增大输出压力的液压控制系统的制作方法

专利检索2022-05-10  10



1.本发明涉及作业器械液压控制技术领域,尤其涉及一种增大输出压力的液压控制系统。


背景技术:

2.现有技术中,挖掘机又称挖掘机械,或称挖土机,是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料,并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看,挖掘机的发展相对较快,挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。
3.然而,挖掘机在施工过程中往往会遇到比较恶劣的工况,如挖到冻土、硬土、硬石等时,会出现无法继续挖动的情况,造成铲斗停工,使得作业过程受到严重阻碍。
4.为了解决上述问题,现有技术往往是通过调高液压控制系统中主溢流阀的调定压力来增大挖掘力,但是提高主溢流阀压力的方式会对主泵以及整机的性能造成影响,容易影响液压控制系统内液压元件的使用寿命。


技术实现要素:

5.本发明提供一种增大输出压力的液压控制系统,能在不改变主溢流阀压力的前提下,增大挖掘机的最大挖掘力,避免对液压控制系统的整体性能造成影响。
6.本发明提供一种增大输出压力的液压控制系统,包括液压控制油路中的主阀和执行油缸,其特征在于,所述主阀和执行油缸之间的供油主路并联接通有增压单元,所述增压单元的输入端设有受控于所述主阀输出压力的第一开关单元,增压单元接通有压力调控单元,所述供油主路上设有受控于所述增压单元的第二开关单元。
7.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述压力调控单元包括先导比例溢流阀和液压控制器,通过所述液压控制器调控所述先导比例溢流阀的设定压力,所述先导比例溢流阀接通于所述增压单元与执行油缸之间的油路。
8.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述增压单元包括增压组件和增压油路,增压组件的输入端接通所述第一开关单元,增压组件的输出端通过所述增压油路接通所述执行油缸,所述先导比例溢流阀通过接通所述增压油路调控所述增压油路对执行油缸的输出压力。
9.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述增压组件内设相互同轴连接的马达与泵,通过所述马达同轴带动所述泵旋转以增大所述泵对增压油路的输出压力。
10.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述第一开关单元包括插装阀、先导溢流阀和第一阻尼孔,所述插装阀的输入端、插装阀的控制端以及先导溢流阀的输入端共同接通于所述主阀的输出端,所述插装阀的输出端接通于所述增压组件的输入端,所述插装阀控制端和所述先导溢流阀输入端的油路上接通有第一阻尼孔。
11.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,第二开关单元包括换向阀和控制油路,所述换向阀接通在所述供油主路上,所述换向阀的控制端通过所述控制油路接通所述增压组件的输出端。
12.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述供油主路还并联接通有回油支路,所述回油支路上串接有第一单向阀和液控单向阀,所述第一单向阀的止回端与所述主阀的输出端接通,所述液控单向阀的止回端接通于所述增压油路,液控单向阀的控制端接通于所述主阀和执行油缸之间的回油主路。
13.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述增压油路上设置有第二单向阀,所述第二单向阀的止回端接通于所述执行油缸。
14.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述液压控制器上设置有用于显示压力数据的显示器,通过所述显示器调节所述液压控制器对所述先导比例溢流阀的设定压力。
15.根据本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,所述先导溢流阀和先导比例溢流阀的输出端分别接通于液压控制油路中的油箱。
16.本发明提供一种基于上述的一种增大输出压力的液压控制系统的控制方法:
17.预设液压控制油路中的主溢流阀的设定压力为p1、预设先导溢流阀的设定压力为p2、预设先导比例溢流阀的设定压力为p3,且p1=p2<p3,挖掘机的挖掘力受控于执行油缸的输出压力p4;
