专利名称：用于装载机变量系统的负载敏感多路阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械液压元件技术领域，具体涉及一种预压阀，再生补油阀，先导供油阀，及多路换向阀集于一体的装载机负载敏感多路阀。
背景技术：
目前广泛使用的装载机液压系统均采用传统多路换向阀，多数为卡特多路阀D32。该类型多路换向阀属于传统的开中心节流阀，它的控制起点和调速范围与负载的变化有关，同时工作的工作机构之间相互影响，当两个以上负载同时工作时具有较高负载的机构速度可能会变小甚至不动。执行机构的工作速度与多路阀的行程变化无法形成匹配，使操作者无法对执行机械工作速度形成预判，操纵性能不佳。工作时对操作者的技能有一定要求。阀芯中通节流道造成功率损失，特别是在高压节流工况时损耗更大。使用阀前补偿的负载敏感多路阀，能解决上述问题。但当换向阀行程增大，各执行机构的流量需求之和超过泵的最大输出流量时(以下称为流量饱和)，阀前补偿负载敏感系统的流量将优先满足低压力负载，而高负载执行机构的流量将降低甚至断流。由此造成执行机构工作稳定性，协调性和可靠性不能保障。装载机执行机构由动臂和铲斗组成，支撑这些机构的液压缸，不仅要承受动作机构的自重，还要支承铲斗所带负载。为了防止失速，传统的方法是在多路阀的回油侧阀杆上设置节流槽。当铲斗下翻或动臂下降时，铲斗上的负载将使油缸的回油腔压力提升到很高。这样，回油腔形成的高压力油液通过节流槽回油箱时转换成热量而流失。同时，快速下放会使得油缸进油腔压力降低，甚至出现负压，出现气蚀现象，损害液压元件，减少其使用寿命。
实用新型内容本实例新型的目的在于针对现有技术的装载机液压系统中存在的上述的技术问题，提供一种多路换向阀，可以使多路换向阀输出流量与阀芯行程相匹配，具有良好的微控性能，执行机构速度与负载压力无关，多个执行机构复合动作时，流量压力互不影响，即使在流量饱和时，仍能让通往各执行机构的流量维持比例关系。特定工况下，油缸回油腔液压油可供回至油缸进油腔，实现回油再生，节省能量，并防止气蚀。为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，包括进回油部，铲斗部，动臂部，附加功能部，所述动臂部或铲斗部包括阀体及相关油道、和位于所述阀体内的换向阀杆、压力补偿器。进一步的，所述换向阀杆上有多个圆形节流槽。进一步的，所述换向阀杆布置在所述阀体各腔体之间。进一步的，所述压力补偿器插装在所述阀体中间的安装孔上，在阀体的压力补偿器前腔和第一、第二腔体之间。进一步的，所述压力补偿器具有补偿阀芯、选择弹簧、复位弹簧和选择阀芯，所述选择阀芯的一部分位于补偿阀芯内。进一步的，所述压力补偿器上的口为LS油口，与阀体插装孔上的LS腔相通。[0012]进一步的，还包括再生功能部，包括预压阀和再生补油阀。进一步的，所述动臂部或铲斗部还包括过载阀和再生补油阀。进一步的，所述附加功能部包括LS溢流阀，LS卸荷阀和先导供油阀进油口 P通过内部油道，连通到铲斗和动臂部的进油腔(换向阀节流槽前腔)。各换向联内在换向阀杆节流槽后设置有具有压力补偿和负载保持作用的压力补偿器。该压力补偿器上部有LS压力孔，与阀体插装孔上的LS通道相通，两联换向阀体的LS腔通过孔道相连通，并且延伸到附加阀部的LS溢流阀和LS卸荷阀，和LS阀座，再经管路将LS压力接到负载敏感泵的LS压力反馈口上。变量泵的作用是使输出的油液压力与LS反馈口压力之差为定值。从而使得阀的输出流量为与节流槽开口面积成正比的定值。压力补偿器具有负载压力选择和补偿功能，它将同时工作的执行机构最高负载压力选择到LS油道，同时将这个LS压力传递到压力补偿器弹簧敏感腔，这个压力控制压力补偿器开口，使得补偿器前腔压力等于LS压力。使得所有换向阀片的阀杆节流槽后腔压力都等于LS压力。而所有阀杆前腔压力等于泵口压力P。前述变量泵能使P与LS之差恒定。