流量再生液压系统和工程机械的制作方法

1.本发明属于工程机械领域，具体地，涉及一种工程机械及其流量再生液压系统。


背景技术：

2.在液压挖掘机等工程机械中，在工作臂架下降时，由于自重，升降油缸的下降速度快，油缸无杆腔的压力较高，因而能量损失较大。为降低能量损失，实现节能，通常将动臂油缸的无杆腔的油液通过再生装置进行回收利用，实现流量再生。
3.然而，现有技术中一般通过流量再生阀把动臂油缸无杆腔的回油引入到有杆腔，仅作为有杆腔的补充油液使用，并没有真正实现能量的回收。或者，仅在动臂下降和斗杆伸出复合操作时，通过流量再生阀把动臂油缸无杆腔的油液引入到斗杆油缸有杆腔使用，再生流量应用范围小，利用率低。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种流量再生液压系统和工程机械，能够实现低成本、高效率的流量再生，扩大再生流量的应用范围，且节能减排。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种流量再生液压系统，所述流量再生液压系统包括：
6.动臂油缸液压回路，包括控制动臂油缸伸缩的动臂主阀以及与所述动臂主阀相连的油缸供油油路；
7.并联供油油路，为多个执行机构液压回路并联供油；
8.流量再生阀，设置在连接于所述动臂油缸的无杆腔与所述并联供油油路之间的流量再生油路中。
9.在一些实施方式中，所述流量再生阀包括两位两通的开关换向阀并能够在再生控制端的控制下切换至流量导通位。
10.在一些实施方式中，所述流量再生阀还包括：
11.流量再生单向阀，设置在所述流量再生阀内并位于所述流量导通位下的阀内连通油路中。
12.在一些实施方式中，所述流量再生阀还包括：
13.流量再生单向阀，与所述两位两通的开关换向阀串联设置在所述流量再生油路中，且所述流量再生单向阀更靠近所述并联供油油路设置。
14.在一些实施方式中，所述流量再生液压系统还包括：
15.动臂辅阀，设置在连接于所述并联供油油路与所述动臂油缸的无杆腔之间的辅助供油油路中。
16.在一些实施方式中，所述流量再生液压系统还包括：
17.串联主阀油路，一端与所述并联供油油路相连，所述动臂辅阀和多个所述执行机构液压回路的各自的执行机构主阀依次串联设置在所述串联主阀油路中；
18.其中，所述动臂辅阀为两位四通换向阀并在辅阀控制端的控制下切换于第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述辅助供油油路导通且所述串联主阀油路截止，在所述第二阀位，所述辅助供油油路截止且所述串联主阀油路导通。
19.在一些实施方式中，所述动臂主阀包括：
20.第一主阀控制端，用于控制切换至驱使所述动臂油缸的活塞杆缩回的第一切换位；
21.第二主阀控制端，用于控制切换至驱使所述动臂油缸的活塞杆伸出的第二切换位；
22.其中，在所述第一切换位，所述动臂主阀的阀内回油油路中设有节流孔。
23.在一些实施方式中，所述动臂主阀、所述流量再生阀和所述动臂辅阀组成集成阀组，所述集成阀组包括：
24.第一阀杆和第二阀杆，沿第一方向间隔布置在阀内并能够各自沿与所述第一方向垂直的第二方向阀芯移动，所述第一阀杆设有阀杆内流道；
25.阀体，在所述第一方向上，所述阀体的靠近所述第一阀杆的端部设有与所述并联供油油路相连的并联供油阀口以及回油阀口，所述阀体的靠近所述第二阀杆的端部设有与所述油缸供油油路相连的油缸供油阀口以及位于所述油缸供油端口两侧的无杆腔连接阀口和有杆腔连接阀口；在所述第二方向上，所述第一阀杆的两端分别为所述再生控制端和所述辅阀控制端，所述第二阀杆的两端分别为所述第一主阀控制端和所述第二主阀控制端；以及
26.流量再生单向阀；
27.其中，在所述第一主阀控制端和所述再生控制端的控制作用下，所述油缸供油阀口与所述有杆腔连接阀口连通，所述无杆腔连接阀口与所述阀杆内流道的第一端连通，所述阀杆内流道的第二端流出的再生油液能够打开所述流量再生单向阀并流向所述并联供油阀口。
28.在一些实施方式中，所述流量再生单向阀在所述阀体内沿所述第二方向布置并对位设置在所述阀杆内流道的第二端；或者，所述流量再生单向阀在所述阀体内沿所述第一方向布置并连接于所述阀杆内流道的第二端与所述并联供油阀口之间的连接油路中。
29.此外，本发明还提供了一种工程机械，所述工程机械包括上述的流量再生液压系统。
30.在本发明的流量再生液压系统中，在设置为动臂油缸供油的油缸供油油路之外，还设有为多个执行机构液压回路并联供油的并联供油油路，进而流量再生阀设置在动臂油缸的无杆腔与并联供油油路之间，从而可将动臂下降时动臂油缸无杆腔的油液通过流量再生阀引入并联工作油路，可供并联油路上的其他执行机构使用，实现了流量再生，而且也扩大了流量的应用范围，通过流量的进一步合理分配，能更节能减排，而且提高使用效率。
31.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
32.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：
33.图1为根据本发明的一种实施方式的流量再生液压系统的液压原理图；
