CN203670322U

CN203670322U - 一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统

Info

Publication number: CN203670322U
Application number: CN201320685587.5U
Authority: CN
Inventors: 徐礼超; 葛如海; 胡满江
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2023-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，适用于包括装载机在内的工程车辆液压缸运动速度与方向的控制，该电液比例控制系统包括感应机构、反应机构和检测机构，在操作者设定好液压缸的运动速度和方向后，感应机构会打开相应的阀门，使反应机构按照设定好的方向进行运动，再通过检测机构的检测和调节，最终使反应机构按照设定好的速度进行运动；采用该电液比例控制系统，能够方便切换液压缸运动方向，实现液压缸运动速度的精确控制，减轻驾驶员劳动强度，降低液压系统工作时产生的冲击，提高液压系统工作平顺性、可靠性及液压元件的使用寿命。

Description

一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，适用于包括装载机在内的工程车辆液压缸运动速度与方向的控制。

背景技术

随着我国进入“十二五”发展阶段，国内的基础设施建设正在不断地加大，对工程机械的需求量也日益增多。作为土方机械主导产品之一的装载机，由于其具有用途广、生产效率高、作业成本低以及作业能力强等特点，目前在基础设施建设中应用十分广泛。

工作装置和转向装置的液压系统是装载机的重要组成部分，由其提供的液压能可驱动机械系统去完成各种作业任务。目前，我国生产的装载机液压系统大部分采用手动阀控制，这种控制方式由于存在着诸如作业过程始终需要人工手动操作、执行机构运动速度不能准确控制、工作时对液压系统和工作装置本身产生较大冲击等缺点，因而影响了系统工作的轻便性、可靠性、准确性与元件使用寿命。为克服传统液压系统控制方式存在的不足，有必要开发一种新型的装载机液压缸运动速度电液比例控制系统。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，采用该电液比例控制系统，能够方便切换液压缸运动方向，实现液压缸运动速度的精确控制，减轻驾驶员劳动强度，降低液压系统工作时产生的冲击，提高液压系统工作平顺性、可靠性及液压元件的使用寿命。

本实用新型的技术解决方案是：一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，包括感应机构、反应机构和检测机构，

感应机构包括左电磁线圈、右电磁线圈、左衔铁、右衔铁、左顶杆、右顶杆、左回油阀钢球、右回油阀钢球、左回油腔、右回油腔、左分离杆、右分离杆、左控制口、右控制口、左进油阀钢球、右进油阀钢球、左进油腔、右进油腔、左回位弹簧、右回位弹簧，左衔铁位于左电磁线圈内，通过左顶杆与左回油腔内的左回油阀钢球相连，左回油阀钢球通过左分离杆连接左进油腔内的左进油阀钢球，在左进油阀钢球与左进油腔内壁之间安装左回位弹簧，右衔铁位于右电磁线圈内，通过右顶杆与右回油腔内的右回油阀钢球相连，右回油阀钢球通过右分离杆连接右进油腔内的右进油阀钢球，在右进油阀钢球与右进油腔内壁之间安装右回位弹簧；

反应机构包括节流阀、液压泵、溢流阀、过滤器、储油箱、多路阀阀体、左复位弹簧、右复位弹簧、左控制腔、右控制腔、阀芯、液压缸、无杆腔、有杆腔、活塞、活塞杆和油管，左进油腔经节流阀与液压泵出油口相通，液压泵的出油口还通过油管和多路阀阀体的进油口P相通，在液压泵出油口和储油箱之间装有溢流阀与过滤器，液压泵进油口经油管和储油箱相通，右进油腔经节流阀与液压泵出油口相通，多路阀阀体的左控制腔、右控制腔内分别装有左复位弹簧、右复位弹簧，阀芯位于左复位弹簧和右复位弹簧中间，左控制腔、右控制腔经油管分别与左控制口、右控制口相通，多路阀阀体的油口C、D分别通过油管与液压缸的有杆腔的油口E、无杆腔的油口F相通，油口A、B经油管与储油箱相通；

