CN202787344U - 用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，该液压回路及其控制方法包括液压泵、液压执行器的控制主阀和副阀、进行流量分配的马达流量阀和动臂流量阀，动臂流量阀被安装在第一液压泵和动臂控制副阀的液压油路之间，动臂流量阀由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自动臂流量阀到动臂控制副阀的油路和马达流量阀到回转控制阀油路之间的压力；马达流量阀被安装在的第一液压泵和回转控制阀的液压油路之间，马达流量阀由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自动臂流量阀到动臂控制副阀的油路和马达流量阀到回转控制阀油路之间的压力，两个流量分配阀根据两端的控制压力的大小实时调节第一液压泵到液压马达和动臂油缸的流量分配比例，满足动臂举升和回转复合动作的协调性控制和节能性要求。

Description

用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路

技术领域

本实用新型涉及一种变量泵控制回路，特别是涉及一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路。 

背景技术

装车工况是挖掘机最常见的工况，在挖掘机装车过程中动臂举升和回转是装车循环动作一个环节，由于在中型挖掘机中动臂油缸由双泵供油，即有一个泵同时供油给动臂油缸和液压马达，这样经常会出现两个液压执行器的流量分配不合理，从而导致动臂举升和回转过程中经常出现动臂油缸和液压马达的动作不协调，这种动臂油缸和液压马达在时间或空间上的不协调导致了操纵性差、能量损失大、影响工作效率，特别是针对不同负载、不同装车的位置的情况下这种不良现象更加明显。 

现有的动臂复合动作的液压回路如图1所示，包括第一液压泵P1和第二液压泵P2，第一液压泵P1通过油路13和油路12同时供油给液压马达1和动臂油缸2，第二液压泵P2通过油路17单独供油给动臂油缸2，动臂控制主阀6a和动臂控制副阀6b分别控制第二液压泵P2到动臂油缸2和第一液压泵到动臂油缸2油液的方向、流量大小和通断，实现动臂油缸2的伸出、缩回或停止动作。动臂控制主阀6a和动臂控制副阀6b分别通过油路16a和油路16b与动臂油缸2连接，回转控制阀5控制第一液压泵到液压马达1油液的方向、流量大小和 通断，实现液压马达1的正、反方向回转或停止动作。 

流量优先阀20为两位两通阀，左位阀内设有节流孔20a，右位没有设节流孔，动臂举升ON控制信号控制流量优先阀20在左位时，流量优先阀20对油路13节流，第一液压泵P1的流量优先分配给动臂油缸2；取消动臂举升ON信号该流量优先阀20恢复到初始位置，此位置流量优先阀20不对油路13节流。 

因此，动臂举升和回转复合动作的工作过程如下： 

动臂举升和回转复合动作时，回转L或回转R信号和动臂举升ON信号同时输入，回转L或回转R使回转控制阀5动作，动臂举升ON信号使动臂控制主阀6a和动臂控制副阀6b动作，动臂举升ON信号同时使流量优先阀20动作，此时流量优先阀20处在左位并对油路13节流，流向液压马达1的油液流量减少，第一液压泵P1流量通过油路12优先分配给动臂油缸2。 

由于在动臂油缸2和液压马达1同时动作时，该液动臂油缸2和液压马达1的液压压力变化是分阶段变化的，若流量优先阀20在动臂举升和回转复合动作时一直保持在左位，则流量优先阀20一直保持对油路13的节流，这样导致在整个动臂举升和回转复合动作过程中液压马达1会出现流量不足和增加了油路13的压力损失，造成了很大的能量损失，导致了动臂举升和回转复合动作操作性变差、可控性和协调性也比较差。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实现随工作压力大小的变化实时调节泵到动臂油缸和回转马达的流量分配比例，满足动臂提升和回转复合动作的协调性和节能要求的用于控制挖掘机动臂 复合动作的液压回路。 

