本发明涉及液压元件控制技术领域，尤其涉及一种液控快降阀、液压系统及推土机。
背景技术：
快降阀是推土机工作液压系统中比较有特色的一种阀，在其他工程机械产品中未见有应用。如图1和图2所示，快降阀应用在铲刀的升降管路中，推土机铲刀在自身重力加速度的作用下加速下降，同时带动油缸1’的活塞杆加速伸出，此时主泵从油箱吸油向油缸1’供油已经不能充满油缸1’的无杆腔11’流量需求，而出现吸空现象，导致在铲刀落地后，保持手柄下降位置继续进行支车操作时，会有明显的油缸1’动作滞后现象，在小油门时甚至会有5秒以上的等待时间，一般利用快降阀改善上述吸空现象。
如图1所示，为传统快降阀的简单工作原理图，图中位于虚线框中的节流阀2’、换向阀3’和单向阀4’相当于传统的液压系统的快降阀部分。在图1中，换向阀3’的两端连接的虚线代表节流阀2’两端的油路中液压油，为换向阀3’的阀芯换向动作提供动力。
如图2所示，传统快降阀结构包括阀芯ⅰ、弹簧ⅱ、活塞ⅲ、弹簧ⅳ、螺塞ⅴ和阀体ⅵ，图中h处为其节流口，当铲刀在重力作用下下降时，油缸1’的有杆腔12’回油。当达到一定的下降速度，回油至油箱的液压油的流量达到一定值，节流阀2’的节流口两端的压差会上升到克服弹簧ⅳ安装负荷，阀芯ⅰ向下移动(即换向阀3’推至左位)，两侧油路a2和油路b2通过油口b1导通，节流口h之前带背压的油液会通过换向阀3’和单向阀4’进入无杆腔11’，形成流量“再生”。
在铲刀支车过程中，因为支车时无杆腔11’为高压，高压油进入油腔c1作用在阀芯ⅰ上，单向阀4’会关闭，此时快降阀不会打开。在铲刀提升时，快降阀也不会打开，因为通过节流口产生的压差与弹簧力是同向的，会保持换向阀3’的关闭。
传统快降阀包含多个零部件，控制开口部分采用了锥阀结构，对锥面和导向面的同轴度要求较高，加工成本高。同时在铲刀下降时，快降阀打开的条件是节流口通过一定的流量，产生压降，该流量是回流至油箱的，不属于“再生”流量，因此，快降阀的流量再生比例一般只有40％-50％，甚至更低。在铲刀提升过程中来自工作泵的流量同样会通过节流孔，同样会存在节流损失，也就是说这种利用节流压差开启的快降阀，在铲刀工作过程中都会产生节流损失，产生额外热量，浪费能量。
如图1所示，传统的快降阀需要有杆腔12’回油至油箱时，经过节流孔后产生压力差足够大，快降阀的阀芯才会开启，快降阀的动作和油缸1’的下降动作有滞后性，此时无杆腔11’已经产生吸真空负压状态。
传统结构中工作阀会集成补油单向阀4’,从油箱直接吸油通过管道补给无杆腔11’,补给的油需要经过工作阀和较长的管道，由于无杆腔11’与工作阀之间管道较长存在管道阻力,利用工作阀补油单向阀4’进行补油效果不理想。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种液控快降阀、液压系统及推土机，用于解决现有技术中油缸出现吸真空问题时，利用传统快降阀将油缸有杆腔内的液压油补给无杆腔时，补油效果差，能量损失大的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种液控快降阀，包括：
阀体，所述阀体上设置有油口a1，油口a、油口b1、第一先导油腔k和第二先导油腔i，所述第二先导油腔i与所述油口b1连通；
第一阀芯，所述第一先导油腔k和所述第二先导油腔i分别位于所述第一阀芯两端，所述第一先导油腔k和所述第二先导油腔i控制所述第一阀芯相对于所述阀体往复运动；
所述第一阀芯处于第一极限位置时，所述油口a1与所述油口a连通；
所述第一阀芯处于第二极限位置时，所述油口a1与所述油口b1连通。
