如转臂致动器54或操作臂致动器56)一起操作时,附件致动器60的操作速度可能发生骤变,这会影响其操作能力。这可以通过选择给予组合操作能力优先的[设定4]来避免。选择[设定4]可以减慢总的工作速度。另一方面,在确保液压油从两个泵恒定地输送到附件致动器60的同时,由于消除了在附件致动器与另一个使用两个泵的液压油的致动器的组合操作过程中附件操作速度发生骤变的可能性,因而也有利于附件59的操作。
(步骤4)
首先,下面参照图3所示的流程来说明在图2所示流程的附件设定中选择给予转动优先的[设定1](步骤3中的“是”)的情况。
(步骤11、12)
当操作附件致动器60而使其以单个操作模式工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中的P1=P2=P3=0的情况下操作时,按照表1-1中设定的控制特性,按图7(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力。
(步骤13、14)
当操作附件致动器60而使其与转动致动器52同时工作时,也就是当附件致动器60在给予致动优先的控制方式中的P1>0并且P2=P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图8(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-2中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压和流率仅输送到转动致动器52,而不用于附件致动器60。
(步骤15、16)
当操作附件致动器60而使其与转臂致动器54同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1=0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图9(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-3中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压和流率仅输送到转臂致动器54,而不用于附件致动器60。
(步骤17、18)
当操作附件致动器60而使其与铲斗致动器58同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1=P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图10(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-4中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到铲斗致动器58,而不用于附件致动器60。
(步骤19、20)
当操作转动致动器52、转臂致动器54和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1>0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图11(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-5中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压油不用于附件致动器60,而是输送到转动致动器52或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤21、22)
当操作转动致动器52、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1>0、P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图12(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-6中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压和流率仅输送到转动致动器52,而不用于附件致动器60。
(步骤23、24)
当操作转臂致动54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1=0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图13(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-7中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压油不用于附件致动器60,而是输送到铲斗致动器58或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤25)
当操作转动致动器52、转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予转动优先的控制方式中P1>0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图14(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表1-8中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压油不用于附件致动器60,而是输送到转动致动器52或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤6)
第二,下面参照图4所示的流程来说明在图2所示流程的附件设定中选择给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的[设定2](步骤5中的“是”)的情况。
(步骤26、27)
当以单个操作模式操作附件致动器60时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1=0=P2=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图15(a)和(b)所示,按照表2-1中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制。
(步骤28、29)
当操作附件致动器60而使其与转动致动器52同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1>0并且P2=P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图16(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-2中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压和流率仅输送到转动致动器52,而不用于附件致动器60。
(步骤30、31)
当操作附件致动器60而使其与转臂致动器54同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1=0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图17(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-3中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到转臂致动器54,而不用于附件致动器60。
(步骤32、33)
当操作附件致动器60而使其与铲斗致动器58同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1=P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图18(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-4中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到铲斗致动器58,而不用于附件致动器60。
(步骤34、35)
当操作转动致动器52、转臂致动器54和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图19(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-5中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压油不用于附件致动器60,而是输送到转动致动器52或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤36、37)