为达到本实用新型的目的，采用一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，包括第一液压泵和第二液压泵；液压马达，该液压马达通过油路与第一液压泵连接；回转控制阀，该回转控制阀被安装在所述的液压马达和第一液压泵的液压油路之间，动臂油缸，该动臂油缸通过油路与所述的第一液压泵和第二液压泵连接；动臂控制主阀，该动臂控制主阀与所述的第二液压泵连接，动臂控制副阀，该动臂控制副阀与所述的第一液压泵连接，还包括动臂流量阀，所述动臂流量阀被安装在所述的第一液压泵和动臂控制副阀的液压油路之间，所述动臂流量阀由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自于自动臂流量阀到动臂控制副阀油路之间的压力和液压马达到回转控制阀油路之间的压力，所述动臂流量阀具有限制流经所述动臂流量阀油液流量的功能； 

马达流量阀，该马达流量阀被安装在所述的第一液压泵和回转控制阀的液压油路之间，所述马达流量阀由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自动臂流量阀到动臂控制副阀油路之间的压力和液压马达到回转控制阀油路之间的压力，所述马达流量阀具有限制流经所述马达流量阀油液流量的功能。 

所述延时功能的节流孔安装在所述的动臂流量阀控制信号端的油路上。 

所述动臂流量阀和所述马达流量阀可以为电液比例阀或电磁比例阀。 

所述动臂流量阀和所述马达流量阀可以为滑阀结构。 

所述动臂流量阀和所述马达流量阀可以为电磁比例阀。 

所述动臂流量阀到动臂控制副阀油路之间的压力、马达流量阀到回转控制阀油路之间的压力可以转换成电信号，该电信号可以用于动臂流量阀和马达流量阀的控制信号。 

一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，包括第一液压泵和第二液压泵；液压马达，该液压马达通过油路与第一液压泵连接；回转控制阀，该回转控制阀被安装在所述的液压马达和第一液压泵的液压油路之间，动臂油缸，该动臂油缸通过油路与所述的第一液压泵和第二液压泵连接；动臂控制主阀，该动臂控制主阀与所述的第二液压泵连接，动臂控制副阀，该动臂控制副阀与所述的第一液压泵连接，还包括自动优先阀，所述自动优先阀为滑阀结构，处于第一液压泵到回转控制阀之间和第一液压泵到动臂控制副阀之间，所述自动优先阀对第一液压泵到动臂油缸和液压马达的油液进行流量分配，自动优先阀由控制信号控制该阀在左位、中位、右位之间的切换，中位时流量分配面积的比例为1，所述自动优先阀从中位到右位时，逐渐限制到液压马达油液，油液优先供给动臂油缸；所述自动优先阀从中位到左位时，逐渐限制到动臂油缸，油液优先供给液压马达，所述自动优先阀由两端的控制信号，两端的控制信号来自于自动优先阀到动臂控制副阀油路之间的压力和液压马达到回转控制阀油路之间的压力。 

包括节流孔，所述节流孔被安装在所述自动优先阀的控制信号油路上，起到延时功能。 

所述的自动优先阀为电液比例阀，根据两端的控制信号大小判断该自动优先阀的位移量。 

所述的自动优先阀为电磁比例阀，根据两端的控制信号大小判断该自动优先阀的位移量。 

所述的自动优先阀为滑阀，根据两端控制信号的大小判断该自动优先阀的位移量。 

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点： 

1.由于采用了工作油路的压力作为控制信号，液压马达和动臂油缸的流量分配比例可以实时地根据油路压力大小的差值决定流量分配的比例，可以实时快速地控制油液分配的比例。 

2.在动臂提升和回转的复合动作中，根据油路中的压力变化情况，采取限制流量分配不同的控制阶段，不同压力情况下实现不同的限制流量功能减少压力损失，节省能量。 

附图说明

图1为现有技术的液压回路示意图 

其中：20、流量优先阀； 

图2为本实用新型实施例一的液压回路示意图 

其中：1、液压马达；2、动臂油缸；3、马达流量阀；4动臂流量阀；5回转控制阀；6a、动臂控制主阀；6b、动臂控制副阀；7、节流孔；P1、第一液压泵；P2、第二液压泵 

图3为本实用新型实施例二的液压回路示意图 

其中：8、自动优先阀 

图4为本实用新型的控制方法流程图 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步详细的说明。 

实施例一 

现参照图2对本实用新型的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压 回路的优选实施例一进行详细描述。 