34.图2为图1的流量再生液压系统中所使用的流量再生阀的集成阀组的结构示意图；
35.图3为图2的集成阀组在实现流量再生时的状态示意图，其中箭头方向标示了液压油流向；
36.图4为根据本发明的另一种实施方式的流量再生液压系统的液压原理图；
37.图5为图4的流量再生液压系统中所使用的流量再生阀的集成阀组的结构示意图，其中箭头方向标示了流量再生状态下的液压油流向。
38.附图标记说明
39.100
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动臂油缸
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200
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第一执行机构主阀
40.300
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第二执行机构主阀
ꢀꢀꢀ
400
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集成阀组
[0041]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
动臂主阀
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流量再生阀
[0042]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
动臂辅阀
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阀体
[0043]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流量再生单向阀
ꢀꢀꢀꢀꢀ6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
节流孔
[0044]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一阀杆
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第二阀杆
[0045]
71
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阀杆内流道
[0046]
p1
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油缸供油油路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
p2
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并联供油油路
[0047]
p3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
串联主阀油路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t
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回油阀口
[0048]
a1
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无杆腔
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b1
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有杆腔
[0049]
a1
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无杆腔连接阀口
ꢀꢀꢀꢀꢀ
b1
’ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
有杆腔连接阀口
[0050]
p1
’ꢀꢀꢀꢀꢀ
油缸供油阀口
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p2
’ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
并联供油阀口
[0051]
pa1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一主阀控制端
ꢀꢀꢀꢀꢀ
pa2
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再生控制端
[0052]
pb1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二主阀控制端
ꢀꢀꢀꢀꢀ
pb2
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辅阀控制端
