CN219570467U - 一种推土铲液压控制系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了推土铲液压控制系统及挖掘机，包括换向阀集成块、第一液压油缸、第二液压油缸、第一单向平衡阀和第二单向平衡阀；换向阀集成块包括电比例换向阀、液控单向阀和溢流阀块，液控单向阀与电比例换向阀的第三油口和第四油口相连通，溢流阀块的第一油口与液控单向阀相连，第二油口与电比例换向阀的第四油口相连，第三油口与第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔相连，第四油口与第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔相连；第一单向平衡阀与第一液压油缸的大油腔和小油腔相连，与溢流阀块的第三油口和第四油口相连；第二单向平衡阀与第二液压油缸的大油腔和小油腔相连，与溢流阀块的第三油口和第四油口相连。本实用新型结构简单，能够节省成本。

Description

一种推土铲液压控制系统及挖掘机

技术领域

本实用新型属于液压技术领域及工程机械，具体涉及一种推土铲液压控制系统及挖掘机。

背景技术

现有的外置附属推土铲液压控制系统，一般采用外置换向阀与液压锁(或平衡阀)配合的方式。换向阀置于主阀之外，液压锁或平衡阀安装于推土铲油缸上，通过手柄控制换向阀的换向操作进而控制推土铲动作。推土铲油缸杆伸出时，为推土铲下降操作；推土铲油缸杆内收时，为推土铲上升操作。

对于某些吨位挖机，由于空间限制，在液压油缸上安装双向平衡阀时比较困难，将平衡阀安装在其他位置，则在推土铲撑车时，由于管线泄漏造成的油缸失效，挖机有突然下坠的风险。

现有的技术方案中，推土铲液压系统压力是一般提前设定好的，当挖机进行推土作业时，若突然遇到重物或负载突然增大，由于平衡阀的存在，油缸不能立刻泄压，造成油缸冲击大，且挖机会突然停止前进，挖机履带打滑等，此时需要驾驶员手动调整推土铲位置，进而完成推土作业，影响工作效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种推土铲液压控制系统及挖掘机，将需安装在液压油缸小腔油口的平衡阀取消，改为一个液控单向阀并集成于换向阀集成块，这样既解决了装配空间不足问题，又节省了生产成本。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

第一方面，本实用新型提供了一种推土铲液压控制系统，包括换向阀集成块、第一液压油缸、第二液压油缸、第一单向平衡阀和第二单向平衡阀；

所述换向阀集成块包括电比例换向阀、液控单向阀和溢流阀块，所述液控单向阀与所述电比例换向阀的第三油口和第四油口相连通，所述溢流阀块的第一油口与所述液控单向阀相连，其第二油口与所述电比例换向阀的第四油口相连，其第三油口分别与所述第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔相连，其第四油口分别与所述第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔相连；

所述第一单向平衡阀分别与所述第一液压油缸的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块的第三油口和第四油口相连；

所述第二单向平衡阀分别与所述第二液压油缸的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块的第三油口和第四油口相连。

可选地，所述推土铲液压控制系统还包括控制器和传感器模块；

所述控制器分别与电比例换向阀两端的电磁线圈相连；

所述传感器模块包括压力传感器，所述压力传感器与所述控制器相连，所述压力传感器用于检测第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力。

可选地，当第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力升高至临界压力时，所述控制器向电比例换向阀的左侧电磁阀线圈发出信号，使得电比例换向阀的阀芯处于左侧工作位，所述电比例换向阀的第一油口与第三油口接通，第二油口和第四油口接通；压力油经第一油口和第三油口流入液控单向阀，再经溢流阀块的第一油口和第三油口进入第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔；

第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔得油建立压力，推动活塞杆收缩伸出；

第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔输出先导油，使得第一单向平衡阀和第二单向平衡阀打开，并依次经过溢流阀块的第四油口、第二油口，以及电比例换向阀的第四油口、第二油口后流入回油箱。

可选地，当第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力与临界压力的差值满足第一设定值时，所述控制器停止向所述电比例换向阀的左侧电磁阀线圈发信号，所述电比例换向阀在弹簧力作用下回中位，切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，第一液压油缸和第二液压油缸停止运动。

可选地，所述第一设定值为2MPa-3MPa。

可选地，在继续推土过程中，若持续预设时间段内，第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力与临界压力的差值满足大于或等于第二设定值，则所述控制器向电比例换向阀的右侧电磁阀线圈发信号，使得电比例换向阀的阀芯处于右工作位，电比例换向阀的第一油口和第四油口接通，第二油口和第三油口接通；压力油经换向阀第一油口和第四油口，再经溢流阀块的第二油口和第四油口第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔；

第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔得油建立压力，推动活塞杆伸出；

第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔内液压油经溢流阀块的第三油口和第一油口，再经液控单向阀，再经电比例换向阀第三油口和第二油口流回油箱；