当操作转动致动器52、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图20(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-6中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到铲斗致动器58,而不用于附件致动器60。
(步骤38、39)
当操作转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1=0、P2>0并P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图21(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-7中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压油不用于附件致动器60,而是输送到铲斗致动器58或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤40)
当操作转动致动器52、转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较高优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图22(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表2-8中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压油不用于附件致动器60,而是输送到铲斗致动器58或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤8)
第三,下面参照图5所示的流程来说明在图2所示流程的附件设定中选择给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的[设定3](步骤7中的“是”)的情况。
(步骤41、42)
当操作附件致动器60而以使其以单个操作模式工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中的P1=P2=P3=0的情况下操作时,按照表3-1中设定的控制特性,按图23(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力。
(步骤43、44)
当操作附件致动器60而使其与转动致动器52同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1>0并且P2=P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图24(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-2中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,同时将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压和流率仅输送到转动致动器52,而不用于附件致动器60。
(步骤45、46)
当操作附件致动器60而使其与转臂致动器54同时工作时,也就是当附件致动60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1=0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图25(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-3中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,通过降低导向压力的比例增益而使从左侧泵12输送到附件致动器60的液压油与对附件分配较高优先级的场合相比保持在一相对较低的压力和流率。同时,将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到转臂致动器54,而不用于附件致动器60。
(步骤47、48)
当操作附件致动器60而使其与铲斗致动器58同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1=P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图26(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-4中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,同时将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到铲斗致动器58,而不用于附件致动器60。
(步骤49、50)
当操作转动致动器52、转臂致动器54和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图27(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-5中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制右侧导向压力2,通过降低导向压力的比例增益而使从右侧泵13输送到附件致动器60的液压油与对附件分配较高优先级的场合相比保持在一相对较低的压力和流率。同时,将左侧导向压力1保持在零,使左侧泵12的液压油不用于附件致动器60,而是输送到转动致动器52或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤51、52)
当操作转动致动器52、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2=0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图28(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-6中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,通过降低导向压力的比例增益而使从左侧泵12输送到附件致动器60的液压油与对附件分配较高优先级的场合相比保持在一相对较低的压力和流率。同时,将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压和流率仅输送到铲斗致动58,而不用于附件致动器60。
(步骤53、54)
当操作转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1=0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图29(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-7中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,通过降低导向压力的比例增益而使从左侧泵12输送到附件致动器60的液压油与对附件分配较高优先级的场合相比保持在一相对较低的压力和流率。同时,将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压油不用于附件致动器60,而是输送到铲斗致动器58或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤55)
当操作转动致动器52、转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的控制方式中P1>0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,附件的左、右侧导向压力按图30(a)和(b)所示控制。更具体地说,按照表3-8中设定的控制特性,与附件操作输入量成比例地控制左侧导向压力1,通过降低导向压力的比例增益而使从左侧泵12输送到附件致动器60的液压油与对附件分配较高优先级的场合相比保持在一相对较低的压力和流率。同时,将右侧导向压力2保持在零,使右侧泵13的液压油不用于附件致动器60,而是输送到铲斗致动器58或转臂致动器54中压力可能较低的那一个。
(步骤10)
第四,下面参照图6所示的流程来说明在图2所示流程的附件设定中选择给予组合操作能力优先的[设定4](步骤9中的“是”)的情况。
(步骤56、57)
当操作附件致动器60而以使其以单个操作模式工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1=P2=P3=0的情况下操作时,按照表4-1中设定的控制特性,按图31(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力。
