液压控制回路及工程机械液压系统的制作方法

1.本发明涉及液压控制系统，具体地涉及一种液压控制回路。此外，本发明还涉及一种工程机械液压系统。


背景技术：

2.工程机械多通过液压系统来进行驱动，液压系统具有驱动力大，负载自适应能力好，驱动平稳等优点。随着工程机械机的广泛推广和应用，其工作效率、操作便捷性及节能性也成为了各主机制造公司、研发机构、客户的主要关注对象。
3.工程机械液压系统通常通过多个控制阀分别控制驱动工程机械不同动作的液压执行机构的液压油的流向，来形成工程机械的不同动作。为了减小不同液压执行机构之间液压油供应的相互影响，通常设置两个供油油路为液压系统提供液压油，并可以通过合流阀来实现两个供油油路的合流供油，以此来提高特定液压执行机构的运动速度，提高工作效率。通过再生阀可以将特定液压执行机构回收的压力较高的液压油送入其他液压执行机构进行再利用，实现回收液压油中能量的再利用，减少能量浪费。
4.现有的工程机械的液压系统中，液压回路多为开中心结构，当各控制阀处于中位时，供油油路与各控制阀内部油路相通，因而控制阀内部油液的泄露量较大，中位能量损失大。现有的液压控制回路，通常设置优先阀控制不同液压执行机构的优先供油，设置合流阀控制特定液压执行机构的合流供油，液压元件较多，液压控制回路也较复杂。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种液压控制回路，其油路简单，操控性能和节能性能均较好。
6.本发明进一步所要解决的技术问题是提供了一种工程机械液压系统，其液压控制油路简单，操控方便，节能性好。
7.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种液压控制回路，包括第一控制阀、第二控制阀、第一优先阀、第二优先阀、第三优先阀、第四优先阀和再生阀；所述第一控制阀、第二控制阀均为闭中心换向阀，所述第一控制阀的输出油口分别与所述液压控制回路的第一控制阀第一工作油路和第一控制阀第二工作油路相连接，输入油口分别与所述第一优先阀和第二优先阀的输出油口，以及所述液压控制回路的回油油路相连接，所述第一优先阀和第二优先阀的输入油口分别与所述液压控制回路的第一供油油路和第二供油油路相连接，所述第二控制阀的输出油口分别与所述液压控制回路的第二控制阀第一工作油路和第二控制阀第二工作油路相连接，输入油口分别与所述第三优先阀和第四优先阀的输出油口，以及所述回油油路相连接，所述第三优先阀和第四优先阀的输入油口分别与第一供油油路和第二供油油路相连接，所述再生阀连接在所述第一控制阀的输出油口与所述第一供油油路或第二供油油路之间。
8.优选地，所述第一优先阀、第二优先阀、第三优先阀和第四优先阀均为二位二通流
量控制阀，当所述二位二通流量控制阀位于第一阀位时，所述二位二通阀的进油口与出油口单向连通，且能够控制其通流量；当所述二位二通流量控制阀位于第二阀位时，所述二位二通阀的进油口与出油口断开。在该优选技术方案中，各优先阀能够以简单的结构控制进油口与出油口之间的油路的通断以及通流量的大小，实现对第一供油油路和第二供油油路合流、分别供油的控制，并实现不同液压执行机构优先供油的控制。
9.优选地，所述第一控制阀第一工作油路与工作液压缸的无杆腔相连接，所述第一控制阀第二工作油路与工作液压缸的有杆腔相连接，所述再生阀的进油口与所述第一控制阀第一工作油路相连接，所述再生阀的出油口与所述第二供油油路相连接。通过该优选技术方案，能够在第一控制阀切换为第一供油油路与第一控制阀第二工作油路相连通，高压液压油进入工作液压缸的有杆腔，同时再生阀接通，工作液压缸的无杆腔中的压力较高的液压油可经由第一控制阀第一工作油路和再生阀进入第二供油油路中，为其他执行机构供油，实现压力较高的液压油的再生利用。
10.进一步优选地，所述再生阀为二位二通阀，当所述再生阀位于第一阀位时，所述再生阀的进油口与出油口单向连通；当所述再生阀位于第二阀位时，所述再生阀的进油口与出油口断开。通过该优选技术方案，能够在实现第一控制阀第一工作油路中液压油的再生利用的同时，防止第二供油油路中的液压油压力较高时通过再生阀进入的工作液压缸的无杆腔中，影响第一液压缸的正常工作。
11.进一步地，所述第一控制阀和第二控制阀均为三位五通换向阀。在该优选技术方案中，三位五通阀的使用，以简单的控制阀结构，配合优先阀形成了并联式的控制阀组合，降低了不同液压执行机构之间的相互影响，便于实现多个执行机构的独立或复合动作，简化了液压控制回路的结构，方便了液压控制回路的保养和维修。
12.优选地，所述第一控制阀和第二控制阀均为o型中位机能。通过该优选技术方案，第一控制阀和第二控制阀的阀内泄漏更小，保压性能更好，能够使得液压缸停止在任意位置。
13.具体地，所述第一控制阀包括进油口、第一回油口、第二回油口、第一输出油口和第二输出油口，所述进油口与所述第一优先阀和第二优先阀的输出油口相连接，所述第一回油口和第二回油口分别与所述回油油路相连接，所述第一输出油口与所述第一控制阀第一工作油路相连接，所述第二输出油口与所述第一控制阀第二工作油路相连接，所述第一控制阀处于第一阀位时，所述进油口与所述第一输出油口相连通，所述第二回油口与所述第二输出油口相连通，所述第一控制阀处于第二阀位时，所述进油口与所述第二输出油口相连通，所述第一回油口与所述第一输出油口通过节流口相连通。通过该优选技术方案，能够更好地利用工作液压缸回流的压力较高的液压油，提高液压油的再生利用效果。
