專利名稱:液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及到諸如液壓挖掘機(jī)和液壓起重機(jī)之類的液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),這種傳統(tǒng)系統(tǒng)均帶有多個(gè)液壓致動(dòng)器。更具體地說是涉及到一種使用流量調(diào)節(jié)閥來控制供給液壓致動(dòng)器的液壓液流速的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),每一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥都有壓力補(bǔ)償作用。
迄今的液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械(例如挖掘機(jī)和液壓起重機(jī))用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)均有多個(gè)液壓致動(dòng)器,這種液壓系統(tǒng)一般由下列幾個(gè)部分組成至少1個(gè)液壓泵、多個(gè)液壓致動(dòng)器(它們通過各個(gè)主通路與液壓泵相連并由液壓泵輸送液壓液體進(jìn)行傳動(dòng))以及分別與液壓泵和各液壓致動(dòng)器間的各主通路相連的多個(gè)流量調(diào)節(jié)閥。
美國專利No.4,617,854發(fā)明了這樣一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),它在每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥的主通路上游裝一個(gè)輔助閥,輔助閥中有兩個(gè)相對的工作零件,流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口壓力和出口壓力都引入到其中的第一個(gè)零件上、而液壓泵的輸送壓力和多個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力則都引入到第二個(gè)零件上。此外,還配置了一個(gè)負(fù)荷傳感式的泵調(diào)節(jié)器,用來使液壓泵的輸送壓力保持比最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值。在此布局中,由于把流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口壓力和出口壓力都引入到輔助閥相對的工作零件的第一個(gè)零件,就使流量調(diào)節(jié)閥的負(fù)荷壓力得以補(bǔ)償。而且,通過把由泵調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的液壓泵輸送壓力和多個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力引入到輔助閥相對的工作零件的第二個(gè)零件,這在多個(gè)各自具有不同負(fù)荷壓力的液壓致動(dòng)器聯(lián)合工作中,就有可能使得即使在各液壓致動(dòng)器的指令流速(即要求的流速)之總和超過液壓泵的最大輸送流速的情況下,液壓泵的輸送流速仍能按照指令流速的相對比值來分配,因而保證了液壓液在較高負(fù)荷一邊也能可靠地通過液壓致動(dòng)器。
另一方面,美國專利No.4,535,809發(fā)明了一種針對單個(gè)而不是多個(gè)液壓致動(dòng)器的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),在此系統(tǒng)中,每一個(gè)同液壓泵與液壓致動(dòng)器之間的主通路連接的流量調(diào)節(jié)閥是由一個(gè)座閥式的主閥與一個(gè)連接在主閥的反壓室與輸出端之間的控制管路的導(dǎo)閥組成的。在控制管路中,也配置一個(gè)輔助閥,而導(dǎo)閥的輸入和輸出壓力分別引入到輔助閥相對的各個(gè)工作零件上,以便產(chǎn)生壓力補(bǔ)償作用。該專利還發(fā)明一種改型機(jī)構(gòu),采用自負(fù)荷壓力來改變單個(gè)液壓致動(dòng)器的操作,以便修正壓力補(bǔ)償作用。
但是,在專利No.4,617,854中,配置在主通路的流量調(diào)節(jié)閥和輔助閥都包含有尺寸較大的滑閥,因此,如果為了節(jié)能而提高液壓通路的壓力時(shí),就會(huì)出現(xiàn)有相當(dāng)量的液壓液從這些滑閥中漏失的問題,而且,由于輔助閥是配置在流速較大的主通路內(nèi),又會(huì)引起另一個(gè)問題,即增大輔助閥的壓力損失。
一般說來,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓致動(dòng)器最好以相同的流速供給液壓液,而不受自負(fù)荷壓力和其它液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力所影響。同時(shí),在某種情況下,用于液壓挖掘機(jī)一類機(jī)械的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)最好能根據(jù)工作部件類型和工作方式由自負(fù)荷壓力或其它的液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力來起作用,因此最好由相聯(lián)的液壓致動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)。
例如,當(dāng)液壓挖掘機(jī)同時(shí)進(jìn)行擺動(dòng)操作和起吊操作把土裝到卡車上時(shí),在擺動(dòng)操作之初,旋座馬達(dá)的負(fù)荷壓力就會(huì)升高,并且超過保護(hù)管路的安全閥的限制壓力(因?yàn)閿[動(dòng)體是慣性體)。相反地,代表懸臂保持壓力的懸臂負(fù)荷壓力卻低于擺動(dòng)負(fù)荷壓力,在這樣的工作方式中,如果在擺動(dòng)操作之初擺動(dòng)負(fù)荷壓力保持在較高水平時(shí)供給到懸臂的液壓液盡可能多,而不減壓,那么能量的浪費(fèi)就小些,起吊操作和擺動(dòng)操作能夠自動(dòng)地調(diào)節(jié)各自的速度,以致在初始階段,起吊速度增加比擺動(dòng)速度快,在懸臂升起到一定高度后,擺動(dòng)速度才逐漸增大。
同理,在單獨(dú)擺動(dòng)操作或與其它液壓致動(dòng)器聯(lián)合的擺動(dòng)操作中,在擺動(dòng)之初,擺動(dòng)負(fù)荷壓力要超過安全閥的限制壓力(如上所述),因此,如果供給旋座馬達(dá)的液壓液的量能夠隨擺動(dòng)負(fù)荷壓力之增加而減少的話,能量的浪費(fèi)就會(huì)少些。
在液壓致動(dòng)器的某些工作方式中,例如在由懸臂和支臂聯(lián)合動(dòng)作構(gòu)成垂直表面的操作中,希望根據(jù)懸臂操縱桿與支臂操縱桿的操縱量之比值精確地分配流速,而不管負(fù)荷壓力的大小。
因此,象液壓挖掘機(jī)這一類結(jié)構(gòu)機(jī)械最好具有流量調(diào)節(jié)閥的特性,這種閥不僅僅決定于特定的壓力補(bǔ)償作用和/或液流分配作用,而且可改變成容易產(chǎn)生各種取決于工作部件類型和工作方式的功能。并被各個(gè)液壓致動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)。
但是,在美國專利No.4,617,854中,采用上面所述的輔助閥來獲得壓力補(bǔ)償作用和流量分配作用時(shí),并未考慮到利用從其他液壓致動(dòng)器來的負(fù)荷壓力或自負(fù)荷壓力的影響來改變這些功能。因此,該專利不能滿足上面所述根據(jù)工作部件的類型來改變流量調(diào)節(jié)閥特性的要求。
美國專利No.4,535,809發(fā)明的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是針對單個(gè)液壓致動(dòng)器的,所以,采用輔助閥只能實(shí)現(xiàn)與單個(gè)液壓致動(dòng)器操作有關(guān)的壓力補(bǔ)償作用,或者只能引入單個(gè)液壓致動(dòng)器的自負(fù)荷壓力的影響來改變壓力補(bǔ)償作用。因此,該專利沒有同在多個(gè)液壓致動(dòng)器聯(lián)合工作時(shí)改變各種作用的技術(shù)聯(lián)系起來。具體地說,就是未考慮到其他液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力的影響來改變壓力補(bǔ)償作用和流量分配作用。
本發(fā)明的目的就是提供一種液體漏失少、而且壓力損失小的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),它能根據(jù)液壓機(jī)械工作部件的類型和工作方式來改變流量調(diào)節(jié)閥的特性。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明提出一種由下列部分組成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)至少設(shè)有一臺液壓泵;至少有第一和第二液壓致動(dòng)器,它們通過各自的主通路與液壓泵相連接,并由液壓泵輸送的液壓液來驅(qū)動(dòng);設(shè)有第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置同液壓泵與第一、第二液壓致動(dòng)器之間的各主通路相連接;設(shè)有泵控制裝置,用來控制液壓泵的輸送壓力;第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置都包含具有可根據(jù)工作零件操縱量改變開啟程度的第一閥和與之并列連接的第二閥,用以控制第一閥裝置的進(jìn)口壓力與出口壓力之間的壓力差;有一個(gè)同第一和第二流量調(diào)節(jié)閥相關(guān)聯(lián)的控制裝置,用來根據(jù)第一閥的輸入壓力和輸出壓力以及液壓泵的輸送壓力和第一、第二液壓致動(dòng)器之間的最大負(fù)荷壓力來控制第二閥,其中,第一和第二流量調(diào)節(jié)閥都包含一個(gè)座閥式的主閥,它有一個(gè)閥體用來控制與主通路連接的進(jìn)口和出口之間的液體傳送;一個(gè)可根據(jù)閥體位移大小改變開啟程度的可變限流器;一個(gè)反壓室,通過可變限流器與進(jìn)口連通并產(chǎn)生控制壓力,在閥關(guān)閉方向?qū)﹂y體加壓;還有連接在反壓室與主閥的出口之間的控制管路,其中,第一閥裝置由連接在控制管路的導(dǎo)閥組成,用來控制通過控制管路的導(dǎo)流,而第二閥裝置是由連接在控制管路的輔助閥組成,用來控制導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力之間的壓力差,其中,控制裝置控制第一和第二流量調(diào)節(jié)閥的輔助閥裝置,因此使導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力之間的壓力差符合下列方程式表達(dá)的關(guān)系,該方程式表示液壓泵的輸送壓力和第一、第二液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力之間的壓力差和各液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力與自負(fù)荷壓力之間的壓力差以及自負(fù)荷壓力的關(guān)系,ΔPz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl式中ΔPz導(dǎo)閥進(jìn)口壓力與出口壓力之壓力差;
Ps液壓泵的輸送壓力;
Plmax第一和第二液壓致動(dòng)器之間的最大負(fù)荷壓力;
Pl第一和第二液壓致動(dòng)器各自的自負(fù)荷壓力α、β、γ第一、第二和第三常數(shù)。
第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ被調(diào)整到各自的預(yù)定值。
本發(fā)明從各種觀點(diǎn)研究了裝在控制管路中的輔助閥與通過導(dǎo)閥的壓力差之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)通過受輔助閥裝置控制的導(dǎo)閥之壓力差ΔPz一般地可由上述方程來表達(dá)。
該方程式的意義如下方程右邊第一項(xiàng)Ps-Plmax對所有流量調(diào)節(jié)閥都是相同的,因而控制著聯(lián)合工作時(shí)的流量分配作用;第二項(xiàng)Plmax-Pl隨其它致動(dòng)器中最大負(fù)荷壓力而變化,因而控制著聯(lián)合工作時(shí)的調(diào)諧作用,第三項(xiàng)γPl隨自負(fù)荷壓力而變化,因而控制著自壓力補(bǔ)償作用。致動(dòng)或非致動(dòng),以及這三種作用的大小,取決于常數(shù)α、β、γ各自的值。更具體來說,由第一項(xiàng)代表的流量分配作用是聯(lián)合工作中的一項(xiàng)重要的基本功能,因此,常數(shù)α被設(shè)為一個(gè)正的預(yù)定值,而與相聯(lián)的工作零件的類型無關(guān)。反之,由第二項(xiàng)和第三項(xiàng)分別代表的調(diào)諧作用和自壓力補(bǔ)償作用卻是與工作零件和工作方式有關(guān)的附加功能,因此常數(shù)β、γ均設(shè)為包括“零”的預(yù)定值。這樣確定α、β、γ后,就有可能產(chǎn)生流量分配功能,或者在流量分配功能的基礎(chǔ)上產(chǎn)生調(diào)諧功能和/或自壓力補(bǔ)償功能,從而能夠按照液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械的工作零件類型和工作方式來改變變流量調(diào)節(jié)閥的特性。
在本發(fā)明的上述布局中,輔助閥不是裝在主通路而是裝在控制管路中,而且,設(shè)在主通路上的主閥是座閥式結(jié)構(gòu),這就有可能使液壓管路的液體漏失較小,而且適于在高壓下工作。由于輔助閥裝在控制管路中,所以,盡管液流高速通過主管路,輔助閥也沒有明顯的壓力損失。
