外控可调溢流阀组、液压系统和工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及一种液压元器件，更具体地说，涉及一种外控可调溢流阀组、液压系统和工程机械。


背景技术：

2.工程机械大多以液压系统中的液压油作为能量传递介质。液压系统中，液压泵从液压油箱中吸取液压油，后经管路输出，并经控制阀控制方向与流量大小流向液压执行件，驱动液压执行件动作。
3.随着工程机械的不断发展，属具的多样性越来越多的被开发出来，不同的属具对应有不同的系统最高压力要求，甚至同一个属具因作用的对象不同所要求的系统最高压力也不一样。
4.为满足各种属具不同的系统最高压力要求，通常在主控阀集成设置调节液压系统压力的调压溢流阀。调压溢流阀的调节通常为手动调节，但由于调压溢流阀一般集成在主控阀总成里，一般空间狭窄，调节困难，而且调节溢流阀压力时需要同时对执行机构进行憋压操作，此时系统压力很高，执行结构可能会因憋压操作者的误操作等因素存在运动，或者存在管路漏油导致高压液压油喷射等风险，此时对压力调节者存在很大的安全隐患，所以对于经常需要进行压力调节的地方越来越多的采用电比例溢流阀的方案，避免人工直接调节溢流阀，规避安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是现有工程机械液压系统中调压溢流阀调压不方便存且存在安全风险的问题，而提供一种外控可调溢流阀组、液压系统和工程机械，方便安全地对液压系统的系统压力进行压力调节。
6.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种外控可调溢流阀组，用于工程机械液压系统，其特征在于包括电比例减压阀和二通阀，二通阀包括阀芯且设有与进油口相通的p腔、t口和c腔，t口与p腔之间的阀口由阀芯轴向移动连通或关闭，c腔和p腔在阀芯轴向上的作用面积分别是sc和sp且两腔内油液在阀芯上作用力的方向相反，sc与sp的比值大于3，优选大于5，电比例减压阀的出油口与二通阀的c腔连接。
7.在本实用新型中，二通阀的t口用于连通油箱，当二通阀导通时，其p口的压力下降，下降幅度随二通阀的阀口开度增大而增加。由于p腔的最高压力与c腔压力的比值等于sc与sp的比值，因此在c腔输入较小的压力，例如先导压力油源的压力，可实现p腔较高压力(工程机械工作压力)的控制。本实用新型中，外控可调溢流阀组用于二通阀开启与关闭的控制压力不是来自二通阀进油口所连接的油路，控制用的油源压力与二通阀进油口的压力不相关，并且利用面积差，使用低压油源；采用低压控制高压溢流压力，相比使用高压控制高压溢流，其液压器件的要求大幅降低，器件寿命大幅增长，采用电比例减压阀可实现安全可靠且方便地调控二通阀p腔的最高压力，该外控可调溢流阀组在液压系统中应用时，可实
现液压系统中液压执行件的最高压力调控。
8.当二通阀中的sc与sp的比值大于5时，可采用先导压力油源作为与电比例减压阀连接控制用压力油源，根据大多数工程机械上先导压力的设置，sc与sp的比值大于5时可控制的最大压力将大于20兆帕，可满足大多数属具的压力调节需求。
9.上述外控可调溢流阀组中，所述电比例减压阀为反比例电比例减压阀。电比例减压阀为反比例电比例减压阀时，电比例减压阀的控制电流越小，其出油口的压力就越大，当控制电流为零时，出油口压力达到最大，这种设置可确保电比例减压阀因故障断电时电比例减压阀输出最大压力，二通阀能够确保在最大压力下才开启溢流，从而确保在相应的液压执行件例如用于举升重物的油缸不会突然失压而出现不受控的下降导致的风险。
10.所述电比例减压阀也可以是正比例电比例减压阀，即电比例减压阀的控制电流越大，出油口压力就越大，当电比例阀断电时，其出油口的压力为零，二通阀开启的溢流压力也下降至最低。对于某些工况，在出现故障如电比例减压阀断电时，需要相应的液压执行件停止工作确保安全，此种工况需要电比例减压阀是正比例电比例减压阀。
11.上述外控可调溢流阀组中，在电比例减压阀的出油口与c腔之间的连接油路上设置有控制阀，当电比例减压阀的进油口压力小于预定值时所述控制阀关闭电比例减压阀与c腔之间的油路，反之所述控制阀导通电比例减压阀与c腔之间的油路。如果与电比例减压阀进油口连接的油路出现故障不能提供预定压力的油源，例如提供压力油源的泵突然停止工作，电比例减压阀的出油口将不能输出相应的压力，二通阀的开启压力将降低，相应的液压执行件可能由此产生安全风险。设置控制阀后，当电比例减压阀的进油口压力小于预定值时控制阀截止，使二通阀c腔的油液不能通过电比例减压阀流出，从而使二通阀不会因控制压力突然失压而全阀口开启。
