CN213744202U - 一种液压缸的控制系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压缸的控制系统及挖掘机，涉及挖掘机技术领域。该液压缸的控制系统包括液压缸、液压泵和再生阀，液压缸包括有杆腔和无杆腔；液压泵包括第一吸排油口和第二吸排油口，第一吸排油口与有杆腔连通形成第一油路，第二吸排油口与无杆腔连通形成第二油路；再生阀连接于第一油路和第二油路之间，以将第一油路和第二油路连通形成再生油路，再生阀的液控油口与第二吸排油口相连，以控制再生油路的通断。该液压缸的控制系统为一个独立的闭式泵控系统，具有节能、控制简单及维修方便的优点；通过再生阀可实现液压缸活塞杆伸出过程中有杆腔为无杆腔补油，满足无杆腔对流量的要求，同时避免在负载情况下无杆腔吸空情况的出现。

Description

一种液压缸的控制系统及挖掘机

技术领域

本实用新型涉及挖掘机技术领域，尤其涉及一种液压缸的控制系统及挖掘机。

背景技术

目前挖掘机的斗杆液压缸多采用多路阀控制，为开式阀控系统，其通过多路阀节流口大小及阀芯位置，来调节斗杆液压缸的活塞杆运动方向及速度，因阀口节流为斗杆液压缸的活塞杆运动速度的主要控制方式，所以能量损失较大，且其和挖掘机其它执行机构的系统不可分割，所以其控制效果会受到其它执行机构影响，在调试和故障处理过程中，如果不能判断该影响，将会带来较大困难。

现有技术中的挖掘机的斗杆液压缸闭式泵控系统，控制结构复杂，且无法实现无杆腔流量再生控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种液压缸的控制系统及挖掘机，以使挖掘机斗杆的液压缸的控制系统具有节能、控制简单和维修方便的优点，且能实现无杆腔流量再生控制。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种液压缸的控制系统，其包括：

液压缸，所述液压缸包括有杆腔和无杆腔；

液压泵，所述液压泵包括第一吸排油口和第二吸排油口，所述第一吸排油口与所述有杆腔连通形成第一油路，所述第二吸排油口与所述无杆腔连通形成第二油路；

再生阀，所述再生阀连接于所述第一油路和所述第二油路之间，以将所述第一油路与所述第二油路连通形成再生油路，所述再生阀的液控油口与所述第二吸排油口相连，以控制所述再生油路的通断。

可选地，液压缸的控制系统还包括再生切断阀，所述再生切断阀连接于所述第一油路，且所述再生切断阀的液控油口与所述第二吸排油口相连，以控制所述再生油路的切断。

可选地，液压缸的控制系统还包括负载保持阀，所述负载保持阀连接于所述第一油路，且所述负载保持阀的液控油口与所述第一吸排油口相连。

可选地，所述负载保持阀和所述再生切断阀并联于所述第一油路。

可选地，液压缸的控制系统还包括第一安全阀和第二安全阀，所述第一安全阀的入口与所述有杆腔相连，所述第一安全阀的出口与所述无杆腔相连；所述第二安全阀的入口与所述无杆腔相连，所述第二安全阀的出口与所述有杆腔相连。

可选地，所述第一安全阀和所述第二安全阀均为溢流阀。

可选地，液压缸的控制系统还包括吸油阀、排油阀和蓄能器，所述蓄能器与所述液压泵的泄油口相连，所述吸油阀连接于所述第一油路和所述蓄能器之间，所述排油阀连接于所述第二油路和所述蓄能器之间；所述吸油阀的液控油口与所述第二吸排油口相连，所述排油阀的液控油口与所述第一吸排油口相连。

