液压控制系统、挖掘机及挖掘机控制方法与流程

本发明涉及挖掘机技术领域，尤其是涉及一种液压控制系统、挖掘机及挖掘机控制方法。

背景技术：

挖掘机的作业主要通过行走系统、回转系统、动臂、斗杆以及铲斗之间的复合动作实现，而挖掘机中的各个结构大多通过液压系统进行控制。

由于现阶段的复合操作中存在动作的优先，因此，为保证复合操作中各个结构的动作能够实现，通常采用节流阀等结构进行繁琐的节流措施，不仅增加了挖掘机的制造成本，节流也会损耗一定的功率，在一定程度上降低了液压系统的稳定性。

因此，急需提供一种液压控制系统、挖掘机及挖掘机控制方法以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液压控制系统、挖掘机及挖掘机控制方法，以在一定程度上优化挖掘机的液压控制回路，提高液压控制系统的稳定性。

本发明提供的一种液压控制系统，包括发动机、分动箱、变量泵、控制阀、行走动力装置、回转动力装置以及多个油缸；所述变量泵为多个，且多个所述变量泵通过所述分动箱分别与所述发动机相连接；多个所述变量泵中的一个所述变量泵与所述行走动力装置相连接，一个所述变量泵与所述回转动力装置相连接，其余所述变量泵一一对应地与多个所述油缸相连接，且所述控制阀与多个所述变量泵相连接，用于控制各个所述变量泵的工作。

其中，所述控制阀包括行走控制阀、回转控制阀以及多个油缸控制阀；所述回转控制阀与所述回转动力装置对应连通，所述行走控制阀与所述行走动力装置对应连通，多个所述油缸与多个所述油缸控制阀一一对应连通。

具体地，所述油缸包括第一油缸、第二油缸以及第三油缸；所述第一油缸、所述第二油缸以及所述第三油缸均与所述油缸控制阀相连接，且分别与多个所述油缸控制阀一一对应设置；所述第一油缸、所述第二油缸以及所述第三油缸通过所述油缸控制阀分别连通有独立的所述变量泵。

进一步地，所述油缸控制阀与所述油缸之间连通有第一油路和第二油路，所述第一油路与所述油缸的有杆腔室相导通，所述第二油路与所述油缸的无杆腔室相导通；所述第一油路和所述第二油路与所述油缸一一对应设置。

其中，本发明提供的液压控制系统，还包括第一油箱和第三油路，所述第三油路与所述变量泵一一对应设置，且多个所述变量泵均与所述第一油箱相连通，所述第一油箱用于为所述变量泵供油。

具体地，本发明提供的液压控制系统，还包括第四油路，所述第四油路与所述变量泵和所述控制阀一一对应设置，用于将多个所述变量泵与所述控制阀相连通。

进一步地，本发明提供的液压控制系统，还包括第二油箱和第五油路，所述控制阀通过所述第五油路与所述第二油箱相连通，所述第二油箱用于所述控制阀的回油。

其中，所述行走动力装置为行走液压马达，所述行走液压马达通过第六油路和第七油路与所述控制阀相连通；所述回转动力装置为回转液压马达，所述回转液压马达通过第八油路和第九油路与所述控制阀相连通。

相对于现有技术，本发明提供的液压控制系统具有以下优势：

本发明提供的液压控制系统，包括发动机、分动箱、变量泵、控制阀、行走动力装置、回转动力装置以及多个油缸；变量泵为多个，且多个变量泵通过分动箱分别与发动机相连接；多个变量泵中的一个变量泵与行走动力装置相连接，一个变量泵与回转动力装置相连接，其余变量泵一一对应地与多个油缸相连接，且控制阀与多个变量泵相连接，用于控制各个变量泵的工作。

由此分析可知，通过将行走动力装置、回转动力装置以及多个油缸均通过控制阀连通有独立的变量泵，从而形成了独立的液压回路。当使用时，每部分均能够通过独立的回路实现独立控制，因此，大幅减少了节流措施和不必要的节流功率。

由于本申请通过独立的液压回路控制不同的结构，在进行复合动作时也无需通过多联阀进行节流措施以保证液压系统的平衡，因此，也在一定程度上降低了整体的制造成本。

此外，本发明还提供一种挖掘机，包括上述的液压控制系统。

本发明还提供一种挖掘机控制方法，包括以下步骤：s1、获取挖掘机作业动作信号，作业动作信号包括行走、回转以及动臂、斗杆和挖斗的动作和保持；s2、根据获取的作业动作信号，通过分动箱启动相对应的变量泵，通过变量泵向对应的控制阀内供油，完成对应的作业动作。

在上述技术方案中，由于液压控制系统中行走动力装置、回转动力装置以及每个油缸均连通有独立的变量泵和控制阀，从而形成了独立的液压控制回路，实现了各机构的独立控制，进而能够在一定程度上减少节流措施，降低节流功率，提高液压控制系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液压控制系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的挖掘机的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的挖掘机控制方法的流程图。