在本發(fā)明中,第一常數(shù)α最好滿足α≤K的關(guān)系,其中K為承受液壓泵通過入口的輸送壓力的主閥閥體的承壓面積與承受反壓室控制壓力的主閥閥體的承壓面積之比。這就把α(Ps-Plmax)決定的壓力差限制在通過較高負(fù)荷壓力一邊之導(dǎo)閥的最大壓力差之內(nèi)。因而,第一和第二流量調(diào)節(jié)閥便具有上述方程右邊第一項(xiàng)所定的壓力差(實(shí)際上彼此相等),所以,液體流速可按操作裝置的操縱量(即導(dǎo)閥的張開程度)的大小精確地分配,這就是流量分配功能。
第一常數(shù)α的含義為導(dǎo)流流速按照操作裝置的操縱量(即導(dǎo)閥的張開程度)成比例增大,也就是說,通過主閥的流速按操縱量大小成比例增長。因此,第一常數(shù)α調(diào)整到符合比例增長的某個(gè)合適的正值。在α=K的情況下,可得到最大的增長比例,從而獲得流量分配功能,使流速按操作裝置的操縱量大小的比例來分配。
從上面的敘述可以看出,第二常數(shù)β在考慮到相關(guān)的液壓致動(dòng)器與一個(gè)或多個(gè)其他的液壓致動(dòng)器聯(lián)合工作時(shí)的調(diào)諧功能后而調(diào)整到某個(gè)要求值。在不受其它液壓致動(dòng)器負(fù)荷壓力影響的最佳情況下,β=0。
同樣,從上面的敘述也會(huì)明白,第三常數(shù)γ在考慮到相聯(lián)的液壓致動(dòng)器的工作特性后調(diào)整到某一個(gè)要求值。特殊地說,在不受到自負(fù)荷壓力影響的最好情況下,γ=0。
控制裝置可包含多個(gè)液壓控制室(位于第一和第二流量調(diào)節(jié)閥的每一輔助閥中)和管路裝置,用來直接或間接地把液壓泵的輸送壓力、最大負(fù)荷壓力和導(dǎo)閥的進(jìn)口和出口壓力引入到多個(gè)液壓控制室。在這種情況下,多個(gè)液壓控制室各自的承壓面積就被確定,因而第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ得各自的預(yù)定值。
作為一個(gè)以液壓方式構(gòu)成的控制裝置的實(shí)例,把輔助閥設(shè)在主閥的反壓室與導(dǎo)閥之間,多個(gè)液壓控制室包含第一液壓控制室(對輔助閥在閥開啟方向加壓)和第二、三、第四液壓控制室(對輔助閥在閥關(guān)閉方向加壓),管路裝置包含第一管路(把主閥反壓室的控制壓力引到第一液壓室)、第二管路(把導(dǎo)閥的入口壓力引到第二液壓控制室)、第三管路(把最大負(fù)荷壓力引到第三液壓控制室)和第四管路(把液壓泵的輸送壓力引到第四液壓控制室)。
采用所配置的控制裝置,第一和第二流量調(diào)節(jié)閥都可把主閥和輔助閥合并而構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。這就成為一種緊湊而合理的閥結(jié)構(gòu)。
而且,控制裝置可以包含位于第一和第二流量調(diào)節(jié)閥的各個(gè)輔助閥裝置中的電磁操作零件;用來直接或間接地測定液壓泵的輸送壓力、最大負(fù)荷壓力、導(dǎo)閥的入口壓力和出口壓力的壓力指示器,以及數(shù)據(jù)處理裝置,用來根據(jù)壓力指示器來的信號計(jì)算導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力之間的壓力差,然后輸出一個(gè)壓力差信號至輔助閥的電磁操作零件。在此情況下,第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ就作為數(shù)據(jù)處理裝置中的預(yù)定值預(yù)先確定下來。
泵控制裝置可以是一種負(fù)荷傳感式的泵調(diào)節(jié)器,用以使液壓泵的輸送壓力保持比第一和第二液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值。由于這一特點(diǎn),泵調(diào)節(jié)器能有效地工作,故在幾個(gè)液壓致動(dòng)器中的輸送壓力與最大負(fù)荷壓力之間的壓力差Ps-P1max(按上面所述方程式右邊第一項(xiàng)確定)就保持在一個(gè)恒定值,因此,導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力和出口壓力之間的壓力差能控制到保持恒定,從而產(chǎn)生使流速保持不變的壓力補(bǔ)償功能,而與主閥的入口和出口之間的壓力差的變化無關(guān)。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明也提出一種液壓挖掘機(jī),它的結(jié)構(gòu)包括至少一臺液壓泵;多個(gè)液壓致動(dòng)器,通過各自的主通路與液壓泵連接,并由液壓泵來的液壓液所驅(qū)動(dòng);包括旋座、懸臂、支臂和鏟斗的一些工作零件,它們分別由幾個(gè)液壓致動(dòng)器來驅(qū)動(dòng);幾個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置,連接在液壓泵與幾個(gè)液壓致動(dòng)器之間的各自的主通路中;控制液壓泵輸送壓力的泵控制裝置;幾個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置,都包含有可按照工作裝置的工作量改變開啟程度的第一閥,與第一閥并列連接用來控制第一閥入口與出口之間壓力差的第二閥,與每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥相聯(lián)的控制裝置,以便根據(jù)第一閥的進(jìn)口壓力和出口壓力以及液壓泵的輸送壓力和幾個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力來控制第二閥,其中,每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥都包含有一個(gè)帶有閥體的座閥式主閥(用于控制連接在主通路的進(jìn)、出口之間的液流傳遞)、一個(gè)可按閥體的位移改變張開程度的可變限流器、一個(gè)通過可變限流器與進(jìn)口連通并產(chǎn)生操作壓力對閥體在閥關(guān)閉方向加壓的反壓室;在反壓室與主閥出口之間連接的控制管路;其中,第一閥裝置由連接在控制管路的導(dǎo)閥構(gòu)成,用于控制通過控制管路的導(dǎo)流,第二閥裝置由連接在控制管路的輔助閥裝置構(gòu)成,用于控制導(dǎo)閥進(jìn)口壓力與出口壓力之間的壓力差,而且,每一個(gè)同旋座、懸臂、支臂和鏟斗之中至少兩個(gè)工作零件相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的輔助閥裝置都由控制裝置控制,因而導(dǎo)閥進(jìn)口壓力和出口壓力之間的壓力差具有下列方程式表達(dá)的關(guān)系,該方程式表示液壓泵的輸送壓力與幾個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力之間的壓力差、每一個(gè)液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力與自負(fù)荷壓力之間的壓力差以及自負(fù)荷壓力之間的關(guān)系。
Pz-Pl=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl式中Pz導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力Pl導(dǎo)閥的出口壓力;
Ps液壓泵的輸送壓力;
Plmaxn個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力;
Pl每個(gè)液壓致動(dòng)器的自負(fù)荷壓力;
α、β、γ第一、第二和第三常數(shù)。
第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ調(diào)整到各自的預(yù)定值。
按照本發(fā)明這樣的設(shè)置,同旋座、懸臂、支臂和鏟斗中至少兩種工作零件相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的特性便可被調(diào)節(jié),并且可按工作零件類型和工作方式加以改變,從而有可能獲得流量分配功能,或者,在流量分配功能的基礎(chǔ)上獲得調(diào)諧功能和/或自壓力補(bǔ)償功能,這一點(diǎn),正如上面所述。
對于與懸臂用的液壓致動(dòng)器的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置來說,其控制裝置最好把第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較大的正值。
按照這樣的調(diào)整,在擺動(dòng)操作與起吊操作同時(shí)進(jìn)行的最初加速階段,就有隨最大負(fù)荷壓力(擺動(dòng)壓力)與自負(fù)荷壓力(懸臂壓力)之間的壓力差增加的流速就通過在較低負(fù)荷邊上懸臂的液壓致動(dòng)器底邊的流量調(diào)節(jié)閥,從而能夠增大起吊速度。所以,即使當(dāng)擺動(dòng)操縱桿和起吊操縱桿同時(shí)動(dòng)作并同時(shí)受到足夠沖擊時(shí),還能自動(dòng)地達(dá)到聯(lián)合操作。在開始時(shí),起吊速度增加比擺動(dòng)速度快些,當(dāng)懸臂升高到一定程度后,擺動(dòng)速度便逐漸增大。
對于與驅(qū)動(dòng)支臂用的液壓致動(dòng)器的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置來說,控制裝置最好把第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的正值。按照這樣的調(diào)整后,挖掘機(jī)挖土用支臂進(jìn)行綜合操作時(shí),支臂能可靠地工作。此外,當(dāng)支臂用的液壓致動(dòng)器是在較低壓力邊上時(shí),相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的張開程度就隨最大負(fù)荷壓力(其他液壓致動(dòng)器的任一壓力)與自負(fù)荷壓力(支臂壓力)之間的壓力差的增大而增大,從而減小了限制流速的程度。因此,有可能防止燃料經(jīng)濟(jì)和熱平衡的惡化。
對于同鏟斗用的液壓致動(dòng)器的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置來說,控制裝置最好把第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值,這樣調(diào)整后,在挖溝中用鏟斗進(jìn)行聯(lián)合操作時(shí),在鏟斗卸除挖掘負(fù)荷并上升到地面時(shí),通過相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的流速就隨最大負(fù)荷壓力(其他液壓致動(dòng)器的任一壓力)與自負(fù)荷壓Γú費(fèi)沽Γ┲淶難沽Σ畹腦黽傭檔?,磦蝤能箵Q漢統(tǒng)寤鰲 對于同挖掘機(jī)的旋座用的液壓致動(dòng)器相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置來說,控制裝置最好把第三常數(shù)γ調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值。這樣調(diào)整后,在擺動(dòng)加速過程中,通過與旋臂相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的流速能夠隨擺動(dòng)壓力(自負(fù)荷壓力)的增加而降低,因此,通過安全閥流出的流速也降低,節(jié)省了能量消耗。
對于同鏟斗用的液壓致動(dòng)器相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥來說,第三常數(shù)γ好調(diào)整到一個(gè)較小的正值。這樣調(diào)整后,當(dāng)鏟斗用于挖掘時(shí),通過相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的流速能夠隨鏟斗壓力(自負(fù)荷壓力)的增加而提高,從而產(chǎn)生強(qiáng)有力的挖掘動(dòng)作。
對于同懸臂和支臂用的液壓致動(dòng)器的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥來說,控制裝置最好把第二和第三常數(shù)β、γ調(diào)整到“零”,這樣調(diào)整后,當(dāng)懸臂和支臂用來構(gòu)成一斜坡的垂直表面時(shí),來自其他液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力和自負(fù)荷壓力的任何影響均可完全消除,所以,在構(gòu)成所要求的精確的垂直表面時(shí),可以按照懸臂操縱桿和支臂操縱桿的操縱量大小來精確地分配流速。
下面將參考附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)例作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖。
圖2為該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3為使用本發(fā)明液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的挖掘機(jī)側(cè)視圖。
圖4為該液壓挖掘機(jī)的俯視圖。
圖5為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥中的壓力補(bǔ)償閥之常數(shù)α的調(diào)節(jié)實(shí)例的特性曲線。
圖6(A)~6(D)為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥中的壓力補(bǔ)償閥之常數(shù)β的幾種調(diào)節(jié)實(shí)例的特性曲線。
圖7(A)~7(C)為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥中的壓力補(bǔ)償閥之常數(shù)γ的幾種調(diào)節(jié)實(shí)例的特性曲線。
圖8為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖。