可选地，所述吸油阀和所述排油阀均为液控单向阀。

可选地，液压缸的控制系统还包括驱动件，所述驱动件与所述液压泵连接，以控制所述第一吸排油口和所述第二吸排油口的吸排油。

一种挖掘机，包括斗杆和如以上任一项所述的液压缸的控制系统控制，所述液压缸的控制系统与所述斗杆连接，以控制所述斗杆动作。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的液压缸的控制系统，液压泵包括第一吸排油口和第二吸排油口，将第一吸排油口与液压缸的有杆腔相连，形成第一油路；将第二吸排油口与液压缸的无杆腔相连，形成第二油路，使得液压缸的控制系统为一个独立的闭式泵控系统，相对于传统的开式阀控系统具有节能、控制简单及维修方便的优点；通过再生阀，可实现液压缸活塞杆伸出过程中有杆腔为无杆腔补油，满足无杆腔对流量的要求，同时避免在负载情况下无杆腔吸空情况的出现。

本发明提供的挖掘机，应用上述液压缸的控制系统控制斗杆动作，控制结构简单，便于斗杆和其它执行机构复合动作时的调试。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的液压缸的控制系统的原理图。

1、液压缸；2、第一安全阀；3、第二安全阀；4、负载保持阀；5、再生切断阀；6、再生阀；7、吸油阀；8、蓄能器；9、排油阀；10、液压泵；11、伺服电机；

101、第一吸排油口；102、第二吸排油口。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种液压缸的控制系统，包括液压缸1、液压泵10和再生阀6，液压缸1包括有杆腔和无杆腔；液压泵10包括第一吸排油口101和第二吸排油口102，第一吸排油口101与有杆腔连通形成第一油路，第二吸排油口102与无杆腔连通形成第二油路；再生阀6连接于第一油路和第二油路之间，以将第一油路与第二油路连通形成再生油路，再生阀6的液控油口与第二吸排油口102相连，以控制再生油路的通断。

本实施例提供的液压缸的控制系统，液压泵10包括第一吸排油口101和第二吸排油口102，将第一吸排油口101与液压缸1的有杆腔相连，形成第一油路；第二吸排油口102与无杆腔相连，形成第二油路，使得液压缸的控制系统为一个独立的闭式泵控系统，相对于传统的开式阀控系统具有节能、控制简单及维修方便的优点；通过再生阀6，可实现液压缸1活塞杆伸出过程中有杆腔为无杆腔补油，满足无杆腔对流量的要求，同时避免在负载情况下无杆腔吸空情况的出现。

可选地，液压缸的控制系统还包括驱动件，驱动件与液压泵10连接，以控制第一吸排油口101和第二吸排油口102的吸排油。在本实施例中，驱动件为伺服电机11，伺服电机11由伺服驱动器驱动，伺服电机11的输出轴与液压泵10的输入轴连接以驱动液压泵10工作，实现液压泵10流量输出。通过控制伺服电机11输出轴旋转方向实现液压泵10的第一吸排油口101和第二吸排油口102的吸排。通过控制伺服电机11驱动液压泵10工作，即可实现液压缸1活塞杆伸出和缩回过程，配合整机完成相应的动作。

可选地，液压缸的控制系统还包括吸油阀7、排油阀9和蓄能器8，蓄能器8与液压泵10的泄油口相连，吸油阀7连接于第一油路和蓄能器8之间，排油阀9连接于第二油路和蓄能器8之间；吸油阀7的液控油口与第二吸排油口102相连，排油阀9的液控油口与第一吸排油口101相连。优选地，吸油阀7和排油阀9均为液控单向阀。液控单向阀在压力作用下可以使单向阀反向流通。在本实施例中，吸油阀7和排油阀9的设置，可弥补因液压缸1的有杆腔和无杆腔的两腔流量不对称引起液压泵10的吸油和排油不等的现象，保证液压泵10正常工作。蓄能器8为液压缸的控制系统的闭式加压油液储存装置，可弥补因泄漏或油液热胀冷缩等现象造成的液压油体积变化，同时可适应该液压系统在工作时存在的晃动、倾斜等情况。