优选地，还包括阀座，所述阀座的一端伸入所述阀体的阀孔内，所述阀座与所述第一阀芯之间形成所述第一先导油腔k，所述阀座上设置有与所述第一先导油腔k连通的油口h。
优选地，还包括第二阀芯和弹性件，所述第二阀芯设置于与所述第一先导油腔k相对的一端，所述第一阀芯与所述第二阀芯之间形成第二先导油腔i，所述弹性件设置于所述第二先导油腔i内，且其两端分别抵压于所述第一阀芯和所述第二阀芯。
优选地，还包括油口b，所述油口b1和所述油口b连通；
所述阀体和/或所述第二阀芯上设置有油道，所述油口b1和所述油口b通过所述油道与所述第二先导油腔i连通。
优选地，所述第二阀芯的一端封堵于所述阀孔的一端，所述第二阀芯的另一端穿过所述油口b1和所述油口b之间的油道设置于所述阀孔内。
优选地，所述油道包括交叉设置于所述第二阀芯上的油道f和油道g，所述油道f和油道g连通。
本发明中提供了一种液压系统，包括所述的液控快降阀、油箱和油缸；
所述油缸的有杆腔连通于油口a1，所述油缸的无杆腔连通于油口b1；
所述油箱通过先导油路连通于第一先导油腔k。
优选地，还包括先导阀k1、先导阀k2和工作阀f1；
所述先导阀k2连通于所述工作阀f1一端的先导控制油口；
所述先导阀k1同时连通于所述第一先导油腔k和所述工作阀f1的另一端的先导控制油口。
优选地，还包括补油单向阀，所述补油单向阀分别设置于所述油口b1和所述油箱的回油口t之间的管路上，以及油口a和所述回油口t之间的管路上。
本发明中还提供了一种推土机，包括所述的液控快降阀或所述的液压系统。
本发明的有益效果：
本发明中提供的液控快降阀，能够有效地解决推土机铲刀下降过程中，无杆腔内产生吸真空现象，通过应用本发明中的液控快降阀能够使有杆腔内的液压油100％进入无杆腔内进行补油。
此外，本发明中利用先导油的压力以及油缸无杆腔内负载压力作为控制压力，替代了传统结构中下降时，节流孔需要通过移动的流量后才能够产生压降开启，本发明中的液控快降阀的开启和关闭更易控制，且更加可靠。
本发明中的液压系统没有节流孔，可以避免铲刀在提升或下降过程中，液压油通过现有技术中的节流孔产生额外的热量，具有节能的优点。
本发明中的液压系统中的液控快降阀左侧先导压力与铲刀工作阀下降端先导压力同时受先导阀k1控制，具有联动开启特点。即液控快降阀的“再生”液压油与铲刀下降动作具有同步性，并不是现有技术中由节流孔通过一定的流量产生压降后开启，克服了传动液压系统中的补油的滞后性。
附图说明
图1是现有技术中的传统快降阀的工作原理图；
图2是现有技术中的现有技术中的快降阀的内部结构示意图；
图3是本发明的快降阀的内部结构示意图；
图4是本发明的快降阀安装在工作阀f1上的内部结构示意图；
图5是本发明的液压系统的工作原理图。
图中：
1’、油缸；11’无杆腔；12’、有杆腔；2’、节流阀；3’、换向阀；4’、单向阀；
1、阀体；2、第一阀芯；21、第一部；22、第一连接部；23、第二部；3、阀座；31、凹槽；4、第二阀芯；41、第三部；42、第二连接部；43、第四部；5、弹性件；6、油缸；61、有杆腔；62、无杆腔；7、补油单向阀；8、工作阀阀芯。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例中涉及液压元件控制技术领域，具体地，本实施例中提供了一种液控快降阀，本实施例中的液控快降阀属于液控滑阀式控制阀，采用液控两位三通滑阀形式。