圖9為圖8的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖10為圖9流量調(diào)節(jié)閥的改型的剖面圖。
圖11為圖9流量調(diào)節(jié)閥的另一種改型的剖面圖。
圖12為本發(fā)明又一種實(shí)施例的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖。
圖13為圖12液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖14~20為本發(fā)明另外幾個(gè)實(shí)施例的幾種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中有關(guān)的流量調(diào)節(jié)閥的簡圖。
圖21為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖。
圖22為圖21液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)控制器的布置簡圖。
圖23為控制器產(chǎn)生控制信號的程序方框圖。
圖24為一個(gè)實(shí)施例的剖面圖,其中,本發(fā)明的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所用的主閥和流量調(diào)節(jié)閥的壓力補(bǔ)償閥已組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
圖25為一種負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器的一個(gè)實(shí)施例通路圖,圖中本發(fā)明液壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用固定往復(fù)式泵。
圖26為本發(fā)明液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的非負(fù)荷傳感式的泵控制裝置的一個(gè)實(shí)施例的通路圖。
參見圖1,本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種液壓系統(tǒng)包括一個(gè)隔板式的可變排量液壓泵1,幾個(gè)分別通過作為主通路的主管路2、3和4、5連到液壓泵上、由來自液壓泵1的液壓液體驅(qū)動(dòng)的液壓致動(dòng)器6,7以及分別連到液壓泵1和液壓致動(dòng)器6、7間的主管路2、3和4、5的流量調(diào)節(jié)閥8、9。液壓泵1和負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器10相聯(lián),后者的作用是使液壓泵1的輸送壓力保持比液壓致動(dòng)器6、7間淖畬蟾漢裳沽Ω咭桓鱸ざㄖ怠 流量調(diào)節(jié)閥8包括連在液壓泵1和液壓致動(dòng)器6間的主管路2,3上的主閥11;連起來構(gòu)成主閥11的控制管路的導(dǎo)管12、13、14;與導(dǎo)管13、14相連的導(dǎo)閥15以及連到導(dǎo)管12、13上、并與導(dǎo)閥15相串連的作為一個(gè)輔助閥的壓力補(bǔ)償閥16。
主閥11包括帶有進(jìn)口17和出口18(分別與主管路2、3相連)的閥殼19和裝在閥殼19里并和閥座20相配合的閥體21,因此可根據(jù)閥體21相對于閥座20的位移(即張開角度)來控制入口17和出口18間液體的傳遞。閥體21的外表面上開有一些軸向的槽22,這些槽22與閥殼19的內(nèi)壁一起構(gòu)成一個(gè)可變的限流器23,它能根據(jù)閥體21的位移而改變張開的角度。在閥殼19內(nèi)閥體21的背部形成一個(gè)反壓室24,它通過可變限流器23與進(jìn)口17相通并產(chǎn)生一個(gè)控制壓力Pc。
如圖2所示,面向入口17的閥體21的環(huán)形上端面(如圖所示)規(guī)定了一個(gè)承受液壓泵1的輸送壓力Ps的環(huán)形承壓面積As,面向出口18的閥體21的底壁面規(guī)定了一個(gè)承受液壓致動(dòng)器6的負(fù)荷壓力Pl的承壓面積Al,而面向反壓室24的閥體21的頂端面則規(guī)定了一個(gè)承受控制壓力Pc的承壓面積Ac。這些承壓面積間的關(guān)系為Ac=As+Al。
在控制管路中,導(dǎo)管12與主閥11的反壓室24相連,導(dǎo)管14與主閥的出口18相連。
如圖2所示,導(dǎo)閥15由控制桿30和針型閥體33組成,通過控制桿30帶動(dòng)閥體30以控制與導(dǎo)管13相連的入口31和與導(dǎo)管14相連的出口32間的液流傳遞。
壓力補(bǔ)償閥16含有一個(gè)滑閥型閥體42、以控制與導(dǎo)管12相通的入口40和與導(dǎo)管13相通的出口41間的液流傳遞。第一和第二液壓控制室43和44在閥打開時(shí)對閥體42加壓,位于第一和第二液壓控制室43和44對面的第三和第四液壓室45和46在閥關(guān)閉時(shí)對閥體42加壓。第一液壓控制室43通過導(dǎo)管47與主管路2相連,第二液壓控制室44通過導(dǎo)管48與導(dǎo)管14(即導(dǎo)閥15的出口邊)相連,第三液壓控制室45通過導(dǎo)管49與最大負(fù)荷壓力管路50(下面將要說明)相連,第四液壓控制室46通過導(dǎo)管51與導(dǎo)管13(即導(dǎo)閥15的入口邊)相連。有時(shí),導(dǎo)管51構(gòu)成閥體42的內(nèi)通道。按照上述的布局,液壓泵1的輸送壓力Ps引入第一液壓控制室43,導(dǎo)閥15的出口壓力Pc引入第二液壓室44,導(dǎo)閥15的進(jìn)口壓力Pz引入第三液壓控制室45而在較高壓力邊上的液壓致動(dòng)器6或7的負(fù)荷壓力、即最大負(fù)荷壓力Pl引入第四液壓控制室46。這樣,面對第一液壓控制室43的閥體42的端面規(guī)定了承受液壓泵1的輸送壓力Ps的承壓面積as,其面對第二液壓控制室44的環(huán)形端面規(guī)定了承受導(dǎo)閥15的出口壓力Pl的承壓面積al,其面對第三液壓控制室45的端面規(guī)定了承受在較高壓力邊上的液壓致動(dòng)器6或7的負(fù)荷壓力,即最大負(fù)荷壓力Plmax的承壓面積am,而其面對第四液壓控制室46的環(huán)形端面規(guī)定了承受導(dǎo)閥15的進(jìn)口壓力Pz的承壓面積az。
因此,第一至第四液壓控制室43~46和導(dǎo)管47~49,51一起構(gòu)成了控制輔助閥16的控制裝置,這樣,導(dǎo)閥15的進(jìn)口壓力和出口壓力間的壓力差ΔPz(=Pz-Pl)可用下面有關(guān)液壓泵1的輸送壓力和液壓致動(dòng)器6、7間的最大負(fù)荷壓力差Ps-Plmax、每個(gè)液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力和自負(fù)荷壓力間的壓力差Plmax-Pc和自負(fù)荷壓力的方程式來表示ΔPz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(1)式中α、β、γ為第一、第二和第三常數(shù),并且調(diào)整到各自的預(yù)定值。在本實(shí)施例中,通過適當(dāng)選擇第一至第四液壓控制室43~46的承壓面積as、al、am和az的方法分別將第一、第二和第三常數(shù)α、β和γ調(diào)整到預(yù)定值。換句話說,第一至第四液壓控制室43~46的承壓面積as、al、am和az是按照獲得第一、第二和第三常數(shù)α、β和γ的各自預(yù)定值來調(diào)整的。而且,第一至第四液壓控制室43~46的承壓面積as、al、am和az被調(diào)整到當(dāng)主閥11和導(dǎo)閥15關(guān)閉時(shí)閥體42仍保持處在打開的位置。
與流量調(diào)節(jié)閥8的安排有關(guān)的座閥式的主閥11和導(dǎo)閥15的組合見美國專利No.4,535,809。按照本專利的說明,當(dāng)操縱導(dǎo)閥15的控制桿30時(shí),在控制管路12~14中形成了一股與導(dǎo)閥15的張開程度相對應(yīng)的導(dǎo)流。這樣,在可變限流器23和反壓室24的作用下,主閥的閥體21被打開,其張開程度與導(dǎo)流速度成比例,結(jié)果,與控制桿30的操縱量(即導(dǎo)閥15的張開程度)相對應(yīng)的流速即通過主閥11從入口17流向出口18。
流量調(diào)節(jié)閥9的結(jié)構(gòu)與流量調(diào)節(jié)閥8相似,它包括座閥式主閥70、構(gòu)成控制管路的導(dǎo)管71、72和73、導(dǎo)閥74以及壓力補(bǔ)償閥75。
流量調(diào)節(jié)閥8、9的導(dǎo)管14,73通過負(fù)荷壓力引入管路54,55連到最大負(fù)荷壓力管路50上,在54和55中分別有檢查閥52和53。在較高壓力邊的液壓致動(dòng)器6或7的負(fù)荷壓力作為最大負(fù)荷壓力引入最大負(fù)荷壓力管路50中。最大負(fù)荷壓力管路50通過限流器56連到液罐57上。
此外,為了防止液壓液從液壓致動(dòng)器6、7流到主閥11、70中,設(shè)有檢查閥58、59,它們分別連接在流量調(diào)節(jié)閥8、9的主閥11、70的主管路3、5的下游。
泵調(diào)節(jié)器10包括輔助泵60、由輔助泵輸送的液壓液驅(qū)動(dòng)的液壓缸式的檔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)61以及連在液罐57及輔助泵60和檔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)61間的調(diào)節(jié)閥62。在調(diào)節(jié)閥62相對兩端上有第一和第二控制室63、64,并且在接近第二控制室64的一端上有一壓力調(diào)節(jié)彈簧65。第一和第二控制室63、64通過導(dǎo)管66、67分別連到主管路2和最大負(fù)荷壓力管路50上。按照這種布局,調(diào)節(jié)閥62受到液壓泵1的輸送壓力和最大負(fù)荷壓力以及在相反方向上彈簧65的回彈力,因此,可根據(jù)最大負(fù)荷壓力的變化控制液壓液體對檔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)61的加載和卸載。這樣,就可以通過預(yù)先調(diào)整相應(yīng)于彈簧65的回彈強(qiáng)度的壓力使液壓泵1的輸送壓力保持高于最大負(fù)荷壓力的壓力。
現(xiàn)在說明壓力補(bǔ)償閥16和75的工作原理。對于壓力補(bǔ)償閥16和75,其閥體42的壓力平衡可用下式表示asPs+alPl=amPlmax+azPz該式可變?yōu)镻z-Pc= (as)/(az) (Ps-Plmax)+ 1/(az) (as-am)(Plmax-Pl)+ 1/(az) (as+al-am-az)Pl將α= (as)/(az)β= 1/(az) (as-am)γ= 1/(az) (as+al-am-az)代入式中,上式可變?yōu)镻z-Pc=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl
由于Pz-Pl=ΔPz,可得到與上述相同的方程式(1)。
這里,再將方程式(1)列出于下ΔPz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(1)下面將討論方程式(1)。方程式(1)的左邊是導(dǎo)閥15的進(jìn)口壓力Pz和出口壓力Pl的壓力差ΔPz。方程式(1)右邊的第一項(xiàng)是液壓泵1的輸送壓力Ps和最大負(fù)荷壓力Plmax的壓力差,α為比例常數(shù)。第二項(xiàng)是最大負(fù)荷壓力Plmax和液壓致動(dòng)器6或7的負(fù)荷壓力(即自負(fù)荷壓力)的壓力差,β為比例常數(shù)。第三項(xiàng)是帶有比例常數(shù)γ的自負(fù)荷壓力Pl。換句話說,方程式(1)意味著每個(gè)壓力補(bǔ)償閥(16,75)能夠根據(jù)四種壓力(Ps、Plmax、Pl和Pz)來控制導(dǎo)閥15的進(jìn)口壓力Pz和出口壓力Pl間的壓力差ΔPz;同時(shí),可按照這三種因素(液壓泵1的輸送壓力Ps和最大負(fù)荷壓力Plmax間的壓力差Ps-Plmax,最大負(fù)荷壓力Plmax和自負(fù)荷壓力Pl間的壓力差Plmax-Pl以及自負(fù)荷壓力Pl)的比例分別控制壓力差ΔPz;此外還意味著通過單獨(dú)選擇比例常數(shù)α、β和γ的數(shù)值,可任意調(diào)整這三個(gè)因素(Ps-Plmax、Plmax-Pl和Pl)相應(yīng)的比例。
在這方面,壓力補(bǔ)償閥16、75控制通過導(dǎo)閥15和74的壓力差ΔPz實(shí)際上是相當(dāng)于控制流經(jīng)導(dǎo)閥15和74的導(dǎo)流速度。這樣就相當(dāng)于根據(jù)已知的、用座式主閥11、70和導(dǎo)閥15、70的組合獲得的功能,(如上所述,控制流經(jīng)主閥11、70的主流速。
而且,本實(shí)施例使用負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器10,只要泵調(diào)節(jié)器能有效的工作,方程式(1)右邊的第一項(xiàng)、壓力差Ps-Plmax就保持常數(shù)。壓力補(bǔ)償閥16和75的壓力差是相同的。
因此,根據(jù)方程式(1)右邊第一項(xiàng),按照與壓力差Ps-Plmax的比例控制通過導(dǎo)閥15、17的壓力差ΔPz,就是在泵調(diào)節(jié)器10有效工作的工作狀態(tài)下,將壓力差ΔPz控制為恒定。假定導(dǎo)閥15、74的張開程度保持恒定,也就是說,不考慮主閥的進(jìn)口壓力Ps或出口壓力Pl的波動(dòng),將流經(jīng)主閥11、70的主流控制成恒定。簡單地說就是完成壓力補(bǔ)償作用。
在泵調(diào)節(jié)器10不能有效工作的條件下,由于液壓致動(dòng)器6、7的總消耗流速超過液壓泵1的最大輸送流速而使得液壓泵1的輸送壓力被降低的情況下,壓力差ΔPz隨壓力差Ps-Plmax的降低而變小,因而,流經(jīng)主閥11、70的主流速也減小。但是,由于兩個(gè)壓力補(bǔ)償閥16、75的壓力差Ps-Plmax是相同的,故流經(jīng)主閥11和70的流速以同一比例下降。因此,流經(jīng)主閥11和70的流速根據(jù)各自的操縱桿30的操縱量(就是導(dǎo)閥15和74的張開程度)按比例分配,結(jié)果,液壓泵1的輸送流速同樣可靠地供到較高壓力邊的液壓致動(dòng)器。簡單地說,能夠起到流量分配作用。