(步骤58、59)
当操作附件致动器60而使其与转动致动器52同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1>0并且P2=P3=0的情况下操作时,按照表4-2中设定的控制特性,按图32(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,左侧导向压力1的比例增益控制成低于右侧导向压力2的比例增益,使从左侧泵12输送到附件致动器60的液压油的压力和流率保持略低于从右侧泵13输送到附件60的液压油的压力和流率。
(步骤60、61)
当操作附件致动器60而使其与转臂致动器54同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1=0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,按照表4-3中设定的控制特性,按图33(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,与单独操作附件的场合相比,降低导向压力的比例增益,使从左侧泵12和右侧泵13输送到附件致动器60的液压油保持在相对较低的压力和流率。
(步骤62、63)
当操作附件致动器60而使其与铲斗致动58同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1=P2=0并且P3>0的情况下操作时,按照表4-4中设定的控制特性,按图34(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,右侧导向压力2的比例增益控制成低于左侧导向压力1的比例增益,使从右侧泵13输送到附件致动器60的液压油的压力和流率保持略低于从左侧泵12输送到附件60的液压油的压力和流率。
(步骤64、65)
当操作转动致动器52、转臂致动器54和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1>0、P2>0并且P3=0的情况下操作时,按照表4-5中设定的控制特性,按图35(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,与单独操作附件的场合相比,降低导向压力的比例增益,使从左侧泵12和右侧泵13输送到附件致动器60的液压油保持在相对较低的压力和流率。
(步骤66、67)
当操作转动致动器52、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1>0、P2=0并且P3>0的情况下操作时,按照表4-6中设定的控制特性,按图36(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,与单独操作附件的场合相比,降低导向压力的比例增益,使从左侧泵12和右侧泵13输送到附件致动器60的液压油保持在相对较低的压力和流率。
(步骤68、69)
当操作转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1=0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,按照表4-7中设定的控制特性,按图37(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,与单独操作附件的场合相比,降低导向压力的比例增益,使从左侧泵12和右侧泵13输送到附件致动器60的液压油保持在相对较低的压力和流率。
(步骤70)
当操作转动致动器52、转臂致动器54、铲斗致动器58和附件致动器60而使它们同时工作时,也就是当附件致动器60在给予组合操作能力优先的控制方式中的P1>0、P2>0并且P3>0的情况下操作时,按照表4-8中设定的控制特性,按图38(a)和(b)所示,与附件操作的输入量成比例地控制附件的左、右侧导向压力1、2。此时,与单独操作附件的场合相比,降低导向压力的比例增益,使从左侧泵12和右侧泵13输送到附件致动器60的液压油保持在相对较低的压力和流率。
如上所述,当附件59是一种开/闭式破碎机或者通常在上部结构53转动的同时使用的任何其它的开/闭式工具时,本发明的液压回路给予液压油对转动致动器52的输送以优先(转动优先模式)。在附件59是这样一种破碎机或任何其它类似工具的情况下,即该破碎机或类似工具在操作过程中其受铲斗致动器58的冲击角可以调节,给予铲斗优先的设定、也就是将一较高优先级分配给附件的铲斗优先模式是合适的。当附件59较重、因而造成一较重的载荷作用于转臂致动器54等时,可通过选择一种要求降低对附件的优先级的设定、也就是给予铲斗优先并将一较低优先级分配给附件的设定来优化该附件与其它致动器(诸如转臂致动器54)的组合操作。当同步于使用两个泵的液压油的致动器54和/或致动器56而操作附件致动器60时,可通过选择给予组合能力优先的设定、也就是要求恒定地以两泵汇流流率操作附件致动器60的设定,防止附件59的操作速度骤变,从而提高附件59的操作能力。
由于能够将多个用于控制附件致动器60的控制方式储存在存储器中,并在改换成另一种附件时能从所储存的控制方式中选择一个方式,因而控制器43消除了每次改换附件时对设定进行重新调节这一繁复的操作。
由于能够改变储存于存储器中的控制特性,因而控制器43能优化任何其它后加入的控制特性。
而且,本发明的液压回路可使附件致动器60在单独操作模式中达到令人满意的最大工作速度,同时在附件与任何其它致动器52、54、56、56、58组合操作中提供令人满意的操作能力。
在必须改换多个附件来执行的拆除作业或其它作业中,无需每次改换附件时通过单独调节各控制特性(诸如回路配置或压力设定)来设定或调节液压回路;通过对多个控制工况进行分组来制备多个控制方式,并从这些控制方式中选择一个方式,从而可集体地设定多个控制特性。因此,本发明有利于在改换附件时所进行的调节操作。
本发明的另一优点在于,能够在任何需要的时候通过改写控制特性来优化对某些其它附件致动器60的液压回路的控制。
按照图1所示的实施例,导向操作控制阀21到28由一液压导向系统控制。但是,本发明的控制系统也可用于控制适于由电信号操作的电磁操作控制阀。
在这种情况下,就不需要提供导向压力控制液压回路31、33、35、37或导向压力传感器32、34、36、38了,这是因为控制器43能够处理从电气操纵杆等输入的电信号,并通过输出电信号而直接控制电磁操作控制阀。
工业实用性
本发明的控制系统的用途并不局限于液压挖掘机的液压回路;它还可应用于任何其它工作机器的同时操作多个液压致动器的液压回路。

Claims (7)

1.一种液压回路控制系统,包括:
多个分别对应地用于控制从多个泵输送到一特定致动器的特定控制阀;
多个分别对应地用于控制从所述多个泵输送到一或多个其它致动器的其它控制阀;
用于区分单独操作所述特定致动器的控制工况和同步于任何其它致动器操作所述特定致动器的控制工况的辨别装置;以及
一用于根据所辨别出的控制工况控制特定控制阀的控制特性的控制器,该控制器具有储存各控制阀的控制特性并在储存于其中的多个控制特性中选择最适合于控制工况的特性的功能。
2.如权利要求1所述的液压回路控制系统,其特征在于:
各提供有两个泵和特定控制阀;并且
该控制器具有这样一种功能,即当判明特定致动器与任何其它致动器组合操作时,该控制器按照组合操作模式的泵选择标准自动调节控制信号而输出给该两个特定控制阀,将特定致动器的液压流体源从该两个泵切换到其中的任何一个泵,该标准相对于其它致动器是预先设定的。
3.如权利要求1到2的任一项所述的液压回路控制系统,其特征在于:
该控制器具有储存多个控制方式的功能,这些控制方式包括多个分组的特定控制阀的控制特性;并且,
该液压回路控制系统包括一用于从这些控制方式中选出最适合于特定致动器的控制方式的控制方式选择装置。
4.如权利要求3所述的液压回路控制系统,其特征在于:
该控制器具有一控制方式,该控制方式包括这样的控制特性,以使得在控制器判明组合操作并且有较大载荷作用于其它致动器时,减小输出信号相对于待输入给特定控制阀的操作量的比。
5.如权利要求1到2的任一项所述的液压回路控制系统,其特征在于:
该控制器具有一控制特性改写装置,它适于用对应于某些其它致动器的其它控制特性来改写当前储存在控制器中的控制特性。
6.如权利要求1到2的任一项所述的液压回路控制系统,其特征在于:
该特定致动器是用于操作连接于一液压挖掘机的工作装置前端的附件的一附件致动器;并且
该其它致动器是除该附件致动器以外的工作致动器。
7.如权利要求6所述的液压回路控制系统,其特征在于:
该控制器能够储存多个控制方式,它们包括多个特定控制阀的控制特性,这些特性按照能以可互换方式连接于同一工作装置的多个附件分组;并且
该控制器具有一控制方式选择装置,用于在附件改换时从这些控制方式中选出适合于新连接的附件的致动器的一种方式。
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