检测机构包括位移传感器、一号信号处理电路、时间计数器、比较器、二号信号处理电路、多路开关、电阻、左导线、右导线，活塞杆端部与液压缸缸体之间安装有位移传感器，一号信号处理电路一端与位移传感器相连，一端与时间计数器相连，另一端连接比较器，比较器连接二号信号处理电路，二号信号处理电路连接多路开关，多路开关的左、右位经左导线、右导线分别与左电磁线圈、右电磁线圈相连，中位则串联电阻后搭铁。

进一步地，左进油阀钢球左侧的进油口开度与左进油阀钢球向右移动的距离成正比，右进油阀钢球右侧的进油口开度与右进油阀钢球向左移动的距离成正比。

进一步地，阀芯处于中位时，多路阀阀体的油口A、P、B均被关闭；阀芯向左移动时，油口P、A被打开，油口P与油口D相通，油口C与油口A相通；阀芯向右移动时，油口P、B被打开，油口P与油口C相通、油口D与油口B相通。

进一步地，一号信号处理电路根据输入的位移传感器信号与时间计数器信号可计算出活塞杆伸出或缩回时的反馈速度，该反馈速度和操作者设定的运动速度通过比较器进行比较，若两者差值不为零，则此时输入二号信号处理电路的信号也不为零，二号信号处理电路对该输入信号进行处理后输出的电流信号经多路开关、右导线或左导线分别施加于右电磁线圈或左电磁线圈上。

本实用新型具有如下优点：

1、该电液比例控制系统设计合理，结构新颖，工作性能稳定。

2、该电液比例控制系统方便切换液压缸运动方向，能对液压缸运动速度进行连续调节，有效地减轻了操作者劳动强度，适应了装载机不同作业环境下的操作需求。

3、减少了人工手动操纵多路阀时对液压系统和工作装置造成的冲击，提高了液压系统工作平顺性和液压元件使用寿命。

附图说明

图1为装载机液压缸运动速度电液比例控制系统原理图。

图中：1.左电磁线圈，2.左衔铁，3.左顶杆，4.左回油阀钢球，5.左回油腔，6.左分离杆，7.左控制口G，8.左进油阀钢球，9.左进油腔，10.左回位弹簧，11.节流阀，12.液压泵，13.溢流阀，14.过滤器，15.储油箱，16.右回位弹簧，17.右进油腔，18.右进油阀钢球，19.右分离杆，20.右控制口H，21.右回油腔，22.右回油阀钢球，23.右顶杆，24.右衔铁，25.右电磁线圈，26.右导线，27.多路阀阀体，28.右复位弹簧，29.右控制腔，30.阀芯，31.液压缸，32.无杆腔，33.活塞，34.活塞杆，35.有杆腔，36.位移传感器，37.一号信号处理电路，38.时间计数器，39.比较器，40.左控制腔，41.左复位弹簧，42.二号信号处理电路，43.多路开关，44.电阻，45.左导线。