14.优选地，所述第二供油油路的进油口处设置有单向阀。在该优选技术方案中，单向阀的设置能够放在通过再生阀流入的高压液压油经第二供油油路的来源回流。
15.优选地本发明的液压控制回路还包括第三控制阀、第五优先阀和第六优先阀，所述第三控制阀为o型中位机能三位五通换向阀，所述第三控制阀的输出油口分别与所述液压控制回路的第三控制阀第一工作油路和第三控制阀第二工作油路相连接，输入油口分别与所述第五优先阀和第六优先阀的输出油口，以及所述回油油路相连接，所述第五优先阀和第六优先阀的输入油口分别与第一供油油路和第二供油油路相连接。通过该优选技术方
案，能够对更多的液压执行机构进行驱动和控制，不同液压执行机构之间的影响小，并能够保证不同液压执行机构之间的高效、协调工作。
16.本发明第二方面提供了一种工程机械液压系统，包括本发明第一方面所提供的液压控制回路。
17.通过上述技术方案，本发明的液压控制回路，各控制阀均采用闭中心换向阀，控制阀的中位能量损失更小；各控制阀的输入油口均通过两个优先阀分别连接到第一供油油路和第二供油油路，因而能够方便地切换控制阀由第一供油油路供油、第二供油油路供油或者是由第一供油油路和第二供油油路合流进行供油，液压执行机构的供油针对性更强，执行机构的工作效率更高，液压油的能量利用率也更高。同时，通过优先阀能够控制不同液压执行机构的供油量，实现对特定液压执行机构的优先供油，实现不同执液压行机构之间的供油平衡，保证不同执行机构动作的协调进行。液压控制回路的结构更加简单，性能也更优。再生阀的设置，能够对特定液压执行机构回流的高压液压油送至另一个供油油路中供其他多个液压执行机构使用，实现液压油的再生利用，充分利用能量资源，减少了能源的浪费。
18.本发明的工程机械液压系统，使用了本发明的液压控制回路，也具有上述优点。
19.有关本发明的其它技术特征和技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
20.图1是本发明的液压控制回路一个实施例的原理图。
21.附图标记说明
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第一控制阀
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第二控制阀
[0023]
31
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第一优先阀
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32
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第二优先阀
[0024]
33
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第三优先阀
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34
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第四优先阀
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35
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第五优先阀
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36
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第六优先阀
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再生阀
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单向阀
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第三控制阀
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工作液压缸
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第一输出油口
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第二输出油口
[0029]
a1
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第一控制阀第一工作油路
