专利名称：液压执行机构、液压执行方法和挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工程机械，特别是一种挖掘设备，尤其涉及一种控制挖掘机的复 合动作中如何实现大臂提升速度相对于回转速度优先的液压执行机构、液压执行方法、以 及包括该液压执行机构的挖掘机。
背景技术：
当前，用于采挖砂石，修筑提坝，清理河道等工程施工作业的土石方挖掘设备主要 是各种类型的挖掘机。由于挖掘机具有掘起作用力大，工作效率高等特点，因而可被广泛地 应用于大多数工程的施工现场，例如矿山、建筑、交通、水利、机场、拆迁改造、城市建设等场
I=I O通常，挖掘机主要由发动机(例如，马达)、动力系统(例如，液压泵)、工作装置 (包括大臂(boom)、小臂(arm)和铲斗(bucket)等)、行走装置和电气控制等部分组成。其 中，挖掘机可按照多种方式进行分类。例如，根据挖掘机的主要机构传动(动力系统)的类 型，可大致分为全液压挖掘机和半液压挖掘机。另外，根据挖掘机的行走机构的类型，还可 分为履带式、轮式、汽车式、悬挂式、及拖式挖掘机等。液压挖掘机是工程机械中的一个重要 品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。液压挖掘机利 用液压元件(液压泵、液压马达、液压缸等)带动各种构件动作，具有如下优点功率密度 大，结构紧凑，重量轻；无级调速，调速范围大；启动性能好，能实现快速正反转；布置灵活， 基本不受总体结构的限制；运转平稳，工作可靠，能自行润滑，使用寿命长；有过载保护功 能；容易实现自动化，操纵简便省力等。因此，液压挖掘机对于减轻工人繁重的体力劳动，提 高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的发展，具有重要意义。关于液压挖 掘机的基本内容，本领域技术人员可参见《液压挖掘机》，孔德文、赵克利、徐宁生等人编著， 化学工业出版社，2007年1月1日出版。值得注意的是，该出版物的全部内容都通过参考包 括在这里。通常，对于液压挖掘机而言，在执行各式挖掘任务时，需要同时兼顾机身(大臂) 相对于底座的回转动作和大臂在与地面(水平面)的垂直方向上的提升动作这两者。在本 领域的现有技术中，一般地，通过例如电磁式控制阀来实现将机油均勻地供给给分别执行 大臂提升动作和机身相对于底座的回转动作的执行机构。当然，本领域技术人员可以理解 的是，机油在这里仅是实现本发明的一种优选实施方式，而并非用来限制本发明，还可同样 应用能够实现液压工作原理的其他类型的液体。然而，在挖掘机执行挖掘任务的过程中，如果对大臂提升和回转始终均等地供给 油路，则会在不对执行机构增容的前提下，无法充分地发挥大臂的提升能力。尤其是在进行 深度挖掘作业的场合，大臂的提升速度缓慢会影响到整个工程的进展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种液压执行机构，以期至少部分地解决或减轻如上所述的本技术领域中所存在的技术问题。本发明的另一目的在于，提供一种液压执行方法，以期至少部分地解决或减轻如 上所述的本技术领域中所存在的技术问题。本发明的再一目的在于，提供一种挖掘机，以期至少部分地解决或减轻如上所述 的本技术领域中所存在的技术问题。根据本发明的第一方面，提供了一种控制挖掘机10的大臂提升和回转同时进行 的液压执行机构，挖掘机10至少包括机身主体100、底座200、大臂300、以及液压执行机构 400。进而，液压执行机构400至少包括控制器401、液压泵402、大臂提升执行部件403、回 转动作执行部件404、以及控制阀405。其中控制阀405还包括一个多位多通的换向阀406， 当液压执行机构400控制挖掘机的大臂提升和回转同时进行时，控制阀405通过其中的换 向阀406限制液压泵402向回转动作执行部件404提供的液压，同时加大液压泵402向大 臂提升执行部件403提供的液压。优选地，控制阀405中的换向阀406是由控制器401的液压先导控制信号控制的 两位两通的换向阀。优选地，控制器401是一控制手柄。优选地，换向阀406所具有的两位是左位和右位。优选地，对应于换向阀406的左位，设置了单向阀和节流阀。优选地，对应于换向阀406的右位，仅设置了一个单向阀。根据本发明的第二方面，还提供了一种控制挖掘机10的大臂提升和回转同时进 行的液压执行方法，用于对本发明的第一方面中所描述的液压执行机构400的控制，其中， 当液压执行机构400控制挖掘机的大臂提升和回转同时进行时，换向阀406限制液压泵402 向回转动作执行部件404提供的液压，同时加大液压泵402向大臂提升执行部件403提供 的液压。根据本发明的第三方面，还提供了一种挖掘机10，其至少包括机身主体100、底座 200、大臂300、以及根据本发明的第一方面中所描述的液压执行机构400。通过具有选择性截流功能的换向阀，减少了液压泵向回转动作执行部件的液压供 应，从而在不提升液压泵容量的前提下能够将更多的液压提供给大臂提升动作，使得大臂 提升动作优先于回转动作。从而在挖掘机进行大臂提升动作和回转动作的复合作业中实现 大臂提升动作相对于回转动作的优先，可使大臂获得更快的提升速度，保证整台挖掘机具 有更快的作业速度，这尤其适用于各种类型的深度挖掘作业。
