CN101858368A - 负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，特别是在对挖掘机的负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统设备。它是由过滤器与节流阀连通，节流阀与减压阀连通，减压阀与负载传感口连通，换向阀两端分别连接控制口或控制口，负载传感口与单向阀连通，单向阀与压力补偿器连通，压力补偿器与换向阀连通。负载敏感变量泵的出口分别与流量控制阀、压力切断阀、功率调节阀、变量油缸连通，流量控制阀与变量油缸连通，流量控制阀与负载传感口连通，变量油缸和变量油缸的有杆腔分别与负载敏感变量泵的斜盘连接。效果是结构简单，提高操作的精确性，控制程度和可靠性高，广泛用于工程机械行业的液压多路阀系统上。

Description

负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统

技术领域：

本发明涉及一种负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，特别是在对挖掘机的负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统设备。

背景技术：

目前，开式液压系统的流量分配控制多是对执行元件的进油进行控制，即在执行元件和泵的出口之间加以节流控制和压力补偿。德国力士乐公司的与压力和流量无关的流量分配多路阀系统是目前较为先进的流量分配系统，即使在欠流量的情况下可以做到与负载无关。但所有进油控制阀都存在一个问题：在反向负载(即执行器的驱动方向与负载作用方向相同)的作用下，虽然补偿器能够对供油流量进行精确控制，但在补油阀打开的情况下，执行器的速度会超出控制期望值，从而影响操作的精确性，使用平衡阀或对回油进行无补偿的节流，使补油阀不打开，但这会导致额外的压力损失和成本增加。

发明内容：

本发明的目的，是提供一种负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，它是采用对执行器的回油进行控制，并进行负载压力补偿，克服现有技术中不能精确控制，压力损失率高，结构复杂，成本较高等的因素，实现对执行器的回油进行精确控制和进行负载压力补偿的目的。

本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统采取以下技术方案来实现的：它是由负载敏感变量泵、流量控制阀、压力切断阀、功率调节阀、变量油缸、斜盘、系统溢流阀、先导卸荷阀、减压阀、换向阀、单向阀、压力补偿器、过载阀、过滤器、节流阀和控制口组成，泵出油口与系统溢流阀、先导卸荷阀、单向阀、过滤器连通，系统溢流阀、先导卸荷阀、换向阀、过载阀与回油口连通，过滤器与节流阀连通，节流阀与减压阀连通，减压阀与负载传感口连通，单向阀与换向阀连通，换向阀与过载阀和油缸连通，换向阀两端分别连接控制口或控制口，负载传感口与单向阀连通，单向阀与压力补偿器连通，压力补偿器与换向阀连通。负载敏感变量泵的出口分别与流量控制阀、压力切断阀、功率调节阀、变量油缸连通，流量控制阀与变量油缸连通，流量控制阀与负载传感口连通，变量油缸和变量油缸的有杆腔分别与负载敏感变量泵的斜盘连接。

液压泵是一个负荷传感泵由变量柱塞泵和变量机构组成；泵变量机构主要由流量调节阀、压力切断阀、恒功率控制阀、变量油缸和变量油缸组成；变量油缸通过改变泵斜盘摆角来调整泵的流量，当作用在变量油缸的油压越高，斜盘摆角越小，泵流量输出也就越少。恒功率控制阀在弹簧力作用下处于右位，变量油缸压力油通过恒功率控制阀回油，在变量油缸腔内油压和弹簧作用下油泵向大流量方向摆动。油泵压力油通过变量油缸腔作用在顶杆上，顶杆推动杠杆使杠杆绕支点摆动，推动恒功率控制阀向右移动，使恒功率控制阀处于左位，油泵压力油通过恒功率控制阀经压力切断阀进入变量油缸，推动其活塞杆，克服上油缸液压力并压缩弹簧使油泵向小流量方向摆动。同时由于变量油缸活塞杆右移，顶杆推动杠杆的力臂减小，使杠杆推恒功率控制阀的力下降，直至与恒功率控制阀弹簧力相等，油泵摆角处于新的平衡位置，从而实现恒功率控制。

