CN114933263B - 双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车，双油缸同步液压系统包括第一伸缩油缸，其无杆腔连接有第一无杆腔工作油路；第二伸缩油缸，其有杆腔连接有第二有杆腔工作油路；油缸串联油路，连接在第一伸缩油缸的有杆腔与第二伸缩油缸的无杆腔之间；以及补排油油路，连接在油缸串联油路与第二有杆腔工作油路之间并设有用于控制油路导通或截止的压力控制开关阀。本发明油缸采用纯机械结构，简单可靠，仅通过第一、二伸缩油缸串联，可实现双油缸同步动作，同步精度调节仅通过双向溢流节流阀自动调节，元件数量与管路布置较简单，成本较低。无需分流集流阀或处理器、传感器控制系统参与控制，整体系统简单且成本较低，抗干扰能力强。

Description

双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体地，涉及一种双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车。

背景技术

伸缩臂叉装车是广泛应用于各行业的高空作业、物料搬运、码垛等作业的一种可移动设备，一般由底盘、臂架、工作属具等部分构成。由于在空间布局和作业效率的需求，伸缩臂叉装车通常采用一对小缸径油缸进行臂架同步伸缩。

为实现双油缸对臂架的同步伸缩驱动，现有的同步控制系统多采用分流集流阀或位移传感器等检测、反馈控制技术来实现。但当油液通过分流集流阀时，管路布置较复杂，对空间有一定要求，而且能量损失较大，同时双缸同步精度受分流集流阀的分流进度的影响较大，慢速时分流精度差。采用位移传感器实现同步时，对位移传感器的依赖高，油缸结构复杂，成本高。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明提供了一种双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车，以简单可靠、低成本地实现双油缸同步控制。

为实现上述目的，本发明提供一种双油缸同步液压系统，包括：

第一伸缩油缸，所述第一伸缩油缸的无杆腔连接有第一无杆腔工作油路；

第二伸缩油缸，所述第二伸缩油缸的有杆腔连接有第二有杆腔工作油路；

油缸串联油路，连接在所述第一伸缩油缸的有杆腔与所述第二伸缩油缸的无杆腔之间；以及

补排油油路，连接在所述油缸串联油路与所述第二有杆腔工作油路之间并设有用于控制油路导通或截止的压力控制开关阀。

在一些实施方式中，所述压力控制开关阀为双向溢流节流阀。

在一些实施方式中，所述压力控制开关阀为双向溢流节流阀。

在一些实施方式中，所述压力控制开关阀为双向顺序阀或者双向顺序节流阀。

在一些实施方式中，所述双油缸同步液压系统包括：

双向平衡阀，设置在所述第一无杆腔工作油路与所述第二有杆腔工作油路之间并包括具有背压的单向阀；

其中，所述补排油油路的一端连接于所述双向平衡阀后端的所述第二有杆腔工作油路中。

在一些实施方式中，所述双油缸同步液压系统包括：

单向平衡阀，设置在所述油缸串联油路中，所述单向平衡阀的先导控制油路连接至所述第二有杆腔工作油路。

在一些实施方式中，所述补排油油路的一端连接在所述第一伸缩油缸的有杆腔与所述单向平衡阀之间的所述油缸串联油路中，另一端连接在所述双向平衡阀与所述单向平衡阀之间的所述第二有杆腔工作油路中。

在一些实施方式中，所述补排油油路的一端连接在所述第二伸缩油缸的无杆腔与所述单向平衡阀之间的所述油缸串联油路中，另一端连接在所述第二伸缩油缸的有杆腔与所述单向平衡阀之间的所述第二有杆腔工作油路中。

在一些实施方式中，所述压力控制开关阀和所述单向平衡阀集成安装于所述第二伸缩油缸上。

在一些实施方式中，所述双油缸同步液压系统还包括：

主换向阀，一侧设有进油口和回油口，另一侧的两个工作油口分别连接所述第一无杆腔工作油路和所述第二有杆腔工作油路。

此外，本发明还提供一种伸缩臂叉装车，包括臂架和上述的双油缸同步液压系统，所述第一伸缩油缸和所述第二伸缩油缸分别连接驱动所述臂架。

在本发明的双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车中，第一伸缩油缸与第二伸缩油缸串联以形成一个作为封闭容腔的串联腔，串联腔与第二伸缩油缸的无杆腔之间通过设有压力控制开关阀的补排油油路来调节串联封闭腔的油液体积。当油缸漏油量未达压力控制开关阀的设定值时，压力控制开关阀保证系统不能通过补排油油路向油缸补油，确保双缸同步性及运动平稳性，当油缸漏油量达到设定值时，高压侧油液通过压力控制开关阀、补排油油路向油缸补油，确保运动同步性且不需要额外油源，简化了系统设计，从而简单可靠、低成本地实现了双油缸同步控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1至图3分别为现有技术中采用不同方法实现油缸同步控制时的双油缸同步液压系统的原理图；以及