图1是示出了根据本发明实施例的挖掘机10的示意图；图2是示出了根据本发明实施例的液压执行机构400的组成结构的功能方框图；图3是示出了根据本发明实施例的两位两通的换向阀406的组成结构的示意图； 以及图4是示出了根据本发明实施例的液压执行方法的基本流程的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实 施例进行详细描述。挖掘机参见图1，说明根据本发明实施例的挖掘机10。图1是示出了根据本发明实施例 的挖掘机10的示意图。如图1所示，挖掘机10主要包括机身主体100、底座200、大臂300、液压执行机构 400(未示出)、以及铲斗500等。除了液压执行机构400外，挖掘机10的其他组成部分的 设计细节，本领域技术人员可参考如上提到的出版物《液压挖掘机》，故在此不再赘述。另外，本领域技术人员应该可以理解的是，在液压执行机构400的控制下，为了执 行例如深度挖掘等挖掘操作，大臂300可在例如液压缸(hydrauliccylinder)的驱动下执 行垂直于地面(水平面)的提升或降落动作。同时，为了改变挖掘位置，机身主体100还可 在回转动作执行部件的驱动下执行顺时针或逆时针方向上的回转动作。下面，将会参考附图，详细地说明根据本发明实施例的用于控制上述两个动作的 液压执行机构和液压执行方法。液压执行机构参考图2，详细地说明根据本发明实施例的液压执行机构400的组成和工作原理。 图2是示出了根据本发明实施例的液压执行机构400的组成结构的功能方框图。如图2所示，液压执行机构400主要包括控制器401、液压泵402、大臂提升执行部 件403、回转动作执行部件404、以及控制阀405。这里，控制器401可以采用各种合适类型 的控制芯片或控制逻辑电路，例如PLC(可编程逻辑电路)等。另外，液压泵(pump)402是 液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的 油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。液 压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化，从而压缩流体使流体具有压力能。此外，大臂提升执行部件403和回转动作执行部件404可以是各种合适类型的执 行器，其可是将液压压力能转换为机械能的液压执行器，例如液压马达、液压缸、液压摆动 马达等。关于液压执行部件的其他技术信息，还可参考《液压与气压传动》，化学工业出版社 出版，李建蓉著，2007年1月，其全部内容都包括在这里作为参考。在本发明的实施例中，控制阀405中的换向阀406是受到控制器401的液压先导 控制信号控制的两位两通的换向阀。当然，控制阀405中的换向阀406还可以是其他具有选 择性换向功能的控制阀。液压传动中具有用来控制液体压力、流量和方向的元件，其中控制 压力的称为压力控制阀，控制流量的称为流量控制阀，控制阀的通、断和流向的称为方向控 制阀。溢流阀作为压力控制阀的一种，能够控制液压系统在达到调定压力时保持恒定状态。 方向控制阀按用途分为单向阀和换向阀。单向阀只允许液体(油)在管道中单向接通，反 向即切断；换向阀则可改变不同管路之间的通、断关系，其中根据阀芯在阀体中的工作位置 数分两位、三位等；根据所控制的通道数分两通、三通、四通等；根据阀芯驱动方式分手动、 机动、电动、液动等。图3是示出了根据本发明实施例的两位两通的换向阀406的组成结构的示意图。 如图3所示，在根据本发明实施例的液压执行机构400中，控制阀405中的换向阀406具有两位两通，其中两位在这里是指阀的左位和右位。具体的，还请参考图3，具体说明根据本发 明实施例的两位两通换向阀406的组成结构，其中，对应于换向阀406的左位设置了一个单 向阀和一个节流阀；而对应于换向阀406的右位仅设置了一个单向阀。此外，如图3所示，在换向阀406的左侧具有控制端，用于接收来自控制器401的 液压先导控制信号，以便对换向阀406的左位上设置的节流阀进行流量控制。当然，本领域技术人员可以理解的是，这里对单向阀和节流阀的个数不作任何限 制，还可根据需要设置数量为两个以上的阀。此外，关于换向阀406的左位和右位的设置仅 是说明性的，在本发明的教示下，本领域技术人员还可互换左位和右位上的设置，并且增加 或变型可执行其他功能的阀。