电液控制系统、工程机械及回转支承的电液控制方法与流程

本发明涉及电液控制技术领域，具体地，涉及一种电液控制系统。在此基础上，本发明还涉及具有所述电液控制系统的工程机械。此外，本发明涉及一种回转支承的电液控制方法。

背景技术：

在挖掘机等工程机械中，常常需要利用液压马达驱动回转支承回转运动，由此将铲斗和驾驶操纵室转动至适当的工作方位，满足装车、卸车等需求。

典型地，全液压式挖掘机的回转支承由电液控制系统进行回转控制。图1所示为一种用于驱动回转支承的电液控制系统的原理示意图。其中，液压马达6能够通过减速机20将扭矩传递至回转支承，以在液压马达6在不同方向转动时带动该回转支承左右回转。具体地，当发动机启动后，主油泵13将油箱21内的液压油增压并通过进油油路11输送。此时，操纵换向操作手柄17，先导泵19通过换向控制油路16驱动主换向阀10换向，例如通过换向操作手柄17操作为使得主换向阀16换向至图示左位，由此使得进油油路11连通至第一工作油路1、回油油路12连通至第二工作油路2。在此情形下，由主油泵13泵送的液压油通过进油油路11和第一工作油路1进入液压马达6的第一油腔，与之相对的第二油腔内的液压油则经过第二工作油路2和回油油路12流回油箱21，从而驱动液压马达6转动。通过操作换向操作手柄17，还可以改变主换向阀16的阀芯位置，使得液压马达6向另一方向转动。由此，挖掘机的回转支承能够在该电液控制系统的控制下回转运动，便于在所需方位实施挖掘、装卸等操作。

其中，在回转支承回转运动过程中，回转支承的启停响应对于整机操控性能具有重要影响。继续参照图1所示，在启动阶段，主油泵13泵送至第一工作油路1的液压油并不能够全部地进入液压马达6的第一油腔，而是部分地通过溢流油路3溢流，此时，第一工作油路1中的油压基本等于溢流油路3上溢流阀4的调定压力。该启动过程约维持2-3秒，液压马达6在所述调定压力下稳定地加速转动(进入第一油腔的液压油流量渐增)，且输出扭矩基本恒定，直到溢流阀4关闭，液压马达6进入匀速转动的阶段。

当回转支承基本运动至预定方位时，操作换向操作手柄17将主换向阀10切换至中位，切断第一工作油路1与进油油路11之间的连通关系。此时，尽管主油泵13不再向第一工作油路1泵送液压油，但由于回转支承及其上的部件的惯性作用，会反过来带动液压马达6继续转动。在此情形下，由于第二工作油路2不能通过回油油路12回油，且第一工作油路1中出现一定真空度需要补油，导致对应溢流油路3上的溢流阀4及单向阀8开启2-3秒，直至回转支承完全停止(其中，补油油路9可以提供补油流量或回油流量)。在该过程中，由于溢流阀4实质上构成一种阻碍回转支承继续转动的制动负载，因此从主换向阀10换向至中位至回转支承完全停止的过程被称为回转制动过程，在该过程中回转支承转过的角度称为回转制动角。

根据上述可以看出，为了能够承受较大的回转负载，通常需要将溢流油路3上的溢流阀4选择为应当具有适当较大的开启压力，这还有利于避免回转制动角过大等操控性问题。然而，在实际选择时，溢流阀4的开启压力又不宜过大，否则将可能在回转启停阶段无法通过溢流油路3溢流，导致液压油快速变质、启停不稳定等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电液控制系统，该电液控制系统便于改善整机操控性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电液控制系统，包括：液压执行元件；第一工作油路和第二工作油路，所述第一工作油路连通于所述液压执行元件的第一油腔，所述第二工作油路连通于所述液压执行元件的第二油腔；以及溢流油路，该溢流油路上设置有溢流阀并连接至所述第一工作油路和所述第二工作油路中的至少一者。其中，所述电液控制系统还包括增压油路，该增压油路连接至所述溢流阀并能够增大该溢流阀的开启压力。