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b1
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第一控制阀第二工作油路
[0030]
a2
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第二控制阀第一工作油路
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b2
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第二控制阀第二工作油路
[0031]
a3
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第三控制阀第一工作油路
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b3
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第三控制阀第二工作油路
[0032]
p1
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第一供油油路
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p2
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第二供油油路
[0033]
pa1
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第一控制端
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pb1
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第二控制端
[0034]
t
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回油油路
具体实施方式
[0035]
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”所指示的方位或位置关系是所描述的装置或部件在实际使用状态时的方位或位置关系。
[0036]
术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”“第五”、“第六”仅用于描述的目的，而不能理
解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”“第五”、“第六”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
[0037]
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”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038]
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，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
[0039]
如图1所示，本发明的液压控制回路的一个实施例，包括第一控制阀1、第二控制阀2、第一优先阀31、第二优先阀32、第三优先阀33、第四优先阀34和再生阀4。第一控制阀1和第二控制阀2均为闭中心换向阀，在本发明中所述的闭中心换向阀，是指当换向阀的阀芯处于中位时，换向阀内部的油道与换向阀的输入油口处于截断状态。这样，当换向阀处于中位时，与输入油口相连的供油油路中的高压液压油无法进入换向阀内部的油道，减少液压油通过换向阀内部油道的间隙产生泄漏，从而能够有效减少换向阀的中位能量损失。第一控制阀1的输出油口分别与用于与液压执行机构相连接的第一控制阀第一工作油路a1和第一控制阀第二工作油路b1相连接，通过第一控制阀1阀位的切换能够切换第一控制阀第一工作油路a1和第一控制阀第二工作油路b1中液压油的流动方向。液压控制回路中设置有与不同液压油供应源相连接的第一供油油路p1和第二供油油路p2，和与液压油箱相连接的回油油路t。第一优先阀31和第二优先阀32的输入油口分别与第一供油油路p1和第二供油油路p2相连接，第一优先阀31和第二优先阀32的输出油口相互连接，第一控制阀的输入油口分别与第一优先阀31和第二优先阀32相互连接的输出油口，以及回油油路t相连接。