18.当挖掘机未受到过大的阻力时,执行油缸的输出压力p4小于p1和p2,先导溢流阀不触发开启插装阀:
19.当挖掘机受到过大的阻力时,执行油缸的输出压力p4上升,直至执行油缸的输出压力p4等于p1和p2时,先导溢流阀开启并触发插装阀导通油路,液压油进入增压油路并利用增压组件提升增压油路内的压力,增压油路中的液压油一路通过控制油路触发换向阀断开供油主路,另一路分别进入执行油缸和先导比例溢流阀;
20.通过调节先导比例溢流阀的设定压力p3增加增压油路的压力,以增大执行油缸的输出压力p4,提高挖掘机的挖掘力。
21.本发明提供的一种增大输出压力的液压控制系统,由于所述主阀和执行油缸之间的供油主路并联接通有增压单元,因此在必要时可以利用增压单元替代供油主路对执行油缸输入更高的油压;除此之外,由于所述增压单元的输入端设有受控于所述主阀输出压力的第一开关单元,因此当挖掘机遇到恶劣的工况导致供油主路的压力上升时,可以利用供油主路的压力开启第一开关单元,让主阀输出的液压油可以通过第一开关单元进入所述增压单元,以使所述增压单元触发运作,让液压油途经所述增压单元后再进入执行油缸;另外,由于所述增压单元接通有压力调控单元,因此可以利用压力调控单元调控所述增压单元与所述执行油缸之间的油路压力,以便于提高执行油缸的输出压力,从而提高挖掘机的挖掘力;同时,由于所述供油主路上设有受控于所述增压单元的第二开关单元,因此当所述增压单元启动运作后,可以便于触发所述第二开关单元断开所述供油主路,让主阀输出的液压油不再从所述供油主路进入执行油缸,供油主路断开后,主阀输出的液压油切换为主要从所述增压单元进入执行油缸,因此只要利用所述压力调控单元调节所述增压单元与执行油缸之间的油路压力,便可以有效提高提高执行油缸的输出压力,从而有效增大挖掘机
的挖掘力,因此无需通过改变液压控制油路中主溢流阀的压力,也能有效增大挖掘机的最大挖掘力。
22.使用时,预设液压控制油路中的主溢流阀的设定压力为p1、预设所述第一开关单元的设定压力为p2、预设压力调控单元的设定压力为p3,且p1=p2<p3,挖掘机的挖掘力受控于执行油缸的输出压力p4;
23.当挖掘机未受到过大的阻力时,执行油缸的输出压力p4小于p1和p2,所述第一开关单元不触发开启,从主阀输出的液压油无法通过第一开关单元进入所述增压单元;
24.当挖掘机受到过大的阻力时,执行油缸的输出压力p4上升,直至执行油缸的输出压力p4等于p1和p2时,所述第一开关单元触发开启并导通流入所述增压单元的油路,从主阀输出的液压油途经所述增压单元增大压力,使增压单元与执行油缸之间的油路压力被单独增加,相当于利用所述增压单元把高低压油相隔开,产生了密闭容积,让增压单元与执行油缸之间的液压明显高于外部其它管路的液压,液压油从所述增压单元输出后,一路液压油进入所述第二开关单元,进而触发第二开关单元断开供油主路,让从主阀输出的液压油切换为主要从所述增压单元进入执行油缸,而另外一路液压油分别进入执行油缸和所述压力调控单元;
25.通过调节所述压力调控单元的设定压力p3增加所述增压单元与所述执行油缸之间的油路压力,从而可以增大执行油缸的输出压力p4,因此可以提高挖掘机的挖掘力。
26.因此本发明的液压控制系统能在不改变主溢流阀压力的前提下,增大挖掘机的最大挖掘力,避免对液压控制系统的整体性能造成影响。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明的整体结构示意图;
29.图2是本发明实施例一的结构示意图;
30.图3是本发明实施例二的结构示意图。
31.附图标记:
32.1:主阀;
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2:执行油缸;
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3:增压单元;
33.4:第一开关单元;
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5:压力调控单元;
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6:第二开关单元;
34.7:油箱;
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8:主溢流阀;
35.31:增压组件;
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32:增压油路;