于是所有阀杆压差相等，流量只与各自面积成正比。各片阀的流量与其各自开口面积成比例。当负载压力高于泵口压力时，压力补偿器自动关闭，实现负载保持功能。各换向联的B工作油口的回油道Tl与多路阀的回油道T之间设有预压阀，使工作口回油保持固定的背压。当铲斗和动臂下放时，A 口进油，B 口回油到Tl 口推开预压阀回到T 口流回油箱。当由于负载重量，使得上腔压力低于预压阀压力时，Tl的油将打开单向阀供回至A腔，实现回油再生。本实用新型附加阀部包括提供先导压力油的供油阀，限定LS压力的过载阀及维持压力补偿器灵活运动的LS卸荷阀。
图1为本实用新型的液压原理示意图。图2为本实用新型的动臂阀片剖视图。图3、图4为本实用新型压力补偿器剖视图。图5为本实用新型的再生功能部剖视图。图6为本实用新型实施的液压系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。请参见图1-图5说明其实施过程如图1所示，本实用新型的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀包括进回油部31，铲斗部32，动臂部33，附加功能部34及各工作油口。铲斗部32和动臂部33的阀结构
基本一致。进油部上设有预压阀1.1和安全阀1. 2。动臂部33包括阀杆3. 4，压力补偿器3. 5，再生单向阀3. 2，过载阀3. 3。附加功能部包括LS溢流阀4.1, LS卸荷阀4. 2，LS压力阀座4. 3，先导油口 4. 4，先导供油阀4. 5。LS溢流阀4.1限制LS油路压力，保护系统防止过载。LS卸荷阀4. 2使LS通道压力油以恒定的流量卸回油箱，在中位时其能使LS油道卸荷，当换向工作时，能起到控制压力补偿阀芯运动的作用。先导供油阀为多路阀的液控手柄提供压力源，可以使装载机液压系统中省掉一个先导泵及相关管路等设备。各工作油口为法兰连接，各附加阀通过螺纹连接插装在阀体上。如图2所示，动臂联包括阀体I及相关油道，工作油口，动臂阀杆5，控制端盖部件13和22，压力补偿器19，及过载阀和堵头。A工作腔设有再生补油阀，将在后述。如图2所示，动臂阀杆5上有很多圆形节流槽8，布置在阀体I各腔体之间。阀体I上腔体9为泵进油腔(节流槽8前腔)，腔体7为压力补偿器前腔(节流槽8后腔)，腔体6通回油腔，动臂阀杆5在中位时，压力补偿器下腔与腔体6相通，使压力补偿器在复位弹簧作用下能复位。压力补偿器19插装在换向阀体中间的安装孔上，布置在腔体7和腔体15、20之间。当压力补偿阀芯打开时，腔体7油液通过孔16连通腔体15、20。压力补偿器上的口 18为LS油口与阀体插装孔上LS腔17相通，LS腔17与另一片换向阀体的LS腔相通并通到附加部的LS阀座上，反馈到变量泵。腔体15与工作口(B) 14之间设有动臂阀杆封油台肩，腔体20与工 作口(A) 21之间隔有动臂阀杆封油台肩。腔体(Tl) 14，回油腔12，腔体21与回油腔(T) 3之间设有动臂阀杆台肩。如图3所示，压力补偿器包括阀套42及其上加工的孔道，补偿阀芯43及其上加工的孔道，选择阀芯44及其上孔道，选择弹簧47，补偿阀芯上的弹簧座和螺塞，复位弹簧48，反馈阀螺塞。补偿阀芯43上的工艺孔用球涨式堵头密封。补偿阀芯43根据前后腔压力，可以在阀套42内运动，控制着节流槽54的开口面积。选择阀芯44可以在补偿阀芯43内运动，控制着LS压力的选择。如图5所示，再生功能部包括回油道(Tl) 61，预压阀65，回油道(T) 64，再生补油阀67及油道70，油道70与工作口(A)腔相通。本实用新型的工作原理为中立位置P 口与变量泵出油口相连，当各换向阀杆处于中立位置时,换向阀上各腔之间油液被动臂阀杆5阻断。此时，压力补偿器未选出压力至LS道，在LS卸荷阀作用下，LS通道压力为O。这时反馈到泵的压力为O。变量泵输出压力为泵的设定压差Λ P (以下假定该压力为1. 6MPa)，只输出弥补泄漏的少量流量。