一种机械操纵式自重落幅多路阀及其控制系统的制作方法

本发明涉及一种工程机械设备，具体涉及一种机械操纵式自重落幅多路阀及其控制系统。

背景技术：

在工程机械及其它液压设备用液压系统中，双作用油缸具有伸出和缩回两个动作，一般油缸伸出是做正功，将重物进行举升；油缸缩回是承受负载，将重物回落。当油缸处于某一固定位置时，需要对其进行闭(锁起到闭锁功能的液压件一般为平衡阀)，以保证重物能长时间维持在某一固定位置；当油缸需要下落时，一般有两种控制方式对其进行控制：1、动力下落：所谓动力下落，就是强制在小腔增加一定的压力油源，此油源即作用在油缸的小腔，同时作用在平衡阀的控制口，使得平衡阀能够由闭锁状态转向开启状态，进而实现油缸的回落；2、重力下落：所谓重力下落，就是油缸的小腔和油箱相连，不对其进行注入压力油，只是用少量油源将平衡阀进行开启，这种方式由于流量少、压力低，并且充分的利用了重物的势能，注定是节能的。

但是在使用机械操纵式多路阀的液压系统中通常没有小流量的先导油来打开平衡阀，因此很难实现重力下落控制方式，只能利用液压缸的有杆腔的压力来控制平衡阀的启闭，这样由于液压容腔较大及有杆腔压力的波动很难平稳的控制平衡阀的启闭，不仅性能差而且不利于节能。

技术实现要素：

为解决背景技术中现有的机械操纵式多路阀控制系统中不能实现重力下落，造成能源消耗大的问题，本发明提供一种机械操纵式自重落幅多路阀及其控制系统。

本发明的技术方案是：一种机械操纵式自重落幅多路阀，包括阀体、补偿器和换向阀，所述的阀体上设有主进油口、回油口、工作油口和控制油口，所述的换向阀具有上位使得主进油口与工作油口相连通的第一位置，中位截止的第二位置和下位使得主进油口与控制油口相连通的第三位置，所述的换向阀上设有第一节流槽和第二节流槽，所述的主进油口在换向阀趋于第三位置时通过第一节流槽与回油口相连通且随着换向阀至第三位置而逐渐关闭第一节流槽，所述的主进油口在换向阀趋于第三位置时通过第二节流槽与控制油口相连通且第二节流槽在换向阀趋于第三位置时通流面积不变。

作为本发明的一种改进，所述的换向阀包括阀杆，所述的阀杆套设于阀体内并与阀体滑移配合，所述阀杆的外表面与阀体的内表面相互配合形成所述的第一节流槽和所述的第二节流槽。

作为本发明的进一步改进，所述的阀杆移动使得换向阀趋于第三位置时阀杆径向上第一节流槽处的通流面积逐渐减小至关闭。

作为本发明的进一步改进，所述的阀杆移动使得换向阀趋于第三位置时阀杆径向上第二节流槽处的通流面积不变。

作为本发明的进一步改进，所述的主进油口在换向阀趋于第三位置时通过第二节流槽、补偿器、第一节流槽与回油口相连通且随着换向阀至第三位置而逐渐关闭第一节流槽，所述的主进油口在换向阀处于第三位置时通过第二节流槽、补偿器与控制油口相连通且第二节流槽在换向阀趋于第三位置时通流面积不变。

一种控制系统，包括液压缸、平衡阀和采用上述的机械操纵式自重落幅多路阀，所述的液压缸包括油缸无杆腔和油缸有杆腔，多路阀的工作油口通过平衡阀与油缸无杆腔相连通，多路阀的控制油口与平衡阀控制腔相连通，所述的油缸有杆腔通过背压阀与回油口相连通。

作为本发明的一种改进，所述的主进油口与回油口之间设有安全溢流阀。

作为本发明的进一步改进，所述的主进油口与回油口之间设有分流阀，所述的分流阀反馈油与补偿器弹簧腔相连通，补偿器控制腔接受换向阀出油口处的压力油并与补偿器弹簧腔相互配合控制补偿器的开口大小。

