液压控制系统和工程机械的制作方法

文档序号:15191610发布日期:2018-08-17 21:15阅读:158来源:国知局

本实用新型涉及工程机械领域,具体而言,涉及一种液压控制系统和工程机械。



背景技术:

现有技术中,工程机械的液压控制系统普遍采用具有变量泵的液压控制系统。为了防止变量泵的泵出口油压急剧升高对液压控制系统内的液压元器件造成冲击,需要对液压控制系统的压力进行控制。以装载机的铲斗油缸和动臂油缸的液压控制系统为例,当铲斗油缸或动臂油缸突遇巨大负载或快速移动到极限位置时,由于变量泵变量响应需要一定的时间,变量泵继续输出油液,使得泵出口的压力急剧上升至很高的压力,此时,如果对液压控制系统的压力控制得不好,将导致冲击液压控制系统的变量泵等液压元器件。

在发明人已知的现有技术中,大多数具有变量泵的液压控制系统采用溢流阀控制液压控制系统的压力。在实现本实用新型的过程中发明人发现,溢流阀打开时会产生较大的溢流损失,而且,溢流阀比较容易发生失效,从而易导致液压控制系统的压力无法建立的问题。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种液压控制系统和工程机械,以解决变量泵的泵出口的油压过高时对液压元器件造成冲击的问题。

本实用新型第一方面提供一种液压控制系统,包括:工作油缸、变量泵和与所述工作油缸对应设置的主控制阀,所述主控制阀分别与所述变量泵的泵出口、排油管路和对应的所述工作油缸的两个工作腔连接,用于控制所述工作油缸动作,所述液压控制系统还包括压力控制插装阀,所述压力控制插装阀具有进油口、排油口和控制油口,所述压力控制插装阀的进油口与所述泵出口连接,所述压力控制插装阀的排油口与所述排油管路连接,所述压力控制插装阀的控制油口和所述变量泵的反馈油进油口均与所述主控制阀的反馈油口连接,其中,所述压力控制插装阀的进油口与其控制油口的油压差值大于预定值时,所述压力控制插装阀开启使其进油口与其排油口连通,所述压力控制插装阀的进油口与其控制油口的油压差值小于或等于预定值时,所述压力控制插装阀关闭使其进油口与其排油口断开。

进一步地,所述压力控制插装阀的所述进油口与所述控制油口之间设置有阻尼结构,所述阻尼结构包括连通所述进油口和所述控制油口的阻尼孔。

进一步地,所述压力控制插装阀包括阀套、阀芯和弹簧,所述阀芯位于所述阀套内,并将所述阀套的内部分隔为弹簧腔和油腔,所述弹簧设置于所述弹簧腔内并对所述阀芯施加朝向所述油腔的力,所述控制油口与所述弹簧腔连通,所述进油口与所述油腔连通。

进一步地,所述弹簧设置为在所述压力控制插装阀关闭时,所述弹簧的弹簧力大于所述泵出口在所述液压控制系统处于待机状态下对应的油压作用于所述阀芯上的力。

进一步地,所述阀套上位于所述油腔一端的端部设有所述进油口,所述阀套的周壁上沿轴向间隔设置有所述排油口和所述控制油口。

进一步地,所述阀芯包括轴向通孔,所述压力控制插装阀还包括阻尼结构,所述阻尼结构设置于所述轴向通孔内,所述阻尼结构包括连通所述进油口和所述控制油口的阻尼孔。

进一步地,所述阻尼结构包括串联设置的第一阻尼元件和第二阻尼元件,所述阻尼孔包括设置于所述第一阻尼元件上的第一阻尼孔和设置于所述第二阻尼元件上的第二阻尼孔。

进一步地,所述压力控制插装阀集成于所述主控制阀所在的阀体内,所述阀套包括阀座和套筒,所述阀座安装于所述主控制阀所在的阀体内,所述套筒与所述阀座固定连接,所述阀芯设置于所述套筒内,所述压力控制插装阀的所述进油口、所述排油口和所述控制油口均设置于所述套筒上。

