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一種雙缸同步控制液壓系統及工程機械.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210064705.0

申請日:

2012.03.13

公開號:

CN102588365B

公開日:

2015.01.21

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有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F15B 11/22申請日:20120313|||公開
IPC分類號: F15B11/22; F15B13/02; A62C27/00 主分類號: F15B11/22
申請人: 徐州重型機械有限公司
發明人: 東權; 向小強; 劉楠楠
地址: 221004 江蘇省徐州市銅山路165號
優先權:
專利代理機構: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227 代理人: 魏曉波
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210064705.0

授權公告號:

102588365B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.21|||2012.09.19|||2012.07.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種雙缸同步控制液壓系統,包括主換向閥、第一油缸和第二油缸,所述第一油缸的無桿腔進油油路上設有第一平衡閥,所述第二油缸的無桿腔進油油路上設有第二平衡閥,所述第一平衡閥和第二平衡閥均為先導式外泄平衡閥,其控制油口與相應油缸的有桿腔進油油路連通、泄油口與油箱連通;進一步包括單向節流閥,其進油口與所述主換向閥連通、出油口與所述第一平衡閥和第二平衡閥的進油口連通。該系統的雙液壓油缸不僅能夠同步運行,而且其液壓元件選型、參數設定較為容易,成本低,易于實現,整機調試比較簡單。本發明還公開了設有所述雙缸同步控制液壓系統的工程機械。

權利要求書

1.一種雙缸同步控制液壓系統,包括主換向閥、第一油缸和第二油缸,
所述第一油缸的無桿腔進油油路上設有第一平衡閥,所述第二油缸的無桿腔進
油油路上設有第二平衡閥,其特征在于,所述第一平衡閥和第二平衡閥均為先
導式外泄平衡閥,其控制油口與相應油缸的有桿腔進油油路連通、泄油口與油
箱連通;進一步包括單向節流閥,其出油口與所述主換向閥連通、進油口與所
述第一平衡閥和第二平衡閥的出油口連通。
2.根據權利要求1所述的雙缸同步控制液壓系統,其特征在于,所述主
換向閥具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口,并具有三個工作位置:
在第一工作位置,其第一油口與第四油口連通、第二油口與第三油口連通;
在第二工作位置,其第二油口與第三油口和第四油口連通;在第三工作位置,
其第一油口與第三油口連通,第二油口與第四油口連通;
所述主換向閥的第三油口與所述單向節流閥的出油口連通、第四油口與所
述第一油缸和第二油缸的有桿腔連通。
3.根據權利要求2所述的雙缸同步控制液壓系統,其特征在于,所述主
換向閥為三位四通電磁換向閥。
4.根據權利要求1至3任一項所述的雙缸同步控制液壓系統,其特征在
于,所述第一油缸的有桿腔進油油路上設有第三平衡閥,所述第二油缸的有桿
腔進油油路上設有第四平衡閥,所述第三平衡閥和第四平衡閥的控制油口與相
應油缸的無桿腔進油油路連通。
5.一種工程機械,包括工程機械本體及雙缸同步控制液壓系統,其特征
在于,所述雙缸同步控制液壓系統為上述權利要求1至4任一項所述的雙缸同
步控制液壓系統。
6.根據權利要求5所述的工程機械,其特征在于,所述工程機械為消防
車。
7.根據權利要求6所述的工程機械,其特征在于,所述第一油缸和第二
油缸為消防車的變幅油缸。

說明書

一種雙缸同步控制液壓系統及工程機械

技術領域

本發明涉及液壓控制技術領域,特別是工程機械的雙缸同步控制液壓系
統。本發明還涉及設有所述雙缸同步控制液壓系統的工程機械。

背景技術

隨著工程機械不斷的向大型化方向發展,其受力部件所承受的負載也越
來越大,為滿足負載要求,一般會使用雙液壓缸結構。

例如消防車變幅系統所使用的雙缸變幅系統,雙液壓缸的使用可以提升
動力,確保變幅起落過程中的穩定性和安全性。但是由于使用平衡閥自身的
固有特性,變幅落時兩個變幅平衡閥的滯環不同,引起了左右變幅油缸無桿
腔內的油壓不對稱、左右負載口存在較大的壓差的問題;左右變幅油缸偏載
向一側傾斜,臂架難以落入臂架支架內,偏載嚴重時會發生油缸爆裂、翻車
等一系列嚴重的事故。,