在液压缸1的活塞杆伸出过程中，伺服电机11的输出轴正转驱动液压泵10的第二吸排油口102排油，为液压缸1的无杆腔供油，通过控制油液的流量大小控制液压缸1的活塞杆伸出速度，因负载作用，第二油路会建立起压力。此时，吸油阀7的液控油口因受到油压作用会被打开，由于无杆腔和有杆腔的体积变化不同，即有杆腔的体积变化小，无杆腔的体积变化大，所以无杆腔的进油多，有杆腔的排油少，从而导致第二吸排油口102排油多，第一吸排油口101进油少，此时蓄能器8中储存的油液经过吸油阀7、第一吸排油口101进入液压泵10，以弥补因液压缸1的两腔流量不对称性引起的液压泵10吸油和排油不等现象，保证其正常工作。

在液压缸1的活塞杆缩回过程中，伺服电机11的输出轴反转驱动液压泵10的第一吸排油口101排油，为液压缸1的有杆腔供油，通过控制油液的流量大小控制液压缸1活塞杆的缩回速度，因负载作用，第一油路会建立起压力。此时，排油阀9的液控油口因受到油压作用会被打开，由于无杆腔和有杆腔的体积变化不同，即有杆腔的体积变化小，无杆腔的体积变化大，所以有杆腔的进油少，无杆腔的排油多，从而导致液压泵10的第一吸排油口101排油少，第二吸排油口102进油多，此时排油阀9在压力作用下反向流通，无杆腔的油液经过排油阀9进入蓄能器8和液压泵10，以弥补因液压缸1两腔流量不对称性引起的液压泵10吸油和排油不等现象，保证其正常工作。

可选地，液压缸的控制系统还包括再生切断阀5，再生切断阀5连接于第一油路，且再生切断阀5的液控油口与第二吸排油口102相连，以控制再生油路的切断。在本实施例中，再生切断阀5为比例阀。通过比例阀可以控制流入该阀的油液的流量，即通过阀口逐渐增大使得再生油液逐渐减少。因此，通过再生切断阀5，可实现挖掘机斗杆在对速度要求不高的重载工况下(如挖掘工况)斗杆的液压缸1有杆腔为无杆腔补油的减少与切断，减少多余能量的消耗。

在液压缸1的活塞杆伸出过程中，因负载作用，第二油路会建立起压力。再生阀6的液控油口在油压作用下，当达到第一设定值时会打开，液压缸1有杆腔的油液通过再生阀6进入无杆腔。再生切断阀5的液控油口也与液压缸1的无杆腔相连，当达到第二设定值时，再生切断阀5的液控油口也会逐渐打开，且会随着油压的不断增大，其阀口也不断增大，有杆腔的油液通过再生切断阀5流入液压泵10，有杆腔至无杆腔的再生油液会越来越少，直至有杆腔的油液全部通过再生切断阀5流入液压泵10，该过程实现了再生油液的减少与切断。

可选地，液压缸的控制系统还包括负载保持阀4，负载保持阀4连接于第一油路，且负载保持阀4的液控油口与第一吸排油口101相连。通过负载保持阀4实现挖掘机的斗杆在任意位置可靠停留，减小因重力下降造成安全事故的风险，同时保证液压缸1缩回动作的正常进行。

在液压缸1的活塞杆缩回过程中，因负载作用，第一油路建立起油压，负载保持阀4的液控油口与第一吸排油口101相连，其在油压作用下打开，保证液压泵10的油液经过第一吸排油口101和负载保持阀4流入液压缸1的有杆腔，在该过程中，再生阀6和再生切断阀5因液控油口的压力未达到设定值，所以不参与流量调节过程。当对斗杆无运动控制要求，即伺服电机11无转速输出时，负载保持阀4将参与液压缸1有杆腔保压，以确保此时斗杆不会因重力等下降。