优先阀是一种能够控制油路开闭，并且能够控制油路通流量的液压阀，控制第一优先阀31打开，就能够通过第一供油油路p1向第一控制阀1供应液压油，控制第二优先阀 32打开，就能够通过第二供油油路p2向第一控制阀1供应液压油，控制第一优先阀31和第二控制阀32同时打开，就能够通过第一供油油路p1和第二控制油路p2合流向第一控制阀1供油，从而能够根据作业需要控制与第一控制阀第一工作油路a1和第一控制阀第二工作油路b1相连接的液压执行机构的输出动力和运动速度，提高液压执行机构的作业效率；控制第一优先阀31和/或第二优先阀32的通流量，就能够控制第一供油油路和/或第二供油油路供应到第一控制阀的液压油的流量，实现特定液压执行机构的优先供油。同样的，第三优先阀33和第四优先阀34的输入油口分别与第一供油油路p1和第二供油油路p2相连接，第三优先阀33和第四优先阀34的输出油口相互连接，第二控制阀2的输入油口分别与第三优先阀33和第四优先阀34相互连接的输出油口，以及回油油路t相连接，第二控制阀2的输出油口分别与用于与液压执行机构相连接的第二控制阀第一工作油路a2和第二控制阀第二工作油路b2相连接，分别与第一供油油路p1和第二供油油路p2相连接。通过切换第二控制阀2的阀位就能够切换与第二控制阀第一工作油路a2和第二控制阀第二工作油路b2相连接的液压执行机构的供油方向，从而控制该液压执行机构的动作。通过对第三优先阀33和第四优先阀 34的开闭和通流
量的控制，能够控制第一供油油路p1和第二供油油路p2 向第二控制阀2分流、合流供油，并能够对第二控制阀2的供油流量进行控制，从而控制液压油在第一控制阀1和第二控制阀2之间的流量分配，保证工程机械不同动作的协调进行。再生阀4连接在第一控制阀1的输出油口与第一供油油路p1或第二供油油路p2之间，再生阀4可以是各种能够控制油路通断的液压阀，再生阀4的打开，能够在第一供油油路p1向第一控制阀 1供油时，将与第一控制阀1相连的液压执行机构的压力较高的回油输送到第二供油油路p2中，或者在第二供油油路p2向第一控制阀1供油时，将与第一控制阀1相连的液压执行机构的压力较高的回油输送到第一供油油路 p1中，实现液压执行机构压力较高的回收液压油的再利用，也就是流量再生，充分利用液压油中蕴藏的能量资源，减少能源浪费。
[0040]
在本发明的液压控制回路的一些实施例中，如图1所示，第一优先阀31、第二优先阀32、第三优先阀33和第四优先阀34均为二位二通流量控制阀，二位二通流量控制阀具有两个阀位，随着二位二通流量控制阀的阀芯在两个阀位间的运动，能够控制其进油口与出油口之间的油路的通断，并能够控制油路的通流量。在二位二通流量控制阀的阀体内还设置由单向阀结构，当阀芯位于第一阀位时，使得二位二通阀由进油口至出油口单向连通，并且随着阀芯在第一阀位的移动，阀口开度也随着改变，从而能够控制由进油口至出油口的通流量；当二位二通流量控制阀的阀芯位于第二阀位时，二位二通阀的阀口关闭，进油口与出油口之间的油路断开。
[0041]
在本发明的液压控制回路的一些实施例中，如图1所示，第一控制阀第一工作油路a1和第一控制阀第二工作油路b1与工作液压缸7相连接，其中，第一控制阀第一工作油路a1与工作液压缸7的无杆腔相连接，第一控制阀第二工作油路b1与工作液压缸7的有杆腔相连接，当第一控制阀第一工作油路a1供油、第一控制阀第二工作油路b1回油时，工作液压缸7的活塞杆伸出，通常能够推动工程机械的动力机构伸出，克服作业负载输出动力，当第一控制阀第二工作油路b1供油、第一控制阀第一工作油路a1回油时，工作液压缸7的活塞杆缩回，工程机械的动力机构缩回，此时工程机械动力机构的负荷通常较小，甚至作业负载作用到动力机构上，助力动力机构缩回，因此工作液压缸7上的液压油的压差较小，通过第一控制阀第一工作油路a1回流的液压油的压力较高。将再生阀4的进油口与第一控制阀第一工作油路a1相连接，再生阀4的出油口与第二供油油路p2相连接，控制再生阀4打开，当第一控制阀第一工作油路a1中的液压油压力大于第二供油油路p2压力时，从工作液压缸7无杆腔中回流的压力较高的液压油就能够通过第一控制阀第一工作油路a1和再生阀7流入第二供油油路p2再利用，实现回流液压油的再生利用。
[0042]
在本发明的液压控制回路的一些实施例中，如图1所示，再生阀4为二位二通阀，并且，在二位二通阀中设置有单向阀结构，当再生阀4位于第一阀位时，再生阀4由进油口向出油口方向单向导通，当再生阀4位于第二阀位时，再生阀4的进油口与出油口之间的油路断开。这样，就能够通过控制再生阀4的阀位，控制是否对工作液压缸7的无杆腔回流的液压油进行再生利用，并能够在第二供油油路p2的压力大于第一控制阀第一工作油路a1 的压力时，防止第二供油油路p2中的液压油进入第一控制阀第一工作油路 a1中，影响工作液压缸7的正常动作。
[0043]
作为本发明的液压控制回路的一种具体实施方式，如图1所示，第一控制阀1和第二控制阀2均为三位五通换向阀。相比于本领域中常用的三位六通换向阀，三位五通换向阀
的阀体结构更加简单，再配合优先阀形成并联式供油油路，使得本发明的液压控制回路的结构更加简单，维修和保养也更加方便。
[0044]
在本发明的液压控制回路的一些实施例中，如图1所示，第一控制阀1 和第二控制阀2均为o型中位机能换向阀。o型中位机能换向阀位于中位时，各油口全部封闭，其所控制的液压执行机构可以停止在任意位置。而且，控制阀位于中位时，与输出油口相连的液压油路不卸荷，控制阀换向时，液压缸启动平稳，换向位置精度高。