图2为本实用新型的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路的第一个实施例的示意图，如图2所示，本实用新型的液压回路有第一液压泵P1和第二液压泵P2，各自产生液压油液供给液压回路,第一液压泵P1产生液压油液经过油路12，并由油路12分流给油路13和油路14供给，油路13供油给液压马达1，油路17和油路14联合供油给动臂油缸2。在油路13处设置有马达流量阀3，马达流量阀3在右位对流经该马达流量阀3的油液限制流量，在左位时取消限制流量，并从左位切换到右位的过程中为逐渐限制流量的过程，利用马达流量阀3的限制流量作用改变流经该马达流量阀3油液流量的大小。在油路14上设置动臂流量阀4，所述动臂流量阀4在左位时对流经所述动臂流量阀4的油液限制流量，右位时取消限制流量，并从左位切换到右位的过程中为逐渐取消限制流量的过程；动臂流量阀4用于控制油路14的油液流量的大小，利用动臂流量阀4的限制流量作用改变流经该动臂流量阀4油液流量的大小。马达流量阀3两端的控制信号由油路13a压力Ps1和油路15b压力Ps2组成，油路13a与油路13连接，油路15b与油路14连接。动臂流量阀4两端的控制信号由油路13b压力Ps1和油路15a压力Ps2组成，油路13b与油路13连接，油路15a与油路14连接，在油路15a油路上设置节流孔7,节流孔7用于控制动臂流量阀4的延时动作,即使流量阀4延时切换到右位，此延时时间可在0.1～1s之间。 

动臂控制副阀6b与动臂流量阀4通过油路14连接，动臂控制副阀6b的位移由外部控制信号动臂举升ON信号控制，动臂控制主阀6a与第二液压泵P2通过油路17连接，动臂控制主阀6a的位移由外部 控制信号动臂举升ON信号控制或动臂下降DW信号控制，动臂控制主阀6a通过油路16a和动臂控制副阀6b通过油路16b供油给动臂油缸2，动臂控制副阀6b和动臂控制主阀6a共同控制第一液压泵P1和第二液压泵P2到动臂油缸2的伸出、缩回和保持静止。 

因此若进行动臂举升和回转的动臂复合动作操作时，动臂主控制阀6a和动臂副控制阀6b动作使动臂油缸2伸出，回转L信号或回转R信号使液压马达1回转，此时动臂流量阀4和马达流量阀3根据油路13压力Ps1、油路14的压力Ps2形成控制信号共同控制马达流量阀3和动臂流量阀4的动作方向和位移量，对油路12的油液流量进行分配。 

若Ps1＞Ps2，压力差值满足Ps1-Ps2＞Pd，动臂流量阀4和马达流量阀3处于左位，此时动臂流量阀4对油路14限制流量，油液优先供应液压马达1，流量分配的比例由动臂流量阀4决定，马达流量阀3处于不限制流量状态，根据压力差值Pd的大小决定动臂流量阀4的位移量和马达流量阀3的位移量。 

若Ps1和Ps2的值相近，压力差值满足|Ps1-Ps2|≤Pd，此时马达流量阀3不对油路13限制流量和动臂流量阀4不对油路14限制流量，流经马达流量阀3和动臂流量阀4的压损非常小，节省了能量，根据压力差值Pd的大小决定动臂流量阀4的位移量和马达流量阀3的位移量。 

若Ps2＞Ps1，压力差值满足Ps2-Ps1＞Pd，动臂流量阀4和马达流量阀3处于右位，此时马达流量阀3对油路13限制流量，油液优先供应动臂油缸2，流量分配的比例由马达流量阀3决定，而动臂流量阀4处于不限制流量状态，流经动臂流量阀4的压损非常小，根据 压力差值Pd的大小决定动臂流量阀4的位移量和马达流量阀3的位移量。 