12.上述外控可调溢流阀组中，所述控制阀为两位三通阀，其第一油口与电比例减压阀的出油口连接，第二油口与c腔连接，第三油口与二通阀的进油口连接，第二油口择一与第一油口或第三油口导通。当电比例减压阀的进油口压力小于预定值时，控制阀换向，将二通阀的进油口的高压油引入到c腔，确保二通阀处于关闭状态。进一步地，所述控制阀为电磁阀，控制阀由控制器控制，控制器获取相关的参数进行逻辑判断控制所述控制阀的工作位。控制阀还可以是液控阀，其液控端与所述电比例减压阀的进油口连接，当所述电比例减压阀的进油口低于设定值时，控制阀在其内弹簧弹力的作用下换向。
13.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种液压系统，包括主控阀、通过管路与主控阀连接的液压执行件、先导油源和液压油箱，其特征在于还包括前述的外控可调溢流阀组，所述电比例减压阀的进油口与先导油源连接，所述二通阀的进油口与液压执行件和主控阀之间连接油路连接，二通阀的t口与液压油箱连接。在液压系统中，先导油源如先导泵或先导供油阀输出的压力为4兆帕左右，电比例减压阀输出的最大压力通常为3兆帕左右，如果sc与sp的比值为10，则可实现二通阀进油口最大30兆帕压力以下的溢流控制。
14.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种工程机械，其特征在于具有前述的液压系统，该工程机械可以是装载机、挖掘机等。
15.本实用新型与现有技术相比，本实用新型通过电比例减压阀与二通阀的组合，实现使用低压油控制高压油液的溢流开启压力，降低相应液压器件的要求，增长器件寿命，并
且提高调压操作的安全性与便利性。
附图说明
16.图1是本实用新型外控可调溢流阀组第一实施方式的原理图。
17.图2是本实用新型液压系统的原理图。
18.图3是本实用新型外控可调溢流阀组第二实施方式的原理图。
19.图4是本实用新型外控可调溢流阀组第三实施方式的原理图。
20.图中零部件名称及序号：
21.电比例减压阀1、二通阀2、阀芯21、c腔22、p腔23、控制阀3、外控可调溢流阀组40、液压油箱41、工作泵42、先导泵43、主控阀44、第一液压执行件45、第二液压执行件46、第三液压执行件47、先导阀48。
具体实施方式
22.下面结合附图说明具体实施方案。
23.如图1所示，本实施方式中的外控可调溢流阀组由电比例减压阀1和二通阀2构成。二通阀2为插装阀，其具有进油口p、t口、p腔23、c腔22、阀芯21等，p腔与进油口p连接，t口与p腔之间的阀口由阀芯21轴向移动连通或关闭，c腔22和p腔23在阀芯21轴向上的作用面积分别是sc和sp，c腔22内油液在二通阀阀芯上作用力的方向与p腔内油液在二通阀阀芯上作用力的方向相反且sc与sp的比值大于3，优选大于5。电比例减压阀1的出油口与二通阀2的c腔连接。
24.上述外控可调溢流阀组用于装载机、挖掘机等工程机械上的液压系统中，用作溢流阀实用，用于调节液压执行件的最高工作压力。
25.图2示出了挖掘机液压系统的一部分，其包括液压油箱41、工作泵42、先导泵43、主控阀44、第一液压执行件45、第二液压执行件46、第三液压执行件47、先导阀48和上述的外控可调溢流阀组40。
26.工作泵42和先导泵43通过管路与液压油箱41连接，从液压油箱41中吸取液压油后输出。工作泵42的泵口通过管路与主控阀44连接，先导泵43的泵口与先导阀47连接。
27.主控阀44具有三联主阀，第一液压执行件45、第二液压执行件46和第三液压执行件47分别与对应的主阀连接。先导阀48与主控阀44中各主阀的先导控制端连接，操控对应的先导阀48控制通过对应联的主阀可实现对第一液压执行件45、第二液压执行件46和第三液压执行件47等液压执行件的控制。
28.在外控可调溢流阀组中，电比例减压阀进油口pi与先导泵43的泵口连接，二通阀的进油口p连接在第三液压执行件47与第三联主阀工作油口之间的油路上，二通阀2的t口则与液压油箱41连接。