进一步地,所述压力控制插装阀集成于所述主控制阀所在的阀体内,所述压力控制插装阀还包括沿所述阀套的轴向间隔设置的第一密封单元和第二密封单元,所述排油口和所述控制油口位于所述第一密封单元和所述第二密封单元之间。

本实用新型第二方面提供一种工程机械,包括根据本实用新型第一方面中任一项所述的液压控制系统。

基于本实用新型提供的液压控制系统和工程机械,其压力控制插装阀的进油口与变量泵的泵出口连接,压力控制插装阀的排油口与排油管路连接,压力控制插装阀的控制油口和变量泵的反馈油进油口均与主控制阀的反馈油口连接,压力控制插装阀的进油口与其控制油口的油压差值大于预定值时,压力控制插装阀开启使其进油口与其排油口连通,压力控制插装阀的进油口与其控制油口的油压差值小于或等于预定值时,压力控制插装阀关闭使其进油口与其排油口断开。因此,压力控制插装阀可以在变量泵的泵出口压力过高时打开,使泵出口通过压力控制插装阀接通排油,从而降低液压控制系统的压力,解决变量泵的泵出口压力过高时冲击液压元器件的问题。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

图1示出了本实用新型实施例的液压控制系统的系统原理图;

图2示出了本实用新型实施例的压力控制插装阀的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1和图2所示,为解决变量泵的泵出口油压过高时冲击液压元器件的问题,本实用新型实施例提出一种液压控制系统和具有该液压控制系统的工程机械。

如图1和图2所示,该液压控制系统包括工作油缸、变量泵2、与工作油缸对应设置的主控制阀和压力控制插装阀10。主控制阀分别与变量泵2的泵出口PB、排油管路LT和对应的工作油缸的两个工作腔连接。主控制阀通过控制泵出口PB与两个工作腔中的一个连通而排油管路LT与两个工作腔中的另一个连通来控制对应的工作油缸动作。压力控制插装阀10具有进油口PYK、排油口TYK和控制油口LSYK。压力控制插装阀10的进油口PYK与变量泵2的泵出口PB连接;压力控制插装阀10的排油口TYK与排油管路LT连接;压力控制插装阀10的控制油口LSYK与变量泵2的反馈油进油口XB均与主控制阀的反馈油口连接。其中,压力控制插装阀10的进油口PYK与其控制油口LSYK的油压差值大于预定值时,压力控制插装阀10开启使其进油口PYK与其排油口TYK连通;压力控制插装阀10的进油口PYK与其控制油口LSYK的油压差值小于或等于预定值时,压力控制插装阀10关闭使其进油口PYK与其排油口TYK断开。

该液压控制系统中,压力控制插装阀可以在变量泵2的泵出口PB的油压过高时打开,使泵出口PB通过压力控制插装阀10接通排油,从而降低液压控制系统的冲击压力,解决变量泵的泵出口油压过高时冲击液压元器件的问题。进一步地,压力控制插装阀10工作稳定,发生失效的可能性低,从而利于提高液压控制系统的稳定性。

在一些优选的实施例中,压力控制插装阀10的进油口PYK与控制油口LSYK之间设置有阻尼结构,阻尼结构包括连通进油口PYK和控制油口LSYK的阻尼孔。

由于设置阻尼结构,通过阻尼孔始终有流量通过,可以提高液压系统低温状态的响应性。

在一些优选的实施例中,压力控制插装阀10集成于主控制阀所在的阀体内。该设置可以使液压控制系统的空间占用减小,压力控制插装阀10与相关的液压元器件的连接关系简化。

本实用新型实施例的工程机械具有本实用新型实施例的液压控制系统的优点。

以下以结合图1至图2以装载机的铲斗和与铲斗连接的动臂的液压控制系统为例对本实用新型实施例进行详细说明。

如图1所示,本实施例中,液压控制系统包括油箱1、工作油缸、变量泵2、与工作油缸对应设置的主控制阀和压力控制插装阀10。

其中,液压控制系统可以包括多个工作油缸和与多个工作油缸对应设置的多个主控制阀。

本实施例中,液压控制系统包括多个工作油缸和与多个工作油缸对应设置的多个主控制阀,多个工作油缸包括铲斗油缸6和动臂油缸7,多个主控制阀包括与铲斗油缸6对应设置的第一主控制阀51和与动臂油缸7对应设置的第二主控制阀52,铲斗油缸6控制铲斗动作,动臂油缸7控制动臂动作。