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33:第二单向阀;
36.41:插装阀;
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42:先导溢流阀;
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43:第一阻尼孔;
37.44:第二阻尼孔;
38.51:先导比例溢流阀; 52:液压控制器;
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53:显示器;
39.61:换向阀;
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62:控制油路;
40.100:供油主路;
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101:回油支路;
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102:第一单向阀;
41.103:液控单向阀;
42.200:回油主路;
43.300:主泵;
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301:先导泵;
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302:电磁阀;
44.303:先导阀;
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304:吸油滤;
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305:回油滤。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
46.实施例一
47.下面结合图1描述本发明的一种增大输出压力的液压控制系统,包括液压控制油路中的主阀1和执行油缸2,主阀1和执行油缸2之间的供油主路100并联接通有增压单元3,增压单元3的输入端设有受控于主阀1输出压力的第一开关单元4,增压单元3接通有压力调控单元5,供油主路100上设有受控于增压单元3的第二开关单元6。
48.本实施例的液压控制系统,由于主阀1和执行油缸2之间的供油主路100并联接通有增压单元3,因此在必要时可以利用增压单元3替代供油主路100对执行油缸2输入更高的油压;除此之外,由于增压单元3的输入端设有受控于主阀1输出压力的第一开关单元4,因此当挖掘机遇到恶劣的工况导致供油主路100的压力上升时,可以利用供油主路100的压力开启第一开关单元4,让主阀1输出的液压油可以通过第一开关单元4进入增压单元3,以使增压单元3触发运作,让液压油途经增压单元3后再进入执行油缸2;另外,由于增压单元3接通有压力调控单元5,因此可以利用压力调控单元5调控增压单元3与执行油缸2之间的油路压力,以便于提高执行油缸2的输出压力,从而提高挖掘机的挖掘力;同时,由于供油主路100上设有受控于增压单元3的第二开关单元6,因此当增压单元3启动运作后,可以便于触发第二开关单元6断开供油主路100,让主阀1输出的液压油不再从供油主路100进入执行油缸2,供油主路100断开后,主阀1输出的液压油切换为主要从增压单元3进入执行油缸2,因此只要利用压力调控单元5调节增压单元3与执行油缸2之间的油路压力,便可以有效提高执行油缸2的输出压力,从而有效增大挖掘机的挖掘力,因此无需通过改变液压控制油路中主溢流阀的压力,也能有效增大挖掘机的最大挖掘力。
49.使用时,预设液压控制油路中的主溢流阀8的设定压力为p1、预设第一开关单元4的设定压力为p2、预设压力调控单元5的设定压力为p3,且p1=p2<p3,挖掘机的挖掘力受控于执行油缸2的输出压力p4;
50.当挖掘机未受到过大的阻力时,执行油缸2的输出压力p4小于p1和p2,第一开关单元4不触发开启,从主阀1输出的液压油无法通过第一开关单元4进入增压单元3;
51.当挖掘机受到过大的阻力时,执行油缸2的输出压力p4上升,直至执行油缸2的输出压力p4等于p1和p2时,第一开关单元4触发开启并导通流入增压单元3的油路,从主阀1输出的液压油途经增压单元3增大压力,使增压单元3与执行油缸2之间的油路压力被单独增加,相当于利用增压单元3把液压系统内高低压油相隔开,产生了密闭容积,让增压单元3与执行油缸2之间的液压明显高于外部其它管路的液压,液压油从增压单元3输出后,一路液压油进入第二开关单元6,进而触发第二开关单元6断开供油主路100,让从主阀1输出的液