优选地，所述液压执行元件为用于驱动工作装置回转运动的液压马达。

优选地，所述溢流油路包括第一溢流油路和第二溢流油路，所述溢流阀包括设置于所述第一溢流油路上的第一溢流阀和设置于所述第二溢流油路上的第二溢流阀，所述第一溢流油路设置为使得所述第一溢流阀的进油口连通于所述第一工作油路并在该第一溢流阀与所述第二工作油路之间的油路部分上设置有正向油口朝向所述第一溢流阀的第一单向阀，所述第二溢流油路设置为使得所述第二溢流阀的进油口连通于所述第二工作油路并在该第二溢流阀与所述第一工作油路之间的油路部分上设置有正向油口朝向所述第二溢流阀的第二单向阀。

优选地，所述增压油路包括连接至所述第一溢流阀的第一增压油路和连接至所述第二溢流阀的第二增压油路。

优选地，所述电液控制系统包括连接至所述溢流油路的位于所述溢流阀的出油口一侧的油路部分上的补油油路。

优选地，所述电液控制系统包括主换向阀、进油油路和回油油路，所述进油油路上设置有主油泵并连接至所述主换向阀的进油口，所述回油油路连接至所述主换向阀的回油口，所述第一工作油路和所述第二工作油路对应连接至所述主换向阀的第一工作油口和第二工作油口，并能够通过所述主换向阀切换为与所述进油油路和所述回油油路对应连通或断开。

优选地，所述电液控制系统包括能够接收所述主换向阀的换向信号的控制器和设置于所述增压油路上的增压控制阀，所述控制器根据所述换向信号控制所述增压控制阀的连通状态。

优选地，所述电液控制系统包括用于控制所述主换向阀换向操作的换向控制油路，该换向控制油路上设置有换向操作手柄。

优选地，所述换向控制油路上设置有压力开关，所述控制器通过该压力开关的通断状态变化而接收所述主换向阀的所述换向信号。

优选地，所述电液控制系统包括用于选择性地向所述增压油路或所述换向控制油路泵送压力油的先导泵。

在此基础上，本发明还提供一种包括前述电液控制系统的工程机械。

优选地，所述工程机械为具有回转支承的挖掘机，该回转支承通过减速机传动连接至所述液压执行元件。

此外，本发明还提供一种回转支承的电液控制方法，所述回转支承传动连接于液压马达，该液压马达的第一油腔连接有第一工作油路、第二油腔连接有第二工作油路，该第一工作油路和/或第二工作油路上连接有溢流油路，该溢流油路上设置有溢流阀，其中，所述电液控制方法包括：在回转制动过程中的至少部分时段内，增大所述溢流阀的开启压力。

通过上述技术方案，本发明的电液控制系统便于在如回转支承的回转制动过程中通过增压油路适当增大溢流阀的开启压力，由此减小回转制动角，有效改善整机操控性能。

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进一步理解，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是传统技术中一种用于驱动回转支承的电液控制系统的原理图；

图2是根据本发明一种优选实施方式的电液控制系统的原理图；

图3是图2中多个液压元件与控制器的连接关系示意图。

附图标记说明

1-第一工作油路；2-第二工作油路；3-溢流油路；3a-第一溢流油路；3b-第二溢流油路；4-溢流阀；4a-第一溢流阀；4b-第二溢流阀；5-增压油路；5a-第一增压油路；5b-第二增压油路；6-液压马达；7-第一单向阀；8-第二单向阀；9-补油油路；10-主换向阀；11-进油油路；12-回油油路；13-主油泵；14-控制器；15-增压控制阀；15a-第一电磁阀；15b-第二电磁阀；16-换向控制油路；17-换向操作手柄；18-压力开关；18a-第一压力开关；18b-第二压力开关；19-先导泵；20-减速机；21-油箱。

具体实施方式

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

在随后的说明中，将主要以挖掘机的回转支承为控制对象为例对本发明的电液控制系统进行说明，为此，其中的液压执行元件通常为液压马达，并能够有效减小回转制动角，达到改善整机操控性能的目的。可以理解的是，本发明的电液控制系统也可以用于其他设备、装置的控制，其中的液压执行元件也可以适当地选择为液压缸等。