具体实施方式
[0053]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0054]
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0055]
为了实现低成本且更充分地利用流量再生油液，本发明提供了一种新型的流量再生液压系统。如图1至图3所示的具体实施方式中，流量再生液压系统包括：
[0056]
动臂油缸液压回路，包括控制动臂油缸100伸缩的动臂主阀1以及与动臂主阀1相连的油缸供油油路p1；
[0057]
并联供油油路p2，为多个执行机构液压回路并联供油；
[0058]
流量再生阀2，设置在连接于动臂油缸100的无杆腔a1与并联供油油路p2之间的流量再生油路中。
[0059]
相较于现有技术中将再生油液仅作为有杆腔的补充油液使用，或者仅引入斗杆油缸有杆腔，或者通过更复杂的阀组系统引入到多个工作油路，本发明则通过优化的油路设计和阀组设计，实现更低成本、简单可靠且更充分利用的流量再生。
[0060]
其中具体地，通过引入并联供油油路p2，将动臂油缸下降时的无杆腔回油引入并联供油油路p2，从而可作为回转、斗杆等其他执行机构的工作油液使用。如图1所示，油缸供油油路p1专为动臂油缸100供油，动臂主阀1设置在油缸供油油路p1中，并联供油油路p2为多个执行机构液压回路并联供油，共同液压驱动例如第一、第二执行机构等工作，即图1所示的第一执行机构主阀200、第二执行机构主阀300分别并联于并联供油油路p2中。
[0061]
在此基础上，设有流量再生阀2的流量再生油路连接于动臂油缸100的无杆腔a1与并联供油油路p2之间，从而在动臂油缸100的活塞杆下降时，可将无杆腔a1的回油通过流量再生油路引入到并联供油油路p2，进而可在多个执行机构中合理分配使用，从而扩大了流量再生油液的使用范围和使用效率。
[0062]
进一步地，流量再生液压系统还可包括动臂辅阀3，动臂辅阀3设置在连接于并联供油油路p2与动臂油缸100的无杆腔a1之间的辅助供油油路中。这样，在动臂油缸100的活塞杆上升时，由于负载大，因而在油缸供油油路p1的供油之外，还通过辅助供油油路将并联供油油路p2中的压力油也引入无杆腔a1中，以增强油缸的顶出动力。具体应用时，结合动臂主阀1和动臂辅阀3，可通过反馈控制方式来控制动臂油缸100的活塞杆伸出速度，达到优化节能目的。
[0063]
其中，设有流量再生阀2的流量再生油路和设有动臂辅阀3的辅助供油油路为并列油路，均连接在无杆腔a1与并联供油油路p2之间。流量再生阀2、动臂辅阀3均为可控的开关换向阀，例如电磁开关阀等。但在本实施方式中，为便于统一控制，流量再生阀2、动臂辅阀3均采用液控换向阀的形式，更具体地，图1中的流量再生阀2、动臂辅阀3均采用简单的两位换向阀。
[0064]
具体到流量再生阀2，图1中采用了简单的两位两通的开关换向阀并具有再生控制端pa2。开关换向阀为常闭阀，一般处于右位，仅在再生控制端pa2通入压力控制油时，流量再生阀2可切换至图示的左位，即在再生控制端pa2的控制下切换至流量导通位。
[0065]
此外，流量再生阀2还可包括流量再生单向阀5，流量再生单向阀5的作用在于当动臂油缸100的活塞杆下降，通过再生控制端pa2导通流量再生油路时，若无杆腔a1的回油油液的油压不足，则不能进入并联供油油路p2，但也不能让并联供油油路p2中的压力油倒灌至无杆腔a1以阻碍活塞杆下降，因此，流量再生单向阀5在于防止压力油从并联供油油路p2通过流量再生油路流向无杆腔a1。
[0066]
需要说明的是，无杆腔a1的回油油液作为再生油液，其克服流量再生单向阀5的背压后，所剩压力至少还应大于并联供油油路p2的压力油，方才可用。
[0067]
在图1中，流量再生单向阀5设置在流量再生阀2内并位于流量导通位下的阀内连通油路中。即流量再生单向阀5与两位两通的开关换向阀集成在一起。但在另一实施方式中，如图4所示，流量再生单向阀5也可设置在流量再生阀2外，即流量再生单向阀5与两位两通的开关换向阀串联设置在流量再生油路中，且流量再生单向阀5更靠近并联供油油路p2设置。
[0068]
具体到动臂辅阀3，在图1、图4中，动臂辅阀3为两位四通换向阀并在辅阀控制端pb2的控制下切换于第一阀位和第二阀位。与流量再生阀2的两位两通的开关换向阀不同的是，动臂辅阀3为两位四通的开关换向阀，流量再生液压系统还包括串联主阀油路p3，串联主阀油路p3的一端与并联供油油路p2相连，动臂辅阀3和多个执行机构液压回路的各自的
执行机构主阀依次串联设置在串联主阀油路p3中。因此，动臂辅阀3既是辅助供油油路的开关阀，也是串联主阀油路p3的开关阀。
[0069]
具体地，在辅阀控制端pb2导入压力控制油时，切换至第一阀位，即图示的左位，此时辅助供油油路导通且串联主阀油路p3截止，在辅阀控制端pb2未导入压力控制油时，切换至第二阀位，即图示的右位，辅助供油油路截止且串联主阀油路p3导通。这样，在动臂辅阀3切换至第二阀位时，串联主阀油路p3导通，若图示的第一执行机构主阀200、第二执行机构主阀300均处于中位时，则串联主阀油路p3完全导通，可将并联供油油路p2的部分压力油通过串联主阀油路p3引出，作为诸多他用，例如作为先导控制油路等。但需要说明的是，串联主阀油路p3的具体用途与连接等，由于并非本技术的关键，因而不做详细展述。