压油切换为主要从增压单元3进入执行油缸2,而另外一路液压油分别进入执行油缸2和压力调控单元5;
52.通过调节压力调控单元5的设定压力p3增加增压单元3与执行油缸2之间的油路压力,从而可以增大执行油缸2的输出压力p4,因此可以提高挖掘机的挖掘力。
53.因此本发明的液压控制系统能在不改变主溢流阀压力的前提下,增大挖掘机的最大挖掘力,避免对液压控制系统的整体性能造成影响。
54.在本发明的实施例中,如图2所示,压力调控单元5包括先导比例溢流阀51和液压控制器52,通过液压控制器52调控先导比例溢流阀51的设定压力,先导比例溢流阀51接通于增压单元3与执行油缸2之间的油路。
55.由于先导比例溢流阀51接通于增压单元3与执行油缸2之间的油路,因此增压单元3与执行油缸2之间的油路压力可以受控于先导比例溢流阀51,通过液压控制器52调控先导比例溢流阀51的设定压力,便可以方便地调节增压单元3与执行油缸2之间的油路压力,能够便于对增压单元3与执行油缸2之间的油路压力进行连续增压,并且便于实现正常模式和增压模式自然切换。
56.在本发明的实施例中,如图2所示,增压单元3包括增压组件31和增压油路32,增压组件31左侧的输入端接通第一开关单元4,增压组件31右侧的输出端通过增压油路32接通执行油缸2,先导比例溢流阀51通过接通增压油路32调控增压油路32对执行油缸2的输出压力。
57.当第一开关单元4被触发开启后,液压油进入增压组件31,在增压组件31的增压作用下,使增压油路32的液压被单独增加,相当于利用增压组件31把液压系统内的高低压液油相隔开,产生了密闭容积,让增压油路32的液压明显高于外部其它管路的液压,因此可以确保执行油缸2的输出压力不再受控于液压控制油路中的主溢流阀8,而是受控于先导比例溢流阀51,从而可以更稳定地确保液压控制系统能在不改变主溢流阀8压力的前提下,增大挖掘机的最大挖掘力。
58.具体地,增压组件31内设相互同轴连接的马达与增压泵,通过马达同轴带动增压泵旋转以增大所述增压泵对增压油路32的输出压力,其具体的工作原理如下:
59.增压组件31由一个马达和一个泵组成,并由马达带动泵旋转,假设输入压力为p
i
、输出压力为p0、马达的排量为v1、泵的排量为v2,由于马达与泵同轴,且根据能量守恒定律,故可得知马达的输出转矩等于泵的输出转矩,即得出以下公式1:
[0060][0061]
由公式1可得知以下公式:
[0062][0063]
即,泵的以此实现增压。
[0064]
在本发明的实施例中,如图2所示,第一开关单元4包括插装阀41、先导溢流阀42和第一阻尼孔43,插装阀41的输入端、插装阀41的控制端以及先导溢流阀42的输入端共同接
通于主阀1的输出端,插装阀41的输出端接通于增压组件31的输入端,插装阀41控制端和先导溢流阀42输入端的油路上接通有第一阻尼孔43。
[0065]
因此可以通过插装阀41控制对增压组件31的液压油输入,即插装阀41开启时,液压油才能流往增压组件31,同时可以通过预设先导溢流阀42的设定压力,控制对插装阀41的开启,当主阀1输出的液压达到先导溢流阀42的设定压力时,液压油可以进入插装阀41顶部的控制端,从而触发开启插装阀41,液压油被允许通过并流入增压组件31的输入端,因此可以利用先导溢流阀42控制进入增压组件31的油路。
[0066]
另外,在本实施例中,从主阀1进入插装阀41控制端和先导溢流阀42输入端的油路上接通有第一阻尼孔43,并且,第一阻尼孔43与插装阀41控制端之间的油路也接通有第二阻尼孔44,当先导溢流阀42开启时,第一阻尼孔43的两侧以及第二阻尼孔44的两侧分别形成有压差,从而可以利用产生的油路压差作用打开插装阀41,使进入增压组件31的油路导通。
[0067]
在本发明的实施例中,先导溢流阀42、插装阀41、第一阻尼孔43、第二阻尼孔44可以集成设置在一个阀组内,从而可以更加方便安装。
[0068]
在本发明的实施例中,如图2所示,第二开关单元6包括换向阀61和控制油路62,换向阀61接通在供油主路100上,换向阀61的控制端通过控制油路62接通增压组件31的输出端。
[0069]
因此可以利用换向阀61控制供油主路100的油路通断,而换向阀61的开启可以受控于增压组件31,即增压组件31运行时,可以控制换向阀61断开供油主路100,让主阀1输出的液压油无法继续通过供油主路100进入执行油缸2,供油主路100断开后,主阀1输出的液压油切换为主要从增压组件31进入增压油路32再进入执行油缸2,以便于通过增压油路32调节对执行油缸2的输入压力。