图中：1-发动机；2-变量泵；201-第三油路；3-行走控制阀；301-第五油路；4-行走动力装置；401-第六油路；402-第七油路；5-回转动力装置；501-第八油路；502-第九油路；6-油缸；601-第一油缸；602-第二油缸；603-第三油缸；7-第一油路；8-第二油路；9-第一油箱；10-第二油箱；11-第四油路；12-回转控制阀；13-油缸控制阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“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。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的液压控制系统整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的挖掘机的整体结构示意图。

如图1结合图2所示，本发明提供一种液压控制系统，包括发动机1、分动箱、变量泵2、控制阀、行走动力装置4、回转动力装置5以及多个油缸6；变量泵2为多个，且多个变量泵2通过分动箱分别与发动机1相连接；多个变量泵2中的一个变量泵2与行走动力装置4相连接，一个变量泵2与回转动力装置5相连接，其余变量泵2一一对应地与多个油缸6相连接，且控制阀与多个变量泵2相连接，用于控制各个变量泵2的工作。

相对于现有技术，本发明提供的液压控制系统具有以下优势：

本发明提供的液压控制系统，通过将行走动力装置4、回转动力装置5以及多个油缸6均通过控制阀连通有独立的变量泵2和，从而形成了独立的液压回路。当使用时，每部分均能够通过独立的回路实现独立控制，因此，大幅减少了节流措施和不必要的节流功率。

由于本申请通过独立的液压回路控制不同的结构，在进行复合动作时也无需通过多联阀进行节流措施以保证液压系统的平衡，因此，也在一定程度上降低了整体的制造成本。

通过分动箱将多个变量泵2与发动机1相连接能够使多个变量泵2均处于独立的液压回路中，避免造成互相干扰的问题。

其中，如图1所示，控制阀包括行走控制阀3、回转控制阀12以及多个油缸控制阀13；回转控制阀12与回转动力装置5对应连通，行走控制阀3与行走动力装置4对应连通，多个油缸6与多个油缸控制阀13一一对应连通。

本申请中行走控制阀3及回转控制阀12均包括换向阀以及卸荷阀，通过换向阀实现对挖掘机前进或后退以及挖掘机正向转动和反向转动的控制，通过卸荷阀保证整体液压系统的稳定。

油缸控制阀13与油缸6对应设置，由于本申请中的油缸6分别为斗杆油缸、动臂油缸以及铲斗油缸，因此，本申请中的对应动臂和斗杆的油缸控制阀13包括保持阀和换向阀，通过保持阀能够使挖掘机的动臂和斗杆保持稳定，通过换向阀能够实现多个油缸6的伸展和回收。与铲斗对应的油缸控制阀13包括换向阀和卸荷阀，卸荷阀用于保证铲斗液压回路的稳定。

当需要驱动回转动力装置时，与回转动力装置5对应的变量泵2将液压油泵入控制阀中，液压油通过回转控制阀12进入回转动力装置5，从而实现对回转动力装置5的驱动。当需驱动行走动力装置时，与行走动力装置4对应的变量泵2将液压油泵入行走控制阀3中，液压油通过行走控制阀3进入行走动力装置4，从而实现对行走动力装置4的驱动。当需要驱动油缸6伸缩时，与油缸6对应的变量泵2将液压油泵入油缸控制阀13中，液压油通过油缸控制阀13进入油缸6，从而实现对油缸伸缩的驱动。

此处需要补充说明的是，本申请中的多个控制阀中还可以包括溢流阀、逻辑阀、单向阀以及切断阀等结构，通过溢流阀保证整体液压油路的压力稳定，通过切断阀保证整体油路的安全性，通过逻辑阀控制挖掘机斗杆、铲斗、动臂、回转及行走液压油路的流量，通过单向阀避免液压油的回流。

具体地，如图1结合图2所示，油缸6包括第一油缸601、第二油缸602以及第三油缸603；第一油缸601、第二油缸602以及第三油缸603分别连接有油缸控制阀13和变量泵2。

本申请中的第一油缸601、第二油缸602以及第三油缸603分别对应挖掘机的动臂、铲斗及斗杆，通过将第一油缸601、第二油缸602及第三油缸603分别连接独立的油缸控制阀13和变量泵2，能够使动臂、铲斗以及斗杆的作业动作完全独立，从而避免了互相干扰的问题。

此处需要补充说明的是，本申请中如图1所示的第一油缸601、第二油缸602以及第三油缸603的排列仅为实现挖掘作业的其中一种方式，也是能够清楚的进行图形表示的方式。因此，不仅限于以此种排列方式，满足单一油缸6连接有独立的油缸控制阀13和变量泵2以形成独立的液压回路即可。

并且，本申请中油缸6包括第一油缸601、第二油缸602以及第三油缸603仅为满足挖掘机常规作业模式的方式，当有其他需要增设油缸6以实现作业要求时，也可通过上述方式自行添加油缸6、油缸控制阀13及变量泵2的数量。