图4为根据本发明的具体实施方式的双油缸同步液压系统的原理图。

附图标记说明

1 双向平衡阀 2 第一伸缩油缸

3 第二伸缩油缸 4 单向平衡阀

5 压力控制开关阀 6 主换向阀

L1 油缸串联油路 L2 第一无杆腔工作油路

L3 第二有杆腔工作油路 L4 补排油油路

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面参考附图描述本发明的双油缸同步液压系统和伸缩臂叉装车。

如图1至图3所示，分别展示了现有技术中采用不同方法实现油缸同步控制时的双油缸同步液压系统的原理图。其中，图1是通过各个开关阀的通断，来实现双油缸同步运动或单独运动，开关阀仅作为一个油路通断开关，同步主要通过分流集流阀发生作用。图2是通过位移传感器采集油缸内活塞杆的位移值，并根据所述位移值控制两个油缸与供油装置之间进行油液交换，实现了对两油缸内活塞杆的智能同步控制。图3是通过微调油路开启补偿液压缸在速度同步产生的位置误差累计，调整液压缸的位置误差，实现多个液压缸的位置和速度同步控制。但如前所述的，在图1中，当油液通过分流集流阀时，管路布置较复杂，对空间有一定要求，而且能量损失较大，同时双缸同步精度受分流集流阀的分流进度的影响较大，慢速时分流精度差。采用图2、图3的位移传感器、微调油路实现同步时，对位移传感器的依赖高，油缸结构复杂、成本高。

有鉴于此，本发明提供了一种新型双油缸同步液压系统。如图4所示，在一种具体实施方式中，该双油缸同步液压系统包括：

第一伸缩油缸2，第一伸缩油缸2的有杆腔连接有第一无杆腔工作油路L2；

第二伸缩油缸3，第二伸缩油缸3的有杆腔连接有第二有杆腔工作油路L3；

油缸串联油路L1，连接在第一伸缩油缸2的有杆腔与第二伸缩油缸3的无杆腔之间；以及

补排油油路L4，连接在油缸串联油路L1与第二有杆腔工作油路L3之间并设有用于控制油路导通或截止的压力控制开关阀5。

其中，第一伸缩油缸2与第二伸缩油缸3串联以形成一个作为封闭容腔的串联腔，串联腔与第二伸缩油缸3的无杆腔之间通过设有压力控制开关阀5的补排油油路L4来调节串联封闭腔的油液体积。这样，在保持串联封闭腔的油液和油压合理的情况下，无论从第一无杆腔工作油路L2进压力油使得活塞杆伸出或者从第二有杆腔工作油路L3进压力油使得活塞杆回缩时，均能使得第一伸缩油缸2与第二伸缩油缸3之间保持同步伸缩。

在不同工况下，需要适时对串联腔的补油或排油。因此，对压力控制开关阀5的适时控制以导通或截止补排油油路L4至为关键。在图4所示的实施方式中，压力控制开关阀5采用双向溢流节流阀。参见图4，即补排油油路L4中设有并联的溢流阀，并联溢流阀的两端分别设有节流阀。这样，可以通过双向溢流节流阀来调节串联封闭腔的油液体积和压力，在油缸串联油路L1的压力增大到足以打开双向溢流节流阀时进行排油，而在第二有杆腔工作油路L3的压力增大到足以打开双向溢流节流阀时对油缸串联油路L1补油，以下还将具体阐述。

本领域技术人员能够知晓的是，可替代的，压力控制开关阀5也可以是双向顺序阀或者双向顺序节流阀。双向顺序阀、双向顺序节流阀与双向溢流节流阀类似，均有用于打开或关闭阀的设定压力阈值，节流阀的作用在于节流、稳压。