Pd值范围可在0~5MPa之间并包括0Mpa和5Mpa，同时可对马达流量阀3和动臂流量阀4单独设置不同的Pd值，以满足实际工况的要求。 

实施例二 

图3为本实用新型的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路的第二个实施例的示意图，如图3所示，本实用新型的液压回路有第一液压泵P1和第二液压泵P2，各自产生液压油液供给液压回路,第一液压泵P1产生液压油液经过油路12，并由油路12分流给油路13和油路14，油路13供油给液压马达1，油路17和油路14联合供油给动臂油缸2。在油路12处设置有自动优先阀8，自动优先阀8有可在三个位置处工作，并在阀内对油路12的油液分流到油路13和油路14，左位对油路13限制流量，优先供油给油路14，右位对油路14限制流量，优先供油给油路13，处于中位时不对油路13和油路14限制流量。自动优先阀8的控制信号取自油路13a的压力Ps1和油路15a的压力Ps2作为控制信号，油路13a连接油路13，油路15a和油路14连接，在油路13a处设置有节流孔9，节流孔9起延时功能。 

此自动优先阀8的运动根据动臂举升和回转的复合动作操作而动作，若进行动臂举升和回转的复合动作操作，动臂主控制阀6a和动臂副控制阀6b动作使动臂油缸2伸出，回转L信号或回转R信号使液压马达1回转，此时自动优先阀8根据油路13、油路14的油液压力大小调节位移，油路13a的压力Ps1形成自动优先阀的控制信号, 油路15a的压力Ps2形成自动优先阀8的控制信号。 

控制信号Ps1和Ps2共同决定自动优先阀8的位移量，改变油路12的油液到油路13和油路14的流量分配的比例，其控制如下： 

若Ps1＞Ps2，压力差值满足Ps1-Ps2＞P d，此时自动优先阀8对油路14限制流量，油液优先供应液压马达1，流量分配的比例由自动优先阀8位移量决定。 

若Ps1和Ps2的值相近，压力差值满足|Ps1-Ps2|≤Pd，此时自动优先阀8不对油路13和油路14限制流量，或者限制流量量很小，使通过自动优先阀8的压力损失非常小，节省了能量。 

若Ps2＞Ps1，压力差值满足Ps2-Ps1＞Pd，此时自动优先阀8对油路13限制流量，油液优先供应动臂油缸2，流量分配的比例由自动优先阀8位移量3决定。 

Pd值范围可在0~5MPa之间并包括0Mpa和5Mpa。 

一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路的控制方法，其控制方法的流程如图4所示，其控制的步骤如下： 

输入动臂举升ON控制信号，控制动臂控制主阀、动臂控制副阀动作，随后动臂油缸动作，同时输入回转控制阀控制信号回转L或回转R信号，随后液压马达1动作； 

动臂流量阀到动臂控制副阀油路之间的压力Ps2和马达流量阀到回转控制阀油路之间的压力Ps1作为马达流量阀和动臂流量阀的控制信号。 

随着动臂提升和回转动作的运行，该控制信号Ps1和Ps2的压力随着动作变化，此时有三种情况进行调节： 

若Ps1＞Ps2，压力差值满足Ps1-Ps2＞Pd，Pd为设置的压力值， 此时动臂流量阀处于左位并对动臂流量限制流量，马达流量阀处于左位不对液压马达限制流量，动臂流量阀和马达流量阀的位移大小由Ps1-Ps2压力差值的大小决定。 

若Ps1和Ps2的值相近，压力差值满足|Ps1-Ps2|≤Pd，Pd为设置的压力值，此时动臂流量阀处于右位并不对动臂流量限制流量，马达流量阀处于左位并不对液压马达限制流量，动臂流量阀和马达流量阀的位移大小由|Ps1-Ps2|压力差值的大小决定。 

若Ps2＞Ps1，压力差值满足Ps2-Ps1＞Pd，Pd为设置的压力值，此时动臂流量阀处于右位并不对动臂流量限制流量，马达流量阀处于右位并对液压马达限制流量，动臂流量阀和马达流量阀的位移大小由Ps2-Ps1压力差值的大小决定。 

Pd值范围可在0~5MPa之间并包括0Mpa和5Mpa，同时可对动臂流量阀和马达流量阀单独设置不同的Pd值，以满足实际工况的要求。 

Claims (8)