参照图2所示，根据本发明一种优选实施方式的电液控制系统，包括设置为液压马达6的液压执行元件，并能够通过减速机20控制例如为回转支承的工作装置回转运动。其中，液压马达6的第一油腔与第一工作油路1连通，第二油腔与第二工作油路2连通。该第一工作油路1和/或第二工作油路2上连接有溢流油路3，该溢流油路3上设置有溢流阀4，由此在预定工况下至少能够使得所述第一工作油路1和第二工作油路2中的一者内的液压油溢流。

重要地，本发明的电液控制系统包括增压油路5，该增压油路5连接至所述溢流油路3上的溢流阀4，并能够增大该溢流阀4的开启压力，由此便于改善整机操控性能。为了更好地理解本发明的工作原理，可以在电液控制系统的第二工作油路2上连接溢流油路3(如第二溢流油路3b)并在该溢流油路3的另一端连接至第一工作油路1和/或油箱21，分析由第一工作油路1输送压力油驱动液压马达6转动的工作过程。具体地，如将主换向阀10切换至中位，由此停止向液压马达6泵送压力油，但该液压马达6会在回转支承等部件的惯性作用下继续转动。此时，通过增压油路5增大溢流阀4(第二溢流阀4b)的开启压力，从而提高阻碍回转支承和液压马达6继续转动的阻力，更快地将转动能量转换为液压油的热量，由此减小回转制动角，有效改善了整机操控性能。

在挖掘机工作过程中，回转支承需要在两个不同回转方向转动，因而需要在该两个回转方向均减小回转制动角。并且，为了使得回转支承稳定提速并避免液压油变质过快，需要在回转运动的启动阶段能够适度溢流。在此情形下，本发明增大溢流阀4的开启压力的时机尤为重要，以避免溢流压力保持为较高值导致的问题。通过随后进一步优选实施方式(利用图3所示的控制器14控制增大开启压力的时机)，该问题能够得到良好解决。

继续参照图2所示，在该电液控制系统中，溢流油路3包括第一溢流油路3a和第二溢流油路3b，一方面用于在两个回转方向的回转启动过程中均能够适当溢流而保持稳定提速并避免液压油变质过快；另一方面可以通过适时增大相应溢流油路3上的溢流压力而减小回转制动过程中的回转制动角。具体地，第一溢流油路3a上设置有第一溢流阀4a和第一单向阀7，其中，第一溢流阀4a的进油口连通于第一工作油路1，第一单向阀7设置于第一溢流阀4a与第二工作油路2之间的油路部分上且其正向油口(即单向流动时的进油口)朝向所述第一溢流阀4a；第二溢流油路3b上设置有第二溢流阀4b和第二单向阀8，其中，第二溢流阀4b的进油口连通于第二工作油路2，第二单向阀8设置于第二溢流阀4b与第一工作油路1之间的油路部分上且其正向油口(即单向流动时的进油口)朝向所述第二溢流阀4b。第一溢流油路3a和第二溢流油路3b可以彼此独立设置或如图地具有共用油段。另外，可以在溢流阀4的出油口一侧的油路部分(如共用油段)连接补油油路9。

对应于上述第一溢流油路3a和第二溢流油路3b，可以相应设置增压油路5，例如，二者可以共用一条增压油路5，在回转制动过程中同时增加第一溢流阀4a和第二溢流阀4b的开启压力。优选地，增压油路5包括连接至第一溢流阀4a的第一增压油路5a和连接至第二溢流阀4b的第二增压油路5b。通过设置相对独立的增压油路5，可以缩短增大开启压力的响应时间，有效减小回转制动角。

在图2所示的电液控制系统中，包括主换向阀10、进油油路11和回油油路12等。所述进油油路11上设置有主油泵13并连接至主换向阀10的进油口，所述回油油路12连接至主换向阀10的回油口。第一工作油路1连接至主换向阀10的第一工作油口，第二工作油路2连接至主换向阀10的第二工作油口。由此，通过切换主换向阀10，可以使得进油油路11和回油油路12与第一工作油路1和第二工作油路2对应连通或断开。在图示中位时，进油油路11直接连通至油箱21；当切换至左位时，进油油路11连通于第一工作油路1，回油油路12连通于第二工作油路2，由此主油泵13可以驱动液压马达6在一个方向转动；当切换至右位时，进油油路11连通于第二工作油路2，回油油路12连通于第一工作油路2，由此主油泵13可以驱动液压马达6在另一个方向转动。