在本实施例中，上述液压缸1的活塞杆伸出过程和缩回过程中，负载保持阀4的压力设定值、再生阀6的第一设定值和再生切断阀5的第二设定值均可根据使用需求进行调节，通过改变元件上弹簧的预压缩量即可调节，简单易行，可适应不同主机的控制要求。

可选地，负载保持阀4和再生切断阀5并联于第一油路。在本实施例中，负载保持阀4和再生切断阀5均用于有杆腔至液压泵10之间流量的控制，但是在不同的时刻发挥作用，负载保持阀4用于在液压缸1活塞杆不运动时，保证有杆腔油液不会流出，再生切断阀5用于控制液压缸1活塞杆运动过程中有杆腔进入液压泵10的流量。另外，液压缸1活塞杆缩回时，液压泵10油液还需要从负载保持阀4进入有杆腔，再生切断阀5和负载保持阀4分别用于活塞杆的一伸一缩，故需将二者并联，才能保证有杆腔流量在不同动作下有效分配。

可选地，液压缸的控制系统还包括第一安全阀2和第二安全阀3，第一安全阀2的入口与有杆腔相连，第一安全阀2的出口与无杆腔相连；第二安全阀3的入口与无杆腔相连，第二安全阀3的出口与有杆腔相连。第一安全阀2和第二安全阀3的设置可保证液压缸1两腔压力不会超过设定值，使液压缸的控制系统安全可靠。

可选地，第一安全阀2和第二安全阀3均为溢流阀。在液压缸1的活塞杆伸出过程中，当无杆腔的压力超过第二安全阀3的设定值时，第二油路中的油液会通过第二安全阀3进入第一油路，以确保液压缸的控制系统的安全。同理，在液压缸1的活塞杆缩回过程中，当有杆腔的压力超过第一安全阀2的设定值时，第一油路中的油液会通过第一安全阀2进入第二油路，以确保液压缸的控制系统的安全。

本实施例提供的液压缸的控制系统的工作过程为：

在液压缸1的活塞杆伸出过程中，伺服电机11的输出轴正转驱动液压泵10的第二吸排油口102排油，为液压缸1的无杆腔供油，通过控制油液的流量大小控制液压缸1的活塞杆伸出速度，因负载作用，第二油路会建立起压力。此时，吸油阀7的液控油口因受到油压作用会被打开，由于无杆腔的进油多，有杆腔的排油少，蓄能器8中储存的油液经过吸油阀7、第一吸排油口101进入液压泵10，以弥补因液压缸1两腔流量不对称性引起的液压泵10吸油和排油不等现象，保证其正常工作。同时，再生阀6的液控油口在油压作用下，当达到第一设定值时会打开，液压缸1有杆腔的油液通过再生阀6进入无杆腔。再生切断阀5的液控油口也与液压缸1的无杆腔相连，当达到第二设定值时，再生切断阀5的液控油口也会逐渐打开，且会随着油压的不断增大，其阀口也不断增大，有杆腔的油液通过再生切断阀5流入液压泵10，有杆腔至无杆腔的再生油液会越来越少，直至有杆腔的油液全部通过再生切断阀5流入液压泵10，该过程实现了再生油液的减少或切断。当无杆腔的压力超过第二安全阀3的设定值时，第二油路中的油液会通过第二安全阀3进入第一油路，以确保液压缸的控制系统的安全。

在液压缸1的活塞杆缩回过程中，伺服电机11的输出轴反转驱动液压泵10的第一吸排油口101排油，为液压缸1的有杆腔供油，通过控制流量大小控制液压缸1活塞杆的缩回速度，因负载作用，第一油路会建立起压力。此时，排油阀9的液控油口因受到油压作用会被打开，由于有杆腔的进油少，无杆腔的排油多，无杆腔的油液经过排油阀9进入蓄能器8和液压泵10，以弥补因液压缸1两腔流量不对称性引起的液压泵10吸油和排油不等现象，保证其正常工作。负载保持阀4的液控油口与液压泵10相连，其在油压作用下打开，保证液压泵10的油液经过第一吸排油口101和负载保持阀4流入液压缸1的有杆腔。在该过程中，再生阀6和再生切断阀5因液控油口的压力未达到设定值，所以不参与流量调节过程。当对斗杆无运动控制要求，即伺服电机11无转速输出时，负载保持阀4将参与液压缸1有杆腔保压，以确保此时斗杆不会因重力等下降。当有杆腔的压力超过第一安全阀2的设定值时，第一油路中的油液会通过第一安全阀2进入第二油路，以确保液压缸的控制系统的安全。

