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Title:
HYDRAULIC CONTROL SYSTEM AND EXCAVATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/123792
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic control system comprising an oil cylinder (1). A small chamber of the oil cylinder is connected to a first oil line (11); a large chamber of the oil cylinder is connected to a second oil line (12). The first oil line (11) is connected to a first reversing valve (2), and a valve element of the first reversing valve (2) is controlled by a first electromagnetic proportioning valve group; the second oil line (12) is connected to a second reversing valve (3), and a valve element of the second reversing valve (3) is controlled by a second electromagnetic proportioning valve group. A third reversing valve (4) is arranged between a hydraulic pump (p) and an oil return tank (22), and a valve element of the third reversing valve (4) is controlled by a third electromagnetic proportioning valve group. A controller (k) is connected to the first electromagnetic proportioning valve group, the second electromagnetic proportioning valve group, and the third electromagnetic proportioning valve group. A hydraulic pump displacement control valve is connected to the controller (k), and the hydraulic pump displacement control valve is used to adjust the displacement of the hydraulic pump (p). Also included is an excavator having the hydraulic control system.

Inventors:
CAO DONGHUI (CN)
CHEN KELEI (CN)
ZHANG HONGZHU (CN)
Application Number:
CN2012/085797
Publication Date:
August 29, 2013
Filing Date:
December 04, 2012
Export Citation:
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Assignee:
HUNAN SANY INTELLIGENT CONTROL (CN)
SHANGHAI SANY HEAVY MACHINERY LTD (CN)
International Classes:
E02F9/20; E02F9/22; F15B11/02; F15B13/04
Foreign References:
CN102587443A2012-07-18
JPH10168950A1998-06-23
JP2010248766A2010-11-04
CN101864780A2010-10-20
CN101183240A2008-05-21
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Claims:
权利要求书

1. 一种液压控制系统, 包括液压执行元件, 液压执行元件的一个腔连 接第一油路, 另一个腔连接第二油路, 其特征在于:

所述第一油路连接第一换向阀, 所述第一换向阀的阀芯由第一电磁比 例阀组控制;

所述第二油路连接第二换向阀, 所述第二换向阀的阀芯由第二电磁比 例阀组控制;

所述液压泵与回油箱之间设置有第三换向阀, 所述第三换向阀的阀芯 由第三电磁比例阀组控制, 所述第三换向阀配置为控制所述液压泵与回油 箱之间的导通;

还包括:

控制器, 连接所述第一电磁比例阀组、 第二电磁比例阀组、 第三电磁 比例阀组;

液压泵排量控制阀, 连接所述控制器, 所述液压泵排量控制阀配置为 调节液压泵排量。

2. 根据权利要求 1所述的液压控制系统, 其特征在于, 所述第一换向 阀为三位三通换向阀。

3. 根据权利要求 1 所述的液压控制系统, 其特征在于, 所述第二换 向阀为三位三通换向阀。

4. 根据权利要求 1所述的液压控制系统, 其特征在于, 所述第三换向 阀为旁通比例阀。

5. 根据权利要求 1所述的液压控制系统, 其特征在于, 所述控制器上 设置有控制手柄。

6. 根据权利要求 1所述的液压控制系统, 其特征在于, 还包括: 第一压力传感器, 设置于所述第一油路, 所述第一压力传感器配置为 检测第一油路的回油压力, 并将压力信号反馈至所述控制器; 第二压力传感器, 设置于所述第二油路, 所述第二压力传感器配置为 检测第二油路的回油压力, 并将压力信号反馈至所述控制器。

7、 根据权利要求 1所述的液压控制系统,其特征在于,还包括卸压阀, 连接所述液压泵的出油口。

8、 根据权利要求 1至 7任一项所述的液压控制系统, 其特征在于, 所 述液压执行元件为油缸, 所述油缸的小腔连接第一油路, 所述油缸的大腔 连接第二油路。

9、 一种挖掘机, 其特征在于, 设置有权利要求 1至 8任一项所述的液 压控制系统。

Description:
一种 控制系统及挖掘机 本申请要求于 2012 年 02 月 23 日提交中国专利局、 申请号为 201210041773.5、发明名称为"一种履带式挖掘机多 路阀液压控制系统"的中 国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请。 技术领域

本发明涉及液压控制技术, 具体地, 涉及一种液压控制系统, 还涉及 一种包括该液压控制系统的挖掘机。 背景技术

多路阀是挖掘机液压系统的重要部件, 是组成挖掘机液压系统的主要 部分。 多路阀确定了液压泵向各执行元件的供油路线 和供油方式、 多执行 元件同时动作时的流量分配及如何实现复合动 作, 决定了挖掘机作业时的 动作特性。 它的出现使多执行机构液压系统变得结构紧凑 , 管路筒单。