[0045]
作为本发明的液压控制回路的一种具体实施方式，如图1所示，第一控制阀1包括三个输入油口和两个输出油口，三个输入油口分别为进油口p、第一回油口t1和第二回油口t2，两个输出油口分别为第一输出油口a和第二输出油口b。第一优先阀31和第二优先阀32的输出油口相互连接后，连接到进油口p，第一回油口t1和第二回油口t2各自与回油油路t相连接，第一输出油口a与第一控制阀第一工作油路a1相连接，第二输出油口b与第一控制阀第二工作油路b1相连接。当第一控制端pa1通入压力油是，第一控制阀1处于第一阀位，进油口p与第一输出油口a相连通，第二回油口 t2与第二输出油口b相连通，此时，第一供油油路p1中的液压油通过第一优先阀31，和/或第二供油油路p2中的液压油通过第二优先阀32进入进油口p，并通过第一输出油口a流入第一控制阀第一工作油路a1。此时，将再生阀4切换到第二阀位使其处于关闭状态，液压油进入工作液压缸7的无杆腔，推动工作液压缸7的活塞杆伸出，驱动工程机械的动力机构动作。同时，工作液压缸7有杆腔中的液压油经过第一控制阀第二工作油路b1、第二输出油口b、第二回油口t2回流到回油油路t中，并通过回油油路t回流至液压系统的液压油箱中。当第二控制端pb1通入压力油时，第一控制阀 1处于第二阀位，进油口p与第二输出油口b相连通，第一回油口t1与第一输出油口a相连通，而第一控制阀1处于第二阀位时，第a输出油口a 与第一回油口t1之间的阀芯通路上设置有节流口，此时，第一供油油路p1 中的液压油通过第一优先阀31，和/或第二供油油路p2中的液压油通过第二优先阀32进入进油口p，并通过第二输出油口b进入工作液压缸7的有杆腔，推动工作液压缸7的活塞杆缩回，驱动工程机械的动力机构回位。同时，工作液压缸7无杆腔中的液压油流入第一控制阀第一工作油路a1中，在需要对工作液压缸7无杆腔中的液压油进行再生利用，将再生阀4切换到第一阀位使其处于打开状态，此时，如果第一控制阀第一工作油路a1中液压油的压力大于第二供油油路p2中液压油的压力，其中的部分液压油通过再生阀4内部的单向连通结构进入第二供油油路p2中，实现回流的液压油的再生利用；其中的另一部分液压油通过第一输出油口a、第二回油口t2回流至回油油路t，并通过回油油路t回流至液压系统的液压油箱中。而如果第一控制阀第一工作油路a1中液压油的压力小于第二供油油路p2中液压油的压力，液压油不能通过再生阀内部的单向连通结构，液压油全部通过第一输出油口a、第二回油口t2回流至回油油路t中。节流口的设置能够增加液压油从第一输出油口a流向第二回油口t2的阻力，防止第一控制阀第一工作油路a1中液压油的压力过快地下降。
[0046]
在本发明的液压控制回路的一个实施例中，如图1所示，在第二供油油路p2的进油口处设置有单向阀5。单向阀5的设置能够放在向第二供油油路p2供油的液压泵在怠速运行或者低速运行时，再生利用的液压油流向该液压泵，增加该液压泵的运行阻力。
[0047]
在本发明的液压控制回路的一些实施例中，如图1所示，本发明的液压控制回路还包括第三控制阀6、第五优先阀35和第六优先阀36。其中，第五优先阀35和第六优先阀36的
输入油口分别与第一供油油路p1和第二供油油路p2相连接，第五优先阀35和第六优先阀36的输出油口相互连接，第三控制阀6为o型中位机能三位五通换向阀，第三控制阀6的两个输出油口分别与液压控制回路的第三控制阀第一工作油路a3和第三控制阀第二工作油路b3相连接，；第三控制阀6的三个输入油口分别与第五优先阀35和第六优先阀36相互连接的输出油口，以及回油油路t相连接。控制第五优先阀35和第六优先阀36的开闭，就能够控制通过第一供油油路p1向第三控制阀6供油，通过第二供油油路p2向第三控制阀6供油，还是通过第一供油油路p1和第二供油油路p2合流向第三控制阀6供油。控制第五优先阀 35和第六优先阀36的通流量，还能够控制第三控制阀6的供油流量，与其他优先阀相配合，实现特定控制阀的优先供油。切换第三控制阀6的阀位，就能够切换第三控制阀6通过第三控制阀第一工作油路a3和第三控制阀第二工作油路b3的供回油方向。
[0048]
本发明所提供的工程机械液压系统，使用了本发明任一实施例的液压控制回路，通过更简单的结构实现各工作油路分流、合流供油的独立控制，且能够实现对不同工作机构供油量的灵活分配，实现对特定工作机构的优先供油，保证工程机械不同动作的协调进行。并且能够实现指定液压执行机构液压油的再生利用，充分利用了液压油中的能量，减少了能源浪费。
[0049]
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种具体实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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的简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。