油缸液压回路、垂直支腿液压系统和工程车辆的制作方法

1.本发明属于工程车辆领域，具体地，涉及一种油缸液压回路、垂直支腿液压系统和工程车辆。


背景技术：

2.油缸与平衡阀是常见搭配，能在不通入压力油的情况下使油缸活塞杆保持在静止位置，或者活塞杆回缩速度不会太快。在应用到支腿系统时，垂直支腿油缸必须配置平衡阀组或液压锁阀组，以防垂直支腿产生软腿现象。垂直支腿是工程机械保持车身稳定，防止车辆倾翻的重要部件，而保持垂直支腿位置锁定是垂直支腿的关键性能。
3.但是，液压系统的污染问题会影响垂直支腿油缸锁定功能，因液压阀被污染物卡滞而造成的支腿下沉事故屡有出现。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种油缸液压回路、垂直支腿液压系统和工程车辆，可获得冗余液压锁定，能保证一个液压锁失效情况下，另一个冗余液压锁仍可以可靠锁定，极大提高车辆安全性。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种油缸液压回路，所述油缸液压回路包括：
6.液压油缸；
7.有杆腔工作油路，与所述液压油缸的有杆腔相连并设有用于液压锁止所述有杆腔的第一液压锁止阀；和
8.无杆腔工作油路，与所述液压油缸的无杆腔相连并串联设置有用于液压锁止所述无杆腔的第二液压锁止阀和第三液压锁止阀。
9.在一些实施方式中，所述第一液压锁止阀、所述第二液压锁止阀和所述第三液压锁止阀分别选自液控单向阀或平衡阀。
10.在一些实施方式中，所述第一液压锁止阀和所述第二液压锁止阀均为平衡阀并构成平衡阀组，所述第三液压锁止阀为所述液控单向阀并设置为允许压力油流向所述无杆腔且反向截止。
11.在一些实施方式中，在所述无杆腔工作油路上，所述液控单向阀相对于所述平衡阀更靠近所述无杆腔。
12.在一些实施方式中，所述第一液压锁止阀的控制油口通过第一控制油路连接至所述第二液压锁止阀的进油阀口端一侧的所述无杆腔工作油路上，所述第二液压锁止阀的控制油口与所述第三液压锁止阀的控制油口相连并通过第二控制油路连接至所述第一液压锁止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，所述第一液压锁止阀和所述第二液压锁止阀均为平衡阀并构成平衡阀组，所述第三液压锁止阀也为所述平衡阀。
14.在一些实施方式中，所述第一液压锁止阀、所述第二液压锁止阀和所述第三液压锁止阀形成为一体集成的集成阀组。
15.在一些实施方式中，所述无杆腔工作油路串联设置有多个所述第三液压锁止阀。
16.根据本发明的第二方面，还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上述的油缸液压回路，其中，所述液压油缸为垂直支腿油缸。
17.此外，根据本发明的第三方面，还提供了一种工程车辆，所述工程车辆包括上述的垂直支腿液压系统。
18.本发明中通过在无杆腔工作油路中串联设置更多个的液压锁止阀，各个液压锁止阀都可以单独实现对垂直支腿油缸的无杆腔的锁闭，因此仅单个液压锁止阀发生卡滞，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。增设液压锁止阀后所形成的集成阀组的除了尺寸稍大一些外，在安装形式上与原有的平衡阀组没有区别，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。
19.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
20.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：
21.图1为常见的带有平衡阀组的油缸液压回路的液压原理图；
22.图2为根据本发明的具体实施方式的油缸液压回路的液压原理图；
23.图3、图4为根据本发明的不同实施方式下的油缸液压回路的液压原理图，其中的各个液压锁止阀采用了不尽相同的类型阀件；
24.图5为根据本发明的具体实施方式的垂直支腿液压系统中的油液清洁回路的液压原理图；和
25.图6为根据本发明的具体实施方式的工程车辆的结构示意图。
26.附图标记说明
27.1第一液压锁止阀2第二液压锁止阀
28.3第三液压锁止阀4液压油缸
29.5垂直支腿油缸6油箱
30.7滤清油泵8冷却装置
31.9油液过滤装置41有杆腔
32.42无杆腔43活塞杆
33.100平衡阀组200集成阀组
34.l1有杆腔工作油路l2无杆腔工作油路
35.y1第一控制油路y2第二控制油路
具体实施方式
36.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。
37.下面参考附图描述本发明的油缸液压回路、垂直支腿液压系统和工程车辆。