90年代以前, 世界各国工程机械厂家一直致力于中位开式多 路阀液压 系统研究, 并使用一个三位六通换向阀的两个台阶同时对 进油油路和回油 油路进行节流调速。 其调速功能是通过阀芯节流, 控制去油缸和回油箱的 开口量来实现的。 由于该多路阀是靠回油节流建立的压力来克服 负载压力, 因此其调速特性受负载压力和液压泵流量的影 响很大。 进入 90年代及 90 年代以来, 负载传感技术在挖掘机上的应用越来越多。 负载传感技术能够 经过控制器的信号处理自动地将负载压力和流 量信息传递给敏感控制阀或 液压泵的变量机构, 进而再根据该负载压力和流量信息对流量控制 系统或 液压泵变量机构进行适当调节, 使液压泵仅向负载提供所需要压力和流量 的液压油, 从而减少了压力和流量的损失。

现在, 负流量控制液压系统及正流量控制液压系统已 经广泛应用在挖 掘机上了。 液压泵的排量随着先导压力信号增大而减小的 叫负流量控制, 反之就是正流量控制。 负流量控制系统是为了消除采用三位六通换向 阀时 产生的节流损失, 在三位六通换向阀的中位回油路上设置流量检 测装置, 并获得流量信号; 再利用这一信号对液压泵排量进行控制。 正流量控制系 统是利用操纵手柄的先导压力对液压泵排量直 接控制。

现有技术的液压挖掘机的多路阀基本上都是三 位六通换向阀结构, 其 进出油口控制是通过一根阀芯来实现, 进出油口的开口对应关系在阀芯设 计加工时就已经确定。 在实际应用中, 就无法根据实际工况的需求对阀芯 位移与开口面积的关系进行控制, 进而使得通过进出油口的流量或压力不 能独立的进行调节; 这样, 在阀芯处于中位状态时, 液压油通过阀芯中位 回到油箱, 也必然产生节流损失, 导致了较多的能量消耗。

因此, 提供一种能够独立调节通过进出油口的流量、 并减少能量消耗 的液压控制系统就显得尤为重要了。 发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的三位六通换 向阀结构无法根据实际 工况的需求对阀芯位移与开口面积的关系进行 控制的不足, 减少不必要的 能量消耗。

本发明公开一种液压控制系统, 包括液压执行元件, 液压执行元件的 一个腔连接第一油路, 另一个腔连接第二油路; 液压执行元件具体可以是 油缸, 其小腔连接第一油路, 大腔连接第二油路, 其中:

所述第一油路连接第一阀, 所述第一阀的阀芯由第一电磁比例阀组控 制, 实现导通所述第一油路与液压泵或回油箱的切 换;

所述第二油路连接第二阀, 所述第二阀的阀芯由第二电磁比例阀组控 制, 实现导通所述第二油路与液压泵或回油箱的切 换;

所述液压泵与回油箱之间设置有第三阀, 所述第三阀的阀芯由第三电 磁比例阀组控制, 所述第三阀配置为控制所述液压泵与回油箱之 间的导通; 还包括:

控制器, 连接所述第一电磁比例阀组、 第二电磁比例阀组、 第三电磁 比例阀组;

液压泵排量控制阀, 连接所述控制器, 所述液压泵排量控制阀配置为 调节液压泵排量。

上述的液压控制系统, 其中, 所述第一阀为三位三通换向阀。

上述的液压控制系统, 其中, 所述第二阀为三位三通换向阀。

上述的液压控制系统, 其中, 所述第三阀为旁通比例阀。

上述的液压控制系统, 其中, 所述控制器上设置有控制手柄。

上述的液压控制系统, 其中, 还包括:

第一压力传感器, 设置于所述第一油路, 所述第一压力传感器配置为 检测第一油路回油压力, 并将压力信号反馈至所述控制器;

第二压力传感器, 设置于所述第二油路, 所述第二压力传感器配置为 检测第二油路回油压力, 并将压力信号反馈至所述控制器。

上述的液压控制系统, 其中, 还包括卸压阀, 连接所述液压泵的出油 口。

另外, 本发明还提供一种挖掘机, 该挖掘机设置有上述任一种液压控 制系统, 挖掘机可以是履带式挖掘机。

本发明通过采用一个换向阀进油, 另一个换向阀回油的双阀芯结构, 对执行元件的进油阀芯、 回油阀芯独立控制, 增强了控制功能的灵活性; 通过采用旁通比例阀对阀芯中位回油进行卸荷 , 减少了液压油节流损失; 通过采用监测回油通路的压力, 使得回油压力降至最小值, 减少了系统能 量损失。

利用本发明的旁通卸荷回油和双阀芯结构, 相比传统的以三位六通换 向阀结构单元构成的多路阀: 阀芯长度缩小一半; 阀芯中位没有回油节流 槽, 使得制造工艺性有了较大提高。 附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作 的详细描述, 本发明及 其特征、 外形和优点将会变得更明显。 在全部附图中相同的标记指示相同 的部分。 并未刻意按照比例绘制附图, 重点在于示出本发明的主旨。 在附 图中, 为清楚明了, 放大了部分部件, 对于相同部件, 仅标示其中部分, 本领域技术人员可以结合具体实施方式部分理 解。