[0070]
在本发明的实施例中,如图2所示,供油主路100还并联接通有回油支路101,回油支路101上串接有第一单向阀102和液控单向阀103,第一单向阀102的止回端与主阀1的输出端接通,液控单向阀103的止回端接通于增压油路32,液控单向阀103的控制端接通于主阀1和执行油缸2之间的回油主路200。
[0071]
由于第一单向阀102的止回端与主阀1的输出端接通,因此可以防止液压油从第一单向阀102通过回油支路101并流入执行油缸2,由于液控单向阀103的止回端接通于增压油路32,因此可以防止供油主路100输出端的液压油从液控单向阀103通过回油支路101,由于液控单向阀103的控制端接通于主阀1和执行油缸2之间的回油主路200,因此当液压油从主阀1进入回油主路200时,一部分液压油可以进入液控单向阀103的控制端,进而便可以触发液控单向阀103开启,允许回油支路101的液压油从液控单向阀103的止回端通过。当挖掘机的铲斗执行反向卸载动作,使主阀1发生工位切换并对执行油缸2反向供油时,从主阀1输出的液压油改为从回油主路200输入至执行油缸2,此时液压油可以通过液控单向阀103的控制端开启液控单向阀103,从而回油支路101被导通,从执行油缸2返回的液压油可以顺利通过液控单向阀103和第一单向阀102,并顺利返回至主阀1进而返回油箱7,因此通过第一单向阀102和液控单向阀103可以保证铲斗执行反向卸载动作时液压系统的正常运行。
[0072]
在本发明的实施例中,如图2所示,增压油路32上设置有第二单向阀33,第二单向阀33的止回端接通于执行油缸2。
[0073]
因此在当挖掘机的铲斗执行反向卸载动作时,可以防止液压油从执行油缸2进入换向阀61的控制端,避免供油主路100在此阶段被重新导通,保证铲斗执行反向卸载动作时液压系统的正常运行。
[0074]
在本发明的实施例中,如图2所示,液压控制器52上设置有用于显示压力数据的显示器53,通过显示器53调节液压控制器52对先导比例溢流阀51的设定压力。因此便于操作人员操作。
[0075]
在本发明的实施例中,如图2所示,先导溢流阀42和先导比例溢流阀51的输出端分别接通于液压控制油路中的油箱7,因此便于回油。
[0076]
另外,如图2所示,在实施例的液压控制系统由主泵300、先导泵301、电磁阀302、先导阀303、主溢流阀8、主阀1、吸油滤304、回油滤305、油箱7组成。主泵300作为系统的动力元件用来给系统提供液压油,先导阀303用来提供先导油、电磁阀302控制先导油路的通断、先导阀303用来控制主阀1的工位工作状态以实现工位的切换、主阀1控制主油路。
[0077]
在本发明的实施例中,供油主路100和增压油路32接通于执行油缸2的无杆腔,而回油主路200接通于执行油缸2的有杆腔。
[0078]
基于上述本实施例的结构方案,本实施例还提供一种增大输出压力的液压控制系统的控制方法:
[0079]
预设液压控制油路中的主溢流阀8的设定压力为p1、预设先导溢流阀42的设定压力为p2、预设先导比例溢流阀51的设定压力为p3,且p1=p2<p3,挖掘机的挖掘力受控于执行油缸2的输出压力p4;
[0080]
当挖掘机未受到过大的阻力时,执行油缸2的输出压力p4小于p1和p2,先导溢流阀42不触发开启插装阀41;
[0081]
当挖掘机受到过大的阻力时,执行油缸2的输出压力p4上升,直至执行油缸2的输出压力p4等于p1和p2时,先导溢流阀42开启并触发插装阀41导通油路,液压油进入增压油路32并利用增压组件31提升增压油路32内的压力,增压油路32中的液压油一路通过控制油路62触发换向阀61断开供油主路100,另一路分别进入执行油缸2和先导比例溢流阀51;
[0082]
通过调节先导比例溢流阀51的设定压力p3增加增压油路32的压力,以增大执行油缸2的输出压力p4,提高挖掘机的挖掘力。
[0083]
因此可以在不改变主溢流阀压力的前提下,增大挖掘机的最大挖掘力,避免对液压控制系统的整体性能造成影响。
[0084]
基于上述,本实施例还提供一种工程器械,包括上述的增大输出压力的液压控制系统。
[0085]
实施例二
[0086]
如图3所示,本实施例与实施例一类似,其不同之处在于,供油主路100和增压油路32接通于执行油缸2的有杆腔,而回油主路200接通于执行油缸2的无杆腔。
[0087]
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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