垂直支腿液压系统及工程车辆的制作方法

1.本发明属于工程车辆领域，具体地，涉及一种垂直支腿液压系统和工程车辆。


背景技术：

2.汽车起重机、高空作业车等工程车辆在作业时，需要获得稳定的地基支撑以避免产生倾翻，因而工程车辆一般具有支腿系统，其中的垂直支腿是工程车辆保持车身稳定，防止车辆倾翻的重要部件。对于垂直支腿液压系统而言，如何保持垂直支腿的位置锁定是性能关键。
3.如图1所示，行业内普遍使用在垂直支腿油缸的工作油路中设置液压锁阀组100以锁定垂直支腿的伸出位置。其中，液压锁阀组100不会妨碍垂直支腿油缸4的有杆腔工作油路l1和无杆腔工作油路l2的压力油进油，但在二者均不进油时，活塞杆43的伸出位置需要被锁定以支撑负载，液压锁阀组100中的液控单向阀液压锁止有杆腔41、无杆腔42的油液而不能回流油箱，对于垂直支腿而言，就是不会产生软腿现象。
4.但在实际使用过程中，液压油不可避免会被污染，渗入杂质，有可能导致液控单向阀的阀芯被污染物卡滞，使阀口保持一定的阀口开度，从而无杆腔42的油液可沿无杆腔工作油路l2从液压锁阀组100的油口c1流向油口v1，从而回流油箱，也就是不能完全液压锁止无杆腔42，这就会影响垂直支腿油缸锁定功能，造成支腿下沉事故等。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种垂直支腿液压系统和工程车辆，能够以更高的可靠性实现对垂直支腿油缸的液压锁止，有效提升车辆安全性。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种垂直支腿液压系统，所述垂直支腿液压系统包括：
7.垂直支腿油缸，包括与有杆腔相连的有杆腔工作油路和与无杆腔相连的无杆腔工作油路；
8.液压锁止阀组，用于防止垂直支腿软腿并设置在所述无杆腔工作油路和所述有杆腔工作油路中；以及
9.冗余锁止阀，设置在所述无杆腔工作油路中。
10.在一些实施方式中，所述液压锁止阀组包括设置在所述无杆腔工作油路中的第一液控单向阀和与设置在所述有杆腔工作油路中的第二液控单向阀，所述第一液控单向阀设置为允许压力油流向所述无杆腔且反向截止，所述第二液控单向阀设置为允许压力油流向所述有杆腔且反向截止。
11.在一些实施方式中，所述冗余锁止阀为与所述第一液控单向阀串联设置在所述无杆腔工作油路中的第三液控单向阀，所述第三液控单向阀设置为允许压力油流向所述无杆腔且反向截止。
12.在一些实施方式中，所述第一液控单向阀的控制油口与所述第三液控单向阀的控
制油口相连且通过第一控制油路连接至所述第二液控单向阀的进油阀口端一侧的所述有杆腔工作油路上。
13.在一些实施方式中，所述第二液控单向阀的控制油口通过第二控制油路连接至相对远离所述无杆腔的所述第一液控单向阀或所述第三液控单向阀的进油阀口端一侧的所述无杆腔工作油路上。
14.在一些实施方式中，所述第一液控单向阀、所述第二液控单向阀和所述第三液控单向阀的结构一致且规格相同。
15.在一些实施方式中，所述冗余锁止阀为平衡阀。
16.在一些实施方式中，在所述无杆腔工作油路上，所述第一液控单向阀相对于所述平衡阀更靠近所述无杆腔。
17.在一些实施方式中，所述冗余锁止阀的个数为一个或相互串联的多个。
18.此外，本发明还提供了一种工程车辆，所述工程车辆包括根据本发明上述的垂直支腿液压系统。
19.在根据本发明的垂直支腿液压系统中，在既有的液压锁止阀组的基础上，额外在垂直支腿油缸的无杆腔工作油路中增设了冗余锁止阀，以实现液压锁止的冗余设计。在一个液压锁止阀失效时，冗余锁止阀仍然可以独立锁定，换言之，阀组失效概率呈指数级降低，从而解决因液压锁止阀卡滞而导致单个阀失效带来的风险，大大提升垂直支腿系统的安全可靠性，而且增设的串联冗余锁止阀，对液压锁止阀组的改动小，成本低，可实现更高的安全性收益。
20.有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
21.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1为带有液压锁的常规油缸液压回路的液压原理图；
23.图2为根据本发明的第一实施方式的垂直支腿液压系统的液压原理图；
24.图3为根据本发明的第二实施方式的垂直支腿液压系统的液压原理图；
25.图4为根据本发明的具有实施方式的垂直支腿液压系统的油液清洁回路的液压原理图。
26.附图标记说明
[0027]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一液控单向阀
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第二液控单向阀
[0028]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三液控单向阀
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垂直支腿油缸
[0029]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平衡阀
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油箱
[0030]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
滤清油泵
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冷却装置