下面，将会参考图4，说明通过根据本发明实施例的液压执行机构400所实现的液 压执行方法。液压执行方法图4是示出了根据本发明实施例的液压执行方法的基本流程的流程图。通过上述 具有特殊结构的本发明的液压执行机构400所实现的液压执行方法基本上包括下列步骤步骤Si，液压泵402通过控制阀405向各个执行部件提供适当的液压，以驱动挖掘 机10的移动、回转、大臂的提升或降落等动作；步骤S2，判断控制器401是否发出了同时执行回转动作和大臂提升(降落)动作 的控制信号；步骤S3，当需要同时执行回转动作和大臂提升(降落)动作并且由控制器(控制 手柄)401经由控制总线向控制阀405发出液压先导控制信号时，控制阀405中的换向阀 406经由其左位限制液压泵402向回转动作执行部件404提供的液压(油压)，同时经由其 右位加大液压泵402向大臂提升执行部件403提供的液压(油压)；以及步骤S4,当需要结束回转和大臂提升(降落)的复合动作时，由控制器(控制手 柄)401向控制阀405发出结束信号。综上，通过具有选择性截流功能的换向阀，减小了液压泵向回转动作执行部件的 液压供应，从而在不提升液压泵的容量的前提下能够将更多的液压提供给大臂提升动作， 使得大臂提升动作优先于回转动作。从而在挖掘机进行大臂提升动作和回转动作的复合作 业中实现大臂提升动作相对于回转动作的优先，可使大臂获得更快的提升速度，保证整台 挖掘机具有更快的作业速度，这尤其适用于各种类型的深度挖掘作业。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种控制挖掘机(10)的大臂提升和回转同时进行的液压执行机构，所述挖掘机 (10)至少包括机身主体(100)、底座000)、大臂(300)、以及液压执行机构000)，所述液压 执行机构(400)至少包括控制器G01)、液压泵G02)、大臂提升执行部件003)、回转动作 执行部件004)、以及控制阀005)，其特征在于，所述控制阀(40 还包括一个多位多通的 换向阀(406)，其中，当所述液压执行机构(400)控制挖掘机的大臂提升和回转同时进行时，所述 控制阀(40 通过其中的换向阀006)限制所述液压泵002)向所述回转动作执行部件(404)提供的液压，同时加大所述液压泵002)向所述大臂提升执行部件(40 提供的液压。
2.根据权利要求1所述的液压执行机构，其特征在于，所述换向阀(406)是由所述控制 器G01)的液压先导控制信号控制的两位两通的换向阀。
3.根据权利要求1或2所述的液压执行机构，其特征在于，所述控制器(401)是控制手柄。
4.根据权利要求1或2所述的液压执行机构，其特征在于，所述换向阀所具有的两位是 左位禾口右位。
5.根据权利要求4所述的液压执行机构，其特征在于，对应于所述换向阀的左位，设置 了单向阀和节流阀。
6.根据权利要求4所述的液压执行机构，其特征在于，对应于所述换向阀的右位，仅设置了一个单向阀。
7.—种控制挖掘机(10)的大臂提升和回转同时进行的液压执行方法，用于实现对权 利要求1所述的液压执行机构G00)的控制，其特征在于，当所述液压执行机构(400)控制挖掘机的大臂提升和回转同时进行时，所述控制阀(405)通过其中的换向阀006)限制所述液压泵002)向所述回转动作执行部件(404)提 供的液压，同时加大所述液压泵G02)向所述大臂提升执行部件(40 提供的液压。
8.根据权利要求7所述的液压执行方法，其特征在于，所述换向阀(406)是由所述控制 器G01)的液压先导控制信号控制的两位两通的换向阀。
9.一种挖掘机(10)，其至少包括机身主体(100)、底座000)、大臂(300)、以及如权利 要求1所述的液压执行机构(400)。
10.根据权利要求9所述的挖掘机，其特征在于，所述换向阀(406)是由所述控制器 (401)的液压先导控制信号控制的两位两通的换向阀。
全文摘要
本发明公开了一种控制挖掘机的大臂提升和回转的复合动作的液压执行机构、液压执行方法和挖掘机。该挖掘机至少包括机身主体、底座、大臂、以及液压执行机构，其中液压执行机构至少包括控制器、液压泵、大臂提升执行部件、回转动作执行部件。该液压执行机构还包括一个多位多通的换向阀，从而当该液压执行机构控制挖掘机的大臂提升和回转同时进行时，换向阀限制液压泵向回转动作执行部件提供的液压，同时加大液压泵向大臂提升执行部件提供的液压。通过具有截流功能的换向阀，减少了液压泵向回转动作的液压供应，从而在不增大液压泵容量的前提下能够将更多的液压提供给大臂提升动作，使得大臂提升动作优先于回转动作。
文档编号E02F3/42GK102127918SQ20101000339
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者卢东玲, 朱基准, 王大为 申请人:斗山工程机械(中国)有限公司