作为本发明的进一步改进，所述的补偿器为三位三通阀。

作为本发明的进一步改进，所述的油缸有杆腔在换向阀趋于第三位置时通过背压阀接受主进油口经过第一节流槽后的压力油。

本发明的有益效果是，可以从多路阀上的换向阀得到一个压力与换向阀换向位移成比例关系的油源，利用该油源可以平稳的控制平衡阀启闭并且可实现重力下落，油缸的有杆腔则通过背压阀与油箱连接。本发明的控制系统具有使用流量小、输出压力平稳、能量损耗小、使得重物下落平稳的优点。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图。

附图2为本发明实施例的液压原理图。

图中，1、阀体；2、补偿器；21、补偿器弹簧腔；22、补偿器控制腔；3、换向阀；31、第一节流槽；32、第二节流槽；33、阀杆；4、液压缸；41、油缸无杆腔；42、油缸有杆腔；5、平衡阀；51、平衡阀控制腔；6、多路阀；7、安全溢流阀；8、分流阀；9、背压阀；a、工作油口；p、主进油口；t、回油口；pst、控制油口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2所示，一种机械操纵式自重落幅多路阀及其控制系统，机械操纵式自重落幅多路阀，包括阀体1、补偿器2和换向阀3，所述的阀体1上设有主进油口p、回油口t、工作油口a和控制油口pst，所述的换向阀3具有上位使得主进油口p与工作油口a相连通的第一位置，中位截止的第二位置和下位使得主进油口p与控制油口pst相连通的第三位置，所述的换向阀3上设有第一节流槽31和第二节流槽32，所述的主进油口p在换向阀3趋于第三位置时通过第一节流槽31与回油口t相连通且随着换向阀3至第三位置而逐渐关闭第一节流槽31，所述的主进油口p在换向阀3趋于第三位置时通过第二节流槽32与控制油口pst相连通且第二节流槽32在换向阀3趋于第三位置时通流面积不变。本发明可以从多路阀上的换向阀得到一个压力与换向阀换向位移成比例关系的油源，利用该油源可以平稳的控制平衡阀启闭并且可实现重力下落，油缸的有杆腔则通过背压阀与油箱连接。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

所述的换向阀3包括阀杆33，所述的阀杆33套设于阀体1内并与阀体1滑移配合，所述阀杆33的外表面与阀体1的内表面相互配合形成所述的第一节流槽31和所述的第二节流槽32。这样的结构使得节流槽加工方便，且第一节流槽处输出的控制油由阀杆的移动控制，控制方便，结构简单，合理利用回油时的压力油。

所述的阀杆33移动使得换向阀3趋于第三位置时阀杆33径向上第一节流槽31处的通流面积逐渐减小至关闭。具体的说，所述的阀杆33移动使得换向阀3趋于第三位置时阀杆33径向上第二节流槽32处的通流面积不变。这样的结构使得节流槽加工方便，控制平稳可靠。

所述的主进油口p在换向阀3趋于第三位置时通过第二节流槽32、补偿器2、第一节流槽31与回油口t相连通且随着换向阀3至第三位置而逐渐关闭第一节流槽31，所述的主进油口p在换向阀3处于第三位置时通过第二节流槽32、补偿器2与控制油口pst相连通且第二节流槽32在换向阀3趋于第三位置时通流面积不变。这样的结构使得产品在使用时具有使用流量小、输出压力平稳、能量损耗小、使得重物下落平稳的优点。