本实施例中,铲斗油缸6的数量为一个。动臂油缸7的数量为两个,两个动臂油缸7并联设置、受第二主控制阀52控制同步动作。

每个主控制阀分别与变量泵2的泵出口PB、排油管路LT和对应的工作油缸的两个工作腔连接,主控制阀通过控制泵出口PB与两个工作腔中的一个连通而排油管路LT与两个工作腔中的另一个连通来控制工作油缸动作。

如图1所示,第一主控制阀51和第二主控制阀52为负载敏感控制阀5内部的两个控制阀。

负载敏感控制阀5具有与铲斗油缸6的无杆腔连接的第一工作油口A1、与铲斗油缸6的有杆腔连接的第二工作油口B1、与动臂油缸7的无杆腔连接的第三工作油口A2和与动臂油缸7的有杆腔连接的第四工作油口B2、与变量泵2的泵出口PB连接的进油口PK、与排油管路LT及油箱1连接的排油口TK、与变量泵2的反馈油进油口XB连接的反馈油口LSK。

如图1所示,本实施例中,第一主控制阀51通过进油口PK与变量泵2的泵出口PB连接,通过排油口TK与排油管路LT及油箱1连接,通过第一工作油口A1和第二工作油口B1分别与对应的铲斗油缸6的两个工作腔连接。第一主控制阀51控制泵出口PB与铲斗油缸6的无杆腔连通而有杆腔与排油管路LT连通时,铲斗油缸6的活塞杆伸出;第一主控制阀51控制泵出口PB与铲斗油缸6的有杆腔连通而无杆腔与排油管路LT连通时,铲斗油缸6的活塞杆缩回。第一主控制阀51的反馈油口通过负载敏感控制阀5的反馈油口LSK与变量泵2的反馈油进油口XB连接。

如图1所示,本实施例中,第二主控制阀52通过进油口PK与变量泵2的泵出口PB连接,通过排油口TK与排油管路LT及油箱1连接,通过第三工作油口A2和第四工作油口B2分别与对应的动臂油缸7的两个工作腔连接。第二主控制阀52控制泵出口PB与动臂油缸7的无杆腔连通而有杆腔与排油管路LT连通时,动臂油缸7的活塞杆伸出;第二主控制阀52控制泵出口PB与动臂油缸7的有杆腔连通而无杆腔与排油管路LT连通时,动臂油缸7的活塞杆缩回。第二主控制阀52的反馈油口通过负载敏感控制阀5的反馈油口LSK与变量泵2的反馈油进油口XB连接。

压力控制插装阀10设置于负载敏感控制阀5内部,集成于第一主控制阀51和第二主控制阀52所在的阀体上。压力控制插装阀10采用插装式结构,可以通过螺纹连接方式实现与负载敏感控制阀5连接,即与第一主控制阀51和第二主控制阀52所在的阀体连接,从而可以通过负载敏感控制阀5的阀体的内部流道实现与各相关液压元器件的连接。

压力控制插装阀10具有与负载敏感控制阀5的进油口PK连接的进油口PYK、与负载敏感控制阀5的排油口TK连接的排油口TYK和与负载敏感控制阀5的反馈油口LSK连接的控制油口LSYK。压力控制插装阀10的进油口PYK通过负载敏感控制阀5的进油口PK与变量泵2的泵出口PB连接。压力控制插装阀10的排油口TYK通过负载敏感控制阀5的排油口TK和排油管路LT与油箱1连接。压力控制插装阀10的控制油口LSYK通过负载敏感控制阀5的反馈油口LSK与变量泵2的反馈油进油口XB连接。