在本实施例中，压力油是指经主泵从油箱中泵出的液压油经工作阀f1后进入油缸内的油液。先导油是指到达工作阀f1两端的先导油腔内和液控快降阀的先导油腔(在本实施例中为第一先导油腔k)内的油液，为阀芯相对于阀体滑动提供动力。上述油缸提供液压油的油源和提供先导油的油源，可以为同一油源，也可以不为同一油源。
如图3和图4所示，本实施例中的液控快降阀的结构如下:
液控快降阀结构包括：阀体1、第一阀芯2、第二阀芯4、弹性件5和阀座3。其中，阀体1中设置有油腔c、油腔d、油腔e、第一先导油腔k、第二先导油腔i、阀孔、油口a、油口a1、油口b1和油口b。
其中，油口a1与油腔d连通，油腔c和油口a连通，油腔e与油口b1连通，油口b1和油口b一直处于连通状态。上述油腔c、油腔d和油腔e从左向右依次分布。本实施例中的方向“左”、“右”是指如图3所示的方向，下面的方向词含义与此处的均相同，以下不再赘述。
上述阀孔为贯穿阀体1的通孔，第一阀芯2位于上述阀孔内，第一先导油腔k位于第一阀芯2的左端，第二阀芯4的一端封堵于阀孔的右端，第二阀芯4的另一端穿过油口b1和油口b之间的油道设置于阀孔内。上述第一先导油腔k和第二先导油腔i控制第一阀芯2相对于阀体往复运动。第一阀芯2处于第一极限位置时，油口a1与油口a连通，油口a1和油口b1不连通，此时，油口b和油口b1连通。第一阀芯2处于第二极限位置时，油口a1与油口a不连通，油口a1与油口b1连通，油口b和油口b1连通。
上述第一极限位置是指第一阀芯2在阀孔内运动到最左端时的位置，也为第一阀芯2的初始位置；上述第二极限位置是指第一阀芯2在阀孔内运动到最右端时的位置。
具体地，第一阀芯2包括依次连接的第一部21、第一连接部22和第二部23，上述第一部21和第二部23均与阀孔密封安装，且能够相对于阀孔往复滑动。第一连接部22的直径小于阀孔的直径，油口a1通过油腔d与第一连接部22与阀孔之间的空间连通，并能选择性地与油腔c连通，从而使油口a1与油口a连通。
阀体1处于初始状态时，第一先导油腔k内不充油，第二部23封堵油腔e，此时，油口a和油口a1均与油口b1不连通。
阀座3呈“t”型，阀座3的一端伸入阀孔内，阀座3设置于阀孔内的一端的端部设置有凹槽31，凹槽31与第一阀芯2形成第一先导油腔k，同时，在阀座3上设置有与第一先导油腔k连通的油口h。上述油口h用于连接外部油源提供的先导油，向第一先导油腔k内充油。
第二阀芯4包括第三部41、第二连接部42和第四部43，上述第二连接部42连接第三部41和第四部43，第二连接部42的直径小于上述第三部41和第四部43，目的是为了扩大油口b1和油口b的流通液压油的体积。第三部41与阀孔的右端密封装配，第二连接部42位于油口b和油口b1之间的油道内，第四部43完全安装在阀孔的内部，第四部43位于油口b和油口b1之间的油道的左侧，第四部43与阀孔密封安装。
弹性件5设置在第四部43和第二部23之间，弹性件5所在的第二部23和第四部43之间的空腔为第二先导油腔i。上述弹性件5为弹簧，通过弹簧为第一阀芯2复位提供动力。在弹簧3的作用下，第一阀芯2左侧与阀座3接触，此时，第一阀芯2复位。此外还可将液控快降阀安装在工作阀f1上，具体如图4所示。
同时，在阀体1和/或第二阀芯4上设置有油道，油口b1和油口b均通过油道与第二先导油腔i连通。具体地，在上述第二阀芯4的第二连接部42上开设有油道。更进一步地具体技术方案为，在第二阀芯4上的第二连接部42上开有油道f和油道g，油道f连通于油口b1和油口b，油道f和油道g连通，上述油道f和油道g交叉设置，通过上述油道f和油道g与第二先导油腔i连通。可以使油口b和油口b1之间的油道内的液压油进入第二先导油腔i内，作用于第二部23的右端面上，从而液压油的力和弹簧的力一起作用在第一阀芯2上，使第一阀芯2复位。