一种设有机械操纵式自重落幅多路阀的控制系统，包括液压缸4、平衡阀5和多路阀6，所述的液压缸4包括油缸无杆腔41和油缸有杆腔42，多路阀6的工作油口a通过平衡阀5与油缸无杆腔41相连通，多路阀6的控制油口pst与平衡阀控制腔51相连通，所述的油缸有杆腔42通过背压阀9与回油口t相连通。本发明的控制系统具有使用流量小、输出压力平稳、能量损耗小、使得重物下落平稳的优点。平衡阀的控制油引自多路阀，无需单独设置先导油路，以适应机械操纵式多路阀控制系统。本发明的多路阀及控制系统主要用在负载敏感系统中，可以用在变量泵系统，也可以用在定量泵系统中。本发明通过可以定量泵和分流阀的方式或者采用负载敏感变量泵形成的恒定压差，此压差在换向阀阀杆上的固定面积节流槽处(第二节流槽)形成恒流源，这是本方案实现的先决条件。本发明通过通流面积与换向阀位移相关的节流槽获得一个与换向阀位移相关的压力油源，这是将阀杆位移和输出压力关联起来的一个关键因素，从而能通过换向阀的位置变化控制平衡阀的打开，重物下落更平稳，能耗小。

所述的主进油口p与回油口t之间设有安全溢流阀7。安全溢流阀的设置使得产品安全性能更高。

所述的主进油口p与回油口t之间设有分流阀8，所述的分流阀反馈油与补偿器弹簧腔21相连通，补偿器控制腔22接受换向阀3出油口处的压力油并与补偿器弹簧腔21相互配合控制补偿器2的开口大小。具体的说，所述的补偿器2为三位三通阀。分流阀反馈油ls可以反馈至补偿器弹簧腔，在换向阀处于第三位置时，补偿器控制腔接受到主进油口处的压力油相互配合控制补偿器的开口。这样使得系统能提供可靠的恒定油源，便于通过第一节流槽控制调节输出油量。

所述的油缸有杆腔42在换向阀趋于第三位置时通过背压阀9接受主进油口p经过第一节流槽31后的压力油。背压阀的设置能在换向阀处于第三位置时为油缸有杆腔补油，便于液压缸内的活塞杆可靠平稳运动，系统动作平稳，响应快。

结合附图1、2，对本发明的工作原理作进一步的说明：

当油缸下落时，本发明中的换向阀可以为手动换向阀，手动换向阀处于下位(即上文中的换向阀处于第三位置，上位、中位、下位只是为了描述方便，不是对具体位置的限定，在结构图中体现在换向阀的阀杆向左移)，此时液压油的流动方向如附图1所示。在换向过程中固定面积节流槽(即第二节流槽)通流面积s2不随阀杆位移而改变，并在在分流阀的作用下在第二节流槽前后保持恒定的压差△p(定量泵系统中该值由分流阀确定，变量泵系统由泵的负载敏感阀确定)。由公式中：q代表流量；cd代表一个系数，一般取0.7；a代表阀杆的开口面积，即上文提到第二节流槽的通流面积s2；△p代表压差(定量泵系统中该值由分流阀确定，变量泵系统由泵的负载敏感阀确定)，在工作时该压差为恒定压差；ρ代表液压油的密度。因此经过第二节流槽的流量q为恒定值。

可变节流槽(即第一节流槽)的通流面积s1随阀杆向下换向逐渐变小这样可变节流槽、固定节流槽和pst就构成了一个b型半桥，在pst口(控制油口该控制油口与平衡阀控制腔相连通)便可得到一个和阀杆换向位移成函数的压力油源pst，由公式中：pst代表为pst口的控制压力，即与平衡阀控制腔相连通用于控制；q代表流量，即通过第二节流槽的流量，即上文公式中提及的q，为恒定值；cd代表一个系数，一般取0.7；as1代表第一节流槽处阀杆的开口面积，即提到第一节流槽的通流面积s1；ρ代表液压油密度；该油源压力随阀杆位移的变化情况与q的大小以及可变节流槽面积梯度相关。由于q为恒定值，当第二节流槽确定后，该油源压力随阀杆位移的变化情况只与可变节流槽(第一节流槽)面积梯度相关。所以便可以用手动换向阀的换向位移来控制平衡阀的开度，控制液压缸下落的速度。液压缸有杆腔通过背压阀和油箱连接，背压阀主要作用是在回油路上产生一定的背压向有杆腔补油。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。