根據(jù)方程式(1)的右邊第二項(xiàng),按照與壓力差Plmax-Pl的比例控制通過導(dǎo)閥15、74的壓力差ΔPz的意思是當(dāng)其它液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力Plmax比自負(fù)荷壓力Pl大時(shí),通過導(dǎo)閥15或74的壓力差ΔPz隨其它液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力Plmax而改變。假設(shè)導(dǎo)閥15或74的張開程度恒定,則它還意味著流經(jīng)主閥11、70的主流速隨最大負(fù)荷壓力Plmax而改變。在液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械例如液壓挖掘機(jī)中,最好是根據(jù)工作方式,在其它液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力作用下,改變有關(guān)的流速,而最好的流量控制通常是由不被其它液壓致動(dòng)器影響的流量調(diào)節(jié)閥控制的。對于這種方式,方程式(1)右邊第二項(xiàng)就代表一種調(diào)諧作用,在這種作用下,有關(guān)的流速可以變得和其他液壓致動(dòng)器相一致。
最后,根據(jù)方程式(1)右邊第三項(xiàng),按照與自負(fù)荷壓力Pl的比例控制通過導(dǎo)閥15、74的壓力差ΔPz意味著導(dǎo)閥15或74的壓力差ΔPz隨自負(fù)荷壓力Pl的變化而變化。假設(shè)導(dǎo)閥15或74的張開程度恒定,還意味著通過主閥11、70的主流速隨自負(fù)荷壓力Pl而改變。這就提供了一種自壓力補(bǔ)償作用。在這種作用下,流速能隨自負(fù)荷壓力的變化而變化。
綜上所述,方程式右邊的第一項(xiàng)起壓力補(bǔ)償和流量分配作用,第二項(xiàng)與其它液壓致動(dòng)器一起起調(diào)諧作用,而第三項(xiàng)則是自壓力補(bǔ)償作力。致動(dòng)還是非致動(dòng)以及這三種作用中每一種的大小可通過改變比例常數(shù)α、β和γ的任意調(diào)整。
在上述三種作用中,與第一項(xiàng)有關(guān)的壓力補(bǔ)償和流量分配作用是液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械(例如液壓挖掘機(jī))的基本功能,而且,不管所用的挖掘機(jī)的類型和工作方式如何,最好一直保持它不變。因此,將比例常數(shù)α調(diào)到任意一個(gè)正值。由于通過導(dǎo)閥15、74的壓力差決定了與導(dǎo)閥15、74的張開程度相對應(yīng)的導(dǎo)流速度,而導(dǎo)閥15、74的張開程度又取決于控制桿30的操縱量,因此第一項(xiàng)壓力差Plmax-Pl的比例常數(shù)就是相對于導(dǎo)閥15、74的控制桿30的操縱量(導(dǎo)閥的張開度)的導(dǎo)流速度增量,也就是與操縱量有關(guān)的通過主閥11、70的主流速的比例增量。故比例常數(shù)α可按照這一比例增量值來確定。
假設(shè)承受液壓泵1的傳輸壓力之主閥閥體21的承壓面積AS與承受反壓室24的壓力Pc的閥體承壓面積Ac的比值為K,則閥體21的壓力平衡可用下式表示Pc=KPs+(1-K)Pl另外,導(dǎo)閥15、74的控制壓力Pc和進(jìn)口壓力Pz的關(guān)系為Pc≥Pz,且當(dāng)壓力補(bǔ)償閥15,74處于完全打開的狀態(tài)時(shí),關(guān)系式Pc=Pz成立。故通過導(dǎo)閥15,74的壓力差Pz-Pc(=ΔPz)可用下式表示Pz-Pc≤Pc-Pl=K(Ps-Pc)(2)因此,由導(dǎo)閥15、74獲得的最大壓力差為K(Ps-Pc)?,F(xiàn)在來分析在液壓致動(dòng)器6、7聯(lián)合工作時(shí)的最大負(fù)荷壓力邊(Plmax=Pl),假設(shè)上式(1)中β=0、γ=0,則Pz-Pl=α(Ps-Plmax)≤K(Ps-Plmax) (3)因此,如果將α調(diào)整到滿足α>K,則最大負(fù)荷壓力邊上的導(dǎo)閥不能產(chǎn)生大于K(Ps-Plmax)的壓力差,而在較低壓力邊上的導(dǎo)閥則能產(chǎn)生α(Ps-Plmax)>K(Ps-Plmax)的壓力差。然而,即使將兩個(gè)導(dǎo)閥的張開程度調(diào)到彼此相等,通過導(dǎo)閥的壓力差也不能相等,因此,上述情況將導(dǎo)致不同的控制流速。這樣,就不可能按照各個(gè)操縱量的比例來分配流速。但是,盡管如此,液壓液體仍能可靠地供給在較高壓力邊上的液壓致動(dòng)器。
基于上述理由,要使壓力補(bǔ)償閥16、75能發(fā)揮按各個(gè)導(dǎo)閥的操縱量(張開程度)分配流速的功能,比例常數(shù)α應(yīng)調(diào)整到滿足α≤K。尤其是當(dāng)調(diào)整到α=K時(shí),同樣的導(dǎo)閥張開程度能得到最大的流速,從而提供了最有效的閥結(jié)構(gòu)。
此外,當(dāng)α調(diào)整到如上所述滿足α>K時(shí),在較低負(fù)荷壓力邊上的導(dǎo)閥將得到α(Ps-Plmax)>K(Ps-Plmax)的壓力差。但是,當(dāng)聯(lián)合工作變成只有在較低負(fù)荷壓力邊的液壓致動(dòng)器工作時(shí),在較低負(fù)荷壓力邊上的導(dǎo)閥同樣不能得到大于K(Ps-Plmax)的壓力差。因此,通過該導(dǎo)閥的壓力差將從α(Ps-Plmax)降到K(Ps-Plmax),而相應(yīng)地減小了導(dǎo)流速度,結(jié)果,供給該液壓致動(dòng)器的流速也降低,從而導(dǎo)致有關(guān)的工作零件減速,因此,很難平穩(wěn)地完成所需的工作。相反,同樣是聯(lián)合工作狀態(tài),如果將α調(diào)整到滿足α≤K,通過較低負(fù)荷壓力邊上的導(dǎo)閥的壓力差就被限制在K(Ps-Plmax),即使聯(lián)合工作變成單獨(dú)工作,壓力差也不發(fā)生變化,保證了穩(wěn)定的工作。因此,從這一觀點(diǎn)出發(fā),α最好調(diào)整到滿足α≤K。
從上述可以明白,當(dāng)流速應(yīng)與多個(gè)液壓致動(dòng)器的控制桿操縱量成比例分配時(shí),將α調(diào)到α≤K是一基本要求。
與第二項(xiàng)有關(guān)的調(diào)諧功能,不同程度地取決于工作零件的類型和由液壓致動(dòng)器6、7傳動(dòng)的工作方式。對于某些工作零件和工作方式,最好完全不受其它液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力所影響。因此,根據(jù)有關(guān)的液壓致動(dòng)器和其它液壓致動(dòng)器組合工作的調(diào)諧,將比例常數(shù)β調(diào)到任意值(包括零)。與第三項(xiàng)有關(guān)的自壓力補(bǔ)償功能不同程度地需要取決于由液壓致動(dòng)器6、7驅(qū)動(dòng)的工作零件的類型。對于某些工作零件,最好也是完全不受自負(fù)荷壓力的影響。因此,根據(jù)有關(guān)液壓致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的工作零件的類型,將比例常數(shù)γ調(diào)整到任意值(包括零)。
這樣,通過將常數(shù)α、β、γ分別調(diào)整到它們的預(yù)定值,就有可能獲得流量分配功能或調(diào)諧功能和/或基于流量分配功能的自壓力補(bǔ)償功能,并按液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械工作零件的類型及其工作方式改變流量調(diào)節(jié)閥的特性。
如上所述,比例常數(shù)α、β、γ可用壓力補(bǔ)償閥16、75的第一至第四液壓控制室43~46的承壓面積as、al、am和az來表示。因此,一旦比例常數(shù)α、β、γ已定,就可按照要得到這些已知的比例常數(shù)值α、β、γ來求出承壓面積as、al、am和az。在某些特殊情況下,壓力補(bǔ)償閥的按排滿足as+al=am+az時(shí),則γ=0,在滿足as=am時(shí),則β=0。當(dāng)安排滿足as=al=am=az時(shí),則β=γ=0。
下面將結(jié)合一種用于反鏟型液壓挖掘機(jī)的本實(shí)施例的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)說明比例常數(shù)α、β、γ的實(shí)際調(diào)整的例子。
如圖3和4所示,一般的液壓挖掘機(jī)有兩條履帶體80,裝在履帶體80上的可旋轉(zhuǎn)的旋座81,和裝在旋座81上面的可在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的前附件機(jī)構(gòu)82。前附件機(jī)構(gòu)82由懸臂83、支臂84和鏟斗85組成。履帶體80、旋座81、懸臂83、支臂84和鏟斗85分別由一組履帶馬達(dá)86、旋座馬達(dá)87、懸臂液壓缸88、支臂液壓缸89和鏟斗液壓缸90驅(qū)動(dòng)。其中,旋座馬達(dá)87、懸臂液壓缸88、支臂液壓缸89和鏟斗液壓缸90每個(gè)都與1個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器6、7相對應(yīng),見圖1。
對于這種液壓挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),考慮到上述的比例增量,通常對旋座馬達(dá)87⑿垡貉垢 8、支臂液壓缸89和鏟斗液壓缸90的各個(gè)流量調(diào)節(jié)閥有影響的第一項(xiàng)中的比例常數(shù)α應(yīng)調(diào)整到相同的任意正值,如圖5的實(shí)例所示。對于與旋座馬達(dá)87相連的流量調(diào)節(jié)閥,比例常數(shù)β調(diào)整到β=0(見圖6(A)),而比例常數(shù)γ調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值(見圖7(A))。對于與懸臂液壓缸88底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,比例常數(shù)β調(diào)整到任意正值(見圖6(B)),而比例常數(shù)γ調(diào)整到γ=0(見圖7(B))。對于與支臂液壓缸89的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,其比例常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的正值(見圖6(c)),而比例常數(shù)γ調(diào)整到γ=0(見圖7(B))。對于與鏟斗液壓缸90的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,其比例常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值(見圖6(D)),而比例常數(shù)γ調(diào)整到較小的正值(見圖7(c))。對于與支臂液壓缸88的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,與支臂液壓缸89的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥以及與鏟斗液壓缸90的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,其比例常數(shù)β、γ都調(diào)整到零(見圖6(A)和7(B))。
如此安排的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的操作說明如下第一種情況是在沒有操縱流量調(diào)節(jié)閥8、9的控制桿30時(shí),導(dǎo)閥15、74關(guān)閉,故控制管路12~14,71~73中沒有導(dǎo)流通過。因此,沒有液壓液體流過主閥11、70的各個(gè)可變限流器23,因此,反壓室24的控制壓力Pc等于入口17的壓力Ps(即液壓泵1的輸送壓力)。而且,由于前面已談過的負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器10的作用,液壓泵1的輸送壓力保持比液壓致動(dòng)器6、7間的最大負(fù)荷壓力Plmax高一個(gè)與彈簧預(yù)調(diào)值相對應(yīng)的壓力值。因此,對于每個(gè)閥體21的承壓面積的關(guān)系是Ac=As+Al且Ps>Pl,故每一閥體21由控制壓力Pc往關(guān)閉方向加壓,使主閥11、70保持在關(guān)閉的狀態(tài)。與此同時(shí),如果承壓面積as、al、am和az按上述調(diào)整,則壓力補(bǔ)償閥16、17保持打開狀態(tài)。
第二種情況是當(dāng)只操縱流量調(diào)節(jié)閥的控制桿30時(shí),導(dǎo)閥15被打開(張開程度取決于控制桿的操縱量),從而在控制管路中產(chǎn)生了導(dǎo)流,其導(dǎo)流速度與導(dǎo)閥15的張開程度相對應(yīng)。如上所述,這就使主閥的閥體21打開,其張開程度與在可變限流器23和反壓室24的作用下產(chǎn)生的導(dǎo)流速度成比例。結(jié)果,就有與控制桿30的操縱量(也就是導(dǎo)閥15的張開程度)相對應(yīng)的流速從入口17通過主閥11流到出口18。
在上述導(dǎo)閥15按預(yù)定程度張開,并有一定的流速從入口17流到出口18上的狀態(tài)下,如果一旦出口18的壓力增加而使入口17和出口18間的壓力差下降時(shí),則負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器10將使液壓泵1的輸送壓力升高而使入口17的壓力(即液壓泵1的輸送壓力)和出口18的壓力(即液壓致動(dòng)器6的負(fù)荷壓力;最大負(fù)荷壓力)間的壓力差保持恒定。因此,仍有與控制桿30的操縱量相對應(yīng)的一定流速通過主閥11。