换向位置如图2所示，当动臂阀杆5左移时，节流槽8打开，油液从腔体9经节流槽8流入腔体7，到达图3所述的补偿阀芯43的前腔41。同时，工作腔14与15之间动臂阀杆5上节流槽打开，工作口(B) 14与腔体(15)相通，工作口(B)腔有负载，压力传递到图3所示的压力补偿器的腔体53，经孔52传到选择阀芯44下腔，推动选择阀芯44处于上位，并将负载压力通过孔50传到补偿阀芯43上腔，同时换向阀的腔体7压力经压力补偿器孔55及图4中压力补偿器的孔56传递到腔体17的LS通道，反馈到变量泵，使变量泵压力升高。当系统压力低于负载腔B压力时，补偿阀芯43未能打开，此时补偿阀芯43起单向阀作用。当变量泵使系统升压到高于负载B腔压力时，补偿阀芯43上移至最大开口位置，打开节流槽54，油液经节流槽54进入腔体15，再进入工作口(B) 14的腔体，经工作口(B) 14到达工作机构，驱动负载工作。反馈到泵LS 口的压力是节流槽8后腔7的压力，而变量泵使得节流槽前腔9压力比LS压力高固定差值Λ P (假定1. 6MPa)，也就是说节流槽8前后压差为定值。也就使得通过的流量只与节流槽过流面积比例。也就使得流量与负载压力无关，只与阀芯开口面积成正比。而阀芯一经设计制造，面积与行程特性就固定下来。也就是说流量与行程得到一一对应关系，也就是操作有预判性。复合动作前述为只有动臂联阀换向时情况，下面讨论多联复合动作时情况。保持上面所述动臂联负载和换向阀杆位置不变。假定铲斗联负载压力低于动臂联。当铲斗联阀杆左移时，同上所述，铲斗联的工作口(B)出油通往执行机构，执行机构回油经工作口(A)回油箱。此时铲斗联压力补偿器的选择阀芯下腔压力为铲斗负载，低于LS通道压力(动臂负载)，选择
阀芯处于初始位置未能打开。反馈到补偿阀芯弹簧腔压力为LS压力Pis。压力补偿阀芯
在巧S压力作用下，补偿阀芯处于节流状态，以使补偿阀芯下腔压力升高至LS压力，补偿阀
芯处于平衡位置。也就是说铲斗阀杆上节流槽8后腔7的压力等于LS压力即动臂联负载 压力。也就是说动臂和铲斗阀杆节流槽8前后腔压力相等。因而通过的流量只与各自节流槽的开口面积成比例。当铲斗联压力升高到超过动臂联负载压力时，此时对于铲斗联补偿器的选择阀芯，下腔作用力大于上腔作用力，选择阀芯上移，使其负载腔15压力通往其压力补偿阀芯弹簧腔，同时腔体41压力选择进入LS通道。而对于动臂联选择阀芯则刚好相反，动臂联选择阀芯下移到初始位置，关闭LS与腔体I的通道，打开LS压力传递到弹簧腔的通道，使新的LS压力(铲斗负载压力)作用在弹簧腔，使腔体41压力等于LS压力。于是LS压力完成了替换，LS压力等于任意时刻的最大负载压力。流量欠饱和时两联同时工作时，如按设定压差Λ P分配，负载所需流量之和超过泵所能提供的最大流量。此时称为流量饱和。此时变量泵已处于最大排量，但已无法维持阀杆节流槽前后Λ P。而对于换向阀压力补偿器来说不管流量是否饱和其始终操持LS压力为最高负载压力，维持同时工作几片阀节流槽前后压差相等。因而各片的流量比例关系仍为开口面积之t匕，只是此时节流槽压差将比设定Λ P要小。也就是说，本实用新型阀组具有抗流量饱和特性，即使在系统流量不足时仍能保持比例特性。再生功能如图2所示，换向片A 口与图5所示单向阀后腔油道70相通，换向阀12腔Tl回油腔与图5所示油道61相连。Tl 口与T 口之间设有预压阀(设定压力O. 65-0. 8MPa)，Tl口的回油经T 口回油时有恒定背压。当负载重量较轻时，A腔压力高于预压阀压力，即油道70的腔体压力大于油道61的腔体压力，单向阀反向截止。当负载较重时，在负载和上述因素作用下，A腔压力变低于B腔压力，直至低于预压阀压力，此时油道腔体70压力低于油道腔体61压力，单向阀打开，油道腔体61油液推开单向阀进入A腔，实现再生，加快油缸运动速度，使回油得以利用。本实用新型与原有装载机阀相比，有如下优点比例操纵流量与滑阀行程关系对应，工作机构速度不受负载影响，调速范围广，作业者操纵简单，舒适。节能泵输出流量按需分配，压力与负载适应。而传统定量系统泵全流量输出，溢流时多余油液以安全阀压力流回油箱，能量损失大，尤其是在阀芯小开口节流，高压小流量时，损失最大。而该实用新型液压系统，泵输出压力只比负载高一个ΛP值，输出流 量只根据滑阀节流槽开口决定，无多余输出。具有回油再生功能，在油缸下放时将回油再利用节省能耗。集成了先导油源，节省成本，使系统精简。