本实施例中,压力控制插装阀10的进油口PYK与其控制油口LSYK的油压差值大于预定值时,压力控制插装阀10开启使其进油口PYK与其排油口TYK连通。压力控制插装阀10的进油口PYK与其控制油口LSYK的油压差值小于或等于预定值时,压力控制插装阀10关闭使其进油口PYK与其排油口TYK断开。

在工作油缸的活塞杆移动到极限位置或工作油缸的负载过大时,工作油缸反馈的油压较大,相应地变量泵2输出的油压也较大,压力控制插装阀10可以及时开启泄压以避免液压元器件受到冲击。在工作油缸的活塞杆的移动方向频繁改变时,工作油缸反馈的油压较小,压力控制插装阀10也可以及时开启以避免液压控制系统的压力震荡。

如图1所示,本实施例的液压控制系统还包括先导油源阀3和先导阀4。先导油源阀3包括进油口PXY、工作油口AXY和排油口TXY。先导阀4包括进油口PX、多个出油口和排油口TX。先导阀4共包括四个出油口,分别为第一出油口a1、第二出油口b1、第三出油口a2和第四出油口b2。

本实施例中,先导油源阀3的进油口PXY与泵出口PB连接。先导油源阀3的工作油口AXY与先导阀4的进油口PX连接。先导阀4的出油口与主控制阀的先导油口连接。

如图1所示,每个主控制阀包括分别设置于对应的主控制阀的两端的两个先导油口,两个先导油口用于控制主控制阀的动作,从而控制对应的工作油缸的活塞杆伸缩。

如图1所示,与两个主控制阀对应地,负载敏感控制阀5包括四个先导油口,分别包括与第一主控制阀51的两个先导油口连接以用于控制铲斗油缸6动作的第一先导油口Xa1和第二先导油口Xb1以及与第二主控制阀52的两个先导油口连接以用于控制动臂油缸7动作的第三先导油口Xa2和第四先导油口Xb2。

如图1所示,先导阀4的第一出油口a1与负载敏感控制阀5的第一先导油口Xa1连接、第二出油口b1与负载敏感控制阀5的第二先导油口Xb1连接,从而实现与第一主控制阀51的上下两个先导油口的连接。先导阀4的第三出油口a2与负载敏感控制阀5的第三先导油口Xa2连接,第四出油口b2与负载敏感控制阀5的第四先导油口Xb2连接,从而实现与第二主控制阀52的上下两个先导油口的连接。

如图2所示,本实施例中优选地,压力控制插装阀10包括阀套、阀芯12和弹簧15,阀芯12位于阀套内,并将阀套的内部空间分隔为弹簧腔和油腔,弹簧15设置于弹簧腔内并对阀芯12施加朝向油腔的力。压力控制插装阀10的控制油口LSYK与弹簧腔连通,进油口PYK与油腔连通。

阀套上位于油腔一端的端部设有进油口PYK,阀套的周壁上沿轴向间隔设置有排油口TYK和控制油口LSYK。在压力控制插装阀10关闭时,阀芯12处于封堵排油口TYK以断开进油口PYK和排油口TYK的第一阀位,在压力控制插装阀10关闭时,阀芯12处于打开排油口T以使进油口PYK与排油口TYK连通的第二阀位。

在图2中阀芯12处于第一阀位。此时,阀芯12与套筒11配合将压力控制插装阀10的进油口PYK与排油口TYK断开。

本实施例中,当进油口PYK的油压作用于阀芯12上的力克服控制油口LSYK的油压及弹簧15作用于阀芯12上的合力时,阀芯12处于第一阀位,压力控制插装阀10打开,否则,阀芯12处于第二阀位,压力控制插装阀10关闭。

优选地,在压力控制插装阀10关闭时,弹簧腔内的弹簧15的弹簧力大于变量泵2的泵出口PB在液压控制系统处于待机状态下对应的油压作用于阀芯12上的力,以免在待机状态下,在泵出口PB的压力的作用下压力控制插装阀10打开,避免不必要的油液损失。