在這種只有液壓致動(dòng)器6工作的情況下,壓力補(bǔ)償閥的承壓面積as、al、am和az是按照方程式(1)中與自壓力補(bǔ)償特性有關(guān)的比例常數(shù)γ取任一正值而不是零來調(diào)整的,而且通過導(dǎo)閥15的壓力差Pz-Pl隨液壓致動(dòng)器6的負(fù)荷壓力(即自負(fù)荷壓力)的變化而改變,因此,實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷壓力的自壓力補(bǔ)償。
以上述參考圖3~7液壓挖掘機(jī)為例,將與旋座馬達(dá)87相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的比例常數(shù)γ調(diào)整到一個(gè)接近零的負(fù)值(見圖7(A))具體地說,當(dāng)驅(qū)動(dòng)旋座81時(shí),由于旋座是一個(gè)整體,所以負(fù)荷壓力增加到超過保護(hù)通路的安全閥的極限壓力,結(jié)果浪費(fèi)了能量。此時(shí),若把比例常數(shù)γ調(diào)成負(fù)值,則可使壓力差Pz-Pl控制成隨旋座的負(fù)荷壓力的增加而減小,從而降低了通過流量調(diào)節(jié)閥的液流速度。因此,即使負(fù)荷壓力升高,也能減少作為多余的流速從安全閥跑掉的液流量,從而降低了能量的消耗。
對于與鏟斗液壓缸90底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,其比例常數(shù)調(diào)到一個(gè)小的正值(見圖7(c))。因此,由于在進(jìn)行挖掘工作時(shí)自負(fù)荷壓力增加,故壓力差Pz-Pl增加,從而加大了通過流量調(diào)節(jié)閥的流速,使鏟斗的挖掘速度加快。這就能獲得高效的挖掘能力并改善其操作性能。
另一種情況是流量調(diào)節(jié)閥11、70的控制桿30同時(shí)操作,首先,按照與上一種情況相同的方法,只操作流量調(diào)節(jié)閥11,與控制桿30的操縱量相對應(yīng)的導(dǎo)流速度分別通過流量調(diào)節(jié)閥11、70。因此,在可變限流器23和反壓室24的作用下,與控制桿30操縱量(也就是導(dǎo)閥15、74的張開程度)相對應(yīng)的流速則從入口17通過主閥11到達(dá)出口18。
在兩個(gè)液壓致動(dòng)器6、7聯(lián)合工作的狀況下,壓力補(bǔ)償鴕毫鞣峙涔δ蓯峭üは鵲髡扛鲅沽Σ鉤シ 6、17的承壓面積as、al、am和az,使方程式(1)右邊第一項(xiàng)的比例常數(shù)α成任意正值(見圖5)的辦法實(shí)現(xiàn)的。
因此,以圖3~7為例,當(dāng)上述液壓挖掘機(jī)中的負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器10有效工作時(shí),就有可能以各自與它們的控制桿操縱量相對應(yīng)的某一流速驅(qū)動(dòng)各自的工作零件,并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的聯(lián)合工作。而且,即使在液壓致動(dòng)器6、7的總消耗流速超過液壓泵1的最大輸送流速且泵調(diào)節(jié)器10不能再有效工作的情況下,液壓液體也能可靠地不僅供給低壓力邊的液壓致動(dòng)器,而且供給較高壓力邊的液壓致動(dòng)器,從而保證所有的工作零件都能積極地工作。特別是,當(dāng)選定α≤K時(shí),即使從聯(lián)合工作轉(zhuǎn)為單獨(dú)工作,供給各個(gè)液壓致動(dòng)器的流速也不會(huì)發(fā)生變化。因此能夠穩(wěn)定地連續(xù)工作。
調(diào)整α≤K時(shí),還能達(dá)到準(zhǔn)確地按照與相應(yīng)的控制桿的操作量的比例將流速傳到各個(gè)液壓致動(dòng)器上。特別是當(dāng)壓力補(bǔ)償閥16的承壓面積as、al、am和az選擇到使上述方程式(1)中的比例常數(shù)β、γ等于零時(shí),每個(gè)工作零件的運(yùn)動(dòng)軌道能夠按照控制桿的操縱量精確地加以控制。例如,如圖6(A)和7(B)所示,將與懸臂液壓缸88桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥和與支臂液壓缸89的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的β和γ調(diào)成β=0和γ=0。通過這種選擇,當(dāng)用懸臂和支臂構(gòu)成垂直于下傾坡的平面時(shí),來自其它液壓致動(dòng)器的負(fù)荷壓力和自負(fù)荷壓力的任何影響都完全消除。因此,供給懸臂液壓缸88和支臂液壓缸89的流速就能分別按照精確構(gòu)成垂直平面時(shí)懸臂和支臂操縱桿的操縱量的比例分配。
而且,按照本發(fā)明的布局,輔助閥不是裝在主通路上,而是裝在控制管路上。因此,即使在液壓通路的壓力增高時(shí),漏液量還是很少,并且,在大流速通過主通路時(shí),不會(huì)產(chǎn)生明顯的壓力損失。
此外,當(dāng)壓力補(bǔ)償閥16的承壓面積as、al、am和az調(diào)到使上述方程式(1)的比例常數(shù)β和/或γ成任意值而不是零時(shí),將完成基于上述壓力補(bǔ)償和液流分配功能的調(diào)諧功能和/或自負(fù)荷壓力補(bǔ)償功能,以便根據(jù)其他液壓致動(dòng)器間的最大負(fù)荷壓力Plmax和/或自負(fù)荷壓力Pl來改變通過主閥11、70的主流速。
又如(參見圖3~7)在上述液壓挖掘機(jī)中,將與旋座馬達(dá)87相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的比例常數(shù)β調(diào)到β=0(見圖6(A))并將與懸臂液壓缸底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的比例常數(shù)β調(diào)成任意正值(如圖6(B)所示)。一般說來,當(dāng)同時(shí)進(jìn)行擺動(dòng)和起吊動(dòng)作時(shí),由于旋座81是一個(gè)整體,所以在擺動(dòng)操作的最初,旋座馬達(dá)的負(fù)荷壓力變高。但是,當(dāng)擺動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí),負(fù)荷壓力降低。另一方面,由于懸臂液壓缸的負(fù)荷壓力是由懸臂保持壓力給定的,它比擺動(dòng)初期旋座馬達(dá)的負(fù)荷壓力低。另外,例如在用反鏟型挖掘機(jī)挖掘操作中進(jìn)行擺動(dòng)和起吊時(shí),最好是,即使對于簡單的人工操作,操作者同時(shí)將擺動(dòng)和起吊操縱杠操縱到它們的最大行程時(shí),起吊和擺動(dòng)速度也能自動(dòng)調(diào)節(jié),使其在最初階段,起吊速度比擺動(dòng)速度增加得快,當(dāng)懸臂升高到一定程度后,擺動(dòng)速度逐漸增加。通過上述那樣調(diào)整比例常數(shù)β,使與懸臂相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥以這種方式工作,即在擺動(dòng)初期當(dāng)旋座馬達(dá)負(fù)荷壓力升高,并且壓力差Plmax-Pl增大時(shí),通過導(dǎo)閥的壓力差ΔPz也增大,從而使供給懸臂液壓缸的流速增加。此后,壓力差ΔPz隨壓力差Plmax-Pl的下降而逐漸減小。結(jié)果,起吊和擺動(dòng)速度能夠自動(dòng)地調(diào)節(jié)、操作者也能更順利地進(jìn)行人工操作。
對于與支臂液壓缸89的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,比例常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的正值(如圖6(c)所示)。當(dāng)由支臂進(jìn)行聯(lián)合工作來挖掘時(shí),所有的液壓致動(dòng)器都必須工作。但此時(shí),大量的液壓液體趨向于流入較低壓力邊的致動(dòng)器中。因此,液壓液在通過流量調(diào)節(jié)閥時(shí)受到限制,提高了能量消耗。這對燃料經(jīng)濟(jì)性和液壓液的熱平衡兩者都不利。如上述,通過把比例常數(shù)β調(diào)整到不損害聯(lián)合工作平衡的范圍內(nèi),與支臂相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥主閥的張開程度將隨壓力差Plmax-Pl的升高而加大,從而減小了對液壓液的限制程度。這就減小了燃料經(jīng)濟(jì)性和熱平衡的損失。
此外,對于與鏟斗液壓缸90的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥,其比例常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值(如圖6(D)所示)。例如,由懸臂和鏟斗聯(lián)合工作挖溝時(shí),由于鏟斗的運(yùn)動(dòng)受阻,懸臂液壓缸受到最大的壓力,在鏟斗到達(dá)地面的瞬間,加到鏟斗上的負(fù)荷突然降低,結(jié)果產(chǎn)生了沖擊。若將比例常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)小的負(fù)值(如上述),增加的壓力差Plmax-Pl作為一個(gè)負(fù)因素影響壓力差ΔPz,使其按壤跣?,磦蝤蕼蟿u俁冉檔投跣〔返乃俁?。震q突撼辶爍漢賞蝗喚檔褪幣鸕某寤鰨⑻岣吡斯ぷ韉陌踩?,操左x鵠錘媸省 對于多個(gè)致動(dòng)器聯(lián)合工作時(shí)每個(gè)致動(dòng)器的自壓力補(bǔ)償作用,基本上與上面闡述的有關(guān)只有單個(gè)液壓致動(dòng)器工作的方式相同。
從上述可以看出,本實(shí)施例的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有流量分配功能,或調(diào)諧功能和/或基于流量分配功能的自壓力補(bǔ)償功能,并且能夠通過適當(dāng)選擇每個(gè)壓力補(bǔ)償閥的各個(gè)承壓面積并將比例常數(shù)α、β、γ調(diào)整到它們的預(yù)定值的方法、根據(jù)不同類型的液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械的工作零件及其工作方式改善流量調(diào)節(jié)閥的工作特性。
此外,在本實(shí)施例的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,每個(gè)作為輔助閥的壓力補(bǔ)償閥不是設(shè)在主通路上,而是裝在控制管路中,并且,裝在主通路中的主閥是座閥式結(jié)構(gòu)。因此,液漏極小,這就使該液壓通路更適合于在較高壓力下工作。另外,由于輔助閥位于控制管路中,即使在主通路中有大流速通過,輔助閥中也不會(huì)產(chǎn)生明顯的壓力損失。這一點(diǎn)也是經(jīng)濟(jì)的。
將與液壓挖掘機(jī)的旋座、懸臂、支臂和鏟斗相聯(lián)的各個(gè)流量控制閥的常數(shù)β、γ(方程式(1)中)調(diào)整到不是零的預(yù)定值上述實(shí)施例業(yè)已結(jié)合圖5~7說明了。但是,本發(fā)明不限于這個(gè)實(shí)施例,而所有的流量調(diào)節(jié)閥的常數(shù)β和γ都可調(diào)到零。即使是這種情況,通過將方程式(1)中的常數(shù)α調(diào)到一個(gè)正值,特別是滿足α≤K時(shí),本通路設(shè)計(jì)也能獲得上述的壓力補(bǔ)償和流量分配功能,并且通路中漏液和壓力損失都較少。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例將首先結(jié)合圖8和圖9說明如下。注意,對于和圖1所示的實(shí)施例中相同的零部件標(biāo)以相同的代號。
在前面的實(shí)施例中,液壓泵1的輸送壓力Ps、最大負(fù)荷壓力Plmax以及導(dǎo)閥15、74的進(jìn)口和出口壓力Pz和Pl直接用來控制壓力補(bǔ)償閥16、75。但是這四種壓力是通過反壓室24的控制壓力建立起它們相互間的關(guān)系的,因此,也可以不直接使用這四種壓力而用反壓室的控制壓力來控制壓力補(bǔ)償閥并使各個(gè)壓力補(bǔ)償閥具有上述的特性。圖8和圖9表示另一個(gè)實(shí)施例,它采用上述觀點(diǎn),不直接用這四個(gè)壓力來控制壓力補(bǔ)償閥。另外,雖然從圖中只能看出流量調(diào)節(jié)閥8、9是安在入口節(jié)流式(進(jìn)口邊)回路中,但是,當(dāng)液壓致動(dòng)器6、7被致動(dòng)而拉長或在一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),流量調(diào)節(jié)閥8、9都是作為實(shí)際通路中一個(gè)定向控制閥的一部分使用的。為了清楚地說明這一點(diǎn),圖8中將定向控制閥的整個(gè)配置都表示出來。
更準(zhǔn)確地說,在圖8中,控制液壓缸6、7致動(dòng)作用的定向控制閥100、101分別裝在液壓泵1和液壓缸6、7之間,定向控制閥100由座閥式流量調(diào)節(jié)閥102、103、104和105組成。第一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥102與入口節(jié)流式(進(jìn)口邊)回路106相連,當(dāng)液壓缸被致動(dòng)拉長時(shí),102工作,相當(dāng)于圖1所示的實(shí)施例中的流量調(diào)節(jié)閥8。第二個(gè)流量調(diào)節(jié)閥103連到入口節(jié)流式回路107中,當(dāng)液壓缸6被致動(dòng)壓縮時(shí)工作。第三個(gè)流量調(diào)節(jié)閥104與出口節(jié)流式(出口邊)回路108相連,位于液壓缸6和第2個(gè)流量調(diào)節(jié)閥103之間,當(dāng)液壓缸6被致動(dòng)伸長時(shí)工作。第四個(gè)流量調(diào)節(jié)閥105與出口節(jié)流式回路109相連,位于液壓缸6和第一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥102之間,當(dāng)液壓缸6被致動(dòng)壓縮時(shí)工作。檢查閥11的作用是防止液壓液反向流入第一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥中,它位于第一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥102和第四個(gè)流量調(diào)節(jié)閥105之間。而為防止液壓液反向流向第二個(gè)流量調(diào)節(jié)閥的另一個(gè)檢查閥111則連在第二個(gè)流量調(diào)節(jié)閥103或第三個(gè)流量調(diào)節(jié)閥104之間。