本实施例还提供了一种挖掘机，包括斗杆和上述的液压缸的控制系统控制，液压缸的控制系统与斗杆连接，以控制斗杆动作。在本实施例中，斗杆的驱动臂与液压缸1的活塞杆转动连接，通过液压缸的控制系统控制斗杆动作。本实施例提供的挖掘机控制结构简单，便于斗杆和其它执行机构复合动作时的调试。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种液压缸的控制系统，其特征在于，包括：

液压缸(1)，所述液压缸(1)包括有杆腔和无杆腔；

液压泵(10)，所述液压泵(10)包括第一吸排油口(101)和第二吸排油口(102)，所述第一吸排油口(101)与所述有杆腔连通形成第一油路，所述第二吸排油口(102)与所述无杆腔连通形成第二油路；

再生阀(6)，所述再生阀(6)连接于所述第一油路和所述第二油路之间，以将所述第一油路与所述第二油路连通形成再生油路，所述再生阀(6)的液控油口与所述第二吸排油口(102)相连，以控制所述再生油路的通断。

2.根据权利要求1所述的液压缸的控制系统，其特征在于，还包括再生切断阀(5)，所述再生切断阀(5)连接于所述第一油路，且所述再生切断阀(5)的液控油口与所述第二吸排油口(102)相连，以控制所述再生油路的切断。

3.根据权利要求2所述的液压缸的控制系统，其特征在于，还包括负载保持阀(4)，所述负载保持阀(4)连接于所述第一油路，且所述负载保持阀(4)的液控油口与所述第一吸排油口(101)相连。

4.根据权利要求3所述的液压缸的控制系统，其特征在于，所述负载保持阀(4)和所述再生切断阀(5)并联于所述第一油路。

5.根据权利要求1所述的液压缸的控制系统，其特征在于，还包括第一安全阀(2)和第二安全阀(3)，所述第一安全阀(2)的入口与所述有杆腔相连，所述第一安全阀(2)的出口与所述无杆腔相连；所述第二安全阀(3)的入口与所述无杆腔相连，所述第二安全阀(3)的出口与所述有杆腔相连。

6.根据权利要求5所述的液压缸的控制系统，其特征在于，所述第一安全阀(2)和所述第二安全阀(3)均为溢流阀。

7.根据权利要求1所述的液压缸的控制系统，其特征在于，还包括吸油阀(7)、排油阀(9)和蓄能器(8)，所述蓄能器(8)与所述液压泵(10)的泄油口相连，所述吸油阀(7)连接于所述第一油路和所述蓄能器(8)之间，所述排油阀(9)连接于所述第二油路和所述蓄能器(8)之间；所述吸油阀(7)的液控油口与所述第二吸排油口(102)相连，所述排油阀(9)的液控油口与所述第一吸排油口(101)相连。

8.根据权利要求7所述的液压缸的控制系统，其特征在于，所述吸油阀(7)和所述排油阀(9)均为液控单向阀。

9.根据权利要求1所述的液压缸的控制系统，其特征在于，还包括驱动件，所述驱动件与所述液压泵(10)连接，以控制所述第一吸排油口(101)和所述第二吸排油口(102)的吸排油。

10.一种挖掘机，包括斗杆，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的液压缸的控制系统，所述液压缸的控制系统与所述斗杆连接，以控制所述斗杆动作。

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