一种带压力补偿的进出油口独立控制系统的制作方法

本发明属于工程机械液压系统，具体涉及一种带有压力补偿阀的进出口独立控制系统。

背景技术：

现有工程机械均采用传统多路阀控制执行器的运行速度，液压阀四边联动、进出口同时节流，同一时刻只能控制执行器单腔的压力或流量，可控性差，存在节流损失大、发热严重等问题，特别是在超越负载工况下，这个问题更为严重。

针对传统多路阀四边联动节流控制存在的问题，现有解决方案是采用进出口独立控制的方法，采用两个三位三通阀或者四个二位二通阀分别控制液压执行器两腔的压力和流量，增加了控制自由度，降低了系统压力损失和能量消耗。但是对于挖掘机这一类单动力源并联驱动多执行器的工程机械，多个执行器复合动作时，为保持良好的操控性，减小各执行器负载压力影响，使各执行器流量按需分配，需要使用多个传感器，同时采集多个执行器压力/流量参数控制多个换向阀，控制策略极其复杂，系统成本高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种带压力补偿的进出油口独立控制系统，简化多执行器复合动作进出口独立控制策略，降低系统成本，同时又具有高的流量分配精度和广泛的工况适用性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带压力补偿的进出油口独立控制系统，包括：液压动力源(1)、溢流阀(2)、进出口独立控制阀组(3)、液压执行器(5)；其特征在于：还包括负载选择阀(4)，电子压力补偿阀(6)或电液压力补偿阀(7)，具体采用哪种压力补偿阀由系统负载压力和流量决定；

所述的电子压力补偿阀是比例电磁铁控制的压力补偿阀或直线电机控制的压力补偿阀或旋转电机驱动滚珠丝杠控制的压力补偿阀，电子压力补偿阀是比例电磁铁控制的压力补偿阀时，包含有位移传感器(12)、比例电磁铁(13)、补偿阀体(14)、补偿阀芯(15)、弹簧(16)、进油口(a)、出油口(b)、第ⅰ控制腔(pf)和第ⅱ控制腔(pe)；补偿阀芯布置在补偿阀体之中，弹簧一端作用在补偿阀芯左端面c上，另一端作用在补偿阀体上、并补偿阀芯形成第ⅰ控制腔pf，比例电磁铁与补偿阀体连接、作用在补偿阀芯右端面d上，并与补偿阀芯、补偿阀体形成第ⅱ控制腔pe，位移传感器与比例电磁铁集成安装；

所述的电子压力补偿阀是直线电机控制的压力补偿阀时，包括位移传感器、补偿阀体、补偿阀芯、弹簧、直线电机(17)、进油口(a)、出油口(b)、第ⅰ控制腔(pf)和第ⅱ控制腔(pe)；补偿阀芯布置在补偿阀体之中，弹簧一端作用在补偿阀芯左端面c上，另一端作用在补偿阀体上、并与补偿阀芯形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器通过补偿阀体安设在补偿阀芯上，直接检测阀芯的位置x和速度xv，直线电机与补偿阀体连接、安设在补偿阀芯右端面d上，并与补偿阀体、补偿阀芯形成第ⅱ控制腔pe；

所述的电子压力补偿阀是旋转电机驱动滚珠丝杠控制的压力补偿阀时，包括位移传感器、补偿阀体、补偿阀芯、弹簧、旋转电机(18)、滚珠丝杠(19)、连杆(20)、进油口(a)、出油口(b)、第ⅰ控制腔(pf)和第ⅱ控制腔(pe)；补偿阀芯布置在补偿阀体之中，弹簧一端作用在补偿阀芯左端面c上，另一端作用在补偿阀体上、并与补偿阀芯形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器通过补偿阀体安设在补偿阀芯上，直接检测阀芯的位置x和速度xv，旋转电机与补偿阀体连接、并与补偿阀体、补偿阀芯形成第ⅱ控制腔pe，旋转电机伸出轴与滚珠丝杠的螺杆连接，滚珠丝杠的螺母与连杆连接，旋转电机带动滚珠丝杠旋转，通过滚珠丝杠将电机的旋转运动转换为直线运动，从而驱动连杆输出不同的力和位移；