第一至第四個(gè)流量調(diào)節(jié)閥102~105分別由座閥式主閥112、113、114、115,與相應(yīng)的主閥相聯(lián)的控制管路116、117、118、119以及連到相應(yīng)控制管路中的導(dǎo)閥120、121、122、123組成。第一和第二個(gè)流量控制閥102、103還包括各自的壓力補(bǔ)償閥124、125,它們與導(dǎo)閥120、121一起串連在控制管路116、117中。主閥112~115中每個(gè)的結(jié)構(gòu)與功能與圖1所示的實(shí)施例中主閥11、70的相同。更準(zhǔn)確地說,當(dāng)導(dǎo)閥120~123工作時(shí),會(huì)分別在控制管路116~119中產(chǎn)生與導(dǎo)閥張開程度相對應(yīng)的導(dǎo)流速度。這樣,在可變限流器23和反壓室24的作用下,每個(gè)主閥的閥體21將形成與導(dǎo)流速度成比例的張開程度,從而使與每個(gè)導(dǎo)閥120~123張開程度相對應(yīng)的流速從進(jìn)口17穿過主閥11流向出口18。
如圖9所示,每個(gè)導(dǎo)閥120~123,除了有一個(gè)液壓控制部分126外,基本上與圖1中的15、17相同。
如詳9所示,壓力補(bǔ)償閥124由滑閥式閥體130、在閥開啟方向上對閥體130加壓的第一液壓控制室131以及位于第一液壓控制室131對面、在閥關(guān)閉方向上對閥體130加壓的第二、第三和第四液壓室132、133、134組成。第一液壓控制室131通過導(dǎo)管135連到主閥112的反壓室24上;第二液壓控制室132是為了連通壓力補(bǔ)償閥124的出口41;第三液壓控制室133通過導(dǎo)管136與最大負(fù)荷壓力管路50相連;第四液壓控制室134通過導(dǎo)管137,在主閥112的進(jìn)口17的邊上與主通路106相連。通過這種安排,反壓室24的控制壓力Pc引入第一液壓控制室131;導(dǎo)閥120的進(jìn)口壓力Pz引入第二液壓控制室132;最大負(fù)荷壓力Plmax引入第三液壓控制室133,而液壓泵1的輸送壓力Ps則引入第四液壓控制室134。這樣,面對第一液壓控制室131的閥體130的端面規(guī)定了承受反壓室24的控制壓力Pc的承壓面積ac,面對第二液壓控制室132的閥體130的環(huán)形端面規(guī)定了承受導(dǎo)閥120的進(jìn)口壓力Pz的承壓面積az,面對第三液壓控制室133的閥體130的端面規(guī)定了承受最大負(fù)荷壓力Plmax的承壓面積am,而面對第四液壓控制室134的閥體130的端面則規(guī)定了承受液壓泵1輸送壓力Ps的承壓面積as。正如下面將要說明的,這些承壓面積as、ac、am、az是按照獲取預(yù)定比例常數(shù)值α、β、γ的原則來調(diào)整的。同時(shí),壓力承受面積as、ac、am、az應(yīng)調(diào)到在主閥112和導(dǎo)閥120關(guān)閉時(shí)閥體130保持打開狀態(tài)。
壓力補(bǔ)償閥125的結(jié)構(gòu)與壓力補(bǔ)償閥124相似。
另外,與液壓缸7相聯(lián)的定向控制閥101的結(jié)構(gòu)與定向控制閥100相似。
液壓泵1與負(fù)荷傳感型的泵調(diào)節(jié)器140相聯(lián),以保持液壓泵1的輸送壓力比液壓致動(dòng)器組6、7間的最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值。
泵調(diào)節(jié)器140由液壓缸型的隔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)141和調(diào)節(jié)閥142組成。由桿邊液壓缸室和頭部液壓缸室的面積差(取決于控制液壓泵1輸送流速的調(diào)節(jié)閥142的位置)帶動(dòng)隔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)141。調(diào)節(jié)閥142與圖1所示的調(diào)節(jié)閥62的驅(qū)動(dòng)方式相似。更準(zhǔn)確地說,調(diào)節(jié)閥142承受了液壓泵1的輸送壓力和最大負(fù)荷壓力以及彈簧65的預(yù)調(diào)回彈力,這些力在相反的方向作用在它的上面,結(jié)果就能根據(jù)最大負(fù)荷壓力的變化來控制隔板傾動(dòng)機(jī)構(gòu)141,從而使液壓泵1的輸送壓力保持比最大負(fù)荷壓力高一個(gè)與彈簧65的回彈強(qiáng)度相對應(yīng)的壓力值。
在這種結(jié)構(gòu)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,例如壓力補(bǔ)償閥中閥體130的壓力平衡可用下式表示
acPc=asPs+amPlmax+azPz主閥102中閥體21的壓力平衡也可用下式表達(dá)AcPc=AsPs+alPc由上述二式可得,通過導(dǎo)閥120的壓力差為Pz-Pl=( (as)/(az) - (As)/(Ac) )Ps- (am)/(az) Plmax+( (ac)/(az) (Al)/(Ac) -1)Pl將關(guān)系式Ac=As+Al代入式中,上式可變?yōu)镻z-Pl= 1/(az) (ac (As)/(Ac) -as)(Ps-Plmax)+ 1/(az) (ac (As)/(Ac) -as-am)(Plmax-Pl)+ 1/(az) (ac-as-am-az)Pl
將下列關(guān)系代入式中α= 1/(az) (ac (As)/(Ac) -as)β= 1/(az) (ac (As)/(Ac) -as-am)γ= 1/(az) (ac-as-am-az)則得Pz-Pl=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(4)設(shè)通過導(dǎo)閥120的壓力差為ΔPz,由于Pz-Pl=ΔPz,故上式右邊可用ΔPz代替。這就得到與由圖1所示的實(shí)施例推導(dǎo)出的相同的方程式。
因此,如上所述,對于這個(gè)實(shí)施例,也能通過將比例常數(shù)α、β、γ調(diào)整到它們的預(yù)定值的辦法,使通過導(dǎo)閥120的壓力差控制到分別與下列三個(gè)因素成比例液壓泵1的輸送壓力Ps與最大負(fù)荷壓力Plmax間的壓力差Ps-Plmax、最大負(fù)荷壓力Plmax和自負(fù)荷壓力Pl間的壓力差Plmax-Pl和自負(fù)荷壓力Pl,從而如上述,在基于壓力補(bǔ)償和流量分配功能的聯(lián)合作用下,獲得壓力補(bǔ)償和流量分配功能(方程式右邊第一項(xiàng))或調(diào)諧功能(方程式右邊第二項(xiàng))和/或根據(jù)壓力補(bǔ)償和流量分配功能綜合作用的自壓力補(bǔ)償功能(方程式右邊第三項(xiàng))。換句話說,本實(shí)施例采用控制壓力Pc、導(dǎo)閥120的進(jìn)口壓力Pz、最大負(fù)荷壓力Plmax和液壓泵1的輸送壓力Ps而不是直接采用導(dǎo)閥120的進(jìn)口和出口壓力Pz、Pl,液壓泵1的輸送壓力Ps和最大負(fù)荷壓力Plmax來達(dá)到與用后四個(gè)壓力Pz、Pc、Ps、Plmax同樣的效果。
圖10示出了一種改型裝置,它的壓力補(bǔ)償閥的液壓控制室的設(shè)置與圖9所示的不同。更具體地說,在這一改型實(shí)施例的壓力補(bǔ)償閥150中,承受反壓室24的控制壓力Pc的第一液壓控制室151位于反壓室24的附近,上述導(dǎo)管135省掉,并且位于第一液壓室151對面的三個(gè)液壓控制室是這樣布置的液壓控制室152承受導(dǎo)閥120的進(jìn)口壓力Pz、液壓控制室153承受液壓泵1的輸送壓力Ps、而液壓控制室154承受最大負(fù)荷壓力Plmax。通過這樣安置液壓控制室,上述方程式(4)仍成立,因此也能獲得與圖9所示的實(shí)施例同樣的效果。
圖11表示一種座閥式主閥的改型結(jié)構(gòu)。在這種改型中,座閥式主閥160中有一個(gè)帶有通孔161的閥體(通孔連通反壓室24和進(jìn)口17),代替前述實(shí)施例中作限流的用的帶槽22(作為一種可變限流器)的閥體。通過161起可變限流器的作用,被用來按照閥體162的運(yùn)動(dòng)改變其對液壓液的限流量。此外,在前面的實(shí)施例中,進(jìn)口17的軸向垂直于閥體21的運(yùn)動(dòng)方向、出口18的軸向平行于閥體21的運(yùn)動(dòng)方向。而改型的實(shí)施例的布局則是進(jìn)口17的軸向平行于閥體162的運(yùn)動(dòng)方向、出口18的軸向垂直于閥體162的運(yùn)動(dòng)方向。
在該實(shí)施例中,閥體162的下端面規(guī)定了承受泵輸送壓力Ps的承壓面積As。另外,從進(jìn)口17到出口18的液壓液流動(dòng)方向正好與前面的實(shí)施例相反。
本實(shí)施例中的主閥160也以與前面的具體裝置中主閥11相同的方式工作,因此,在由通孔161和反壓室24組成的可變限流器的作用下,就有與導(dǎo)流流速相對應(yīng)的主流速通過。所以,壓力補(bǔ)償閥124就能以與圖9的實(shí)施例中相似的方式工作并發(fā)揮同樣的作用。
現(xiàn)在參考圖12和13說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這兩個(gè)圖中,與圖2和9中所示相同的零部件標(biāo)以同樣的代號。
在該實(shí)施例中,定向控制閥標(biāo)以代號170、171,除了壓力補(bǔ)償閥172、173的結(jié)構(gòu)不同外,它們的布置與圖8所示的具體裝置相同。
首先,壓力補(bǔ)償閥172(173)在控制管路116(117)中的位置與前面的實(shí)施例不同。具體地說,壓力補(bǔ)償閥171(173)在控制管路116(117)中的位置是處于導(dǎo)閥120(121)的出口邊和主閥102(103)的出口18之間。另一個(gè)不同是用來控制壓力補(bǔ)償閥的壓力不同。更具體地說,壓力補(bǔ)償閥172(173)由滑閥型閥體174、在閥張開方向上對閥體174加壓的第一液壓控制室175以及在閥關(guān)閉方向上對閥體174加壓的第二和第三液壓控制室176、177組成,第一液壓控制室175的設(shè)置是為了連通壓力補(bǔ)償閥的進(jìn)口178,第二液壓控制室176通過導(dǎo)管179連到主閥102(103)的出口18處,第三液壓控制室177通過導(dǎo)管180與最大負(fù)荷壓力管路50相連。通過這種安排,導(dǎo)閥120(121)的出口壓力Pz引入第一液壓控制室175中,主閥102(103)的出口壓力(負(fù)荷壓力)Pl引入第二液壓控制室176,而最大負(fù)荷壓力Plmax則引入第三液壓控制室177。面對第一液壓控制室175的閥體174的端面規(guī)定了接受導(dǎo)閥出口壓力Ps的承壓面積az,面對第二液壓控制室176的閥體174的環(huán)形端面規(guī)定了接受主閥出口壓力Pl的承壓面積al而面對第三液壓控制室177的閥體174的端面則規(guī)定了接受最大負(fù)荷壓力Plmax的承壓面積am。按照下文所述將這些壓力承受面積az、al、am調(diào)整到能獲得預(yù)定的比例常數(shù)α、β、γ值。另外,承壓面積az、al、am還應(yīng)該髡降敝鞣 02(103)和導(dǎo)閥120(121)關(guān)閉時(shí),閥體174保持在打開狀態(tài)。
這種結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng),壓力補(bǔ)償閥172(173)的閥體174的壓力平衡可用下式表示azPz=amPl+alPc同理,主閥102的閥體21的壓力平衡表示為Pc-Pz= (As)/(Ac) (Ps-Plmax)+( (As)/(Ac) -(am)/(az) )(Plmax-Pl)+( (As)/(Ac) - (am)/(az) + (Ac)/(Ac) - (al)/(az) )Pl
將關(guān)系式Ac=As+Al代入式中,則得Pc-Pz= (As)/(Ac) (Ps-Plmax)+( (As)/(Ac) - (am)/(az) )(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az-am-al)Pl故用α= (As)/(Ac)β= (As)/(Ac) - (am)/(az)γ= 1/(az) (az-am-al)Pl代入上式中Pc-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(5)設(shè)通過導(dǎo)閥120的壓力差為ΔPz,由于Pz-Pl=ΔPz,故式中左邊可代以ΔPz。這樣,就得到了與從前面具體裝置推導(dǎo)出來的相同的公式。
因此,如上所述,在這一實(shí)施例中,也能通過將比例常數(shù)α、β、γ調(diào)整到它們的預(yù)定值,使通過導(dǎo)閥120的壓力差ΔPz控制到分別與下列三個(gè)因素成比例液壓泵1的輸送壓力與最大負(fù)荷壓力Plmax間的壓力差Ps-Plmax、最大負(fù)荷壓力Plmax與自負(fù)荷壓力Pl間的壓力差Plmax-Pl以及自負(fù)荷壓力Pl,從而如上所述,在基于壓力補(bǔ)償和流量分配工能的聯(lián)合作用下獲得壓力補(bǔ)償和流量分配功能(方程式右邊第一項(xiàng)),或者調(diào)諧功能(方程式右邊第二項(xiàng))和/或基于壓力補(bǔ)償和流量分配綜合作用的自壓力補(bǔ)償功能(方程式右邊第三項(xiàng))。