此外，双油缸同步液压系统还包括：

双向平衡阀1，设置在第一无杆腔工作油路L2与第二有杆腔工作油路L3之间并包括具有背压的单向阀；

其中，补排油油路L4的一端连接于双向平衡阀1后端的第二有杆腔工作油路L3中。

双向平衡阀1的设置，可保证第一伸缩油缸2的活塞杆和第二伸缩油缸3的活塞杆安全可靠地锁止于任意位置而不产生回缩。带有压力控制开关阀5的补排油油路L4设置在双向平衡阀1之后，使得压力控制开关阀5的低压侧存在一定背压。当油缸伸出时，经过双向平衡阀1可产生一定背压，此背压施加于压力控制开关阀5的低压侧，从而保证压力控制开关阀5只在压差达到设定值时开启。

进一步地，双油缸同步液压系统还包括：

单向平衡阀4，设置在油缸串联油路L1中，单向平衡阀4的先导控制油路连接至第二有杆腔工作油路L3。

单向平衡阀4同样用于油缸位置保持，其设置进一步确保对第二伸缩油缸3的活塞杆安全可靠地锁止于任意位置而不产生回缩。

在图2中，补排油油路L4的一端连接在第一伸缩油缸2的有杆腔与单向平衡阀4之间的油缸串联油路L1中，另一端连接在双向平衡阀1与单向平衡阀4之间的第二有杆腔工作油路L3中。

但可选择地，补排油油路L4的一端也可连接在第二伸缩油缸3的无杆腔与单向平衡阀4之间的油缸串联油路L1中，另一端连接在第二伸缩油缸3的有杆腔与单向平衡阀4之间的第二有杆腔工作油路L3中。此时，压力控制开关阀5和单向平衡阀4可集成安装于第二伸缩油缸3上。

另外，双油缸同步液压系统还包括：

主换向阀6，一侧设有进油口和回油口，另一侧的两个工作油口分别连接第一无杆腔工作油路L2和第二有杆腔工作油路L3。

通过主换向阀6可控制压力油选择性地通过第一无杆腔工作油路L2或第二有杆腔工作油路L3进油，从而控制双油缸同步伸出或回缩。

参见图2，本发明的双油缸同步液压系统的工作过程如下：

1)、整机首次启动时，操作主换向阀6使得第二伸缩油缸3的有杆腔进油，当整个管路及第二伸缩油缸3的有杆腔充满液压油后，持续供油使得有杆腔侧压力持续升高并达到压力控制开关阀5的开启压力，此时通过补排油油路L4向第一伸缩油缸2的有杆腔及油缸串联油路L1补油；

2)、油缸伸出：经历上述整机首次启动后，操作主换向阀6，通过第一无杆腔工作油路L2向第一伸缩油缸2的无杆腔进油，此时第一伸缩油缸2的有杆腔排出油液并经过油缸串联油路L1、单向平衡阀4内的单向阀进入第二伸缩油缸3的无杆腔，实现双缸同步伸出；

3)、油缸缩回：操作主换向阀6，通过第二有杆腔工作油路L3向第二伸缩油缸3的有杆腔进油；此时第二伸缩油缸3的无杆腔排出液压油，单向平衡阀4的先导控制油液源自第二有杆腔工作油路L3的压力油，能够打开单向平衡阀4，从而第二伸缩油缸3的无杆腔排油经过油缸串联油路L1进入第一伸缩油缸2的有杆腔，实现同步缩回；

4)、串联腔补油：当第二伸缩油缸3伸缩到底时，有杆腔压力升高至压力控制开关阀5的设定值，高压侧油液通过补排油油路L4、油缸串联油路L1向串联腔补油，待串联腔补满后压力控制开关阀5关闭；

5)、串联腔多余油液排出：操作主换向阀6，使得第一伸缩油缸2的无杆腔进油，此时第一伸缩油缸2的有杆腔排出油液并经油缸串联油路L1进入第二伸缩油缸3的无杆腔，此时若因第一伸缩油缸2或者第二伸缩油缸3发生内泄露使得液压油进入串联腔，串联腔因液压油压缩导致压力升高，达到压力控制开关阀5的设定值，导致压力控制开关阀5开启，使得多余油液通过补排油油路L4排出串联腔，从而保证双缸同步精度；

6)、负载保持：双向平衡阀1及单向平衡阀4用于油缸位置保持，同时压力控制开关阀5安装在双向平衡阀1后端；当油缸伸出时，经过双向平衡阀1可产生一定背压，此背压施加于压力控制开关阀5的低压侧，从而保证压力控制开关阀5只在压差达到设定值时开启。