在挖掘机的回转操作中，操作主换向阀10换向表示回转支承已经基本回转到位，因此应当缩短主换向阀10换向和增压油路5增压的时间间隔，并优选地使得增压油路5能够根据主换向阀10的换向信号发生响应。为此，结合图3所示，本发明的电压控制系统还包括能够接收主换向阀10的换向信号的控制器14和设置于增压油路5上的增压控制阀15，所述控制器14根据所述换向信号控制增压控制阀15的连通状态。对应于增压油路5的设置形式，增压控制阀15也可以设置为多种不同形式，例如，分别在第一增压油路5a和第二增压油路5b上设置第一增压控制阀15a和第二增压控制阀15b或由换向阀替代。另外，增压控制阀15优选为比例阀，以能够根据需要适量增大相应溢流阀4的开启压力。

控制器14可以以多种方式获得主换向阀10的换向信号，例如可以在该主换向阀10的阀芯、其换向操纵机构等上连接位移传感器等。在全液压式挖掘机中，主换向阀10的换向操作通常也由液压传动，即设置换向控制油路16，通过操纵该换向控制油路16上的换向操作手柄17即可实现主换向阀10的换向。在此情形下，还可以在换向控制油路16上设置压力开关18(如分别设置于不同油路分支上的第一压力开关18a和第二压力开关18b)，该压力开关18能够将所在油路分支上的压力信号(等效于主换向阀10的换向信号)转变为传递至控制器14的电信号等，由此控制器14获得主换向阀10的换向信号并控制增压控制阀15动作。

另外，增压油路5和换向控制油路16可以共用同一先导泵19，由此具有紧凑的结构，并能够在换向控制油路16被操作为断开时及时地向相应的增压油路5供给液压油，快速增大溢流阀4的压力。

为了更好地理解上述优选实施方式，以下结合附图对本发明的电压控制系统的部分工作过程进行说明。

当回转支承需要转动时，操作换向操作手柄17，使得主换向阀10换向至左位，同时第一压力开关18a闭合。由此，主油泵13将油箱21内的液压油通过进油油路11和第一工作油路1供给至液压马达6的第一油腔，其第二油腔内的液压油则经过第二工作油路2和回油油路12回流至油箱21。

当回转支承转动基本到位需要停止时，操作换向操作手柄17，使得主换向阀10换向至中位，同时第一压力开关18a断开。由此，主油泵13不再向液压马达6泵送压力油，第一压力开关18a将主换向阀10换向至中位的信号传递至控制器14，该控制器14据此控制为使得第二电磁阀15b得电(并维持约2秒)，由此先导泵19使得第二溢流阀4b增压，而后第二电磁阀15b失电，增压结束，此时回转支承完全停止转动。

通过本发明的上述优选实施方式，可以使得制动时的溢流压力大于启动时的溢流压力，由此在不损害启动溢流带来的优点的情形下，通过减小回转制动行程而有效改善操控性能。特别是，通过控制器的使用，本发明能够根据实际需要改变电控程序，由此适应不同工况，提供可调性良好的电液控制系统。

以上对本发明提供的电液控制系统进行了详细说明，在此基础上，本发明还提供一种具有该电液控制系统的工程机械。典型地，该电液控制系统可以用于挖掘机中，并通过减速机20控制回转支承回转运动。另外，本发明提供的电液控制系统还可以用于起重机、坦克等其他机械设备的控制中。

此外，本发明还提供一种回转支承的电液控制方法，所述回转支承传动连接于液压马达6，该液压马达6的第一油腔连接有第一工作油路1、第二油腔连接有第二工作油路2，该第一工作油路1和/或第二工作油路2上连接有溢流油路3，该溢流油路3上设置有溢流阀4。其中，所述电液控制方法包括：在回转制动过程中的至少部分时段内，增大溢流阀4的开启压力。优选地，该溢流阀4的开启压力可以通过前述电液控制系统中的增压油路5增大。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。