38.如图1所示，在配备有平衡阀组100的油缸液压回路中，平衡阀组100不会妨碍液压油缸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，即压力油可以无碍地从油口v1流向油口c1，或者从油口v2流向油口c2，在此流向上，两个平衡阀中的各自单向阀均被打开。但在油口v1、油口v2均不进油时，活塞杆43的伸出位置需要被锁定以支撑负载，平衡阀组100液压锁止有杆腔41、无杆腔42的油液而不能回流油箱，液压油缸4不会产生软腿现象。但在实际使用过程中，液压油不可避免会被污染，渗入杂质，有可能导致平衡阀组100中的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从平衡阀组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，这就会影响油缸锁定功能。
39.有鉴于此，本发明首先提供了一种新型油缸液压回路。如图2所示，在一种实施方式中，油缸液压回路包括：
40.液压油缸4；
41.有杆腔工作油路l1，与液压油缸4的有杆腔41相连并设有用于液压锁止有杆腔41的第一液压锁止阀1；和
42.无杆腔工作油路l2，与液压油缸4的无杆腔42相连并串联设置有用于液压锁止无杆腔42的第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀3。
43.在本发明的油缸液压回路中，额外在无杆腔工作油路l2中设置了至少两个液压锁止阀，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。
44.其中，第一液压锁止阀1、第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀3分别选自液控单向阀或平衡阀。即第一液压锁止阀1可以是液控单向阀或平衡阀，第二液压锁止阀2同样可以是液控单向阀或平衡阀，第三液压锁止阀3同样如此。
45.作为示例，在图3中，第一液压锁止阀1和第二液压锁止阀2均为平衡阀并构成常规的平衡阀组100，第三液压锁止阀3选择为液控单向阀并设置为允许压力油流向无杆腔42且反向截止，即压力油能够顺畅地从油口v1流向油口c1但不能从油口c1流向油口v1，当且仅当第二控制油路y2通入一定压力的控制油或者阀芯被卡滞后，方可打开单向阀阀芯，使得液压油能够从油口c1流向油口v1。
46.在图3所示的无杆腔工作油路l2上，第三液压锁止阀3相对于第二液压锁止阀2更靠近无杆腔42。即作为第二液压锁止阀2的平衡阀更靠近进油侧的油口v1，作为液控单向阀的第三液压锁止阀3更靠近油口c1，平衡阀在前，液控单向阀在后。本领域技术人员所能够公知的，平衡阀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，液控单向阀在后的这种设计保证了平衡阀不受回油背压影响。
47.其中，第一液压锁止阀1的控制油口通过第一控制油路y1连接至第二液压锁止阀2的进油阀口端一侧的无杆腔工作油路l2上，即靠近油口v1，第二液压锁止阀2的控制油口与第三液压锁止阀3的控制油口相连并通过第二控制油路y2连接至第一液压锁止阀1的进油阀口端一侧的有杆腔工作油路l1上，即靠近油口v2。这样，在有杆腔工作油路l1进压力油而
推动活塞杆43回缩时，第二控制油路y2的控制油可控制打开第三液压锁止阀3的控制油口，从而无杆腔42的油液能够沿无杆腔工作油路l2经过第三液压锁止阀3、第二液压锁止阀2，从油口v1回油。同理，在无杆腔工作油路l2的油口v1进压力油而推动活塞杆43伸出时，第一控制油路y1的控制油可控制打开第一液压锁止阀1的控制油口，从而无杆腔42的油液能够沿无杆腔工作油路l2经过第一液压锁止阀1，从油口v2回油。当然，本领域技术人员能够理解的是，第二液压锁止阀2的控制油口与第三液压锁止阀3的控制油口也可分别独立连接至油口v2。
48.作为示例，在图4所示的集成阀组200中，第一液压锁止阀1和第二液压锁止阀2均为平衡阀并构成常规的平衡阀组100，第三液压锁止阀3也为平衡阀。平衡阀与液控单向阀的液压锁止功能相似，即图3和图4的集成阀组200在液压锁止和操作方面功能几乎完全一致。
49.在图3、图4所示的实施方式中，第一液压锁止阀1、第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀3形成为一体集成的集成阀组200。在多集成一个第三液压锁止阀3后，在既有平衡阀组100的基础上仅稍微增大尺寸，安装形式上并无区别。相较于图1所示的常规的液压锁阀组100，图2至图4中所示的集成阀组200集成了平衡阀组100和冗余锁止阀(即图3的液控单向阀、图4的平衡阀)，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。
50.图2至图4均只采用了一个第三液压锁止阀3，但本发明不限于此，其个数可以是一个或相互串联的多个。即无杆腔工作油路l2串联设置有一个或多个第三液压锁止阀3。对于具有一个第三液压锁止阀3的集成阀组200，阀组失效概率已然大大下降，相较于图1，若平衡阀组100的单个阀的失效概率为x，则图3、图4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。若串联设置更多个第三液压锁止阀3，则失效概率更低。当然，本领域技术人员能够理解的是，串联更多个第三液压锁止阀3恐会造成背压损失大，影响通流，因此第三液压锁止阀3的个数可根据实际情况具体设定。