請參考圖1,圖1為現有技術中一種典型的雙缸同步控制液壓系統的液
壓原理圖。

如圖所示,目前實現雙缸變幅同步的方法是:在左右變幅油缸無桿腔各
安裝左變幅平衡閥10和右變幅平衡閥5用于控制無桿腔油液的通與斷,再將
兩平衡閥與一個主平衡閥8相連,主平衡閥8控制油液流通的速度。

變幅落時,左右變幅油缸的有桿腔進油,當平衡閥主控制油路6進油到
達左變幅油缸控制油口X1、右變幅油缸控制油口X2,在較小的控制壓力下
左右變幅平衡閥全開口(因為主平衡閥8開啟壓力較大,此時沒有開啟),無
桿腔內的液壓油經左變幅油缸出油口11、右變幅油缸出油口4、及左右變幅
平衡閥到達主平衡閥8的進油管路9。當平衡閥主控制油路6內油液壓力達
到其開啟壓力值時,主平衡閥8隨控制壓力的變動而控制閥口的開啟大小,
進而控制變幅落時回油的流通速度,起到限速作用。

此方法存在以下技術缺點:

1.相對于使用兩個平衡閥完成變幅落動作,選用三個平衡閥,成本較高,
生產時裝配難度也加大;

2.在變幅落的過程中,左右變幅平衡閥用于控制無桿腔油路的通斷,主
平衡閥用于控制變幅落的速度。為完成規定功能,要求三個平衡閥之間進行
合理有效的配合,因此,在設計過程中平衡閥的選型、平衡閥之間的匹配、
參數設定(尤其是平衡閥開啟壓力、全開壓力等)較為困難;對整機調試也
提出了較高的要求。

因此,如何提高工程機械雙缸同步控制液壓系統的同步性能,是本領域
技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種雙缸同步控制液壓系統。該系統的雙液壓
油缸不僅能夠同步運行,而且其液壓元件選型、參數設定較為容易,成本低,
易于實現,整機調試比較簡單。

本發明的第二目的是提供一種設有所述雙缸同步控制液壓系統的工程
機械。

為了實現上述第一目的,本發明提供一種雙缸同步控制液壓系統,包括
主換向閥、第一油缸和第二油缸,所述第一油缸的無桿腔進油油路上設有第
一平衡閥,所述第二油缸的無桿腔進油油路上設有第二平衡閥,所述第一平
衡閥和第二平衡閥均為先導式外泄平衡閥,其控制油口與相應油缸的有桿腔
進油油路連通、泄油口與油箱連通;進一步包括單向節流閥,其出油口與所
述主換向閥連通、進油口與所述第一平衡閥和第二平衡閥的出油口連通。

優選地,所述主換向閥具有第一油口、第二油口、第三油口和第四油口,
并具有三個工作位置:

在第一工作位置,其第一油口與第四油口連通、第二油口與第三油口連
通;在第二工作位置,其第二油口與第三油口和第四油口連通;在第三工作
位置,其第一油口與第三油口連通,第二油口與第四油口連通;

所述主換向閥的第三油口與所述單向節流閥的出油口連通、第四油口與
所述第一油缸和第二油缸的有桿腔連通。

優選地,所述主換向閥為三位四通電磁換向閥。

優選地,所述第一油缸的有桿腔進油油路上設有第三平衡閥,所述第二
油缸的有桿腔進油油路上設有第四平衡閥,所述第三平衡閥和第四平衡閥的
控制油口與相應油缸的無桿腔進油油路連通。

