主控阀、定变量液压系统和装载机的制作方法

1.本发明涉及一种装载机液压系统，更具体地说，涉及一种主控阀、变量液压系统和装载机。


背景技术：

2.现装载机应用的定变量液压系统主要有变量转向泵、定量工作泵、控制阀、优先阀、流量放大阀、分配阀、先导阀及梭阀组成。这套液压系统只有在整机单独转向时，转向变量泵才工作在变量状态，定量工作泵中位低压卸荷；但当工作装置工作时，梭阀检测出先导压力输出，并传递给控制阀，控制阀换向造成转变变量泵ls油路短接，此时转向变量泵工作在全排量状态，转化为定量工作模式。因此现用定变量液压系统只有在整机单独转向时，才能发挥转向变量泵的调节节能效果，工作工况切换为定量工作状态，此时整个工作系统等效与定量液压系统，变量泵的调节优化无法充分利用。
3.此外现有装载机上没有针对定变量液压系统专门开发的成熟主控阀，现有定变量液压系统中工作液压系统所选用的主控阀多为开中心旁路节流式结构，受限于主控阀自身原理，整机存在以下缺陷：
①
无法实现复合动作功能、
②
存在旁路节流损失，整机能耗较高、
③
变量机构的有效利用率偏低，节能优势不明显、
④
工作联负载无法独立控制，液压元件的工作能力受限于最低承压元件，导致高性能的变量泵能力利用率偏低。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有装载机定变量液压系统只有在单独转向时变量泵才发挥调节节能效果的问题，而提供一种主控阀、定变量液压系统和装载机，使变量机构全程参与调速，提高变量机构有效利用率，降低整机能耗。
5.本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种主控阀，包括三机能位且闭中位的先导液控的第一主阀和第二主阀、p1口、p2口、ls口、t口，其特征在于：
6.所述第一主阀和第二主阀的阀杆一端部均设置有与对应主阀联动且中位导通而左右位截止的端部开关阀，并且端部开关阀的换位压力大于对应主阀的换位压力；
7.p1口经合流单向阀与第一主阀进油油路连接，p2口与第二主阀进油油路连接；
8.常态为截止的第四开关阀连接在p1口与t口之间；第四开关阀的液控端经常态为截止的第五开关阀与合流单向阀的出油端连接；合流单向阀的出油端与p2口之间连接有常态为导通的第三开关阀；
9.所述第一主阀的两先导液控端与第一梭阀的两进油端连接；所述第二主阀的两先导液控端与第二梭阀的两进油端连接；第一梭阀和第二梭阀中其中一梭阀的出油端与常态位截止的第一开关阀的液控端连接，另一梭阀的出油端经第一开关阀同时与第一切换阀的液控端、常态为导通的第二开关阀的液控端、第三开关阀的液控端连接；
10.第二主阀负载反馈油口经第二反馈油路与ls口连接，第一主阀负载反馈油口经串联的第一反馈油路和常态为导通的第二开关阀与ls口连接；第五切换阀的弹簧腔和第二开
关阀的液控端均与第一反馈油路连接。
11.第一切换阀为两位三通阀，由第一主阀端部开关阀和第二主阀端部开关阀串联并与p2口连接的第一控制油路经第一切换阀的常态为油路与第四开关阀的液控端连通或者第四开关阀的液控端经第一切换阀的液控端控制位油路与p1口连通。
12.本发明主控阀应用于液压系统中，变量泵全程参与调节流量，变量机构利用率提升，系统更节能。
13.上述主控阀中，第一主阀负载反馈油口与t口之间连接有ls溢流阀。ls溢流阀
14.上述主控阀中，第一控制油路与t口之间设置有阻尼孔，所述阻尼孔的一端连接与第一切换阀与第一控制油路之间的油路上。
15.上述主控阀中，p1口与t口之间连接有主安全阀。