在多路阀操纵动臂、斗杆、铲斗、推土等执行机构时，为限制液压缸在闭锁状态下的最大闭锁压力，在连接执行机构的两个油口处各并联一个过载阀，设定其最大过载力，若超过此压力，过载阀打开，进行卸载，保护了液压元件和管路免受损坏。挖掘机铲斗在进行挖掘时，动臂必然受力，为了维护正常工作，动臂液压缸虽然处与“不工作状态”，但必须有足够大的闭锁力来抵抗拉伸和压缩，这种闭锁压力有时会大大超出系统的最大工作压力，当这种闭锁压力大于过载阀调定压力时，过载阀打开，工作油泄压回油，对其他液压元件和管路进行保护。

多路阀主要有三个功能控制阀：分别是系统主安全阀、先导卸荷阀和负载敏感补偿压力油源阀；系统溢流阀是控制多路阀系统的最高工作压力，先导卸荷阀是带有先导级的先导卸荷阀，先导级受补偿压力和先导弹簧对比控制，主阀受油泵压力和弹簧作用。换向阀在中位时，各片换向阀油口不通，此时负载敏感补偿压力会作用到先导卸荷阀的先导级，使先导卸荷阀打开，负载敏感变量泵压力卸荷；换向阀工作时，负载敏感补偿压力会通过换向阀回油卸荷，先导卸荷阀的先导阀不会打开，作用在先导卸荷阀弹簧一端的控制油压不能泄压，所以先导卸荷阀在油泵压力和弹簧的作用下处于关闭状态。多路阀各片在中位时，负载敏感变量泵输出工作流量通过先导卸荷阀泄压回油，负载敏感变量泵输出流量很大，此时多路阀在中位，各节流口不通，负载敏感补偿压力升高，反馈到负载敏感变量泵的流量控制阀，负载敏感补偿压力大于负载敏感变量泵设定的压力值为回油压差，所以负载敏感变量泵流量减小。如有任意一片换向阀工作时，负载敏感补偿压力油可经压力补偿器单向阀泄压回油，负载敏感补偿压力油压减小，反馈到负载敏感变量泵的流量控制阀，其负载敏感变量泵输出流量会随之调整，当换向阀行程最大的时候，负载敏感补偿压力油几乎不经节流直接泄压回油，此时负载敏感补偿压力压力大致为零，负载敏感变量泵输出流量最大，负载敏感变量泵在恒功率控制曲线下进行变量控制。负载敏感补偿压力的作用：作为反馈压力信号反馈作用于负载敏感变量泵的变量机构，使负载敏感变量泵输出流量始终适应多路阀阀芯开度需要，没有多余的流量流失，以实现负载敏感控制；作用于压力补偿器的控制油路，以实现压力补偿流量控制。

本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统的效果是结构简单，提高操作的精确性，控制程度和可靠性高，能实现液压系统全功率柔和平稳的控制，广泛用于工程机械行业的液压多路阀系统上。

附图说明：

本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统将结合附图作进一步详细描述。

附图是本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统液压控制图。

1——负载敏感变量泵 2——负载传感口 3——系统溢流阀 4——先导卸荷阀 5——补偿压力油源阀 6——控制口 7——换向阀 8——单向阀9——油缸 10——压力补偿器 11——过载阀 12——过载阀 13——控制口 14——单向阀 15——过滤器 16——调速阀 17——回油口 18——泵出油口 19——流量控制阀 20——压力切断阀 21——功率调节阀 22——变量油缸 23——斜盘 24——变量油缸

具体实施方式：

参照附图，本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，它是由负载敏感变量泵1、流量控制阀19、压力切断阀20、功率调节阀21、变量油缸22、变量油缸24、斜盘23、系统溢流阀3、先导卸荷阀4、减压阀5、换向阀7、单向阀8、单向阀14、补偿器10、过载阀11、过载阀12、过滤器15、节流阀16和控制口6、控制口13组成，泵出油口18与系统溢流阀3、先导卸荷阀4、单向阀14、过滤器15连通，系统溢流阀3、先导式溢流阀4、换向阀7、过载阀11、过载阀12与回油口17连通，过滤器15与节流阀16连通，节流阀16与减压阀5连通，减压阀5与负载传感2连通，单向阀14与换向阀7连通，换向阀7与过载阀11和油缸9连通，换向阀7与过载阀12和油缸9连通，泵控制口2与单向阀8连通，单向阀8与压力补偿器10连通，压力补偿器10与换向阀7连通。负载敏感变量泵1的出口分别与流量控制阀19、压力切断阀20、功率调节阀21、变量油缸22连通，流量控制阀19与变量油缸24连通，流量控制阀19与负载传感口2连通，变量油缸22和变量油缸24的有杆腔分别与负载敏感变量泵1的斜盘23连接。