上述使油口b和油口b1与上述第二先导油腔i均连通的油道还可以设置在第二阀芯4的第四部43上，通过在第四部43上设置通孔。上述油道还可以设置在阀体1上，与油道e连通，也可以使油口b1和油口b之间油道内的液压油与第二先导油腔i连通。
初始状态，第一阀芯2处于第一极限位置，液控快降阀的油腔c与油腔d相通，油腔d与油腔e断开，油口a经过油腔c、油腔d与油口a1相通。
当第一先导油腔k内充油时，第一阀芯2移动，油口a1与油口a不连通，油口a1与油口b1开始连通。当油口a1与油口b1完全连通时，第一阀芯2在阀体1内处于第二极限位置。当第一阀芯2复位时，通过油道f和油道g进入第二先导油腔i内的液压油，以及与弹簧的共同作用，推动第一阀芯2向左运动复位。
本实施例中的液控快降阀的结构还可以不包括油口b，在第一阀芯2的右端，上述阀体1为封闭结构，阀孔可以为一端开口的槽型结构，弹簧位于槽型结构的底部，第一阀芯2位于阀孔内，仍然能够相对于阀体1往复滑动，在槽型结构的底部开设通孔，通孔作为油道与油口b1连通。
如图3-图5所示，本实施例中还提供了一种液压系统，包括上述的液控快降阀、油箱和油缸6，其中，油缸6的有杆腔61连通于油口a1，无杆腔62连通于油口b1。油箱通过工作泵(图中未示出)泵出的先导油路连通于第一先导油腔k，工作泵的出油口p连通于油口a，油口b连通于油箱的回油口t。
当油缸6的伸出端缩回时，液控快降阀的第一阀芯2保持初始状态。当油缸6的伸出端伸出时，先导油经第一先导油腔k作用于第一阀芯2的一端，油缸6的有杆腔61和无杆腔62连通，当第一阀芯2位于第二先导油腔i的一端受到的压力大于位于第一先导油腔k的一端受到的压力时，第一阀芯2复位。
本实施例中的液压系统还包括先导阀k1、先导阀k2、工作阀f1和补油单向阀7。先导阀k2连通于工作阀f1一端的先导控制油口。先导阀k1同时连通于第一先导油腔k和工作阀f1的另一端的先导控制油口。补油单向阀7分别设置于油口b1和油箱的回油口t之间的管路上，以及油口a和油箱的回油口t之间的管路上。
具体地，上述先导阀k1同时连通于第一先导油腔k和工作阀f1的右端的先导控制油口，进而通过右端的先导控制油口将先导油通入工作阀f1的右端先导腔k1'。上述先导阀k2连通于工作阀f1左端的先导控制油口，进而，通过左端先导控制油口将先导油通入工作阀f1的左端先导腔k2'。
上述工作阀f1为现有结构，工作阀f1如图5中所示，从左至右依次是左一位，中位，右一位和右二位。
先导阀k1通过两个先导油路分别连通于上述第一先导油腔k和工作阀f1的右端先导腔k1'，分别为第一阀芯2右移和工作阀f1的右一位、右二位左移提供动力。先导阀k2通过先导油路连通于上述工作阀f1的左端先导腔k2'，为工作阀f1左一位右移提供动力。
先导阀k1和先导阀k2均同时连接于油口p1和回油口t，上述油口p1和工作泵的出油口p可以使用同一个油源供油，也可以是两个不同的油源供油。上述经油口p1进入先导阀k1和先导阀k2的液压油为先导油。在图5中的回油口t与油箱连接。
快降阀的左位工作状态和右位工作状态分别是指，如图4和图5所示，第一阀芯2处于左端时，即油口a和油口a1连通时，液控快降阀处于右位工作状态；液控快降阀的第一阀芯2向右移动，油口a和油口a1不连通时，油口a1和油口b1连通，此时，液控快降阀处于左位工作状态。