此过程中，电比例换向阀的第四油口部分压力油进入液控单向阀的先导油口，液控单向阀反向开启。

可选地，所述第二设定值为5MPa。

可选地，所述传感器模块还包括位移传感器，所述位移传感器与控制器相连，用于检测第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆位移。

可选地，当检测到以下任一条件时，则所述控制器停止向电比例换向阀的右侧电磁阀线圈发信号，电比例换向阀在弹簧力作用下回中位切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，液压油缸停止运动，推土铲保持在此时位置；

条件1：所述位移传感器检测到活塞杆的位移位置达到油缸活塞初始位置；

条件2：油缸大腔压力与临界压力差值达到设定值时。

第二方面，本发明提供了一种挖掘机，包括第一方面中任一项所述的推土铲液压控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、考虑到部分挖机由于推土铲油缸油口处位置有限，本实用新型将需安装在液压油缸小腔油口的平衡阀取消，改为一个液控单向阀并集成于换向阀块，这样既解决了装配空间不足问题，又节省了生产成本。

2、本实用新型中的液压控制系统可以实现推土铲自动上下浮动操作；例如在推土铲突然遇阻时，此时负载升高，油缸大腔液压油压力急剧升高；在过高的压力下会导致油缸受损或挖机冲击过大，当此大腔压力超过系统设定值时，控制器通过电磁换向阀控制油缸自行提高高度，实现油缸的浮动调节功能，避免负载过大造成的冲击，保护油缸并提高驾驶的舒适性。

3、本实用新型中的液压控制系统可以在推土铲平地过程中实现推土铲自动调节和自动复位功能；系统通过位移传感器记录推土铲初始设定位置；当遇阻时，系统实现浮动调节功能；而后，若油缸负载(由大腔压力判断)持续低于系统某设定值，则制器通过电磁换向阀控制油缸下降，经过系统计算比较，油缸下降至接近推土铲初始设定的位置，以达到快速推土平地的目的，提高工作效率，降低驾驶员工作强度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型一种实施例的推土铲液压控制系统的结构示意图；

其中：

1、换向阀集成块，1-1、电比例换向阀，1-2、液控单向阀，1-3、溢流阀块，2、控制器，3-1、第一液压油缸，3-2、第二液压油缸，4、传感器，5-1、第一单向平衡阀，5-2、第二单向平衡阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述，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专利的限制。

在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

实施例1

本实施例中提供了一种推土铲液压控制系统，包括换向阀集成块1、第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2、第一单向平衡阀5-1和第二单向平衡阀5-2；

所述换向阀集成块1包括电比例换向阀1-1、液控单向阀1-2和溢流阀块1-3；所述电比例换向阀1-1分为左工作位、中工作位和右工作位，电比例换向阀1-1的动作由左侧电磁线圈1YA和右侧电磁线圈2YA驱动，左侧电磁线圈1YA和右侧电磁线圈2YA的动作由控制器2进行控制；

所述液控单向阀1-2与所述电比例换向阀1-1的第三油口和第四油口相连通；

所述溢流阀块1-3用以设定推土铲液压系统的工作压力，保护系统的作用，所述溢流阀块1-3的第一油口与所述液控单向阀1-2相连，其第二油口与所述电比例换向阀1-1的第四油口相连，其第三油口分别与所述第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的大油腔相连，其第四油口分别与所述第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的小油腔相连；溢流阀块1-3的第一油口、第二油口、第三油口和第四油口为图1中溢流阀块1-3的1、2、3、4口；

所述第一单向平衡阀5-1分别与所述第一液压油缸3-1的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块1-3的第三油口和第四油口相连；

所述第二单向平衡阀5-2分别与所述第二液压油缸3-2的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块1-3的第三油口和第四油口相连。

在本实用新型的一种具体实施例中，所述推土铲液压控制系统还包括控制器2和传感器模块4；

所述控制器2分别与电比例换向阀1-1两端的电磁线圈相连；

所述传感器模块4包括压力传感器模块4，所述压力传感器模块4与所述控制器2相连，所述压力传感器模块4用于检测第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的压力。

当第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的压力升高至临界压力时，所述控制器2向电比例换向阀1-1的左侧电磁阀线圈1YA发出信号，使得电比例换向阀1-1的阀芯处于左侧工作位，所述电比例换向阀1-1的第一油口(1口)与第三油口(3口)接通，第二油口(2口)和第四油口(4口)接通；压力油经第一油口和第三油口流入液控单向阀1-2，再经溢流阀块1-3的第一油口和第三油口进入第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的小油腔；电比例换向阀1-1的第一油口、第二油口、第三油口和第四油口为图1中电比例换向阀1-1的1、2、3、4口；