51.上述油缸液压回路适于各类油缸，特别地，液压油缸4为垂直支腿油缸5时，上述油缸液压回路即构成垂直支腿液压系统的一部分。垂直支腿最重要的安全功能就是保持静止位置。如图6所示，车辆撑起垂直支腿后，保持垂直支腿位置可以有效抵抗车辆倾翻(根据产品设计，在允许的工作范围内)。
52.由此，在图3所示的垂直支腿液压系统中，第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀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。第二控制油路y2中的控制油可以打开第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀3，实现油口c1流向油口v1。
53.第一液压锁止阀1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。第一控制油路y1中的控制油可以打开第一液控单向阀1，实现从油口c2流向油口v2。
54.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流经第二液压锁止阀2和第三液压锁止阀3，从油口c1流出，推动活塞杆43向下伸出。并且油口v1处的第一控制油路y1能打开第一液压锁止阀1，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。
55.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流经第一液压锁止阀1，从油口c2流出，推动活塞杆43向上缩回。并且油口v2处的第二控制油路y2分别打开第二液控单向阀2、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。
56.当液压驱动系统停止，需要保持垂直支腿油缸5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。所以第一液压锁止阀1、第二液压锁止阀2、第三液压锁止阀3均关闭。在这种情况下，垂直支腿油缸5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。
57.当液压驱动系统停止，且油道内有污染物时，如果污染物引起第二液压锁止阀2卡滞，无法顺利关闭。这时第三液压锁止阀3仍能够可靠关闭，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压锁止阀3卡滞，这时第二液压锁止阀2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。
58.当污染物引起第一液压锁止阀1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的油被第二液压锁止阀2、第三液压锁止阀3关闭，所以垂直支腿油缸5的活塞杆43仍保持位置不变。仅有第二液压锁止阀2、第三液压锁止阀3同时发生卡滞不能顺利关闭时，垂直支腿油缸5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。
59.参见图5，垂直支腿液压系统还可包括：
60.油液清洁回路，设有油液过滤装置9；和
61.油箱6，为油缸液压回路和油液清洁回路供回油。
62.可见，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5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，降低了平衡阀组100或集成阀组200的失效概率。
63.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。本发明中通过在无杆腔工作油路中串联设置更多的液压锁止阀，各个液压锁止阀都可以单独实现对垂直支腿油缸5的无杆腔的锁闭，因此仅单个液压锁止阀发生卡滞，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。增设液压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平衡阀组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。
64.此外需要说明的是，平衡阀是常用的液压阀件，其构成和工作原理均为本领域技术人员所知晓的公知常识，因而在此不再对平衡阀的构成和原理做过多详述。
65.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。
66.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。
67.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。
68.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。