进一步地，如图1结合图2所示，油缸控制阀13与油缸6之间连通有第一油路7和第二油路8，第一油路7与油缸6的有杆腔室相导通，第二油路8与油缸6的无杆腔室相导通；第一油路7和第二油路8与油缸6一一对应设置。

通过第一油路7和第二油路8能够驱动油缸6的伸缩。当第一油路7为进油，第二油路8为回油时，油缸6为回收动作。当第一油路7为回油，第二油路8为进油时，油缸6为伸展动作。

由于本申请中的控制阀中包括换向阀，因此，当本申请中的油缸6产生动作变化时，通过换向阀能够实现油缸6的伸展和回收。

其中，如图1结合图2所示，本发明提供的液压控制系统，还包括第一油箱9和第三油路201，第三油路201与变量泵2一一对应设置，且多个变量泵2均与第一油箱9相连通，第一油箱9用于为变量泵2供油。

本申请中的多个变量泵2均与通过第三油路201与第一油箱9相连接，当发动机1启动后，第一油箱9通过第三油路201对变量泵2进行供油，而使第三油路201与变量泵2一一对应设置，也能够使多个变量泵2的供油过程互不干扰，从而在一定程度上提高了整体液压系统的稳定性。

其中，如图1结合图2所示，本发明提供的液压控制系统，还包括第四油路11，第四油路11与变量泵2一一对应设置，用于将控制阀与变量泵2相连通。

行走控制阀3、回转控制阀12以及多个油缸控制阀13均通过第五油路301与第二油箱10相连通，第二油箱10用于控制阀的回油。

通过第四油路11能够实现多个变量泵2与控制阀之间的独立连接，通过第五油路301能够实现控制阀的回油，从而提高了整体液压回路的稳定性。

进一步地，如图1结合图2所示，行走动力装置4为行走液压马达，行走液压马达通过第六油路401和第七油路402与控制阀相连通。回转动力装置5为回转液压马达，行走液压马达通过第八油路501和第九油路502与控制阀相连通。

通过第六油路401和第七油路402，使行走动力装置4与对应的行走控制阀3和变量泵2之间形成独立的液压回路；通过第八油路501和第九油路502，使回转动力装置5与对应的回转控制阀12和变量泵2之间形成独立的液压回路。

本申请中如图1所示，行走动力装置4以及回转动力装置5所在的液压回路位于油缸6的液压回路的两侧仅为实现挖掘作业的其中一种方式，也是能够清楚的进行图形表示的方式。因此，满足行走动力装置4、回转动力装置5以及多个油缸6之间的排列不仅限于以此种排列方式，使行走动力装置4、回转动力装置5以及多个油缸6均连接有独立的油缸控制阀13和变量泵2，形成独立的液压回路即可。

此外，如图1结合图2所示，本发明还提供一种挖掘机，包括上述的液压控制系统。

挖掘机在工作过程中回转与动臂，斗杆与铲斗的复合动作非常多，因此将回转、动臂、斗杆、铲斗和行走形成不同且独立的液压油路中，用单独的变量泵2驱动行走液压马达、动臂油缸6、铲斗油缸6、斗杆油缸6和回转液压马达，并形成单独的液压回路，使回转、动臂、斗杆、铲斗和行走的动作可以完全独立，从而在一定程度上减少节流措施，且不需要价格昂贵的多联阀，进而减少了不必要的节流功率。

图3为本发明实施例提供的挖掘机控制方法的流程图。

如图3所示，本发明还提供一种挖掘机控制方法，包括以下步骤：s1、获取挖掘机作业动作信号，作业动作信号包括行走、回转以及动臂、斗杆和挖斗的动作和保持；s2、根据获取的作业动作信号，通过分动箱启动相对应的变量泵，通过变量泵向对应的控制阀内供油，完成对应的作业动作。

本申请中挖掘机作业动作信号通过现有挖掘机中的控制系统发出，控制系统中包括实现指令发送的控制器，控制器可以为plc或单片机等结构。

当需要挖掘机行走时，通过控制器发出行走动作信号，使分动箱启动行走控制阀3对应的变量泵2，变量泵2向行走控制阀3内供油，从而驱动行走动力装置4动作，实现挖掘机的行走作业。

本申请中对回转、动臂、斗杆以及铲斗的单一作业动作均通过分动箱启动对应的变量泵2实现，在此不再赘述。

由于挖掘机在挖掘作业中需要动臂、斗杆以及铲斗的共同动作实现，因此，当挖掘机需要进行复合作业动作时，通过控制器发出作业动作信号，分动箱启动相对应的多个变量泵2，变量泵2向对应的油缸控制阀13内供油，并根据不同工况，通过油缸控制阀13实现动臂、斗杆以及铲斗的动作或保持。

此处需要补充说明的是，由于动臂、斗杆以及铲斗进在行挖掘的过程中有时需要进行回转以实现对挖掘物料的转移，因此，在挖掘作业过程中，分动箱能够启动回转动力装置5对应的变量泵2，以实现挖掘作业和转移挖掘物料的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。