具体实施方式

如图1所示，该电液比例控制系统包括左电磁线圈1、右电磁线圈25、左衔铁2、右衔铁24、左顶杆3、右顶杆23、左回油阀钢球4、右回油阀钢球22、左回油腔5、右回油腔21、左分离杆6、右分离杆19、左控制口7、右控制口20、左进油阀钢球8、右进油阀钢球18、左进油腔9、右进油腔17、左回位弹簧10、右回位弹簧16、节流阀11、液压泵12、溢流阀13、过滤器14、储油箱15、左导线45、右导线26、多路阀阀体27、左复位弹簧41、右复位弹簧28、左控制腔40、右控制腔29、阀芯30、液压缸31（包括无杆腔32、有杆腔35、活塞33、活塞杆34）、位移传感器36、一号信号处理电路37、时间计数器38、比较器39、二号信号处理电路42、多路开关43、电阻44，左衔铁2位于左电磁线圈1内，通过左顶杆3与左回油腔5内的左回油阀钢球4相连，左回油阀钢球4通过左分离杆6连接左进油腔9内的左进油阀钢球8，在左进油阀钢球8与左进油腔9内壁之间安装左回位弹簧10，左进油腔9经节流阀11与液压泵12出油口相通，液压泵12的出油口还通过油管和多路阀阀体27的进油口P相连，在液压泵12出油口和储油箱15之间装有溢流阀13与过滤器14，液压泵12进油口经油管和储油箱15相连，右衔铁24位于右电磁线圈25内，通过右顶杆23与右回油腔21内的右回油阀钢球22相连，右回油阀钢球22通过右分离杆19连接右进油腔17内的右进油阀钢球18，在右进油阀钢球18与右进油腔17内壁之间安装右回位弹簧16，右进油腔17经节流阀11与液压泵12出油口相通，多路阀阀体27的左控制腔40、右控制腔29内分别装有左复位弹簧41、右复位弹簧28，阀芯30位于左复位弹簧41和右复位弹簧28中间，左控制腔40、右控制腔29经油管分别与左控制口7、右控制口20相连，多路阀阀体27的油口C、D分别通过油管与液压缸31的有杆腔35的油口E、无杆腔32的油口F相连，油口A、B经油管与储油箱相通，在活塞杆34端部与液压缸31缸体之间安装有位移传感器36，位移传感器36信号与时间计数器38信号输入一号信号处理电路37进行处理，得到的反馈速度送入比较器39和要求的速度进行比较，两者差值信号经二号信号处理电路42处理后输出电流信号，该电流信号送给多路开关43，多路开关43的左、右位经左导线45、右导线26分别与左电磁线圈1、右电磁线圈25相连，中位则串联电阻44后搭铁。

当液压缸31不需要动作时，多路开关43处于中位，要求的速度和活塞运动的反馈速度均为零，此时左电磁线圈1、右电磁线圈25均无电流流过，左进油阀钢球8在左回位弹簧10作用下、右进油阀钢球18在右回位弹簧16作用下均关闭各自的进油口，阀芯30左控制腔40、右控制腔29的压力与储油箱15压力相同，没有压差，阀芯30在左复位弹簧41与右复位弹簧28作用下处于中位，其上的油口A、P、B均关闭，此时液压缸31的E、F油口均无工作油液流入或流出，液压泵12泵出的油液经溢流阀13与过滤器14流回储油箱15。

当液压缸31的活塞杆34需要伸出时，操作者将多路开关43置于右位，并根据作业物料性质设定好活塞33的运动速度，一号信号处理电路37根据输入的位移传感器36信号与时间计数器38信号可计算出活塞杆34伸出时的反馈速度，该反馈速度和操作者设定的运动速度通过比较器39进行比较，若两者差值不为零，则此时输入二号信号处理电路42的信号也不为零，在对输入信号进行处理后，由该电路输出的电流信号经多路开关43、右导线26施加于右电磁线圈25上，在磁场的作用下，受到向左吸引力的右衔铁24通过右顶杆23推动右回油阀钢球22左移关断回油口，同时右回油阀钢球22向左推动右分离杆19，使右进油阀钢球18克服右回位弹簧16弹力向左移动而打开进油口，此时液压泵12的出口油液经节流阀11、右进油腔17的进油口、右控制口20和油管流入多路阀右控制腔29，阀芯30在右控制腔29内油压作用下，克服右复位弹簧28拉力和左复位弹簧41推力向左移动，打开油口P、A，使多路阀阀体27上的油口P与D相通、油口C与A相通，此时液压泵12泵出的高压油经液压泵12与多路阀油口P间油管、多路阀阀体27、油口D与F间油管进入液压缸31的无杆腔32，推动活塞33、活塞杆34向左移动，有杆腔35内的油液经油口E与C间油管、多路阀阀体27、油口A与储油箱间油管流回储油箱，多路阀左控制腔40的油液则经油管、左控制口7流回储油箱，在活塞33移动时，通过实时比较其反馈速度与要求速度的差值来调整施加于右电磁线圈25的电流大小，进而通过改变右进油阀钢球18右侧的进油口开度来调整活塞33运动速度，直至活塞33实际移动速度与要求速度相等，此时由二号信号处理电路42通过多路开关43向右电磁线圈25输入稳定的电流信号，以保证活塞杆34按要求的速度向左伸出，当活塞33运动到液压缸31左极限位置时，使多路开关43置于中位、要求的速度调整为零，此时右电磁线圈25断电，电磁力消失，右进油阀钢球18在右回位弹簧16作用下向右移动关闭右进油腔17进油口的同时，通过右分离杆19推动右回油阀钢球22右移并打开右回油腔21的回油口，多路阀右控制腔29内的油液经油管、右控制口20流回储油箱，右控制腔29内的油压减小，在多路阀左控制腔40内左复位弹簧41推力与右控制腔29内右复位弹簧28拉力共同作用下，阀芯30右移关闭油口A、P、B，使多路阀的油液不再进入液压缸31的无杆腔32，有杆腔35的油液也不再流回多路阀，此时活塞33保持左极限位置不变，液压泵12泵出的油液经溢流阀13与过滤器14流回储油箱15，阀芯30右移时，储油箱中的油液经左回油腔5的回油口、左控制口7及油管向多路阀左控制腔40补油。