所述的电液压力补偿阀包括位移传感器、补偿阀体、补偿阀芯、弹簧、进油口(a)、出油口(b)、第ⅰ控制腔(pf)、第ⅱ控制腔(pe)和第ⅲ控制腔(pg)；补偿阀芯布置在补偿阀体之中，弹簧一端作用在补偿阀芯左端面c上，另一端作用在补偿阀体上、并与补偿阀芯形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器通过补偿阀体安设在补偿阀芯上，直接检测阀芯的位置x和速度xv，补偿阀芯另一端分别与补偿阀体形成第ⅱ控制腔pe和第ⅲ控制腔pg；

当采用电液压力补偿阀时，系统还包含有先导油路(21)和先导比例减压阀(22)，先导比例减压阀的输出油口与电液压力补偿阀的第ⅲ控制腔pg连通，先导比例减压阀的进、出油口分别与先导油路和油箱连通；

进出口独立控制阀组是由第ⅰ二位二通比例换向阀(8)、第ⅱ二位二通比例换向阀(9)、第ⅲ二位二通比例换向阀(10)和第ⅳ二位二通比例换向阀(11)构成；

电子压力补偿阀或电液压力补偿阀的进油口a与液压动力源的出油口连通，电子压力补偿阀或电液压力补偿阀的出油口b与压力补偿阀的第ⅱ控制腔pe、第ⅱ二位二通比例换向阀的油口cⅱ和第ⅲ二位二通比例换向阀的油口cⅲ连通，第ⅰ二位二通比例换向阀的油口cⅰ和第ⅳ二位二通比例换向阀的油口cⅳ分别与油箱连通，第ⅰ、第ⅱ二位二通比例换向阀的油口dⅰ、dⅱ通过油路l1与液压执行器控制腔pa连通，第ⅲ、第ⅳ二位二通比例换向阀的油口dⅲ、dⅳ通过油路l2与液压执行器控制腔pa连通，负载选择阀油口e、f分别与油路l1、l2连通，负载选择阀油口g与压力补偿阀第ⅰ控制腔pf连通，通过控制负载选择阀的工作位置可选择将执行器pa或pb的油液引入压力补偿阀第ⅰ控制腔pf对其进行控制；

或者，进出口独立控制阀组由第ⅰ三位三通换向阀(23)和第ⅱ三位三通换向阀(24)构成；电子压力补偿阀或电液压力补偿阀的进油口a与液压动力源的出油口连通，电子压力补偿阀或电液压力补偿阀的出油口b分别与第ⅰ三位三通换向阀的进油口pⅰ和第ⅱ三位三通换向阀的进油口pⅱ连通，第ⅰ三位三通换向阀的出油口tⅰ及第ⅱ三位三通换向阀的出油口tⅱ分别和油箱连通，第ⅰ三位三通换向阀的工作油口hⅰ和第ⅱ三位三通换向阀的工作油口hⅱ分别通过管路l1、l2与液压执行器两腔pa、pb连通，负载选择阀油口e、f分别与油路l1、l2连通，负载选择阀油口g与压力补偿阀第ⅰ控制腔pf连通。

所述的电子压力补偿阀和电液压力补偿阀是常开式和常闭式中的一种。

所述的电子压力补偿阀和电液压力补偿阀还可以布置在进出口独立控制阀组之后。

所述的位移传感器是集成在比例电磁铁上，通过检测比例电磁铁来检测阀芯位置x和速度xv，或是安设在补偿阀芯上，直接检测阀芯的位置x和速度xv。

所述的比例电磁铁是单向比例电磁铁和双向比例电磁铁中的一种。

所述的旋转电机是直流电机、同步电机和异步电机中的一种。

所述的液压动力源的液压泵可以是机械式负载敏感泵、电子比例压力泵和电子比例变排量泵的一种，驱动液压泵的动力源可以是恒转速的三相异步电机，可以是交流伺服电机，可以是开关磁阻电机，也可以是内燃发动机。