铲刀提升动作：先导阀k2开启时，即工作阀f1的左端先导腔k2'进油，先导油进入左端先导腔k2'内后，作用在工作阀阀芯8的左端，工作阀阀芯8的左一位右移，此时，出油口p与油口a连通，油口b与回油口t连通，回油口t与油箱连通。
液控快降阀在弹簧力作用下处于初始状态(即第一阀芯2处于第一极限位置)，来之油口a的液压油经过油腔c和油腔d进入油口a1，然后进入有杆腔61。油缸6活塞杆向内缩，铲刀提升，无杆腔62内的液压油通过油口b1和油口b后，再从回油口t进行回油。
来之工作泵的液压油经出油口p、油口a后进入液控快降阀，经油口a1到达油缸6的有杆腔61。此时，由于先导阀f1与回油口t相连通，右端先导腔k1'内的先导油通过先导阀k1泄油，以及在先导阀k1切换为先导阀k2工作时，在先导阀k1工作时，存留在液控快降阀的第一先导油腔k内的先导油，通过第一阀芯2向左运动对先导油推挤，也通过先导阀k1泄油，最后都经回油口t回流至油箱。
此时，液控快降阀的第一先导油腔k内无压力油，此时液控快降阀在右侧弹簧力的作用下处于右位工作状态。同时无杆腔62回油背压同时也作用于第二阀芯4的右端，确保液控快降阀此时处于右位工作状态。
铲刀下降开始未到达地面之前：操作先导手柄(图中未示出)，由先导阀k2切换至先导阀k1工作，先导阀k1开启，先导阀k2关闭。油口p1进入先导阀k1的先导油，进入工作阀f1的右端先导腔k1'。在先导油的压力作用下，工作阀阀芯8左移，随着先导油的压力增加到一定值，工作阀f1右一位为全开状态，出油口p与油口b相通，油口a与油口t相通。
此时，工作阀f1的左端先导腔k2'内的先导油通过先导阀k2泄油。先导阀k1将先导油提供给工作阀f1的右端先导腔k1'和液控快降阀的第一先导油腔k。
同时，经先导阀k1的先导油也会通过油口h进入第一先导油腔k，当达到弹簧3的预定压力后推动第一阀芯2移动，此时油腔c与油腔d的面积慢慢变小，同时油腔d与油腔e开口面积慢慢变大，当第一阀芯2向右移动至油口a1与油口b1相通，即液控快降阀完全处于左位工作状态时，从油口a1进入的液压油通过油腔d再经过油腔e进入油口b1，实现快速再生补油功能，并且可以将油口a1来的液压油液全部补充到油口b1。此处液控快降阀的弹簧与铲刀下降时工作阀阀芯8开启控制过程相匹配。
当工作阀f1右一位全开时，液控快降阀的第一阀芯2也全开，即液控快降阀处于左位工作状态。来之工作泵的液压油经油口b和油口b1进入无杆腔62，此时在铲刀自身重力作用下，油缸6的活塞杆受到拉力，活塞杆加速伸出，此时有杆腔61的液压油快速经过油口a1和油口b1进入无杆腔62补油。
当推土机操作者操作先导手柄时，经过先导阀k1的先导油压力随着先导手柄的操作角度的变化，液控快降阀的开度与左侧第一先导油腔k内的先导油压力成正比，即油口a1到油口b1的补油量与第一先导油腔k内的先导油的压力相匹配。在未达到地面前无杆腔62处于负压状态，此时，液控快降阀的第一阀芯2的右端受到弹簧的作用力与液压油的压力之和小于第一先导油腔k内的先导油对第一阀芯2的左端的压力，此处，液压油的压力是指油口b和油口b1之间的油道内的液压油的压力。
铲刀下降到地面后，支车或者推土状态时，无杆腔62充满油液开始慢慢建立压力，此时无杆腔62与有杆腔61是相通的，但有杆腔61通往液控快降阀的油口a是断开的，也就是回路时封闭的。
由于有杆腔61和无杆腔62作用面积不同，此时油缸6的活塞杆还是继续外伸，系统压力也会慢慢升高。直到系统压力、弹簧作用力与左侧第一先导油腔k的先导油的压力平衡时，再随着系统内压力继续升高，第一阀芯2右端受到的作用力(弹簧力和系统中液压油的压力)大于左端受到的作用力(第一先导油腔k内的先导油的压力)，此时第一阀芯2左移，此时液控快降阀开始恢复右位工作状态，油口a1与油口a慢慢开启，油口a1与油口b1慢慢关闭，有杆腔61顺利回油。