当液压缸31的活塞杆34需要缩回时，操作者将多路开关43置于左位，并根据作业物料性质设定好活塞33的运动速度，一号信号处理电路37根据输入的位移传感器36信号与时间计数器38信号可计算出活塞杆34缩回时的反馈速度，该反馈速度和操作者设定的运动速度通过比较器39进行比较，若两者差值不为零，则此时输入二号信号处理电路42的信号不为零，在对输入信号进行处理后，由该电路输出的电流信号经多路开关43、左导线45施加于左电磁线圈1上，在磁场的作用下，受到向右吸引力的左衔铁2通过左顶杆3推动左回油阀钢球4右移关断回油口，同时左回油阀钢球4向右推动左分离杆6，使左进油阀钢球8克服左回位弹簧10弹力向右移动而打开进油口，此时液压泵12的出口油液经节流阀11、左进油腔9的进油口、左控制口7和油管流入多路阀左控制腔40，阀芯30在左控制腔40内油压作用下克服左复位弹簧41拉力和右复位弹簧28推力向右移动，打开油口P、B，使多路阀阀体27上的油口P与C相通、油口D与B相通，此时液压泵12泵出的高压油经液压泵12与多路阀油口P间油管、多路阀阀体27、油口C与E间油管进入液压缸31的有杆腔35，推动活塞33、活塞杆34向右移动，无杆腔32内的油液经油口F与D间油管、多路阀阀体27、油口B与储油箱间油管流回储油箱，多路阀右控制腔29的油液则经油管、右控制口20流回储油箱，在活塞33移动时，通过实时比较其反馈速度与要求速度的差值来调整施加于左电磁线圈1的电流大小，进而通过改变左进油阀钢球8左侧的进油口开度来调整活塞33运动速度，直至活塞33实际移动速度与要求速度相等，此时由二号信号处理电路42通过多路开关43向左电磁线圈1输入稳定的电流信号，以保证活塞杆34按要求的速度向右缩回，当活塞33运动到液压缸31右极限位置时，使多路开关43置于中位、要求的速度调整为零，此时左电磁线圈1断电，电磁力消失，左进油阀钢球8在左回位弹簧10作用下向左移动关闭左进油腔9进油口的同时，通过左分离杆6推动左回油阀钢球4左移并打开左回油腔5的回油口，多路阀左控制腔40内的油液经油管、左控制口7流回储油箱，左控制腔40内的油压减小，在多路阀右控制腔29内右复位弹簧28推力与左控制腔40内左复位弹簧41拉力共同作用下，阀芯30左移关闭油口A、P、B，使多路阀的油液不再进入液压缸31的有杆腔35，无杆腔32的油液也不再流回多路阀，此时活塞33保持右极限位置不变，液压泵12泵出的油液经溢流阀13与过滤器14流回储油箱15，阀芯30左移时，储油箱中的油液经右回油腔21的回油口、右控制口20及油管向多路阀右控制腔29补油。