29.在本实施例中，先导泵43作为先导油源，通过其内部的溢流阀，可限定其泵口输出的最高先导压力，该压力通常为4兆帕。通过在主控阀44中设置溢流阀，可限定液压系统中的最高压力，该压力通常能满足大多数液压执行件的液压压力要求。
30.在工程机械中，第一液压执行件45、第二液压执行件46通常固定不变，例如在装载机中，第一液压执行件45和第二液压执行件46通常对应的是动臂油缸和转斗油缸。第三液
压执行件47通常为根据作业需求而选择安装的液压属具。主控阀中溢流阀的开启压力通常是根据第一液压执行件和第二液压执行件的工作压力进行设定。第三液压执行件的工作压力通常不确定，但都低于主控阀中溢流阀的开启压力。为了满足第三液压执行件工作的压力需求，需要外控可调溢流阀组限定最大压力。
31.电比例减压阀1的进油口输入的压力为先导泵泵口压力，为4兆帕，其出油口的最大压力通常为3兆帕。电比例减压阀1为正比例电比例减压阀，其出油口的压力与电比例减压阀的控制电流正相关，即控制电流越大，出油口的压力压力越高，当电比例减压阀断电时，出油口经电比例减压阀1与液压油箱41连通，其压力为零。
32.在二通阀中，当sc与sp的比值等于10，且电比例减压阀的出油口输出3兆帕的最大压力时，二通阀2的p腔压力需要大于30兆帕才能迫使二通阀的阀芯移动，使二通阀的p腔与t口连通，进油口的压力油通过二通阀流入液压油箱而造成溢流，降低二通阀进油口的压力，从而确保第三液压执行件的工作压力不超过30兆帕。通过控制电比例减压阀1的控制电流的大小，可控制电比例减压阀1的出油口在0至3兆帕之间，从而将二通阀进油口的压力控制在0至30兆帕之间。根据需要，通过设计确定sc与sp的比值，可以得到所需要的调压范围。
33.本实施例中，利用二通阀阀芯两端液压油作用面积差，采用电比例减压阀调节低压油液(先导压力油)控制二通阀对高压油液(工作压力油)的溢流开启压力，实现对最高工作压力的限定。二通阀进油口的压力为p，c腔的压力为pc，当p＞sc*pc/sp时，二通阀开启，实现进油口的油液溢流，压力下降，从而起到限定二通阀进油口所连接油路的最大压力的目的。
34.本实施例中，当电比例减压阀断电时，出油口的压力为零(或接近为零)，二通阀的开启压力也接近为零，第三液压执行件失去高压液压油的供应而停止工作。这种正比例电比例减压阀适合某些工况，在控制电比例减压阀的电路意外断电时，需要第三液压执行件立刻停止工作，确保安全。
35.在某些工况下，为了确保安全，在控制电比例减压阀的电路意外断电时，二通阀不能开启，第三液压执行件需保持高压油的供应，例如第三液压执行件为举升重物的液压油缸，此时可将电比例减压阀设计为反比例电比例减压阀，如图3所示，其出油口的压力与电比例减压阀的控制电流反向相关，即控制电流越大，出油口的压力压力越低，当电比例减压阀断电时，出油口的压力达到最高，此时若控制电比例减压阀的电路意外断电时二通阀不会开启，第三液压执行件不会因失压而导致不可控动作。
36.在图1和图3中的外控可调溢流阀组，若电比例减压阀的进油口失去先导压力油供应，例如先导油源(先导泵或先导供油阀发生故障)，电比例减压阀1的出油口压力将降为零，二通阀开启，第三液压执行件将失去压力油供应，将导致第三液压执行件停止工作或不可控动作发生。为避免这种情况发生，在电比例减压阀的出油口与c腔之间的连接油路上设置有控制阀，当电比例减压阀的进油口压力小于预定值时控制阀关闭电比例减压阀与c腔之间的油路，反之控制阀导通电比例减压阀与c腔之间的油路。控制阀可以是电磁阀，由工程机械的整机控制器控制，整机控制器获取相关的参数进行逻辑判断后控制控制阀的工作位。控制阀还可以是液控阀，其液控端与电比例减压阀的进油口连接，当电比例减压阀的进油口低于设定值时，控制阀在其内弹簧弹力的作用下换向而使其关闭。
37.控制阀可以是两位两通阀，也可以是两位三通阀。若控制阀为两位两通阀，控制阀
则在电比例减压阀的进油口压力小于预定值时关闭电比例减压阀与c腔之间的油路，进油口压力大于预定值时导通电比例减压阀与c腔之间的油路。若控制阀为两位三通阀时，如图4所示，其第一油口与电比例减压阀的出油口连接，第二油口与c腔连接，第三油口与二通阀的进油口连接，第二油口择一与第一油口或第三油口导通。当电比例减压阀的进油口压力小于预定值时，第二油口与第三油口导通，将二通阀的进油口的高压油引入到c腔，确保二通阀处于关闭状态；当电比例减压阀的进油口压力大于预定值时，第二油口与第一油口导通，二通阀由电比例减压阀的出油口的压力控制开闭。