具体地，当推土机铲刀下降到地面开始支车或向前推土时，液控快降阀中油口b到油口b1中液压油，经过阀座3上油道f和油道g到达第二先导油腔i，等无杆腔62内的负载压力增大一定值，弹簧作用力和进入第二先导油腔i内的液压油的压力与第一先导腔k内先导油压力达到平衡状态。随着负载继续增大后，第二先导油腔i内液压油的压力升高，继而推动第一阀芯2左移，将油腔d与油腔e慢慢关闭，同时油腔d与油腔c慢慢打开，此时有杆腔61的液压油从油口a1经过油腔d、油腔c到达油口a，进而通过回油口t回油。
本实施例中的液控快降阀在铲刀快降到地面然后支车或铲土过渡过程中第一阀芯2的切换是由负载压力自动复位完成。
铲刀处于浮动动作时，此时工作阀f1的工作阀阀芯8要从右一位移动到工作阀f1右二位，需要工作阀阀芯8向左移动所需要的先导油压力要大于右一位向左移动时的先导油压力。此时铲刀处于浮动位时，工作阀f1与出油口p、油口a、油口b、回油口t是相通的，有杆腔61和无杆腔62的液压系统回路是相通的，此时铲刀在地面上随地面高低上下浮动，此时液控快降阀还是连通有杆腔61、无杆腔62，对工作阀f1浮动功能无影响。
通过控制液控工作阀f1的下降位的先导油的压力，及油缸6的无杆腔62负载压力进行联合自动控制的液控滑阀式液控快降阀，完成推土机铲刀下降时有杆腔61内的液压油“再生”到无杆腔62功能。
液控快降阀与工作阀f1下降动作通过统一先导压力联动开启，油泵的油路为工作阀f1下降动作提供液压油时，给工作阀f1同时提供先导油。此时有杆腔61回油经过液控快降阀进入无杆腔62，减少无杆腔62吸真空现象，可实现全部补油功能。等到铲刀落到地面无杆腔62充满油液，通过油缸6自身油压将液控快降阀快降“再生”补油功能(第一阀芯2)自行复位关闭，实现自我控制。同时，液控快降阀油液再生量也可根据先导手柄操作角度控制先导压力需求的变化。
本实施中提供的液控快降阀应用于液压系统中，可以将铲刀下降过程中有杆腔61内液压回油全部再生提供给无杆腔62，能够有效地解决推土机铲刀下降过程中，无杆腔62内产生吸真空现象。通过应用本实施例中的液控快降阀能够使有杆腔61内的液压油100％进入无杆腔62内进行补油。
此外，本实施例中利用先导油的压力以及油缸6的无杆腔62内负载压力作为控制压力，替代了传统结构中油缸的活塞杆下降时，节流孔需要通过一定的流量后才能够产生压降开启，本实施例中的液控快降阀的开启和关闭更易控制，且更加可靠。
相比如图1和图2所示的现有技术的技术方案，本实施例中的液压系统没有节流孔，可以避免铲刀在提升或下降过程中，液压油通过现有技术中的节流孔产生额外的热量，具有节能的优点。
同时，本实施例中的液压系统中的液控快降阀的第一阀芯2的左侧受到的先导压力与铲刀工作阀f1的右端先导腔k1’受到的先导油的压力同时受先导阀k1控制，具有联动开启特点。即液控快降阀的“再生”液压油与铲刀下降动作具有同步性，并不是由现有技术中由节流孔通过一定的流量产生压降后开启，克服了传动液压系统中的补油的滞后性。凡是液控快降阀开启动作跟随工作阀下降端先导压力动作的都在本专利保护范围内。
上述液控快降阀应用在推土机的液压系统中时，液控快降阀和工作阀f1安装在一起，采用整体式结构的形式，将液控快降阀布置在油缸6上面，或独立安装在管路中等形式都在本专利保护范围内。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。