所述的液压执行器可以是单出杆液压缸、双出杆液压缸和液压马达中的一种。

进一步，系统还可以同时具有多个液压执行器，多个进出油口独立控制阀组，多个电子压力补偿阀或电液压力补偿阀、或者两种压力补偿阀的组合，而系统只有一个液压动力源。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在传统进出油口独立控制系统中增设了电子压力补偿阀或电液压力补偿阀，改善了多执行器进出油口独立系统的操控性，简化了系统为均衡多执行器载荷差异的控制复杂性，同时还可减少压力传感器的使用，降低系统成本。

本发明设计了新型电子压力补偿阀和电液压力补偿阀，采用电子或电液控制单元改变补偿阀控制压差，实现了补偿阀补偿压差实时连续调控，采用位移传感器实时反馈监测补偿阀芯位置，克服了传统压力补偿阀补偿阀芯不可控、不可测的问题，实现了压力补偿阀的智能化控制，为进一步实施先进控制技术打下基础。

本发明具有较强的先进技术性，可适用不同机型和工况，基于工况需求匹配补偿压差，精细操作时，减小补偿压差，降低阀口流量增益，提高操控稳定性；快速动作时，提高补偿阀补偿压差，增大阀口流量增益，实现执行器快速响应和高效工作。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的系统原理图；

图2为本发明电子压力补偿阀的第一结构原理图；

图3为本发明电子压力补偿阀的第二结构原理图；

图4为本发明电子压力补偿阀的第三结构原理图；

图5为本发明具体实施例2的系统原理图；

图6为本发明电液压力补偿阀的结构原理图；

图7为本发明具体实施例3的系统原理图。

图中：1-液压动力源，2-溢流阀，3-进出油口独立控制阀组，4-负载选择阀，5-液压执行器，6-电子压力补偿阀，7-电液压力补偿阀，8-第ⅰ二位二通比例换向阀，9-第ⅱ二位二通比例换向阀，10-第ⅲ二位二通比例换向阀，11-第ⅳ二位二通比例换向阀，12-位移传感器，13-比例电磁铁，14-补偿阀体，15-补偿阀芯，16-弹簧，17-直线电机，18-旋转电机，19-滚珠丝杠，20-连杆，21-先导油路，22-先导比例减压阀，23-第ⅰ三位三通换向阀，24-第ⅱ三位三通换向阀。

具体实施方式

下面结合附图1～7对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种带压力补偿的进出油口独立控制系统，包括：液压动力源1、溢流阀2、进出口独立控制阀组3、液压执行器5；其特征在于：还包括负载选择阀4，电子压力补偿阀6；

如图1所示，进出口独立控制阀组3是由第ⅰ二位二通比例换向阀8、第ⅱ二位二通比例换向阀9、第ⅲ二位二通比例换向阀10和第ⅳ二位二通比例换向阀11构成；

电子压力补偿阀6的进油口a与液压动力源1的出油口连通，电子压力补偿阀6的出油口b与电子压力补偿阀6的第ⅱ控制腔pe、第ⅱ二位二通比例换向阀9的油口cⅱ和第ⅲ二位二通比例换向阀10的油口cⅲ连通，第ⅰ二位二通比例换向阀8的油口cⅰ和第ⅳ二位二通比例换向阀11的油口cⅳ分别与油箱连通，第ⅰ二位二通比例换向阀8、第ⅱ二位二通比例换向阀9的油口dⅰ、dⅱ通过油路l1与液压执行器5控制腔pa连通，第ⅲ二位二通比例换向阀10、第ⅳ二位二通比例换向阀11的油口dⅲ、dⅳ通过油路l2与液压执行器5控制腔pa连通，负载选择阀4油口e、f分别与油路l1、l2连通，负载选择阀4油口g与电子压力补偿阀6第ⅰ控制腔pf连通，通过控制负载选择阀4的工作位置可选择将执行器pa或pb的油液引入电子压力补偿阀6第ⅰ控制腔pf对其进行控制；

