全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀制造技术

一种用于工程机械的出口节流负载口独立控制阀，采用两位三通换向阀作为液压缸两腔高低压油路切换阀，使得进出口可以独立地连通高压或者低压油路，实现能量再生与回收；通过三位四通换向阀换向阀保证流量控制单元始终位于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流调速方式控制执行器速度，消除进口节流损失并减少流量控制阀数量；流量控制单元采用多个二通开关阀并联，通过脉冲编码调制或者脉冲数调制的数字控制方法，实现流量控制功能。该阀所有元件均为开关型，无需使用任何比例控制单元。本发明专利技术能够有效降低负载口独立控制阀的开发成本，进一步减小阀口节流损失。同时可实现进出口独立控制、能量再生与回收等降低系统能耗的功能。

Outlet Throttle Load Port Independent Control Valve with Full Switch Valve Combination

An independent control valve for the outlet throttle load port of construction machinery uses two three-way reversing valves as high and low pressure oil circuit switching valves for two chambers of hydraulic cylinder, so that the inlet and outlet can independently connect the high or low pressure oil circuit to realize energy regeneration and recovery. Through three four-way reversing valves, the flow control unit can always be located on the outlet oil path of hydraulic cylinder to fully open the inlet. The outlet throttle speed regulation mode controls the actuator speed, eliminates the import throttle loss and reduces the number of flow control valves; the flow control unit uses multiple two-way on-off valves in parallel, and realizes the flow control function through the digital control method of pulse code modulation or pulse number modulation. All components of the valve are switching type without any proportional control unit. The invention can effectively reduce the development cost of the load port independent control valve and further reduce the throttling loss of the valve port. At the same time, it can realize the functions of independent import and export control, energy regeneration and recovery to reduce energy consumption of the system.