[0031]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
油液过滤装置
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41
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有杆腔
[0032]
42
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无杆腔
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43
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活塞杆
[0033]
100
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液压锁阀组
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200
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集成阀组
[0034]
l1
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有杆腔工作油路
ꢀꢀꢀꢀꢀ
l2
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无杆腔工作油路
[0035]
y1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一控制油路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
y2
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第二控制油路
具体实施方式
[0036]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0037]
下面参考附图描述本发明的垂直支腿液压系统和工程车辆。
[0038]
针对油液污染可导致液压锁无法实现正常的液压锁闭的问题，本发明首先提供了一种垂直支腿液压系统。如图2或图3所示，在一种实施方式垂直支腿液压系统中，包括：
[0039]
垂直支腿油缸4，包括与有杆腔41相连的有杆腔工作油路l1和与无杆腔42相连的无杆腔工作油路l2；
[0040]
液压锁止阀组，用于防止垂直支腿软腿并设置在无杆腔工作油路l2和有杆腔工作油路l1中；以及
[0041]
冗余锁止阀，设置在无杆腔工作油路l2中。
[0042]
可见，在本发明的垂直支腿液压系统中，在既有的液压锁止阀组的基础上，额外在无杆腔工作油路l2中增设了冗余锁止阀，以实现液压锁止的冗余设计。这样，在一个液压锁止阀失效时，冗余锁止阀仍然可以锁定，从而解决因液压锁止阀卡滞而导致单个阀失效带来的风险，大大提升垂直支腿系统的安全可靠性。
[0043]
其中，液压锁止阀组可以是平衡阀组等，在图2或图3所示的本实施方式中，液压锁止阀组采用了结构简单、可靠的液控单向阀组，包括设置在无杆腔工作油路l2中的第一液控单向阀1和与设置在有杆腔工作油路l1中的第二液控单向阀2，第一液控单向阀1设置为允许压力油流向无杆腔42(即允许压力油从油口v1流向油口c1)且反向截止，第二液控单向阀2设置为允许压力油流向有杆腔41(即允许压力油从油口v2流向油口c2)且反向截止。
[0044]
在采用结构简单、可靠的液控单向阀组后，增设的冗余锁止阀可以是与第一液控单向阀1串联设置在无杆腔工作油路l2中的第三液控单向阀3，参见图2。与第一液控单向阀1相同，第三液控单向阀3也设置为允许压力油流向无杆腔42且反向截止。
[0045]
在第一液控单向阀1、第二液控单向阀2构成的液压锁止阀组的基础上，增设作为冗余锁止阀的第三液控单向阀3，由于第三液控单向阀3与第一液控单向阀1的结构相同，因而二者在无杆腔工作油路l2中的前后位置关系无要求，可互换。
[0046]
在图2中，第一液控单向阀1的控制油口与第三液控单向阀3的控制油口相连且通过第一控制油路y1连接至第二液控单向阀2的进油阀口端一侧的有杆腔工作油路l1上，即第一控制油路y1连接至图示的油口v2一侧。同样的，第二液控单向阀2的控制油口通过第二控制油路y2连接至相对远离无杆腔42的第一液控单向阀1或第三液控单向阀3的进油阀口端一侧的无杆腔工作油路l2上，即第二控制油路y2连接至图示的油口v1一侧。
[0047]
相较于图1所示的液压锁阀组100，图2的集成阀组200集成了液压锁阀组100和冗余锁止阀(即图2的第三液控单向阀3)，阀组尺寸稍大，同样具有四个阀组油口c1、v1、c2、v2，在安装形式上也没有区别，二者可互换，以便捷的方式和较小的成本实现更高的安全性收益。
[0048]
在图2所示的垂直支腿液压系统中，第一液控单向阀1和第三液控单向阀3串联在油口v1至油口c1的无杆腔工作油路l2中。液压油可以自由地从油口v1流向油口c1，但是油
口c1流向油口v1均会被阻断。第一控制油路y1中的控制油可以打开第一液控单向阀1或第三液控单向阀3，实现油口c1流向油口v1。
[0049]