如图2所示,阀芯12包括轴向通孔,压力控制插装阀10还包括阻尼结构,阻尼结构设置于轴向通孔内,阻尼结构包括连通进油口PYK和控制油口LSYK的阻尼孔。由于设置阻尼结构,通过阻尼孔始终有流量通过,可以提高液压系统低温状态的响应性。

如图2所示,本实施例中,阻尼结构包括串联设置的第一阻尼元件13和第二阻尼元件14。该设置使得进油口PYK的油液和控制油口LSYK的油液经过两级阻尼孔连通,一方面,可以适当放大阻尼孔的直径尺寸,提高液压控制系统的抗污染性,同时,可以更好的控制通过两级阻尼孔的流量,另一方面,利于采用标准件,提高阻尼结构的通用性。

本实施例中,第一阻尼元件13和第二阻尼元件14与的阀芯11通过螺纹连接,以便于第一阻尼元件13和第二阻尼元件14安装及从阀芯11上拆解,利于压力控制拆装阀的安装与维护。

本实施例中,压力控制插装阀10集成于主控制阀所在的阀体内。该设置可以使液压控制系统的空间占用减小,压力控制插装阀10与主控制阀及变量泵2、油箱1等的连接关系简化,通过负载敏感控制阀内部的流道即可实现。

如图2所示,本实施例中,阀套包括阀座18和套筒11,阀座18安装于主控制阀所在的阀体上,套筒11与阀座18固定连接,阀芯12设置于套筒11内,压力控制插装阀10的进油口PYK、排油口TYK和控制油口LSYK均设置于套筒11上。

本实施例中,压力控制插装阀10还包括弹簧座17。弹簧座17受弹簧15的作用始终与阀座18接触。

本实施例中,阀座18通过螺纹与负载敏感控制阀5的阀体连接,套筒11与阀座18通过螺纹连接。这种连接方式易于实现压力控制插装阀10与负载敏感控制阀5的安装与拆解,以及利于实现压力控制插装阀10本身的安装和拆解,从而利于压力控制插装阀10的安装与维护。

为了控制阀芯12在第一阀位时的位置,本实施例中,阀芯12的外壁设置凸台,套筒11的内壁上设置台阶面,在压力控制插装阀10关闭时,凸台抵压于台阶面上。

另外,为了防止压力控制插装阀10与负载敏感控制阀5的阀体之间发生液压油泄漏,压力控制插装阀10还可以包括密封结构,密封结构设置于阀套与主控制阀所在的阀体之间。

如图2所示,本实施例中,密封结构包括沿阀套的轴向间隔设置的第一密封单元19和第二密封单元16,排油口TYK和控制油口LSYK位于第一密封单元19和第二密封单元16之间。本实施例中具体地,第一密封单元19和第二密封单元16均为O型密封圈。

本实用新型以上实施例中,铲斗油缸6控制铲斗动作,动臂油缸7控制动臂动作。其中压力控制插装阀10的控制油口LSYK与变量泵的反馈油进油口XB连通,接收铲斗油缸或动臂油缸反馈的负载压力,压力控制插装阀10根据其进油口PYK与其控制油口LSYK的油压差值控制压力控制插装阀10的开启或关闭。

在液压控制系统工作的时候,变量泵2的泵出口PB的油压一方面受负载压力影响,另一方面受变量泵2本身的特性影响,典型工况下,当装载机的铲斗在铲掘物料时,先导阀4反复换向,导致控制铲斗动作的第一主控制阀51也在反复换向,第一主控制阀51经常切断泵出口PB与铲斗油缸6的通路,同时由于变量泵2回排需要一定时间,导致泵出口PB的压力急剧上升,此时,当泵出口PB与控制油口LSYK之间的油压差值大于弹簧15对应的弹簧力时,压力控制插装阀10打开,从而可以成功避免泵出口PB的油压出现过高的压力峰值。

本实用新型的液压控制系统并不限于在装载机上应用,而是可以用于其它需要具有变量泵的液压控制系统的工程机械中,如挖掘机等。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

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