【技术实现步骤摘要】
全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀
本专利技术涉及液压控制阀，尤其是一种工程机械用液压控制阀。
技术介绍
工程机械液压系统通过有限数量动力源控制多个执行器，具有流量与压力要求实时变化，阻抗负载与超越负载频繁变换等特点。控制阀是工程机械液压系统的核心控制元件。传统工程机械液压系统控制阀为单阀芯阀的多路阀，其进出阀口机械联动，因此硬件通用性较差，操控性与节能型难以达到最优。负载口独立控制阀打破进出口机械耦合的约束，可独立地控制进出口节流面积，有效改善传统多路阀存在的问题。但是现有负载口独立控制阀均采用2个三位四通比例方向阀或者4个二位二通比例阀的组合，进出节流口均需比例阀控制，因此存在不必要的进口节流损失，且由于比例控制单元较多，导致开发成本较高，安全性及可靠性较低，往往不能满足工业产品中的低成本、高可靠性的要求。
技术实现思路
为了克服已有负载口独立控制阀高成本、低可靠性的不足，本专利技术提供一种能够有效满足进出口独立控制功能，同时节流损失少，所用元件成本低，控制简单且安全可靠的工程机械液压系统控制阀。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀，包括无杆腔高低压油路电磁切换阀1、有杆腔高低压油路切换阀2、电磁换向阀3、流量控制单元4；所述负载口独立控制阀P口连接泵高压油口，T口连接油箱，工作油口A和B为换向阀工作油口a3和b3，分别与液压缸进出口连通；所述换向阀3采用三位四通方向阀来控制液压缸的运动方向及停止；换向阀3的进油口p3与无杆腔高低压油路切换阀1的工作油口a1连通；换向阀3的回油口t3与及有杆腔高低压油路切换阀2的工作油口a2连通；采用两位三通电磁阀作为高低压油路切换阀1和2，使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现液压缸的能量再生与回收；流量控制单元4布置在有杆腔高低压油路切换阀1、2与换向阀3之间，其进油口a4与换向阀3的回油口t3相连，其出油口b4与切换阀2的工作油口a2相连；通过换向阀3保证该流量控制单元4始终处于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流控制方法控制执行器的速度，降低流量控制阀的数量及进口节流损失。进一步，流量控制单元由多个单向通流的开关阀组成，开关阀组按照通径由小到大并联排列，以代替比例控制阀；控制方式采用脉冲编码调制（PCM）或者脉冲数调制（PNM）的数字控制方法，通过控制各阀口开启/关闭的动作时序，改变开关阀通断状态的组合，继而调节流量控制单元的输出流量。更进一步，所述流量控制单元中的开关阀通过插装方式安装在一个独立阀块上，并与其它换向阀及切换阀通过板式安装方式共同安装在一个阀块上。本专利技术的有益效果主要表现在：1.通过换向阀工作位变换，能够有效满足四象限负载工况下的运动控制要求；同时，实现流量再生、能量回收等功能，降低液压系统的能量损失；2.出口节流控制方式使得进口全开，降低了进口阀的阀口压力损失；此外，由于仅需单侧节流控制，降低了比例流量控制单元的数量；3.采用多个开关阀并联组合代替传统比例阀，节约成本并提高可靠性。同时，由于各个开关阀的通径远小于单个比例阀的通径，因此可优化控制性能，提高响应速度及鲁棒性。附图说明图1是依据本专利技术的全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀原理图。图2是流量控制单元的原理图。图3是针对实施例的多执行器液压控制系统原理图。图4是针对5个开关阀并联的流量控制单元的脉冲编码控制及输出流量图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1，图2和图3，一种全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀，该控制阀能够驱动液压执行器在四象限负载工作。在阻抗负载时，液压缸可伸出和缩回；在超越负载时，液压缸两腔可同时连通低压回油路的差动模式，工作在能量回收模式利用超越负载的能量而无需泵供油；在多执行器系统，轻载液压缸两腔可同时连通泵高压油路，工作在流量再生模式降低泵的供油流量。液压缸的速度可以通过流量控制单元调节，采用脉冲编码调制（PCM）或者脉冲数量调制（PNM）的数字控制方法，改变流量控制单元中各个开关阀的开启和关闭状态，调节开关阀的动作序列，继而调节通过流量控制单元的总流量。本实施例中，所述切换阀1失电，切换阀2得电，换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔连通泵高压油，有杆腔连通低压回油路，流量控制阀位于工作油口B与切换阀2之间，活塞杆伸出，推动阻力负载，运动速度通过流量控制单元4调节；本实施例中，所述切换阀1得电，切换阀2失电，换向阀3电磁铁b得电，液压缸无杆腔连通低压回油路，有杆腔连通泵高压油，流量控制阀位于工作油口A与切换阀2之间，活塞缩回，推动阻力负载，运动速度通过流量控制单元4调节；本实施例中，所述切换阀1和2均失电，换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通泵高压油，活塞伸出，形成能量再生回路，有杆腔的回油重新流回无杆腔，降低泵的所需流量；本实施例中，所述切换阀1和2均得电，换向阀3电磁铁a得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通低压回油路，活塞伸出回，形成能量回收回路，无杆腔的回油重新流回有杆腔，回收超越负载的能量，无需泵供油；本实施例中，所述切换阀1和2均得电，换向阀3电磁铁b得电，液压缸无杆腔和有杆腔均连通低压回油路，活塞缩回，形成能量回收回路，无杆腔的回油重新流回有杆腔，回收超越负载的能量，无需泵供油；本实施例中，所述切换阀1、切换阀2、换向阀3和流量控制单元均失电，换向阀3处于中位截止状态，流量控制单元中各开关阀均闭合，通过开关阀的截止功能，使得液压缸停止在所需位置。参照图4，流量控制单元的控制方法如下：在本实施例中，针对5个开关阀组成的流量控制单元，每个开关阀在额定压差时的流量为qi（i=1,2,3,4,5）。开关阀接收来自数字控制器的0信号则关闭，接收自数字控制器的1信号则打开。开关阀的通断状态即为二进制码的1位，采用5位二进制码可实现总共25种控制流量的调节。每一个二进制码对应一组开关状态组合，该状态下的控制流量则为通过开启状态开关阀的流量之和。控制器根据目标控制流量计算所需阀口开度，经过量化后输出相应的二进制码，即可通过出口节流控制方式实现液压缸的速度控制。需要注意的是，流量控制的分辨率由流量控制单元中的开关阀数量决定；如果需要提高流量的分辨率，可拓展并联开关阀的数量，并减小各阀全开时通流能力的差值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀，其特征在于：包括无杆腔高低压油路切换阀、有杆腔高低压油路切换阀、换向阀、流量控制单元，所述换向阀工作油口与液压缸进出口连通，采用三位四通方向阀来控制液压缸的运动方向及停止；换向阀的进油口与回油口分别与无杆腔及有杆腔的高低压油路切换阀工作油口连通，采用两位三通换向阀作为高低压油路切换阀，使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现液压缸的能量再生与回收。

【技术特征摘要】
1.一种全开关阀组合的出口节流负载口独立控制阀，其特征在于：包括无杆腔高低压油路切换阀、有杆腔高低压油路切换阀、换向阀、流量控制单元，所述换向阀工作油口与液压缸进出口连通，采用三位四通方向阀来控制液压缸的运动方向及停止；换向阀的进油口与回油口分别与无杆腔及有杆腔的高低压油路切换阀工作油口连通，采用两位三通换向阀作为高低压油路切换阀，使得液压缸两腔可以独立地连通高压或者低压油路，实现液压缸的能量再生与回收。2.如权利要求1所述的出口节流负载口独立控制阀，其特征在于：流量控制单元布置在有杆腔高低压油路切换阀与换向阀之间，通过换向阀保证该流量控制单元始终处于液压缸出口油路上，以进口全开、出口节流控制方法控制执行器的速度，降低流量控制阀的数量及进口节流损失。...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁孺琦，王胜，胡国良，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36