根據(jù)前面的關(guān)系式AcPc=AsPs+AlPl,方程式(5)右邊的自負(fù)荷壓力Pl可用導(dǎo)閥120的進(jìn)口壓力Pc(=控制壓力)和液壓泵的輸送壓力來表示??傊?,方程式(5)可用進(jìn)口和出口壓力Pc、Pz和液壓泵1的輸送壓力Ps以及最大負(fù)荷壓力Plmax四個(gè)壓力來表示。因此,本實(shí)施例采用三個(gè)壓力,即出口壓力Pz、主閥出口壓力Pl和最大負(fù)荷壓力Plmax而不是直接使用導(dǎo)閥120的進(jìn)口和出口壓力Pz、Pl,液壓泵1的輸送壓力Ps和最大負(fù)荷壓力Plmax來獲得采用后四個(gè)壓力Pz、Pl、Ps、Plmax同樣的效果。
圖14表示另一種改型結(jié)構(gòu),其中,壓力補(bǔ)償閥190位于控制管路中反壓室24和導(dǎo)閥15之間。反壓室的控制壓力Pc和導(dǎo)閥的出口壓力Pl分別引入承壓面積為ac、al的液壓控制室中,并在閥打開方向?qū)?dǎo)閥加壓,而導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力Pz和最大負(fù)荷壓力Plmax則分別引入承壓面積為az、am的液壓控制室中,并在閥關(guān)閉方向?qū)?dǎo)閥加壓。
這種結(jié)構(gòu)的壓力補(bǔ)償閥190的壓力平衡可用下式表示acPc+alPl=amPlmax+azPz
從上式及主閥11的壓力平衡公式可得到與前面實(shí)施例相似的通過導(dǎo)閥15的壓力差表達(dá)式Pz-Pl= (as)/(az) (As)/(Ac) (Ps-Plmax)+ 1/(az)(ac (As)/(Ac) -am)(Plmax-Pl)+ 1/(az) (ac+al-am-az)Pl因此,若將等式右邊的三個(gè)常數(shù)分別代以α、β、γ,則得Pz-Pl=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(6)圖15表示一種改型結(jié)構(gòu),其中壓力補(bǔ)償閥191置于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。液壓泵1的輸送壓力Ps和導(dǎo)閥的出口壓力Pz分別引入到承壓面積為as、az的液壓控制室中,并在閥打開方向?qū)?dǎo)閥加壓,而導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力Pc和最大負(fù)荷壓力Plmax則分別引入承壓面積為ac、am的壓力控制室,并在閥關(guān)閉方向?qū)?dǎo)閥加壓。
這種結(jié)構(gòu)的壓力補(bǔ)償閥191的壓力平衡可用下式表示azPz+asPs=acPc+amPlmax通過導(dǎo)閥15的壓力差表示式為
Pc-Pz={(1- (ac)/(az) ) (As)/(Ac) + (as)/(az) }(Ps-Plmax)+{(1- (ac)/(az) ) (As)/(Ac) + (as)/(az) -(am)/(az) }(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az+as-ac-am)Pl分別將右邊三個(gè)常數(shù)代以α、β、γ,則得Pc-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(7)圖16示出一種改型結(jié)構(gòu),其中,壓力補(bǔ)償閥置于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。液壓泵1的輸送壓力Ps和導(dǎo)閥的出口壓Pz分別引入承壓面積為as、az的液壓控制室,并在閥打開方向上對導(dǎo)閥加壓,而最大負(fù)荷壓力Plmax則引入承壓面積為am的液壓控制室并在閥關(guān)閉方向上對導(dǎo)閥加壓。
這種布置的壓力補(bǔ)償閥192的壓力平衡可用下式表示azPz+asPs=amPlmax通過導(dǎo)閥15的壓力差表示式為
Pc-Pz=( (As)/(Ac) + (as)/(az) )(Ps-Plmax)+( (As)/(Ac) + (as)/(az) - (am)/(az) )(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az+as-am)Pl因此,若將右邊三個(gè)常數(shù)項(xiàng)分別代以α、β、γ,上式則得Pc-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(8)圖17表示一種改型結(jié)構(gòu),其中壓力補(bǔ)償閥193置于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。液壓泵1的輸送壓力Ps,導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力Pc和出口壓力Pz分別引入承壓面積為as、ac、az的液壓控制室中,并在閥的張開方向上對導(dǎo)閥加壓,而最大負(fù)荷壓力Plmax則引入承壓面積為am的液壓控制室中,并在閥的關(guān)閉方向上對導(dǎo)閥加壓。
這種布置的壓力補(bǔ)償閥193的壓力平衡可用下式表示azPz+acAc+asPs=amPlmax
通過導(dǎo)閥15的壓力差表達(dá)式為Pc-Pz={(1+ (ac)/(az) ) (As)/(Ac) + (as)/(az) }(Ps-Plmax)+{(1+ (ac)/(az) )(As)/(Ac) + (as)/(az) - (am)/(az) }(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az+as+ac-am)Pl因此,若將等式右邊三個(gè)常數(shù)分別代以α、β、γ則上式變?yōu)镻c-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(9)圖18示出一種改型結(jié)構(gòu),其中,壓力補(bǔ)償閥194位于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。導(dǎo)閥出口壓力引入承壓面積為as的液壓控制室中,并在閥的張開方向上對導(dǎo)閥加壓,而導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力Pc、主閥11的出口壓力Pl和最大負(fù)荷壓力Plmax分別引入承壓面積為ac、al、am的液壓控制室中,并在閥的關(guān)閉方向上對導(dǎo)閥加壓。
這種布置的壓力補(bǔ)償閥194的壓力平衡可用下式表示azPz=acAc+alPl+amPlmax
通過導(dǎo)閥15的壓力差的表達(dá)式為Pc-Pz=(1- (ac)/(az) ) (As)/(Ac) (Ps-Plmax)+{(1- (ac)/(az) ) (As)/(Ac) - (am)/(az) }(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az-ac-am-al)Pl因此,若將等式右邊三個(gè)常數(shù)分別代以α、β、γ上式則變?yōu)镻c-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(10)圖19示出一種改型結(jié)構(gòu),其中,壓力補(bǔ)償閥195位于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。導(dǎo)閥的入口壓力Pc和出口壓力Pz分別引入承壓面積為ac、as的液壓控制室中,并在閥的打開方向上對導(dǎo)閥加壓,而主閥11的出口壓力Pl和最大負(fù)荷壓力Plmax則分別引入承壓面積為al、am的液壓控制室中,并在閥的關(guān)閉方向上對導(dǎo)閥加壓。
這種布置的壓力補(bǔ)償閥195的壓力平衡可用下式表示azPz+acAc=alPl+amPlmax
通過導(dǎo)閥15的壓力差的表達(dá)式為Pc-Pz=(1+ (as)/(az) ) (As)/(Ac) (Ps-Plmax)+{(1+ (as)/(az) ) (As)/(Ac) - (am)/(az) }(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az+ac-am-al)Pl因此,若將等式右邊的三個(gè)常數(shù)分別代以α、β、γ,則上式變?yōu)镻c-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(11)圖20示出一種改型結(jié)構(gòu),其中,壓力補(bǔ)償閥196置于導(dǎo)閥15和主閥11的出口之間。導(dǎo)閥的出口壓力Pz、液壓泵1的輸送壓力Ps和主閥11的出口壓力Pl分別引入承壓面積為az、as、al的液壓控制室中,并在閥的打開方向上對導(dǎo)閥加壓,而最大負(fù)荷壓力Plmax引入承壓面積為am的液壓控制室中并在閥的關(guān)閉方向上對導(dǎo)閥加壓。
這種布置的壓力補(bǔ)償閥196的壓力平衡可用下式表示azPz+asPs+alPl=amPlmax
通過導(dǎo)閥15的壓力差表達(dá)式為Pc-Pz=( (As)/(Ac) + (as)/(az) )(Ps-Plmax)+( (As)/(Ac) + (as)/(az) - (am)/(az) )(Plmax-Pl)+ 1/(az) (az+as+al-am)Pl因此,若將上式右邊三個(gè)常數(shù)分別代以α、β、γ、則上式變?yōu)镻c-Pz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl(12)下面,參考圖21~23說明本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。在這些圖中與圖1所示具體裝置中相同的零部件,標(biāo)以同樣的代號。
在前面的實(shí)施例中,雖然壓力補(bǔ)償閥的控制機(jī)構(gòu)是由各種液壓機(jī)構(gòu)組成,由它們直接或間接地將液壓泵的輸送壓力、最大負(fù)荷壓力以及導(dǎo)閥的進(jìn)口和出口壓力引入各個(gè)液壓控制室中,但是,這些控制機(jī)構(gòu)也可是一個(gè)電氣裝置,圖21~23就是一種這樣的裝置。
更具體地說,在圖21中,控制液壓致動(dòng)器6、7的流量調(diào)節(jié)閥分別標(biāo)以代號200,201。調(diào)節(jié)閥200、201包括壓力補(bǔ)償閥202、203,壓力補(bǔ)償閥202、203分別由帶有電磁工作零件202A、202B的電磁比例閥202、203組成。除此以外,每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥200、201的結(jié)構(gòu)都與圖1所示實(shí)施例中流量調(diào)節(jié)閥8、9相同。壓力指示器204(檢測液壓泵1的輸送壓力Ps用)連到與主管路2,3相通的液壓泵1的輸送管路上,檢測導(dǎo)閥15、17的進(jìn)口壓力Pz的壓力指示器205、206分別連到控制管路中的管路13和72上,檢測導(dǎo)閥15、74的出口壓力Pl的壓力指示器207、208分別連到導(dǎo)管14、73上,檢測液壓致動(dòng)器6、7的最大負(fù)荷壓力Plmax的壓力指示器209連在最大負(fù)荷壓力管路50上。而且,液壓泵1與檢測隔板傾動(dòng)角的測角表210相聯(lián),例如它是用在一個(gè)可變位移機(jī)構(gòu)中。液壓泵1的輸送流速由排液控制器212控制,212由來自輔助泵211的液壓液體驅(qū)動(dòng)。
來自壓力指示器204~209的壓力信號Pz1、Pz2、Pl1、Pl2、Plmax和來自測角表210的傾動(dòng)角信號Qγ輸入到控制器213中,控制器213計(jì)算出液壓泵1的控制信號Qo和壓力補(bǔ)償閥202、203的控制信號I10、I20,然后將這些信號分別輸出到排液控制器212和壓力補(bǔ)償閥的電磁工作零件202A和203A上。
控制器213由一個(gè)微型計(jì)算機(jī)組成,如圖22所示,它包括一個(gè)A/D變換器214,用以將上述壓力信號和傾動(dòng)角信號變換成數(shù)字信號;一個(gè)中央處理器215;一個(gè)存儲(chǔ)器216,用來儲(chǔ)存控制過程的程序;一個(gè)D/A變換器217,用來輸出模擬信號;一個(gè)I/O接口218;與各個(gè)壓力補(bǔ)償閥的電磁工作零件202A、203A相連的放大器219、220以及分別與輸液控制器212的輸入端相連的放大器221、222。
控制器213根據(jù)存儲(chǔ)器216中儲(chǔ)存的控制過程程序,通過來自壓力指示器204(檢測液壓泵1輸送壓力用)的壓力信號Ps和來自壓力指示器209(檢測液壓致動(dòng)器6、7間最大負(fù)荷壓力用)的壓力信號Plmax計(jì)算出要使液壓泵的輸出壓力有效地保持比最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值所需的液壓泵1的排液目標(biāo)值Qo。然后通過I/O接口218將從放大器221、222中輸出的目標(biāo)值信號Qo輸入到排液控制器212的輸入端212A、212B上。排液控制器212根據(jù)接受的目標(biāo)值信號Qo控制液壓泵1的隔板傾斜角度使由測角表210檢測的傾斜角度Qr變?yōu)榕c目標(biāo)值Qo相等。這就可使泵的輸送壓力保持比最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值,因此,這種機(jī)構(gòu)具有與前面實(shí)施例中所用的負(fù)荷傳感式液壓泵調(diào)節(jié)器相似的功能。
控制器213也可根據(jù)來自壓力指示器204~209的壓力信號Ps、Pz1、Pz2、Pl1、Pl2和Plmax計(jì)算出壓力補(bǔ)償閥202、203的控制量來控制壓力補(bǔ)償閥。圖23表示壓力補(bǔ)償閥控制程序的程序方框圖。在步驟230中,微型計(jì)算機(jī)讀出了壓力指示器204~209檢測出的壓力信號Ps、Pz1、Pz2、Pl1、Pl2、Plmax。然后,在步驟231中,通過下式計(jì)算出導(dǎo)閥15、74的目標(biāo)進(jìn)口壓力Pz10、Pz20Pz10=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl1)γPl1+Pl1Pz20=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl2)+γPl2+Pl2
