用于通过平衡保护来降低动臂跳动的液压系统及方法_4

文档序号:9829536阅读:来源:国知局
。此外,在其它实施例 中,运种传感器可W定位在各种不同的其它位置。在某些实施方案中,传感器610可定位于 共同的阀体内。在某些实施方案中,可W使用Eaton公司的uitronics敏伺服阀。所述 Ultronics感伺服阀提供了紧凑和高性能的阀包,其包括两个S通阀(即,阀700和800),压 力传感器610和压力调节控制器。Eaton Ultrcmics?'伺服阀还包括线性差动变压器 (LVDT),其分别监测阀忍720、820的位置。通过使用两个S通比例阀700、800,腔室116和118 的压力可W独立地控制。此外,流入和/或流出腔室116和118的流率可W独立地控制。在其 它实施方案中,腔室116、118中的一个的压力可相对于流入和/或流出相对的腔室116、118 的流率独立地控制。
[0053] 与使用单个四通比例阀200 (见图1)相比较,液压系统600的构造可W在更少的能 量消耗的情况下实现和适应更灵活的控制策略。例如,当缸110在移动时,与量出腔室116、 118连接的阀700、800可W操纵腔室压力,同时与量入腔室连接的阀800、700可W调节进入 腔室118、116的流量。由于量出腔室压力不与量入腔室流量关联,量出腔室压力可W调节得 较低,从而减少相关的节流损失。
[0054] 再次转向图3,下面将详细说明阀350、450和900。阀350是两通两位阀。具体地,阀 350包括第一端口 352、第二端口 362和第=端口 364。阀350包括具有第一构型372和第二构 型374的阀忍370。在第一构型372中(示于图3),端口 352与端口 362相连,且端口 364被阻断。 在构型374中,端口 364和端口 352相连且端口 362被阻断。如图所示,阀350包括螺线管376和 弹黃378。螺线管376和弹黃378可用于使阀忍370在第一构型372和第二构型374之间移动。 [00巧]阀450也是两通两位阀。具体地,阀450包括第一端口 452、第二端口 462和第=端口 464。阀450包括具有第一构型472和第二构型474的阀忍470。在第一构型472中(也示于图 3),端口452和端口 462相连,且端口 464被阻断。在构型474中,端口 464和端口 452相连且端 口 462被阻断。如图所示,阀470包括螺线管476和弹黃478。螺线管476和弹黃478可用于使阀 忍470在第一构型472和第二构型474之间移动。
[0056] 阀900是四通两位阀。具体地,阀900包括第一端口 902、第二端口904、第S端口912 和第四端口 914。阀900包括可配置成第一构型922(示于图3)和第二构型924的阀忍920。在 第一构型中,端口904和914相连,端口902和912被阻断。在第二构型924中,端口902和912相 连,且端口 904和914被阻断。阀900的阀忍920通过弹黃926和928 W及施加在第一控制端口 932和第二控制端口 934上的压力的组合被移动。
[0057] 当压力被施加到控制端口 932时,弹黃926被压缩,且阀忍920被推向构型924。同样 地,当压力被施加到控制端口 934时,弹黃928被压缩,且阀忍920被推向构型922。施加到端 口 932的压力作用在区域936上。同样地,施加在端口 934的压力作用在区域938上。由于腔室 116内的压力作用其上的区域132(例如,头侧区域)与腔室118内的压力作用其上的区域134 (例如,杆侧区域)可不同,区域936、938也可W是不同的,并且由此补偿缸110的头侧112和 杆侧114之间的区域/面积差异。
[0058] 为了防止净负荷90较轻时阀900的过度往复,可由阀900限定死区。在某些实施方 案中,弹黃926和/或928的滞后化ysteresis)范围是最大满刻度负荷的约10%至约20%。最 大满刻度负荷可W在腔室116或腔室118中任一个处于其最大保持容量并向阀900供给相应 的压力时被限定。
[0059] 阀350在端口 362处连接到流体管线554。同样地,阀450在端口 462处连接到流体管 线552。流体管线582使阀350的端口 364连接到阀900的端口 904。节点57可包括流体管线 582。同样地,流体管线584使阀450的端口 464连接到阀900的端口 912。节点58可包括流体管 线584。流体管线562还连接到阀900的端口 902。同样地,流体管线564还连接到阀900的端口 914。如图3所示,流体管线574从流体管线564延伸,并连接到端口 934。流体管线574与流体 管线564处于大致相同的压力。在其它实施例中,流体管线574可W是毛细管线或具有其它 流动限制部如孔口。因此,端口934处的压力可W与流体管线564中的压力不同,至少瞬间不 同。同样地,流体管线572从流体管线562延伸并连接到端口 932。流体管线572可W与流体管 线562处于大致相同的压力。在其它实施例中,流体管线572可W是毛细管线或具有其它流 动限制部如孔口。因此,端口932处的压力可W与流体管线562中的压力不同,至少瞬间不 同。