第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的小油腔得油建立压力，推动活塞杆收缩；

第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的大油腔输出先导油，使得第一单向平衡阀5-1和第二单向平衡阀5-2打开，并依次经过溢流阀块1-3的第四油口、第二油口，以及电比例换向阀1-1的第四油口、第二油口后流入回油箱。

当第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的压力与临界压力的差值满足第一设定值时，所述控制器2停止向所述电比例换向阀1-1的左侧电磁阀线圈发信号，所述电比例换向阀1-1在弹簧力作用下回中位，切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2停止运动，推土铲保持在此时位置。在具体实施过程中，所述第一设定值为2MPa-3MPa。

在继续推土过程中，若持续预设时间段内，第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的压力与临界压力的差值满足大于或等于第二设定值，则所述控制器2向电比例换向阀1-1的右侧电磁阀线圈发信号，使得电比例换向阀1-1的阀芯处于右工作位，电比例换向阀1-1的第一油口和第四油口接通，第二油口和第三油口接通；压力油经电比例换向阀1-1的第一油口和第四油口，再经溢流阀块1-3的第二油口和第四油口进入液压油缸大腔；

第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的大油腔得油建立压力，推动活塞杆伸出；

第一液压油缸3-1、第二液压油缸3-2的小油腔内液压油经溢流阀块1-3的第三油口和第一油口，再经液控单向阀1-2，再经电比例换向阀1-1第三油口和第二油口流回油箱；

此过程中，电比例换向阀1-1的第四油口部分压力油进入液控单向阀的先导油口，液控单向阀反向开启。此时，油缸向外伸出运动，推土铲下降，推土面积增大，负载增加。在具体实施过程中，所述第二设定值为5MPa。

在本实施例的一种具体实施方式中，所述传感器模块4还包括位移传感器模块4，所述位移传感器模块4与控制器2相连，用于检测第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的活塞杆位移。

当检测到以下任一条件时，则所述控制器2停止向电比例换向阀1-1的右侧电磁阀线圈发信号，电比例换向阀1-1在弹簧力作用下回中位切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，液压油缸停止运动，推土铲保持在此时位置：

条件1：所述位移传感器模块4检测到活塞杆的位移位置达到油缸活塞初始位置；

条件2：油缸大腔压力与临界压力差值达到设定值时。

下面结合图1以及一具体实施方式对本实施例中的推土铲液压控制系统的工作原理进行详细说明。

在挖机系统中设定推土/平地模式；

推土/平地模式，推土铲液压系统定义一个临界压力P_max，在此压力下，挖机推土输出功率达到最大或者超过此压力挖机有履带打滑的风险。一般设置P_max压力小于溢流阀设定压力。

在该模式下工作时，操作员将推土铲设定在相应工作位置进行推土作业；

当无操作员操作状态下，传感器模块记录最后一次操作员调整推土铲时，活塞杆的位移位置L；

随着推土铲所承受的负载增加，使得第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内压力不断升高而接近或达到临界压力P_max；

此时，控制器2向左侧电磁阀线圈(1YA)发出信号，使得电比例换向阀1-1阀芯处于左侧工作位；

此时，系统压力油(来自液压源主泵或者其他阀件)通过换向阀集成块1的P口进入，电比例换向阀1-1的第一油口(以下简称1口)与第三油口(以下简称3口)接通，第二油口(以下简称2口)和第四油口(以下简称4口)接通；压力油由3口经液控换向阀(1-2)，由换向阀集成块1的A口流出，进入第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的小油腔；

第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的小油腔得油建立压力，推动活塞杆收缩；此时，第一平衡阀5-1和第二平衡阀5-2在先导油作用下(先导油来自油缸大腔压力)打开；第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的液压油经平衡阀至换向阀集成块1的B口，此时2口和4口接通状态，液压油经换向阀集成块1的T口回油箱，第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的活塞杆收缩，推土铲上抬，推土铲所承受负载降低；

当系统检测到，第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔内的压力P与临界压力P_max差值ΔP满足设定值时(一般2MPa≤ΔP≤3MPa，不超过5Mpa，不同机型压力设定值不同，这里仅用作实例说明)，控制器2停止向电比例换向阀1-1的左侧电磁阀线圈(1YA)发信号，电比例换向阀1-1在弹簧力作用下回中位1和3、2和4油口切断，液压油缸停止运动，推土铲保持在此时位置；

在继续推土过程中，若持续Δt时间内油缸大腔压力差值ΔP≥5MPa，则控制器2向电比例换向阀1-1的右侧电磁阀线圈2YA发信号；此时，电比例换向阀1-1的阀芯处于右工作位，油口1和4、2和3接通；通过换向阀集成块1的B口向第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的大油腔供油，小油腔的压力油经过阀集成块1的A口及油口3和2回油箱；此过程中，液控单向阀1-2，在4口压力油的作用下打开，液压油可反向流通；油缸向外伸出运动，推土铲下降，推土面积增大，负载增加；

