用于通过平衡保护来降低动臂跳动的液压系统及方法_2

文档序号:9829536阅读:来源:国知局
第二逆流保护。第二平衡阀包括第二平衡阀打开节点。选择阀装 置流体连接至第一节点、第二节点、第一平衡阀打开节点和第二平衡阀打开节点。选择阀装 置适于响应由第一节点的第一流体压力和第二节点的第二流体压力产生的净阀忍力进行 自我配置。当净阀忍力在第一方向时,选择阀装置将第一平衡阀的第一节点连接至第二平 衡阀的第二平衡阀打开节点。当净阀忍力在第二方向时,选择阀装置将第二平衡阀的第二 节点连接至第一平衡阀的第一平衡阀打开节点。
[0017] 本发明的又一方面设及一种液压动臂控制系统,其包括一对平衡阀、选择阀装置 和一对控制阀。所述一对平衡阀液压地联接至动臂的液压致动器的相对的两侧。选择阀装 置感测液压致动器的相对的两侧中的净无负荷侧并打开所述一对平衡阀中对应于该净无 负荷侧的一者。所述一对控制阀对应于液压致动器的相对的两侧。所述一对控制阀中的一 者对应于所述净无负荷侧并向液压致动器的该净无负荷侧发送振动液压流体流。
[0018] 本发明的再一方面设及一种控制动臂中的振动的方法。该方法包括:1)提供阀装 置,其包括一对平衡阀、一对控制阀和一选择阀组;2)提供液压致动器,其包括一对腔室;3) 通过施加到液压致动器上的净负荷配置所述选择阀组并因此配置所述一对平衡阀;4)利用 已通过配置所述一对平衡阀而配置的所述一对平衡阀中的相应一者来锁定所述一对腔室 中的加载/有负荷腔室;和5)利用所述一对控制阀中相应的一者将振动液压流体传送到所 述一对腔室中的未加载/无负荷腔室。
[0019] 各个其它方面将在下面的说明中阐述。运些方面会设及单独的特征和特征的组 合。应理解,前面的总体说明和W下详细说明只是示例性和说明性的,且并非对本文公开的 实施例所基于的宽泛概念加 W限制。
【附图说明】
[0020] 图1是现有技术的液压系统的示意图,该液压系统包括具有一对平衡阀和一控制 阀的液压缸;
[0021] 图2是液压系统的示意图,该液压系统包括图1的液压缸和平衡阀,配置有根据本 发明的原理的液压缸控制系统;
[0022] 图3是图2的放大部分;
[0023] 图4是适于与图2的根据本发明的原理的液压缸控制系统一起使用的液压缸的示 意图;
[0024] 图5是具有动臂系统的车辆的示意图,所述动臂系统由一个或多个缸致动并通过 图2的根据本发明的原理的液压系统进行控制;和
[0025] 图6是示出用于根据本发明的原理控制用于定位一动臂的缸(如图4的液压缸)的 示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 根据本发明的原理,一种包括平衡阀300和400的液压系统适于致动液压缸110,并 且还提供用于抵消振动(液压缸110暴露于所述振动)的装置。如图2所示,示出了示例系统 600 W及液压缸110 (即,液压致动器)、平衡阀300和平衡阀400。图2的液压缸110和平衡阀 300、400可W与图1的现有系统100中所示的那些相同。因此,液压系统600可改装成现有的 和/或常规的液压系统。液压缸110和平衡阀300、400的某些特征将不会被冗余地重新说明。
[0027] 根据本发明的原理,类似保护由用于液压缸110和液压系统600的平衡阀300、400 提供,如上文关于液压系统100所述。具体地,液压管线、液压阀和/或液压累的故障不会导 致液压系统600的液压缸110的非指令移动。液压系统600的液压结构还提供了使用液压缸 110来抵消振动的能力。
[0028] 液压缸110可保持净负荷90,该净负荷通常可迫使缸110的杆126缩回或延伸。杆 126连接到缸110的活塞120。如果负荷90迫使液压缸110延伸,液压缸110的杆侧114上的腔 室118通过负荷90被加压,平衡阀400起作用W防止液压流体从腔室118释放,并由此起到安 全装置的作用W防止液压缸110的非指令延伸。换句话说,平衡阀400锁定腔室118。除了提 供安全性,腔室118的锁定还防止缸110漂移。振动控制可经由液压缸110通过对液压缸110 的头侧112上的腔室116动态加压和减压而提供。由于液压缸110、液压缸110附接其上的结 构和腔室118内的液压流体都至少轻微地可变形,液压压力向腔室116的选择性施加会导致 液压缸110的运动(例如,轻微移动)。运样的运动,当与系统模型和系统的动态测量相结合 地定时时,可W用来抵消系统的振动。