图 1 示出了本发明实施例提供的履带式挖掘机多路 阀液压控制系统的 原理示意图。 具体实施方式 以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进 一步详细说明。 此处所 描述的具体实施方式仅用于解释本发明, 并不用于限定本发明的保护范围。

参考图 1 所示的本发明实施例提供的履带式挖掘机多路 阀液压控制系 统原理示意图。 该液压控制系统包括油缸 1 , 其小腔(一个液压腔)连接第 一油路 11 , 大腔(另一个液压腔)连接第二油路 12, 其中: 所述第一油路 11连接第一换向阀 2; 第一换向阀 2的阀芯由第一电磁比例阀组(图 1中 未标号)控制, 实现导通第一油路 11与液压泵 p或回油箱 22的切换; 第 二油路 12连接第二换向阀 3;第二换向阀 3的阀芯由第二电磁比例阀组(图 1中未标号)控制, 实现导通第二油路 12与液压泵 p或回油箱 22的切换; 液压泵 p与回油箱 22之间设置有第三换向阀 4, 第三换向阀 4的阀芯由第 三电磁比例阀组(图 1 中未标号)控制, 第三换向阀 4用于控制所述液压 泵 p与回油箱 22之间的导通; 控制器 k, 连接所述第一电磁比例阀组、 第 二电磁比例阀组、 第三电磁比例阀组; 液压泵排量控制阀 (图 1标示), 连 接控制器 k; 液压泵排量控制阀用于调节液压泵 p排量。 具体地, 第一电磁 比例阀组包括两个电磁比例阀 (图 1中未标号), 分别连接第一换向阀 2的 先导阀 A1和先导阀 A2; 第二电磁比例阀组包括两个电磁比例阀, 分别连 接第二换向阀 3的先导阀 A3和先导阀 A4; 第三电磁比例阀组包括一个电 磁比例阀, 连接第三换向阀 4的先导阀 A5。 所述电磁比例阀根据控制器 k 的电流信号输出二次先导压力; 二次先导压力, 一方面控制第三换向阀 4 的关闭, 另一方面分别控制第一换向阀 2和第二换向阀 3中阀芯的位移; 同时控制器 k对液压泵排量的大小也进行联合调节, 最终控制液压油流向 执行元件的流量。

在一个具体实施例中, 第一换向阀 2为三位三通换向阀。

进一步地, 第二换向阀 3为三位三通换向阀。

两个相互独立的三位三通换向阀比现有技术采 用的一个三位六通换向 阀具有更为灵活的控制方式; 同时, 阀芯长度缩小一半。

在一个优选例中, 第三换向阀 4为旁通比例阀。

如图 1所示,控制器 k上设置有控制手柄 100;当操作控制手柄 100时, 可以对控制器 k发出电压信号, 控制器 k对接收到的电压信号进行逻辑演 算, 向连接的电磁比例阀发出一定大小的电流信号 。

更进一步地, 本发明实施例提供的履带式挖掘机多路阀液压 控制系统 中还包括: 第一压力传感器 pi , 设置于所述第一油路 11; 第一压力传感器 pi用于检测第一油路 11的回油压力, 并将压力信号反馈至控制器 k, 即第 一压力传感器 P1与控制器 K相连; 第二压力传感器 p2, 设置于所述第二 油路 12; 第二压力传感器 p2用于检测第二油路 12的回油压力, 并将压力 信号反馈至所述控制器 k, 即第二压力传感器 P2与控制器 K相连; 上述压 力信号经控制器 k逻辑计算, 可以再对第一换向阀 2和第二换向阀 3开口 进行调节, 使执行元件在不吸空的前提下, 让阀芯开口最大, 减小回油压 力, 从而减少压力损失, 降低能耗。

再参考图 1 所示的两个三位三通换向阀, 当不需要执行元件动作时, 三位三通换向阀的阀芯回到中位, 回油通过第三换向阀 4 (旁通比例阀)进 行卸荷, 彻底消除了中位回油节流损失。

更为具体地, 如图 1所示, 本发明实施例中还可以包括卸压阀 5, 连接 液压泵 p的出油口。

以上以履带式挖掘机为例对本发明的实施进行 了描述, 可以理解, 上 述液压控制系统不仅能够适用于履带式挖掘机 , 也适用于其他工程机械; 其中液压执行元件不限于油缸, 也可以是液压马达或其他液压执行元件。

本发明还提供一种挖掘机, 该挖掘机设置有上述任一种液压控制系统, 挖掘机可以是履带式挖掘机。

本领域技术人员结合现:

这样的变化例并不影响本发明的实质内容, 在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。 需要理解的是, 本发明并不 局限于上述特定实施方式, 其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用 本领域中的普通方式予以实施; 在不脱离本发明技术方案范围情况下, 对 本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰, 或修改为等同变化的等效实 施例, 这并不影响本发明的实质内容。

工业实用性

本发明提供的液压控制系统中, 采用一个换向阀进油, 另一个换向阀 回油的双阀芯结构, 对执行元件的进油阀芯、 回油阀芯独立控制, 增强了 控制功能的灵活性, 减少了液压油节流损失。 因此, 本发明具有工业实用 性。