所述的电子压力补偿阀6是比例电磁铁控制的压力补偿阀或直线电机控制的压力补偿阀或旋转电机驱动滚珠丝杠控制的压力补偿阀，如图2所示，电子压力补偿阀6是比例电磁铁13控制的压力补偿阀时，包含有位移传感器12、比例电磁铁13、补偿阀体14、补偿阀芯15、弹簧16、进油口a、出油口b、第ⅰ控制腔pf和第ⅱ控制腔pe；补偿阀芯15布置在补偿阀体14之中，弹簧16一端作用在补偿阀芯15左端面c上，另一端作用在补偿阀体14上、并补偿阀芯15形成第ⅰ控制腔pf，比例电磁铁13与补偿阀体14连接、作用在补偿阀芯15右端面d上，并与补偿阀芯15、补偿阀体14形成第ⅱ控制腔pe，位移传感器12与比例电磁铁13集成安装；

如图3所示，所述的电子压力补偿阀6是直线电机17控制的压力补偿阀时，包括位移传感器12、补偿阀体14、补偿阀芯15、弹簧16、直线电机17、进油口a、出油口b、第ⅰ控制腔pf和第ⅱ控制腔pe；补偿阀芯15布置在补偿阀体14之中，弹簧16一端作用在补偿阀芯15左端面c上，另一端作用在补偿阀体14上、并与补偿阀芯15形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器12通过补偿阀体14安设在补偿阀芯15上，直接检测阀芯15的位置x和速度xv，直线电机17与补偿阀体14连接、安设在补偿阀芯15右端面d上，并与补偿阀体14、补偿阀芯15形成第ⅱ控制腔pe；

如图4所示，所述的电子压力补偿阀6是旋转电机18驱动滚珠丝杠19控制的压力补偿阀时，包括位移传感器12、补偿阀体14、补偿阀芯15、弹簧16、旋转电机18、滚珠丝杠19、连杆20、进油口a、出油口b、第ⅰ控制腔pf和第ⅱ控制腔pe；补偿阀芯14布置在补偿阀体15之中，弹簧16一端作用在补偿阀芯15左端面c上，另一端作用在补偿阀体14上、并与补偿阀芯15形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器12通过补偿阀体14安设在补偿阀芯15上，直接检测阀芯15的位置x和速度xv，旋转电机18与补偿阀体14连接、并与补偿阀体14、补偿阀芯15形成第ⅱ控制腔pe，旋转电机18伸出轴与滚珠丝杠19的螺杆连接，滚珠丝杠19的螺母与连杆连接，旋转电机18带动滚珠丝杠19旋转，通过滚珠丝杠19将电机的旋转运动转换为直线运动，从而驱动连杆20输出不同的力和位移；

所述的电子压力补偿阀6是常开式和常闭式中的一种。

所述的电子压力补偿阀6还可以布置在进出口独立控制阀组3之后。

所述的位移传感器12是集成在比例电磁铁13上，通过检测比例电磁铁13来检测阀芯位置x和速度xv，或是安设在补偿阀芯15上，直接检测阀芯的位置x和速度xv。

所述的比例电磁铁13是单向比例电磁铁和双向比例电磁铁中的一种。

所述的旋转电机18是直流电机、同步电机和异步电机中的一种。

所述的液压动力源1的液压泵可以是机械式负载敏感泵、电子比例压力泵和电子比例变排量泵的一种，驱动液压泵的动力源可以是恒转速的三相异步电机，可以是交流伺服电机，可以是开关磁阻电机，也可以是内燃发动机。