负载敏感变量泵1工作原理：液压泵是一个负荷传感泵由变量柱塞泵和变量机构组成。泵变量机构主要由流量调节阀19、压力切断阀20、恒功率控制阀21、变量油缸22和变量油缸24组成。变量油缸通过改变泵斜盘23摆角来调整泵的流量，当作用在变量油缸的油压越高，斜盘23摆角越小，泵流量输出也就越少。恒功率控制阀21在弹簧力作用下处于右位，变量油缸24压力油通过恒功率控制阀21回油，在变量油缸22腔内油压和弹簧作用下油泵向大流量方向摆动。油泵压力油通过变量油缸22腔作用在顶杆上，顶杆推动杠杆使杠杆绕支点摆动，推动恒功率控制阀21向右移动，使恒功率控制阀21处于左位，油泵压力油通过恒功率控制阀21经压力切断阀20进入变量油缸24，推动其活塞杆，克服上油缸液压力并压缩弹簧使油泵向小流量方向摆动。同时由于变量油缸22活塞杆右移，顶杆推动杠杆的力臂减小，使杠杆推恒功率控制阀21的力下降，直至与恒功率控制阀21弹簧力相等，油泵摆角处于新的平衡位置，从而实现恒功率控制。

过载阀11和过载阀12的作用：在多路阀操纵动臂、斗杆、铲斗、推土等执行机构时，为限制液压缸在闭锁状态下的最大闭锁压力，在连接执行机构的两个油口处各并联一个过载阀11或者过载阀12，设定其最大过载力，若超过此压力，过载阀11和过载阀12打开，进行卸载，保护了液压元件和管路免受损坏。挖掘机铲斗在进行挖掘时，动臂必然受力，为了维护正常工作，动臂液压缸虽然处与“不工作状态”，但必须有足够大的闭锁力来抵抗拉伸和压缩，这种闭锁压力有时会大大超出系统的最大工作压力，当这种闭锁压力大于过载阀调定压力时，过载阀打开，工作油泄压回油，对其他液压元件和管路进行保护。

多路阀工作原理：多路阀主要有三个功能控制阀分别是系统主安全阀3、先导卸荷阀4和负载敏感补偿压力油源阀5。系统溢流阀3控制多路阀系统的最高工作压力。先导卸荷阀4是带有先导级的先导卸荷阀4，先导级受补偿压力和先导弹簧对比控制，主阀受油泵压力和弹簧作用。当换向阀7在中位时，各片换向阀油口不通，此时负载敏感补偿压力会作用到先导卸荷阀4的先导级，使先导卸荷阀4打开，负载敏感变量泵1压力卸荷。当任意换向阀7工作时，负载敏感补偿压力会通过换向阀7回油卸荷，先导卸荷阀4的先导阀不会打开，作用在先导卸荷阀4弹簧一端的控制油压不能泄压，所以先导卸荷阀4在油泵压力和弹簧的作用下处于关闭状态。多路阀各片在中位时，负载敏感变量泵1输出工作流量通过先导卸荷阀4泄压回油，负载敏感变量泵1输出流量很大，此时多路阀在中位，各节流口不通，负载敏感补偿压力升高，反馈到负载敏感变量泵1的流量控制阀19，负载敏感补偿压力大于负载敏感变量泵1设定的压力值(回油压差)，所以负载敏感变量泵1流量减小。如有任意一片换向阀7工作时，负载敏感补偿压力油可经压力补偿器10单向阀泄压回油，负载敏感补偿压力油压减小，反馈到负载敏感变量泵1流量控制阀19，其负载敏感变量泵1输出流量会随之调整，当换向阀7行程最大的时候，负载敏感补偿压力油几乎不经节流直接泄压回油，此时负载敏感补偿压力压力大致为零，负载敏感变量泵1输出流量最大，负载敏感变量泵1在恒功率控制曲线下进行变量控制。负载敏感补偿压力的作用：作为反馈压力信号反馈作用于负载敏感变量泵1的变量机构，使负载敏感变量泵1输出流量始终适应多路阀阀芯开度需要，没有多余的流量流失，以实现负载敏感控制；作用于压力补偿器10的控制油路，以实现压力补偿流量控制。