权利要求1.一种用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，包括进回油部(31)，铲斗部(32)，动臂部(33)，附加功能部(34)，其特征在于所述动臂部(33)或铲斗部(32)包括阀体(I)及相关油道、和位于所述阀体(I)内的换向阀杆(5)、压力补偿器(19)。
2.如权利要求1所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述换向阀杆(5)上有多个圆形节流槽(8)。
3.如权利要求1或2所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述换向阀杆(5 )布置在所述阀体(I)各腔体之间。
4.如权利要求1或2所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述压力补偿器(19)插装在所述阀体(I)中间的安装孔上，在阀体(I)的压力补偿器前腔(7)和第一、第二腔体(15、20)之间。
5.如权利要求1或2所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述压力补偿器(19)具有补偿阀芯(43)、选择弹簧(47)、复位弹簧(48)和选择阀芯(44)，所述选择阀芯(44)的一部分位于补偿阀芯(43)内。
6.如权利要求1或2所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述压力补偿器(19)上的口(18)为LS油口，与阀体(I)插装孔上的LS腔(17)相通。
7.如权利要求1或2所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于还包括再生功能部，包括预压阀(65)和再生补油阀(67)。
8.如权利要求1所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述动臂部(33)或铲斗部(32)还包括过载阀和再生补油阀。
9.如权利要求1所述的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，其特征在于所述附加功能部包括LS溢流阀(4. 1)，LS卸荷阀(4. 2)和先导供油阀(4. 5)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，包括进回油部(31)，铲斗部(32)，动臂部(33)，附加功能部(34)，所述动臂部(33)或铲斗部(32)包括阀体(1)及相关油道、和位于所述阀体(1)内的换向阀杆(5)、压力补偿器(19)，所述换向阀杆(5)上有多个圆形节流槽(8)，所述换向阀杆(5)布置在所述阀体(1)各腔体之间。本实用新型的用于装载机变量系统的负载敏感多路阀，可以使多路换向阀输出流量与阀芯行程相匹配，具有良好的微控性能，执行机构速度与负载压力无关,多个执行机构复合动作时，流量压力互不影响，即使在流量饱和时，仍能让通往各执行机构的流量维持比例关系。
文档编号F15B13/02GK202851491SQ201220478690
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者池建伟, 蔡铮, 潘承乾, 蒋俊, 陈学才 申请人:浙江高宇液压机电有限公司