16.本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种定变量液压系统，包括变量压力油源和定量压力油源，其特征在于还包括前述的主控阀，所述主控阀的p1口与定量压力油源连接，p2口与变量压力油源连接，ls口与变量压力油源的反馈口连接，t口与液压油箱连接，pi口与系统稳压源连接。进一步地，所述定量压力油源由定量泵构成，所述变量压力油源包括变量泵、与变量泵泵口连接的优先阀，所述优先阀的ef口与所述主控阀的p2口连接，主控阀的ls口与变量泵的负载反馈口连接，优先阀的cf口与转向机构连接。
17.本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机，其特征在于具有前述的定变量液压系统。
18.本发明与现有技术相比，本发明主阀应用在液压系统中，变量泵全程参与调节流量，变量机构利用率提升，系统更节能。
附图说明
19.图1是本发明主控阀的原理图。
20.图2是本发明装载机的液压系统原理图。
具体实施方式
21.下面结合附图说明具体实施方案。
22.如图1所示，本实施例中的主控阀包括三机能位且闭中位的先导液控的第一主阀10和第二主阀20、p1口、p2口、ls口、t口。
23.第一主阀10和第二主阀20的三个机能位分别是左位、中位、右位，在中位时进油油路截止，不能通过主阀的工作油口输出用于驱动液压执行件的压力油。
24.第一主阀10和第二主阀20用于控制两个液压执行件，分别用于控制装载机上的动臂油缸和转斗油缸。
25.p1口用于连接定量压力油源，例如与定量泵连接。
26.p2口用于连接变量压力油源，例如与变量泵或变量供油机构连接。
27.ls口用于与变量压力油源的负载反馈口连接，以向变量压力油源反馈负载压力，使变量压力油源按照反馈压力信号提供压力油。
28.t口与液压油箱连接，用于液压体统回油。
29.在第一主阀10和第二主阀20的阀杆端部均设置有与对应主阀联动且中位导通而
左右位截止的端部开关阀，端部开关阀的换位压力小于对应主阀的换位压力，即在较小的先导油压力下，端部开关阀的阀杆与主阀的阀杆同步移动，主阀在其阀杆移动后其机能位改变，由中位变化至左机能位或右机能位。但端部开关阀在阀杆只移动一小段距离时仍保持中位导通。在较大的先导油压力作用下，端部开关阀的阀杆移动了足够的距离，端部开关阀才换向改变其机能位，由中位导通变化至左位或右位截止。
30.p1口经合流单向阀44与第一主阀进油油路11连接，第一主阀进油油路11上具有单向阀。当第一主阀10处于中位时，第一主阀进油油路11处于截止状态，当第一主阀10换向后，第一主阀进油油路11通过第一主阀10的左位或右位油路从其工作油口a1口或b1口输出，向装载机的动臂油缸供油，动臂油缸的回油则通过另一个工作油口经第一主阀10、t口回油箱。
31.p2口与第二主阀进油油路21连接；第二主阀进油油路21上具有单向阀。当第二主阀20处于中位时，第二主阀进油油路211处于截止状态，当第二主阀20换向后，第二主阀进油油路21通过第二主阀20的左位或右位油路从其工作油口a2口或b2口输出，向装载机的转斗油缸供油，转斗油缸的回油则通过另一个工作油口经第二主阀20、t口回油箱。
32.合流单向阀44的出油端与p2口之间连接有常态为导通的第三开关阀33，在常态下，即第三开关阀33的液控端没有使其换向的压力输入时，第三开关阀33处于导通状态，否则处于截止状态。
33.常态为截止的第四开关阀35连接在p1口与t口之间；第四开关阀34的液控端经常态为截止的第五开关阀36与合流单向阀44的出油端连接。