本发明负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统的实施例，压力补偿器10流量控制：换向阀7回油路上设有压力补偿器10，当换向阀7单片工作时，压力补偿器10单独工作，负载敏感补偿压力只作为负载压力反馈信号，调整泵输出流量。在复合作业时(以任意两个执行机构为例)，如果负载F1大于负载F2，开始负载压力P1小于压力P2，负载敏感补偿压力一部分和弹簧一起控制各个压力补偿器10一端，另一部分通过压力补偿器10的单向阀作用于压力补偿器10另一端或者通过阀杆回油节流口泄压回油，所以负载敏感补偿压力取自各片换向阀7负载压力的最低值，开始工作前压力补偿器10都处于常开状态，在负载压力P1和负载压力P2通过压力补偿器10后变成负载压力Pm1和负载压力Pm2，且Pm1小于Pm2，并作用于压力补偿器10一端，第二片换向阀的压力补偿器10会在负载压力Pm2的作用下对负载压力P2进行节流，从而使负载压力Pm2减小直至与负载压力Pm1相等。

ΔP1＝Pm1-PT

ΔP2＝Pm2-PT＝Pm1-PT＝ΔP1

Q1＝K×A1×ΔP1^m

Q2＝K×A2×ΔP2^m

ΔP1：负载F1的回油压差；ΔP2：负载F1的回油压差；PT：回油压力

所以Q1/Q2＝A1/A2

流量按着阀芯回油开度大小分配流量，而与负载无关。

Claims (2)

1.一种负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，它是由负载敏感变量泵(1)、流量控制阀(19)、压力切断阀(20)、功率调节阀(21)、变量油缸(22)、变量油缸(24)、斜盘(23)、系统溢流阀(3)、先导卸荷阀(4)、减压阀(5)、换向阀(7)、单向阀(8)、单向阀(14)、补偿器(10)、过载阀(11)、过载阀(12)、过滤器(15)、节流阀(16)和控制口(6)、控制口(13)组成，其特征是泵出油口(18)与系统溢流阀(3)、先导卸荷阀(4)、单向阀(14)、过滤器(15)连通，系统溢流阀(3)、先导式溢流阀(4)、换向阀(7)、过载阀(11)、过载阀(12)与回油口(17)连通，过滤器(15)与节流阀(16)连通，节流阀(16)与减压阀(5)连通，减压阀(5)与负载传感(2)连通，单向阀(14)与换向阀(7)连通，换向阀(7)与过载阀(11)和油缸(9)连通，换向阀(7)与过载阀(12)和油缸(9)连通，泵控制口(2)与单向阀(8)连通，单向阀(8)与压力补偿器(10)连通，压力补偿器(10)与换向阀(7)连通；负载敏感变量泵(1)的出口分别与流量控制阀(19)、压力切断阀(20)、功率调节阀(21)、变量油缸(22)连通，流量控制阀(19)与变量油缸(24)连通，流量控制阀(19)与负载传感口(2)连通，变量油缸(22)和变量油缸(24)的有杆腔分别与负载敏感变量泵(1)的斜盘(23)连接。

2.根据权利要求1所述的负载敏感压力补偿回油节流控制多路换向阀系统，其特征在于液压泵是一个负荷传感泵由变量柱塞泵和变量机构组成；泵变量机构主要由流量调节阀(19)、压力切断阀(20)、恒功率控制阀(21)、变量油缸(22)和变量油缸(24)组成；变量油缸通过改变泵斜盘(23)摆角来调整泵的流量，作用在变量油缸的油压越高，斜盘(23)摆角越小，泵流量输出也就越少；恒功率控制阀(21)在弹簧力作用下处于右位，变量油缸(24)压力油通过恒功率控制阀(21)回油，在变量油缸(22)腔内油压和弹簧作用下油泵向大流量方向摆动；油泵压力油通过变量油缸(22)腔作用在顶杆上，顶杆推动杠杆使杠杆绕支点摆动，推动恒功率控制阀(21)向右移动，使恒功率控制阀(21)处于左位，油泵压力油通过恒功率控制阀(21)经压力切断阀(20)进入变量油缸(24)，推动其活塞杆，克服上油缸液压力并压缩弹簧使油泵向小流量方向摆动；同时由于变量油缸(22)活塞杆右移，顶杆推动杠杆的力臂减小，使杠杆推恒功率控制阀(21)的力下降，直至与恒功率控制阀(21)弹簧力相等，油泵摆角处于新的平衡位置，从而实现恒功率控制。

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