第二液控单向阀2设置在油口v2至油口c2的有杆腔工作油路l1上。类似的，液压油可以自由地从油口v2流向油口c2，但是油口c2流向油口v2被阻断。第二控制油路y2中的控制油可以打开第二液控单向阀2，实现从油口c2流向油口v2。
[0050]
特别地，在图2中，第一液控单向阀1、第二液控单向阀2和第三液控单向阀3的结构一致且规格相同，即三者完全相同，例如背压大小、阀口大小等，可互换。当然，在实际使用过程中，也可根据需要，对作为冗余锁止阀的第三液控单向阀3进行区别的参数设计。
[0051]
当操作垂直支腿正常伸出时，油口v1进油，油口v2连接油箱。压力油通过油口v1流经第一液控单向阀1、第二液控单向阀2，从油口c1流出，推动油缸向下伸出。并且油口v1处的第二控制油路y2打开第二液控单向阀2，使油口c2至油口v2的回油通道打开。此时油缸的有杆腔41的液压油则顺利地从油口c2流向油口v2，最后流回油箱。
[0052]
当操作支腿正常缩回时，油口v2进油，油口v1连接油箱。压力油通过油口v2流经第二液控单向阀2，从油口c2流出，推动活塞杆43向上回缩。并且油口v2处的第一控制油路y1分别打开第一液控单向阀1、第三液控单向阀3，使油口c1至油口v1的回油通道打开。此时油缸的无杆腔42的液压油顺利的从油口c1流向油口v1，最后流回油箱。
[0053]
当液压驱动系统停止，需要保持垂直支腿油缸4静止位置时，油口v1和油口v2均没有压力油，因此第一控制油路y1和第二控制油路y2均没有控制油。所以第一液控单向阀1、第二液控单向阀2、第三液控单向阀3均关闭。在这种情况下，垂直支腿油缸4的有杆腔41和无杆腔42的油液均被锁闭，油缸不能动作，液压锁定功能实现。
[0054]
当液压驱动系统停止，且油道内有污染物时，如果污染物引起第一液控单向阀1卡滞，无法顺利关闭。这时第三液控单向阀3仍可靠关闭，因此油口c1流向油口v1的通道仍然安全关闭，垂直油缸保持位置不变。如果污染物引起第三液控单向阀3卡滞，这时第一液控单向阀1仍可靠关闭，因此油口c1流向油口v1的通道仍然安全关闭，垂直油缸保持位置不变。
[0055]
当污染物引起第二液控单向阀2卡滞时，虽然油口c2流向油口v2的通道被打开，但是由于垂直支腿油缸4的支撑反力是向上的，而油缸的无杆腔42的油被第一液控单向阀1、第三液控单向阀3关闭，所以垂直支腿油缸4仍保持位置不变。仅有第一液控单向阀1和第三液控单向阀3同时发生卡滞不能顺利关闭时，垂直支腿油缸4的锁止功能才失效。但是这种发生的概率相对传统方案已经大大降低了。
[0056]
在另一种实施方式中，所述液压锁止阀组采用了结构简单、可靠的液控单向阀组，冗余锁止阀则采用了平衡阀5。平衡阀5与第三液控单向阀3的液压锁止功能相似，即图2和图3的集成阀组200在液压锁止和操作方面功能几乎完全一致。
[0057]
所不同的是，在图3所示的无杆腔工作油路l2上，第一液控单向阀1相对于平衡阀5更靠近无杆腔42。即平衡阀5更靠近油口v1，第一液控单向阀1更靠近油口c1。平衡阀在前，液控单向阀在后，这是因为本领域技术人员所能够公知的，平衡阀5提供了额外的负载平衡功能(回油背压)，使所有动作在操作时的平稳性能增加。平衡阀在前，液压锁在后的这种设计保证了平衡阀5不受回油背压影响。
[0058]
另外，图2、图3均只采用了一个冗余锁止阀，但本发明不限于此，冗余锁止阀的个
数可以是一个或相互串联的多个。对于具有一个冗余锁止阀的集成阀组200，阀组失效概率已然大大下降，相较于图1，若液压锁阀组100的单个阀的失效概率为x，则图2、图3的集成阀组200的阀组失效概率为x2，即失效概率呈指数级递减。若串联设置更多个冗余锁止阀，则失效概率更低。当然，本领域技术人员能够理解的是，串联更多个冗余锁止阀恐会造成背压损失大，影响通流，因此冗余锁止阀的个数可根据实际情况具体设定。
[0059]
参见图4，垂直支腿液压系统还可包括与有杆腔工作油路l1和无杆腔工作油路l2相连的油箱6，油箱6还连接有设有油液过滤装置9的油液清洁回路。其中，滤清油泵7独立于为垂直支腿油缸4泵送压力油的主泵(图中未显示)，滤清油泵7泵吸油箱6的液压油，通过油液清洁回路循环过滤。滤清油泵7泵吸的液压油经过冷却装置8的冷却后，再经过油液过滤装置9的过滤清洁，而后回流至油箱6，循环往复操作以逐步滤清油液，降低油温。更清洁的液压油，存在的杂质必然也会更少，也就从根本上减少了本发明所要解决的问题的发生概率，降低了液压锁阀组100或集成阀组200的失效概率。
[0060]
根据本发明的垂直支腿液压系统可应用于各类需要支腿系统的工程车辆中，因而工程车辆也在本发明的保护范围内。本发明中通过设置冗余锁止阀，与液压锁止阀组都可以单独实现对垂直支腿油缸4的无杆腔的锁闭，因此仅单个冗余锁止阀或者液压锁止阀组发生卡滞，均不会影响阀组整体的锁闭性能，可以可靠保持垂直支腿油缸的静止位置，而且阀组失效概率大大下降。增设冗余锁止阀后，所形成的集成阀组200的除了尺寸稍大一些外，在安装形式上与原有的液压锁阀组100没有区别，因此可以互换，以便捷的方式和较小的成本实现更高的安全性收益。
[0061]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0062]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0063]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0064]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。