為實現上述第二目的,本發明提供一種工程機械,包括工程機械本體及
雙缸同步控制液壓系統,所述雙缸同步控制液壓系統為上述任一項所述的雙
缸同步控制液壓系統。

優選地,所述工程機械為消防車。

優選地,所述第一油缸和第二油缸為消防車的變幅油缸。

本發明所提供的雙缸同步控制液壓系統選用先導式外泄平衡閥,同時在第
一油缸、第二油缸與主換向閥之間安裝一個單向節流閥,所述先導式外泄平衡
閥的進油口與油缸無桿腔連通,出油口與主換向閥連通,泄油口連通至油箱,
控制油口與油缸的有桿腔進油油路連通,其開口度僅由有桿腔進油口壓力決
定。

當第一油缸和第二油缸動作停止時,所述先導式外泄平衡閥鎖住無桿腔油
液保持油缸不動;當第一油缸和第二油缸的無桿腔進油時,兩先導式外泄平衡
閥的調速功能減弱,改由單向節流閥配合主換向閥實現調速,最終實現雙缸同
步運行,即先導式外泄平衡閥只用于平衡負載保持負載壓力對稱,不主要用于
控制流量,而是利用單向節流閥的節流功能,由主換向閥控制速度,解決了雙
缸運行不同步的問題。此外,其液壓元件選型、參數設定較為容易,成本低,
易于實現,且整機調試比較簡單。

本發明所提供的工程機械設有上述雙缸同步控制液壓系統,由于上述雙
缸同步控制液壓系統具有上述技術效果,設有該雙缸同步控制液壓系統的工
程機械也應具備相應的技術效果。

附圖說明

圖1為現有技術中一種典型的雙缸同步控制液壓系統的液壓原理圖;

圖2為本發明所提供雙缸同步控制液壓系統的液壓原理圖;

圖3為圖2中所示先導式外泄平衡閥的液壓原理圖。

圖1中:

1.小腔進油管路????2.變幅油缸小腔????3.變幅油缸大腔????4.右變幅油缸
大腔出油口????5.右變幅平衡閥????6.平衡閥主控制油路????7.變幅落回油主油
路????8.主平衡閥????9.主平衡閥進油管路????10.左變幅平衡閥????11.左變幅油
缸大腔出油口

圖2、圖3中:

12.主換向閥????13.左變幅油缸????14.右變幅油缸????15.第一平衡閥
16.第二平衡閥????17.單向節流閥????18.第三平衡閥????19.第四平衡閥

具體實施方式

本發明的核心是提供一種雙缸同步控制液壓系統。該系統的雙液壓油缸
不僅能夠同步運行,而且其液壓元件選型、參數設定較為容易,成本低,易
于實現,整機調試比較簡單。

本發明的另一核心是提供一種設有所述雙缸同步控制液壓系統的工程
機械。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案,下面結合附圖和具體
實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

請參考圖2、圖3,圖2為本發明所提供雙缸同步控制液壓系統的液壓
原理圖;圖3為圖2中所示先導式外泄平衡閥的液壓原理圖。

在一種具體實施方式中,本發明提供的雙缸同步控制液壓系統為消防車
的雙缸變幅液壓系統,主要由主換向閥12、左變幅油缸13和右變幅油缸14
等液壓元件構成。

主換向閥12為三位四通電磁換向閥,具有第一油口P、第二油口T、第
三油口C和第四油口D,并具有三個工作位置:

在左位,其第一油口P與第四油口D連通、第二油口T與第三油口C
連通;在中位,其第一油口P截止,第二油口T同時與第三油口C和第四油
口D連通;在右位,其第一油口P與第三油口C連通,第二油口T與第四
油口D連通。

左變幅油缸13的無桿腔進油油路上設有第一平衡閥15,右變幅油缸14
的無桿腔進油油路上設有第二平衡閥16,第一平衡閥15和第二平衡閥16均
為先導式外泄平衡閥,其控制油口X與相應油缸的有桿腔進油油路連通、泄
油口L與油箱連通。