当系统检测到以下任一条件时，则控制器2停止向电比例换向阀1-1的右侧电磁阀线圈2YA发信号，此时，电比例换向阀1-1在弹簧力作用下回中位1和3、2和4油口切断，液压油缸停止运动，推土铲保持在此时位置。

(1)油缸位移传感器检测到油缸活塞杆的位移位置L₁达到油缸活塞初始位置时，即|L-L₁|≤Δx，Δx由试验测试得出；

(2)油缸大腔压力P与临界压力P_max差值ΔP达到设定值时；

在电比例换向阀1-1处于中位状态时，液控换向阀油路正向开启，反向闭死；此时，第一液压油缸3-1和第二液压油缸3-2的小油腔油路被锁止，这样避免由于换向阀内泄，推土铲在自身重力下出现的掉铲问题。

实施例2

本实施例中提供了一种挖掘机，包括实施例1中任一项所述的推土铲液压控制系统。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种推土铲液压控制系统，其特征在于：包括换向阀集成块、第一液压油缸、第二液压油缸、第一单向平衡阀和第二单向平衡阀；

所述换向阀集成块包括电比例换向阀、液控单向阀和溢流阀块，所述液控单向阀与所述电比例换向阀的第三油口和第四油口相连通，所述溢流阀块的第一油口与所述液控单向阀相连，其第二油口与所述电比例换向阀的第四油口相连，其第三油口分别与所述第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔相连，其第四油口分别与所述第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔相连；

所述第一单向平衡阀分别与所述第一液压油缸的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块的第三油口和第四油口相连；

所述第二单向平衡阀分别与所述第二液压油缸的大油腔和小油腔相连，还与所述溢流阀块的第三油口和第四油口相连。

2.根据权利要求1所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：所述推土铲液压控制系统还包括控制器和传感器模块；

所述控制器分别与电比例换向阀两端的电磁线圈相连；

所述传感器模块包括压力传感器，所述压力传感器与所述控制器相连，所述压力传感器用于检测第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力。

3.根据权利要求2所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：当第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力升高至临界压力时，所述控制器向电比例换向阀的左侧电磁阀线圈发出信号，使得电比例换向阀的阀芯处于左侧工作位，所述电比例换向阀的第一油口与第三油口接通，第二油口和第四油口接通；压力油经第一油口和第三油口流入液控单向阀，再经溢流阀块的第一油口和第三油口进入第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔；

第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔得油建立压力，推动活塞杆收缩伸出；

第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔输出先导油，使得第一单向平衡阀和第二单向平衡阀打开，并依次经过溢流阀块的第四油口、第二油口，以及电比例换向阀的第四油口、第二油口后流入回油箱。

4.根据权利要求2所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：当第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力与临界压力的差值满足第一设定值时，所述控制器停止向所述电比例换向阀的左侧电磁阀线圈发信号，所述电比例换向阀在弹簧力作用下回中位，切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，第一液压油缸和第二液压油缸停止运动。

5.根据权利要求4所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：所述第一设定值为2MPa-3MPa。

6.根据权利要求2所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：在继续推土过程中，若持续预设时间段内，第一液压油缸和第二液压油缸的大油腔内的压力与临界压力的差值满足大于或等于第二设定值，则所述控制器向电比例换向阀的右侧电磁阀线圈发信号，使得电比例换向阀的阀芯处于右工作位，电比例换向阀的第一油口和第四油口接通，第二油口和第三油口接通；压力油经换向阀第一油口和第四油口，再经溢流阀块的第二油口和第四油口第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔；

第一液压油缸、第二液压油缸的大油腔得油建立压力，推动活塞杆伸出；

第一液压油缸、第二液压油缸的小油腔内液压油经溢流阀块的第三油口和第一油口，再经液控单向阀，再经电比例换向阀第三油口和第二油口流回油箱；

此过程中，电比例换向阀的第四油口部分压力油进入液控单向阀的先导油口，液控单向阀反向开启。

7.根据权利要求6所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：所述第二设定值为5MPa。

8.根据权利要求6所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：所述传感器模块还包括位移传感器，所述位移传感器与控制器相连，用于检测第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆位移。

9.根据权利要求8所述的一种推土铲液压控制系统，其特征在于：当检测到以下任一条件时，则所述控制器停止向电比例换向阀的右侧电磁阀线圈发信号，电比例换向阀在弹簧力作用下回中位切断第一油口与第三油口，以及第二油口和第四油口，液压油缸停止运动，推土铲保持在此时位置；

条件1：所述位移传感器检测到活塞杆的位移位置达到油缸活塞初始位置；

条件2：油缸大腔压力与临界压力差值达到设定值时。

10.一种挖掘机，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的推土铲液压控制系统。