所述的液压执行器5可以是单出杆液压缸、双出杆液压缸和液压马达中的一种。

进一步，系统还可以同时具有多个液压执行器5，多个进出油口独立控制阀组3，多个电子压力补偿阀6，而系统只有一个液压动力源1。

实施例2

如图5所示，本发明一种带压力补偿的进出油口独立控制系统的第二种实施方式，与实施例1的区别在于：包括电液压力补偿阀7，所述的液压动力源1的液压泵是机械式负载敏感泵；

机械式负载敏感泵的ls油路同时与电液压力补偿阀7的第ⅰ控制腔pf、负载选择阀4的油口g连通。电液压力补偿阀7的进油口a与液压动力源1的出油口连通，电液压力补偿阀7的出油口b与电液压力补偿阀7的第ⅱ控制腔pe、第ⅱ二位二通比例换向阀9的油口cⅱ和第ⅲ二位二通比例换向阀10的油口cⅲ连通，第ⅰ二位二通比例换向阀8的油口cⅰ和第ⅳ二位二通比例换向阀11的油口cⅳ分别与油箱连通，第ⅰ二位二通比例换向阀8、第ⅱ二位二通比例换向阀9的油口dⅰ、dⅱ通过油路l1与液压执行器5控制腔pa连通，第ⅲ二位二通比例换向阀10、第ⅳ二位二通比例换向阀11的油口dⅲ、dⅳ通过油路l2与液压执行器5控制腔pa连通，负载选择阀4油口e、f分别与油路l1、l2连通，负载选择阀4油口g与电子压力补偿阀6第ⅰ控制腔pf连通，通过控制负载选择阀4的工作位置可选择将执行器pa或pb的油液引入电子压力补偿阀6第ⅰ控制腔pf对其进行控制；

当采用电液压力补偿阀7时，系统还包含有先导油路21和先导比例减压阀22，先导比例减压阀22的输出油口与电液压力补偿阀7的第ⅲ控制腔pg连通，先导比例减压阀22的进、出油口分别与先导油路21和油箱连通；

如图6所示，所述的电液压力补偿阀7包括位移传感器12、补偿阀体14、补偿阀芯15、弹簧16、进油口a、出油口b、第ⅰ控制腔pf、第ⅱ控制腔pe和第ⅲ控制腔pg；补偿阀芯15布置在补偿阀体14之中，弹簧16一端作用在补偿阀芯15左端面c上，另一端作用在补偿阀体14上、并与补偿阀芯15形成第ⅰ控制腔pf，位移传感器12通过补偿阀体14安设在补偿阀芯15上，直接检测阀芯的位置x和速度xv，补偿阀芯15另一端分别与补偿阀体14形成第ⅱ控制腔pe和第ⅲ控制腔pg；

所述的电液压力补偿阀7是常开式和常闭式中的一种。

所述的电液压力补偿阀7还可以布置在进出口独立控制阀组之后。

进一步，系统还可以同时具有多个液压执行器5，多个进出油口独立控制阀组3，多个电液压力补偿阀7，而系统只有一个液压动力源1。

实施例3

如图7所示，本发明一种带压力补偿的进出油口独立控制系统的第三种实施方式，与实施例1的区别在于：进出口独立控制阀组3由第ⅰ三位三通换向阀23和第ⅱ三位三通换向阀24构成；

电子压力补偿阀6的进油口a与液压动力源1的出油口连通，电子压力补偿阀6的出油口b分别与第ⅰ三位三通换向阀23的进油口pⅰ和第ⅱ三位三通换向阀24的进油口pⅱ连通，第ⅰ三位三通换向阀23的出油口tⅰ及第ⅱ三位三通换向阀24的出油口tⅱ分别和油箱连通，第ⅰ三位三通换向阀23的工作油口hⅰ和第ⅱ三位三通换向阀24的工作油口hⅱ分别通过管路l1、l2与液压执行器5两腔pa、pb连通，负载选择阀4油口e、f分别与油路l1、l2连通，负载选择阀4油口g与电子压力补偿阀23第ⅰ控制腔pf连通。

以上所述仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。