左變幅油缸13、右變幅油缸14與主換向閥12之間設有單向節流閥17,
主換向閥12的第三油口C與單向節流閥的出油口連通、第四油口D與左變
幅油缸13和右變幅油缸14的有桿腔連通,單向節流閥17的進油口與第一平
衡閥15和第二平衡閥16的出油口A連通。

該雙缸同步控制液壓系統的工作原理如下:

先導式外泄平衡閥在變幅起的過程中,其單向機能起作用;變幅落的過
程中,主換向閥12的左位機能起作用,兩變幅油缸的有桿腔進油。

由于先導式外泄平衡閥的控制油口X與油缸的有桿腔進油口連通,當有
桿腔進油口壓力達到其開啟壓力值時,其內部切換到節流機能,隨著控制油
口X壓力值的增加,先導式外泄平衡閥的開口逐漸增大;當控制油口X的壓
力值增加到全開壓力值時,先導式外泄平衡閥的開口達到最大,此時不存在
滯環;同時,控制油口X進入的油液經泄油口L流入油箱內。

先導式外泄平衡閥的開口由控制油口X的壓力大小控制,不受外界負載
的影響,只與控制油口的輸入壓力(即有桿腔進油口壓力)有關,根據不同
的阻尼組合,其開啟壓力和全開口壓力不同,總體來講,先導式外泄平衡閥
的開啟壓力和全開口壓力較低,控制壓力從開啟至全開的壓力范圍較小,該
平衡閥在較小的控制壓力下閥口就可以全開。

變幅落過程中,先導式外泄平衡閥開啟后,油缸無桿腔內的油液從其內
部經過后,流入單向節流閥17的左位,最后經主換向閥12的左位流入油箱
內。由于主換向閥12本身的節流能力較差,不能提供較大的背壓,單向節流
閥17的左位具有節流功能,可協助主換向閥12提高回油油路的壓力,即提
高背壓。

在系統中加入單向節流閥,通過提高系統背壓,可快速提高先導式外泄
平衡閥控制口壓力,使先導式外泄平衡閥能夠快速達到全開狀態,消弱左右
變幅平衡閥滯環的影響,解決了雙缸運行不同步的問題。由于先導式外泄平
衡閥開啟速度快,因此其調速功能大大消弱,對此,單向節流閥能夠配合主
換向閥一起控制變幅落速度。此外,其液壓元件選型、參數設定較為容易,
成本低,易于實現,且整機調試比較簡單。

為了進一步提高系統的穩定性和安全性,可在左變幅油缸13的有桿腔進
油油路上設置第三平衡閥18,同時在右變幅油缸14的有桿腔進油油路上設
置第四平衡閥19,第三平衡閥18和第四平衡閥19均為先導式平衡閥,其控
制油口與相應油缸的無桿腔進油油路連通。

上述雙缸同步控制液壓系統僅是本發明的一種優選方案,具體并不局限
于此,在此基礎上可根據實際需要作出具有針對性的調整,從而得到不同的
實施方式。例如,當變幅油缸倒置時,可以將先導式外泄平衡閥設置在變幅
油缸的有桿腔進油油路上,等等。由于可能實現的方式較多,這里就不再一
一舉例說明。

除了上述雙缸同步控制液壓系統,本發明還提供一種工程機械,包括工
程機械本體及雙缸同步控制液壓系統,所述雙缸同步控制液壓系統為上文所
述的雙缸同步控制液壓系統,其余結構請參考現有技術,本文不再贅述。

具體地,所述工程機械為消防車,第一油缸和第二油缸為消防車的變幅
油缸。

這里需要說明的是,上述雙缸同步控制液壓系統具有較強的技術通用性
能,除了消防車之外,還可以用于解決其它工程機械的雙缸同步控制液壓系
統的不同步問題,例如起重機的變幅油缸或配重油缸。

以上對本發明所提供的雙缸同步控制液壓系統及工程機械進行了詳細介
紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述,以上實
施例的說明只是用于幫助理解本發明的核心思想。應當指出,對于本技術領
域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以對本發明進
行若干改進和修飾,這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。

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一種 同步 控制 液壓 系統 工程機械
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