[0029] 如果负荷90迫使液压缸110缩回,液压缸110的头侧112上的腔室116通过负荷90被 加压,并且平衡阀300起作用W防止液压流体从腔室116释放,并由此起到安全装置的作用 W防止液压缸110的非指令缩回。换句话说,平衡阀300锁定腔室116。除了提供安全性,腔室 116的锁定可防止缸110的漂移。振动控制可经由液压缸110通过对液压缸110的杆侧114上 的腔室118动态加压和减压而提供。由于液压缸110、液压缸110附接其上的结构和腔室116 内的液压流体都至少轻微地可变形,液压压力向腔室118的选择性施加会导致液压缸110的 运动(例如,轻微移动)。运样的运动,当与系统模型和系统的动态测量相结合地定时时,可 W用来抵消系统的振动。
[0030] 负荷90被示出为经由杆连接部128附接至缸110的杆126。在某些实施方案中,负荷 90是横跨杆连接部128和缸110的头侧112的可拉伸或可压缩的负荷。
[0031] 如下面进一步描述的,系统600提供了控制框架和控制机构从而可W为非公路车 辆和公路车辆两者都实现动臂减振。所述减振适于减少具有相对较低的自然频率的动臂 (例如,混凝±累车动臂)中的振动。液压系统600也可W被应用至具有相对较高的自然频率 的动臂(例如,挖掘机动臂)。与常规的解决方案相比,液压系统600通过较少的传感器和简 化的控制结构实现了动臂减振。可W在保证某些液压管线、液压阀和/或液压累的故障保护 时实施该减振方法,如上所述。故障保护可W是自动的和/或机械的。在某些实施方案中,故 障保护可不需要接合任何电信号和/或电力。故障保护可W是规章要求(例如,ISO标准)。规 章要求可能要求由液压系统600提供用于保护的特定机械装置。
[0032] 某些动臂可包括能传送和/或放大负荷90的动态行为的刚度和惯性属性。由于动 态负荷90可包括施加到动臂的外力/位置扰动,特别是当运些扰动接近动臂的自然频率时 可导致剧烈的振动(即,震荡)。动臂通过负荷90产生的运种激发可能导致安全问题和/或降 低动臂系统的生产率和/或可靠性。通过测量液压系统600的参数并适当响应,扰动的影响 可W被减小和/或最小化或甚至消除。所提供的响应可W在广泛变化的操作条件下都有效。 根据本发明的原理,振动控制可W使用最小数量的传感器来实现。
[0033] 根据本发明的原理,流向缸110的头侧112的腔室116的液压流体流与流向缸110的 杆侧114的腔室118的液压流体流被独立地控制和/或计量W实现动臂减振,同时也防止了 缸110的漂移。根据本发明的原理,液压系统600可配置成类似于常规平衡系统(例如,液压 系统100)。
[0034] 在某些实施方案中,当要求缸110的移动时,液压系统600配置成常规平衡配置。如 下面进一步描述的,液压系统600使得能够在远离液压缸110的远程位置上(例如,在传感器 610处)测量缸110的腔室116和/或118内的压力。因此,运种结构可W减少本应定位在动臂 上的质量和/或可简化液压管线(例如,硬管道和软管)的铺设。机械如混凝±累动臂和/或 起重臂的性能可通过运种简化的液压管线铺设和/或降低动臂上的质量而提高。
[0035] 平衡阀300和400可W是阀装置840的部件。阀装置840可包括控制和/或调节流向 和/或来自液压缸110的液压流体流的各种液压部件。阀装置840还可包括控制阀700(例如, 比例液压阀)、控制阀800(例如,比例液压阀)和选择器阀装置850,在下面详细描述。控制阀 700和/或800可W是高带宽和/或高分辨率控制阀。
[0036] 在图2所示的实施例中,节点51被限定在平衡阀300的端口 302和液压缸110的端口 122处;节点52被限定在平衡阀400的端口 402和液压缸110的端口 124处;节点53被限定在平 衡阀300的端口 304和液压阀700的端口 702处;节点54被限定在平衡阀400的端口 404和液压 阀800的端口 804处;节点55被限定在平衡阀300的端口 306和液压阀350的端口 352处;W及 节点56被限定在平衡阀400的端口 406和液压阀450的端口 452处。液压阀350和450在下面详 细描述。
[0037] 现在转到图4,液压缸110被示出成具有阀块152、154。阀块152、154可W是彼此分 开的,如图所示,或者可W是单一的组合阀块。阀块152可被安装到液压缸110的端口 122和/ 或安装在液压缸110的端口 122上方,W及阀块154可被安装到液压缸110的端口 124和/或安 装在液压缸110的端口 124上方。阀块152、154可直接安装到液压缸110上。阀块152可包括平 衡阀300,W及阀块154可包括平衡阀400。阀块152和/或154可包括阀装置840的附加部件。 阀块152、154,和/或单个的组合阀块可包括选择阀装置850和/或其部件。
[0038] 现在转到图5,详细描述和说明了示例性动臂系统10。动
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