34.第一主阀10的两先导液控端与第一梭阀13的两进油端连接；第二主阀20的两先导液控端与第二梭阀23的两进油端连接；第一梭阀13的出油端与第一开关阀31的液控端连通；第二梭阀23出油端经常态为截止的第一开关阀31与第一切换阀34的液控端连接。实施时，也可以是第二梭阀23的出油端与第一开关阀31的液控端连通；第一梭阀13的出油端经常态为截止的第一开关阀31与第一切换阀34的液控端连接。
35.第二主阀负载反馈油口经第二反馈油路22与ls口连通，第一主阀负载反馈油口经串联的第一反馈油路12和第二开关阀32与ls口连接；第四开关阀35的弹簧腔和第五开关阀36的液控端均与第一反馈油路12连接。
36.第一切换阀35为两位三通阀，由第一主阀端部开关阀14和第二主阀端部开关阀24串联形成并与p2口连接的第一控制油路41经第一切换阀34的常态位油路与第四开关阀35的液控端连通或者第四开关阀35的液控端经第一切换阀34的液控端控制位油路与p1口连通。
37.第一主阀负载反馈油口与t口之间连接有ls溢流阀43。第一控制油路41与t口之间设置有阻尼孔42，阻尼孔42的一端连接于第一切换阀34与第一控制油路41之间的油路上。在第一主阀10和第二主阀20处于中位，而第五开关阀36处于常态时，第四开关阀35的液控端可经第一切换阀34常态位油路、阻尼孔42泄压，使第四开关阀35恢复到常态截止位。
38.p1口与t口之间连接有主安全阀45。避免p1口的压力超过系统的安全压力。
39.图2是一种装载机的液压系统原理图。在装载机液压系统中，包括转向液压系统和工作液压系统。
40.如图2所示，转向液压系统包括从液压油箱81中吸取液压油的变量泵83、与变量泵
83泵口连接的优先阀85，优先阀85的cf口与转向机构连接。转向机构包括转向器86、由转向器86控制的流量放大阀87、与流量放大阀87连接的转向油缸88。优先阀85的控制端与转向器的ls口连接，在转向机构具有转向动作时通过cf口优先向转向机构供油。
41.主控阀100用于装载机的工作液压系统中。第一主阀10的两个工作油口a1口和b1口分别与动臂油缸89的大腔和小腔连接，第二主阀20的两个工作油口a2口和b2口分别与转斗油缸90的大腔和小腔连接，第一主阀10和第二主阀20的先导控制油口a1口、b1口、a2口、b2口分别与先导阀92连接，p1口与定量泵82的泵口连接，p2口与转向系统中优先阀85的ef口连接，主控阀100的ls口和转向器的ls口与梭阀84的两进油端连接，梭阀84的出油端与变量泵83的负载反馈口连接，t口、定量泵82的吸油口、变量泵83的吸油口与液压油箱1连接。先导供油阀91的进油端与变量泵83的泵口连接，出油端与先导阀92的进油端连接。
42.本实施例中定变量液压系统的工作原理如下：
43.1、没有操作动作：第一主阀10和第二主阀20均处于中位，其先导油口a1口、b1口、a2口、b2口均没有压力油输入，第一开关阀31处于常态位而截止，第三开关阀和第二开关阀均处于常态位而导通、第一切换阀处于常态位。第一主阀负载反馈油口没有压力油输出，第五开关阀36处于常态位而截止。第一控制油路41经第一切换阀34的液控端控制位油路与第四开关阀35的液控端连通，第四开关阀35处于液控端控制位油路导通，来自p1口的定量泵压力油经第四开关阀35卸荷。由于ls口没有负载压力信号，变量泵工作于最小排量工况下。
44.2、装载机进行小开口单动作。单动作是指装载机的工作液压系统中，仅有动臂油缸动作或转斗油缸动作。小开口是指进行动作的相应主阀的阀杆移动距离较短，阀口的较小。进行小开口动作时，主阀的端部开关阀的阀杆虽然也随主阀的阀杆移动一小段距离，但该距离不足以使端部开关阀换向而改变其机能位，因此小开口动作下，端部开关阀仍处于导通状态。
45.进行小开口单动作时，先导阀输出的一路先导油液压力传递至a1口、b1口、a2口、b2口中的其中一油口，使第一主阀10或第二主阀20换向。以下以a1口有先导油压力传入为例说液压动作原理。