可见，本发明提出了一种双油缸机械串联同步方案以保证双油缸同步动作。当油缸漏油量未达压力控制开关阀5的设定值时，压力控制开关阀5保证系统不能通过补排油油路L4向油缸补油，确保双缸同步性及运动平稳性，当油缸漏油量达到设定值时，高压侧油液通过压力控制开关阀5、补排油油路L4向油缸补油，确保运动同步性且不需要额外油源，简化了系统设计。

本发明上述的双油缸同步液压系统适用于伸缩臂叉装车中，双油缸同步液压系统的第一伸缩油缸2和第二伸缩油缸3分别连接伸缩臂叉装车的臂架，以同步驱动臂架伸缩。当然，本领域技术人员能够理解的是，上述双油缸同步液压系统同样可扩展适用于其他工程机械中。

总之，本发明的双缸串联同步运动方案中，通过在第一伸缩油缸2的有杆腔与第二伸缩油缸3的无杆腔之间形成一个封闭容腔，并以双向节流溢流阀来对封闭容腔油液进行按压力设定调节，与现有技术相比，至少具有以下优点：

1)油缸采用纯机械结构，简单可靠，成本低。

2)仅通过第一伸缩油缸2与第二伸缩油缸3串联，即可实现双油缸同步动作，且同步精度调节仅通过具有机械结构的双向溢流节流阀自动调节，元件数量与管路布置较简单，成本较低。

3)设置平衡阀保持负载和产生背压，确保整个系统安全可靠。

4)无需分流集流阀或处理器、传感器控制系统参与油缸同步控制，整体系统相对简单且成本较低，抗干扰能力强。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.双油缸同步液压系统，其特征在于，所述双油缸同步液压系统包括：

第一伸缩油缸(2)，所述第一伸缩油缸(2)的无杆腔连接有第一无杆腔工作油路(L2)；

第二伸缩油缸(3)，所述第二伸缩油缸(3)的有杆腔连接有第二有杆腔工作油路(L3)；

油缸串联油路(L1)，连接在所述第一伸缩油缸(2)的有杆腔与所述第二伸缩油缸(3)的无杆腔之间；以及

补排油油路(L4)，连接在所述油缸串联油路(L1)与所述第二有杆腔工作油路(L3)之间并设有用于控制油路导通或截止的压力控制开关阀(5)；

其中，在油缸串联油路L1的压力增大到足以打开压力控制开关阀(5)时进行排油，在第二有杆腔工作油路L3的压力增大到足以打开压力控制开关阀(5)时对油缸串联油路L1补油；

单向平衡阀(4)，设置在所述油缸串联油路(L1)中，所述单向平衡阀(4)的先导控制油路连接至所述第二有杆腔工作油路(L3)。

2.根据权利要求1所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述压力控制开关阀(5)为双向溢流节流阀。

3.根据权利要求1所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述压力控制开关阀(5)为双向顺序阀或者双向顺序节流阀。

4.根据权利要求1所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述双油缸同步液压系统包括：

双向平衡阀(1)，设置在所述第一无杆腔工作油路(L2)与所述第二有杆腔工作油路(L3)之间并包括具有背压的单向阀；

其中，所述补排油油路(L4)的一端连接于所述双向平衡阀(1)后端的所述第二有杆腔工作油路(L3)中。

5.根据权利要求4所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述补排油油路(L4)的一端连接在所述第一伸缩油缸(2)的有杆腔与所述单向平衡阀(4)之间的所述油缸串联油路(L1)中，另一端连接在所述双向平衡阀(1)与所述单向平衡阀(4)之间的所述第二有杆腔工作油路(L3)中。

6.根据权利要求4所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述补排油油路(L4)的一端连接在所述第二伸缩油缸(3)的无杆腔与所述单向平衡阀(4)之间的所述油缸串联油路(L1)中，另一端连接在所述第二伸缩油缸(3)的有杆腔与所述单向平衡阀(4)之间的所述第二有杆腔工作油路(L3)中。

7.根据权利要求6所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述压力控制开关阀(5)和所述单向平衡阀(4)集成安装于所述第二伸缩油缸(3)上。

8.根据权利要求4所述的双油缸同步液压系统，其特征在于，所述双油缸同步液压系统还包括：

主换向阀(6)，一侧设有进油口和回油口，另一侧的两个工作油口分别连接所述第一无杆腔工作油路(L2)和所述第二有杆腔工作油路(L3)。

9.伸缩臂叉装车，其特征在于，所述伸缩臂叉装车包括臂架和根据权利要求1～8中任意一项所述的双油缸同步液压系统，所述第一伸缩油缸(2)和所述第二伸缩油缸(3)分别连接驱动所述臂架。