1.一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，包括第一液压泵（P1）和第二液压泵（P2）；液压马达（1），该液压马达（1）通过油路与第一液压泵（P1）连接；回转控制阀（5），该回转控制阀（5）被安装在所述的液压马达（1）和第一液压泵（P1）的液压油路之间，动臂油缸（2），该动臂油缸（2）通过油路与所述的第一液压泵（P1）和第二液压泵（P2）连接；动臂控制主阀（6a），该动臂控制主阀（6a）与所述的第二液压泵（P2）连接，动臂控制副阀（6b），该动臂控制副阀（6b）与所述的第一液压泵（P1）连接，其特征在于：还包括动臂流量阀（4），所述动臂流量阀（4）被安装在所述的第一液压泵（P1）和动臂控制副阀（6b）的液压油路之间，所述动臂流量阀（4）由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自动臂流量阀（4）到动臂控制副阀（6b）油路之间的压力和液压马达（1）到回转控制阀（5）油路之间的压力，所述动臂流量阀（4）具有限制流经所述动臂流量阀（4）油液流量的功能； 

马达流量阀（3），该马达流量阀（3）被安装在所述的第一液压泵（P1）和回转控制阀（5）的液压油路之间，所述马达流量阀（3）由两端的控制信号控制，两端的控制信号来自动臂流量阀（4）到动臂控制副阀（6b）油路之间的压力和液压马达（1）到回转控制阀（5）油路之间的压力，所述马达流量阀（3）具有限制流经所述马达流量阀（3）油液流量的功能。 

2.根据权利要求1所述的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：延时功能的节流孔（7）安装在所述的动臂流量阀（4）控制信号端的油路上。 

3.根据权利要求2所述的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：所述动臂流量阀和所述马达流量阀可以为电液比例阀或电磁比例阀。 

4.根据权利要求1所述的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：所述动臂流量阀到动臂控制副阀油路之间的压力、马达流量阀到回转控制阀油路之间的压力可以转换成电信号，该电信号可以用于动臂流量阀和马达流量阀的控制信号。 

5.一种用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，包括第一液压泵（P1）和第二液压泵（P2）；液压马达（1），该液压马达（1）通过油路与第一液压泵（P1）连接；回转控制阀（5），该回转控制阀（5）被安装在所述的液压马达（1）和第一液压泵（P1）的液压油路之间，动臂油缸（2），该动臂油缸（2）通过油路与所述的第一液压泵（P1）和第二液压泵（P2）连接；动臂控制主阀（6a），该动臂控制主阀（6a）与所述的第二液压泵（P2）连接，动臂控制副阀（6b），该动臂控制副阀（6b）与所述的第一液压泵（P1）连接，其特征在于：还包括自动优先阀（8），所述自动优先阀（8）为滑阀结构，处于第一液压泵（P1）到回转控制阀（5）之间和第一液压泵（P1）到动臂控制副阀（6b）之间，所述自动优先阀（8）对第一液压泵（P1）到动臂油缸（2）和液压马达（1）的油液进行流量分配，自动优先阀（8）由控制信号控制该阀在左位、中位、右位之间的切换，所述自动优先阀（8）从中位到右位时，逐渐限制到液压马达（1）油液，油液优先供给动臂油缸（2）；所述自动优先阀（8）从中位到左位时，逐渐限制到动臂油缸（2），油液优先供给液压马达（1），所述自动优先阀（8）由两端的控制信号，两端的控制信号来自于自动优先阀（8）到动臂控制副阀（6b）油路之间的压力和液压马达（1）到回转控制阀（5）油 路之间的压力。 

6.根据权利要求5所述用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：包括节流孔（9），所述节流孔（9）被安装在所述自动优先阀（8）的控制信号油路上，起到延时功能。 

7.根据权利要求6所述的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：所述的自动优先阀（8）为电液比例阀，根据两端的控制信号大小判断该自动优先阀的位移量。 

8.根据权利要求6所述的用于控制挖掘机动臂复合动作的液压回路，其特征在于：所述的自动优先阀（8）为滑阀结构，根据两端控制信号的大小判断该自动优先阀的位移量。 

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