46.a1口有先导压力输入，第一主阀10的阀杆换向工作于左位，第一主阀端部开关阀14和第二主阀端部开关阀24保持中位导通，第一控制油路41与p2口连通。
47.来自a1口的先导油压力经第一梭阀13选择后作用于第一开关阀的液控端，使其处于液控端控制位而导通状态，但由于第二主阀20的先导油口a2口和b2口没有先导油压力输入，因此第二梭阀23的出油端也没有压力输出，因此第三开关阀33和第二开关阀32均处于常态位而导通、第一切换阀34处于常态位。来自p2口的压力经第一控制油路41、第一切换阀34的常态位油路作用于第四开关阀35的液控端，第一主阀负载反馈油口输出的负载压力作用于第四开关阀35的弹簧腔，调定与p2口连接的变量泵的控制压差
△
p大于第四开关阀5的设定换向压力，在变量泵流量充足的前提下，第四开关阀35液控端与弹簧腔的压差稳定维持为变量泵的控制压差
△
p，因此第四开关阀35工作于液控端控制位而导通。此时与p1口连接的定量泵通过第四开关阀35的液控端控制位油路与t口接通，定量泵供油低压卸荷。由于设置有合流单向阀44，p2口与回油t的通路被反向截止，此时a1口输出流量全部由于p2口连接的变量泵提供。其余先导油口b1、a2、b2输出同等先导压力时，工作原理相同。
48.3、装载机进行大开口单动作。大开口是指进行动作的相应主阀的阀杆移动距离较
大，阀口开度的较大。进行大开口动作时，主阀端部开关阀的阀杆随主阀阀杆移动换向而处于截止状态。以下以a2口有先导油压力传入为例说液压动作原理(其他先导油口有先导压力输入时的液压动作原理相似)。
49.a2口有较大先导压力输入，第二主阀20的阀杆换向工作于左位，第二主阀端部开关阀24换向截止，第一控制油路41截止。第一主阀10的阀杆保持不动，第一梭阀13的出油端无压力输出，第一开关阀31处于常态而截止，第二开关阀32和第三开关阀33处于常态而导通，第二主阀负载反馈油口输出的负载压力作用于第四开关阀35的弹簧腔，第四开关阀35截止，来自p1口的定量泵压力油通过合流单向阀44、第三开关阀33与来自p2口的变量泵压力油合流供向第二主阀20。与p1口连接的定量泵全排量向第二主阀20的a1口供油，由于a1口输出流量大小由第二主阀20的开度面积及阀口压差控制，因此与p2口连接的变量泵仅提供定量泵流量不足之外的额外所需流量。随着a1口先导压力的逐渐增加，第二主阀的阀口开度面积逐渐增大，第二主阀阀口通油流量逐渐增大，与p2口连接的变量泵排量同步逐渐增加，输出流量逐渐增大，即为变量泵全程参与调速。
50.4、复合动作。复合动作是指同时使动臂油缸和转斗油缸动作，复合动作时，a1口和b1口中有一个油口有先导油输入，a2口和b2口中有一个油口有先导油输入，第一主阀10和第二主阀20同时换向。第一主阀的两先导油口压力经第一梭阀13选择后作用于第一开关阀31的液控端，使其导通。第二主阀20的两先导油口压力经第二梭阀23选择后经第一开关阀31作用于第一切换阀34液控端，使p1口的压力通过第一切换阀34的液控端控制位油路直接作用于第四开关阀35的液控端。第三开关阀33换向至液控端控制位而截止，使p1口与p2口的合流油路截止，p1口的定量泵压力油供向第一主阀10，由工作油口a1口或b1口输出，p2口的变量泵压力油供向第二主阀20，由工作油口a1口或b1口输出，实现分别供油。
51.第一主阀工作油口a1口的负载压力直接反馈至第四开关阀35的弹簧腔。第一主阀工作油口a1口的输出流量由第四开关阀35的控制压差及第一主阀10的开度面积决定，与p1工作口连接的定量泵仅向第一主阀供油，多余的流量通过第四开关阀35溢流，两工作联实现负载及流量均为独立控制。