[0060] 供给管线502、返回管线504、液压管线552、液压管线554、液压管线562、液压管线 564、液压管线572、液压管线574、液压管线582和/或液压管线584可W属于一管线组550。
[0061] 现在转到图2和3,将详细说明选择阀装置850的操作。如上所述,控制器640发送信 号到激活器630,激活器进而将信号发送到阀350和450。在某些实施方案中,发送到阀350和 450的信号是同步的,并同时发送到阀350和450两者。当发送到阀350、450的信号是禁用信 号时,选择阀装置850将阀装置840配置成常规平衡配置。当根据发送到控制阀700、800的移 动指令移动动臂30时,可采用常规平衡装置。在禁用配置中,选择阀装置850的阀900仍可感 测第一腔室116和第二腔室118中的压力。因此阀900继续在第一构型922和第二构型924之 间往复,即使当选择阀装置850处于禁用状态时。
[0062] 当控制器640发送激活信号到激活器630并且激活器630发送激活信号到阀350、 450时,阀350移动到第二构型374,并且阀450移动到第二构型474。在某些实施方案中,在激 活配置中,阀装置840有效地锁定液压缸110使其不能移动。具体地,不论阀900的位置如何, 阀350或450中的一个将不接收高压,因此将不传送高压到相应的平衡阀300、400。如上所 述,选择阀装置850的激活配置可用于锁定液压缸110的腔室116、118中的一个,同时发送振 动压力到腔室118、116中的另一个。振动压力可用于抵消动臂30受到的外部振动。
[0063] 当净负荷90由腔室118承载时,来自腔室118的压力被施加到阀900的端口 934上并 将阀900推向第一构型922。在第一构型922中,阀900的端口904和端口914被连接并因而使 节点52与节点57相连。由于阀350被激活,并且在第二构型374中,节点52和57都进一步连接 到节点55。用于来自腔室118的高压流体的通道因此被打开至平衡阀300的端口 306。因此, 平衡阀300被打开W用于端口 302和304之间的双向流动。使平衡阀300开放至双向流动允许 控制阀700在控制器640的控制下施加和释放来自腔室116的液压流体压力。
[0064] 当净负荷90由腔室116承载时,来自腔室116的压力被施加到阀900的端口 932上并 将阀900推向第二构型924。在第二构型924中,阀900的端口902和端口912被连接并因而使 节点51与节点58相连。由于阀450被激活,并且在第二构型474中,节点51和58都进一步连接 到节点56。用于来自腔室116的高压流体的通道因此被打开至平衡阀400的端口 406。因此, 平衡阀400被打开W用于端口 402和404之间的双向流动。使平衡阀400开放至双向流动允许 控制阀800在控制器640的控制下施加和释放来自腔室118的液压流体压力。
[0065] 如图2中示意性示出,环境振动负荷960作为净负荷90的分量被施加在液压缸110 上。如图2所示,振动负荷分量960不包括稳态负荷分量。在某些应用中,振动负荷960包括动 态负荷例如风荷载、可沿动臂30移动的材料的动量负荷、来自移动车辆20的惯性负荷和/或 其它动态负荷。稳态负荷可包括根据动臂30的结构而变化的重力负荷。振动负荷960可通过 各种传感器610和/或其它传感器被感测和估计/测量。控制器640可处理运些输入并使用动 臂系统10的动态行为的模型,从而计算和传送适当的振动信号652v、654v。信号652v、654v 被转换成相应的阀700、800处的液压压力和/或液压流量。振动压力/流量通过相应的平衡 阀300、400被传送到液压缸110的相应腔室116、118。液压缸110将所述振动压力和/或振动 流量转换成振动响应力/位移950。当振动响应950和振动负荷960叠加在动臂30上时,所得 的振动970就产生了。所得振动970可W是显著小于在没有振动响应950的情况下动臂30所 产生的振动。动臂30的振动因此被控制和/或减少,增强了动臂系统10的性能、耐久性、安全 性、可用性等。液压缸110的振动响应950在图2中示出成液压缸110的输出的动态分量。液压 缸110还可包括反映静态负荷例如重力
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