[0070]
具体到动臂主阀1，在图1、图4中，动臂主阀1包括：
[0071]
第一主阀控制端pa1，用于控制切换至驱使动臂油缸100的活塞杆缩回的第一切换位；
[0072]
第二主阀控制端pb1，用于控制切换至驱使动臂油缸100的活塞杆伸出的第二切换位；
[0073]
其中，在第一切换位，动臂主阀1的阀内回油油路中设有节流孔6。
[0074]
这样，在第一主阀控制端pa1通入压力控制油，使得动臂主阀1切换至第一切换位(即图1、图4中所示的右位)时，油缸供油油路p1向有杆腔b1泵送液压油，驱使动臂油缸100的活塞杆下降。此时，无杆腔a1的回油的一路经过动臂主阀1回油，另一路通过流量再生油路流向并联供油油路p2。其中，在经过动臂主阀1回油时，由于动臂主阀1内的节流孔6的节流作用，可使得经过动臂主阀1的回油油量极少，绝大部分油液可作为再生流量流向并联供油油路p2。
[0075]
其中需要说明的是，节流孔6或其他节流元件的选择及其节流参数设定等可根据需要进行具体设定。进一步地，节流孔6或其他节流元件可设置为节流阀口可调，从而还可通过节流阀口开度调节来调整再生油流量，或者调节动臂活塞杆的回收速度，达到优化节能目的。
[0076]
另外，并联供油油路p2和油缸供油油路p1可以通过单一液压泵泵送油液，也可分别配备各自的独立液压泵，本发明对此并不做特别限定。
[0077]
可见，根据本发明的流量再生液压系统中，在例如挖掘机的动臂下降时，动臂油缸无杆腔的油液通过流量再生阀2可进入并联供油油路p2，若无杆腔a1的油液压力低于并联供油油路p2中的工作压力，油液回油箱；若无杆腔a1的油液压力高于并联供油油路p2的压力或某执行机构的压力，则油液根据情况分配到执行机构(如回转、斗杆)使用，实现流量再生，扩大再生流量的应用范围，从而实现了节能减排，提高了效率。
[0078]
在上述液压原理的基础上，动臂主阀1、流量再生阀2和动臂辅阀3均采用了简单阀件，成本低，而且进一步可组合形成集成阀组400，以简单模块化，便于制造、安装、使用，成本更低。作为示例，参见图2、图3，集成阀组400可包括：
[0079]
第一阀杆7和第二阀杆8，沿第一方向(即图2的纸面竖向)间隔布置在阀内并能够各自沿与第一方向垂直的第二方向(即图2的纸面横向)阀芯移动，第一阀杆7设有阀杆内流道71；
[0080]
阀体4，在第一方向上，阀体4的靠近第一阀杆7的端部设有与并联供油油路p2相连
的并联供油阀口p2’以及回油阀口t’，阀体4的靠近第二阀杆8的端部设有与油缸供油油路p1相连的油缸供油阀口p1’以及位于油缸供油端口两侧的无杆腔连接阀口a1’和有杆腔连接阀口b1’；在第二方向上，第一阀杆7的两端分别为再生控制端pa2和辅阀控制端pb2，第二阀杆8的两端分别为第一主阀控制端pa1和第二主阀控制端pb1；以及流量再生单向阀5。
[0081]
在此结构的集成阀组400中，参见图3，在第一主阀控制端pa1和再生控制端pa2通入液控压力油时，第一阀杆7左移，第二阀杆8右移，从而第二阀杆8的右移使得油缸供油阀口p1’与有杆腔连接阀口b1’连通，第一阀杆7的左移使得无杆腔连接阀口a1’与阀杆内流道71的第一端连通，阀杆内流道71的第二端流出的再生油液能够打开流量再生单向阀5并流向并联供油阀口p2’，实现流量再生。其中，上述的流量再生路径可参见图3的箭头所示。
[0082]
需要说明的是，在无杆腔连接阀口a1’的回油与阀杆内流道71的第一端连通的同时，也连通节流孔(未显示)，进而导向回油阀口t’，但由于节流效果，在回油油液的压力足够大时，大部分流向了并联供油阀口p2’，即流向并联供油油路p2，而回流油箱的油量极少。
[0083]
对应于图1的液压原理图中所示的流量再生阀2，图2、图3中的流量再生单向阀5在阀体4内沿第二方向布置并对位设置在阀杆内流道71的第二端，即设置在流量再生阀2的阀内，具体而言，流量再生单向阀5设置在具有阀杆内流道71的第一阀杆7中。
[0084]
对应于图4的液压原理图中所示的流量再生阀2，图5中的流量再生单向阀5在阀体4内沿第一方向布置并连接于阀杆内流道71的第二端与并联供油阀口p2’之间的连接油路中，即布置在流量再生阀2的阀外。
[0085]
上述的集成阀组400和流量再生液压系统可应用于具有较大动臂的工程机械中，例如液压挖掘机、高空作业机械等等，从而低成本、高效地实现了动臂流量再生，节能减排。流量再生单向阀5将动臂油缸下降时返回的油液引入到并联供油油路p2，可作为回转、斗杆等其他执行机构的工作油使用。
[0086]
以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等改动均应包含在本发明的保护范围之内。
[0087]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0088]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。