Claims

1.一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，其特征是：

包括感应机构、反应机构和检测机构，所述感应机构包括左电磁线圈（1）、右电磁线圈（25）、左衔铁（2）、右衔铁（24）、左顶杆（3）、右顶杆（23）、左回油阀钢球（4）、右回油阀钢球（22）、左回油腔（5）、右回油腔（21）、左分离杆（6）、右分离杆（19）、左控制口（7）、右控制口（20）、左进油阀钢球（8）、右进油阀钢球（18）、左进油腔（9）、右进油腔（17）、左回位弹簧（10）、右回位弹簧（16），左衔铁（2）位于左电磁线圈（1）内，通过左顶杆（3）与左回油腔（5）内的左回油阀钢球（4）相连，左回油阀钢球（4）通过左分离杆（6）连接左进油腔（9）内的左进油阀钢球（8），在左进油阀钢球（8）与左进油腔（9）内壁之间安装左回位弹簧（10），右衔铁（24）位于右电磁线圈（25）内，通过右顶杆（23）与右回油腔（21）内的右回油阀钢球（22）相连，右回油阀钢球（22）通过右分离杆（19）连接右进油腔（17）内的右进油阀钢球（18），在右进油阀钢球（18）与右进油腔（17）内壁之间安装右回位弹簧（16）；

所述反应机构包括节流阀（11）、液压泵（12）、溢流阀（13）、过滤器（14）、储油箱（15）、多路阀阀体（27）、左复位弹簧（41）、右复位弹簧（28）、左控制腔（40）、右控制腔（29）、阀芯（30）、液压缸（31）、无杆腔（32）、有杆腔（35）、活塞（33）、活塞杆（34）和油管，左进油腔（9）经节流阀（11）与液压泵（12）出油口相通，液压泵（12）的出油口还通过油管和多路阀阀体（27）的进油口P相通，在液压泵（12）出油口和储油箱（15）之间装有溢流阀（13）与过滤器（14），液压泵（12）进油口经油管和储油箱（15）相通，右进油腔（17）经节流阀（11）与液压泵（12）出油口相通，多路阀阀体（27）的左控制腔（40）、右控制腔（29）内分别装有左复位弹簧（41）、右复位弹簧（28），阀芯（30）位于左复位弹簧（41）和右复位弹簧（28）中间，左控制腔（40）、右控制腔（29）经油管分别与左控制口（7）、右控制口（20）相通，多路阀阀体（27）的油口C、D分别通过油管与液压缸（31）的有杆腔（35）的油口E、无杆腔（32）的油口F相通，油口A、B经油管与储油箱（15）相通；

所述检测机构包括位移传感器（36）、一号信号处理电路（37）、时间计数器（38）、比较器（39）、二号信号处理电路（42）、多路开关（43）、电阻（44）、左导线（45）、右导线（26），活塞杆（34）端部与液压缸（31）缸体之间安装有位移传感器（36），一号信号处理电路（37）一端与位移传感器（36）相连，一端与时间计数器（38）相连，另一端连接比较器（39），比较器（39）连接二号信号处理电路（42），二号信号处理电路（42）连接多路开关（43），多路开关（43）的左、右位经左导线（45）、右导线（26）分别与左电磁线圈（1）、右电磁线圈（25）相连，中位则串联电阻（44）后搭铁。

2.根据权利要求1所述的一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，其特征是：所述左进油阀钢球（8）左侧的进油口开度与左进油阀钢球（8）向右移动的距离成正比，所述右进油阀钢球（18）右侧的进油口开度与右进油阀钢球（18）向左移动的距离成正比。

3.根据权利要求1所述的一种装载机液压缸运动速度电液比例控制系统，其特征是：所述阀芯（30）处于中位时，多路阀阀体（27）的油口A、P、B均被关闭；阀芯（30）向左移动时，油口P、A被打开，油口P与油口D相通，油口C与油口A相通；阀芯（30）向右移动时，油口P、B被打开，油口P与油口C相通、油口D与油口B相通。