注意,這些方程式與由第一個(gè)實(shí)施例推導(dǎo)出來的方程式相同,并且常數(shù)α、β、γ可調(diào)整到它們的預(yù)定值(如圖5~7所示),例如根據(jù)三個(gè)功能,即壓力補(bǔ)償和液流分配功能;調(diào)諧功能以及自壓力補(bǔ)償功能進(jìn)行調(diào)整。在下一個(gè)步驟232中,用下列公式I10=G(Pz10-Pz1)I20=G(Pz20-Pz2)計(jì)算出壓力補(bǔ)償閥202、203的控制信號I10、I20。在最后一個(gè)步驟233中,通過D/A變換器217,將計(jì)算出的控制信號I10、I20從放大器219、220分別輸出到壓力補(bǔ)償閥202、203的電磁工作零件202A、203A中。
這樣,在這個(gè)使用電氣控制的壓力補(bǔ)償閥202、203的實(shí)施例中,也可在其程序中通過預(yù)調(diào)步驟231中的公式(與上述方程式(1)相同),并根據(jù)α、β、γ的各自調(diào)整值,以與圖1所示的實(shí)施例類似的方式完成壓力補(bǔ)償和流量分配功能或調(diào)諧功能和/或基于壓力補(bǔ)償和流量分配功能的自壓力補(bǔ)償功能。
在上述使用電控壓力補(bǔ)償閥的實(shí)施例中,常數(shù)α、β、γ的預(yù)調(diào)本身就是程序的一部分。另外,能從外面進(jìn)行操作的調(diào)節(jié)器240可以按照圖21中虛線表示的方式連到控制器213上,這樣,常數(shù)α、β、γ就能根據(jù)液壓結(jié)構(gòu)機(jī)械的類型及其工作零件等進(jìn)行調(diào)整。
下面結(jié)合圖24說明本發(fā)明的一個(gè)閥結(jié)構(gòu)有關(guān)的實(shí)施例。圖24中所示的實(shí)施例中,座閥式主閥和流量調(diào)節(jié)閥的壓力補(bǔ)償閥是聯(lián)成一個(gè)整體的。
更具體地說,在圖24中,流量調(diào)節(jié)閥270由主閥部分271和壓力補(bǔ)償閥部分272組成。主閥部分271放入帶有進(jìn)口273、出口274的閥室中,并有座閥式閥體276,用來控制進(jìn)口273和出口274間的液流傳遞。閥體276的周邊上有一個(gè)通道277、構(gòu)成一個(gè)可變限流器,反壓室278位于閥體276的后頭、通過可變限流器277與進(jìn)口273相連。壓力補(bǔ)償閥部分272有一個(gè)位于閥室275里面的滑閥式閥體280,用來限制反壓室278和引導(dǎo)出口279間的通道。閥體280與插入到可在軸向移動(dòng)的主閥閥體276中的活塞281相配合。壓力補(bǔ)償閥部分272也包括第一液壓控制室282,面向與活塞相對的閥體280的端面;第二液壓控制室283,面向閥體280的第一環(huán)形端面;第三液壓控制室284,面向閥體280的第二環(huán)形端面和第四液液壓控制室285,位于主閥閥體276中,面向活塞281的端面。第一液壓控制室282通過通道286與反壓室278相通,第二液壓控制室283與引導(dǎo)出口279相通,第三液壓控制室284與最大負(fù)荷壓力進(jìn)口287相通,第四液壓控制室285通過通道288與主閥進(jìn)口273相通。引導(dǎo)出口279通過導(dǎo)管289與導(dǎo)閥290相連,最大負(fù)荷壓力進(jìn)口287與最大負(fù)荷壓力管路(圖中未示出)相連。通過這種布局,引入第一至第四液壓控制室的壓力分別為反壓室278的控制壓力Pc、導(dǎo)閥290的進(jìn)口壓力Pz、最大負(fù)荷壓力Plmax以及液壓泵的輸送壓力Ps這樣就可以看出,第一至第四液壓控制室282~285分別相應(yīng)于圖9所示的流量調(diào)節(jié)閥的第一至第四液壓控制室131~134。
因此,通過將主閥和壓力補(bǔ)償閥連成整體,可使閥結(jié)構(gòu)更加緊湊和合理。
本發(fā)明有關(guān)泵控制方法的另一個(gè)實(shí)施例說明如下。在前面的實(shí)施例中,液壓傳動(dòng)裝置是同負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器一起說明的,并且負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器是按控制可變排量液壓泵輸送壓力的裝置說明的。但是,液壓泵可以是固定排量式的。在這種情況下,負(fù)荷傳感式泵調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如圖25所示。更具體地說,在圖25中,泵調(diào)節(jié)器380與安全閥383相聯(lián),在安全閥383的兩頭上,相對有兩個(gè)控制室381、382。固定排量液壓泵385的輸送壓力通過導(dǎo)管384引入控制室381、最大負(fù)荷壓力通過導(dǎo)管386引入控制室382,并且,在控制室382的同一邊上,有一個(gè)彈簧387。這種結(jié)構(gòu)能夠使液壓泵385的輸送壓力保持比液壓致動(dòng)器組中最大負(fù)荷壓力高一個(gè)與彈簧387的回彈強(qiáng)度相對應(yīng)的壓力值。
此外,本發(fā)明的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)也可采用非負(fù)荷傳感式的泵調(diào)節(jié)器。圖26示出了這種改型。更具體地說,在圖26中,液壓泵390與流量調(diào)節(jié)閥391相連,調(diào)節(jié)閥391由主閥、導(dǎo)閥和壓力補(bǔ)償閥組成(它們的連接方式如上述),并且由泵流量控制器392控制輸送流速。在液壓泵390和流量調(diào)節(jié)閥391間有一個(gè)卸荷閥393,流量調(diào)節(jié)閥391與操作器394相聯(lián)。從操作器394來的操作信號被送到控制器395,并由它將控制信號傳給流量調(diào)節(jié)閥391的導(dǎo)閥控制裝置396,以控制導(dǎo)閥的張開程度。送到控制器395的操作信號也送到處理器397,由它根據(jù)存儲(chǔ)器398中已經(jīng)存儲(chǔ)的映象,計(jì)算出流量調(diào)節(jié)閥391所需的流速,然后將算出的信號送到泵流量控制器392。與此同時(shí),處理器397根據(jù)存儲(chǔ)器398中已儲(chǔ)存的另一個(gè)映象,計(jì)算出卸荷閥393的調(diào)整壓力,然后將計(jì)算信號送到卸荷閥393上。作為操作信號的作用這就保證了液壓泵390的輸送壓力控制到等于在存儲(chǔ)器398中預(yù)先儲(chǔ)存撓誠笏竦玫難沽Α 在本發(fā)明中有關(guān)這種泵控制方式的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,由上述方程式(1)中右邊第一項(xiàng)代表的壓力差Ps-Plmax不能控制成恒定。因此不能達(dá)到由右邊第一項(xiàng)得到的壓力補(bǔ)償功能。但是,在聯(lián)合操作的情況下,所有與各液壓致動(dòng)器相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥的壓力差是相等的,因此,仍可得到液流分配功能。而且,由于方程式(1)右邊第二、第三項(xiàng)與泵的輸送壓力Ps無關(guān),故在將β、γ調(diào)為任一非零值的情況下,能夠達(dá)到調(diào)諧功能和/或自壓力補(bǔ)償功能。
盡管上面按照各圖說明了本發(fā)明的實(shí)施例,但本發(fā)明并不限于上述各個(gè)實(shí)施例。在不改變本發(fā)明的精神和范圍下,可以進(jìn)行各種改型。
例如,雖然上述實(shí)施例中說明由液壓泵傳動(dòng)兩個(gè)液壓致動(dòng)器,顯然本發(fā)明也可用于三個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器的場合。另外,泵的控制機(jī)構(gòu)也可與一個(gè)簡單的安全閥相連,使液壓泵的輸送壓力保持恒定。
權(quán)利要求
1.一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其組成至少有一臺液壓泵(1;385;390);至少有第一和第二液壓致動(dòng)器(6,7;107~110),由各自的主通路(2~3)與上述的液壓泵連接,并由上述的液壓泵輸送的液壓液驅(qū)動(dòng);有第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9;100,101;170,171;200,201),連接在上述的液壓泵和上述的第一和第二液壓致動(dòng)器之間的各自的主通路中有泵控制裝置(10;140;212;380;392),用來控制上述的液壓泵之輸送壓力;上述的第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置每一個(gè)都包含具有可根據(jù)操作裝置(30)的操縱量改變開啟程度的第一閥裝置(15;74;120,121;290)和與上述的第一閥裝置串連并用來控制上述的第一閥裝置進(jìn)口壓力與出口壓力之間壓力差的第二閥裝置(16,75;124,125;150;172,173;190~196;202,203;242,243;272);有控制裝置(43~49,51;131~137;151~154;175~180;202A,203A,213;282~286),與上述的第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置相聯(lián),它根據(jù)上述的第一閥裝置的輸入,輸出壓力和上述的液壓泵的輸送壓力以及上述的第一和第二液壓致動(dòng)器之間的最大負(fù)荷壓力控制上述的第二閥裝置,其中第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9;100,101;170,171;200,201)每個(gè)都包含一個(gè)帶有閥體(21;162;276)的座閥式主閥(11,70;102,103;160,271),用于控制與上述的主通路(2~5)相連的入口(17;273)與出口(18;274)之間的液流傳遞;一個(gè)可根據(jù)上述的閥的位移量改變開啟程度的可變限流器(22;163;277);一個(gè)反壓室(24;278),它通過上述的可變限流器與該入口相通,并產(chǎn)生控制壓力對上述的閥體在閥關(guān)閉方向加壓;和連接在上述的反壓室與上述的主閥出口間的控制管路(12~14;71~73;116,117;289)。上述的第一閥裝置由連接在上述的控制管路的導(dǎo)閥(15,74;120,121;290)組成,用來控制通過上述的控制管路的導(dǎo)流;上述的第二閥裝置由連接在上述的控制管路的輔助閥裝置(16,75;124,125;150;172,173;190~196;202,203;242;243;272)組成;用于控制上述的導(dǎo)閥入口壓力與出口壓力間的壓力差;而且,上述的控制裝置(43~49,51;131~137;151~154;175~180;202A,203A,213;282~286)控制其各個(gè)第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置的輔助閥裝置,使得上述的導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力間的壓力差符合下列方程式,該方程式表示上述的液壓泵(1;385;390)的輸送壓力與上述的第一、第二液壓致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力之間的壓力差和每個(gè)液壓致動(dòng)器(6,9;87~90)的上述的最大負(fù)荷壓力與自負(fù)荷壓力之間的壓力差以及自負(fù)荷壓力間的關(guān)系△PZ=α(Ps-PlmaX)+β(PlmaX-P1)+γPc式中,△PZ導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力之壓力差;Ps液壓泵的輸送壓力;Plmax第一和第二液壓致動(dòng)器之間的最大負(fù)荷壓力;P1第一個(gè)第一和第二液壓致動(dòng)器的自負(fù)荷壓力;α、β、γ第一、第二和第三常數(shù)上述的第一、第二和第三常數(shù)、α、β、γ調(diào)整到各自的預(yù)定值。
2.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的第一常數(shù)α具有α≤K的關(guān)系,設(shè)K為上述主閥閥體(21;162;276)承受上述液壓泵(1;385;390)通過上述入口(17;273)的輸送壓力的承壓面積與承受上述反壓室(24;278)的控制壓力的上述主閥的閥體的承壓面積之比值。
3.按照權(quán)利要求2的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的第二和第三常數(shù)β、γ調(diào)整到“零”。
4.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的第一常數(shù)α調(diào)整到相對于上述操作裝置(30)的操縱量的和上述主閥(11,70;102,103;160;271)的主流速的比例增量相對應(yīng)的任一預(yù)定正值。
5.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的第二常數(shù)β根據(jù)相聯(lián)的液壓致動(dòng)器(6,7;87-90)和一個(gè)或多個(gè)其他液壓致動(dòng)器(7,6;87~90)聯(lián)合工作的調(diào)諧功能調(diào)到某一預(yù)定值。
6.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的第三常數(shù)γ根據(jù)相聯(lián)的液壓致動(dòng)器(6,7;87~90)的工作特性調(diào)整到某一預(yù)定值。
7.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的控制裝置中有多個(gè)位于上述第一和第二流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9;100,101;170,171)的每一個(gè)上述輔助閥(16,75;124,125;150;172,173;190~196;272)中的液壓控制室(43~46;131~134;151~154;175~177;282~285),和管路裝置(47~49,51;135~137;178~180;286),用于直接或間接地把上述液壓泵(1)的輸送壓力,上述的最大負(fù)荷壓力和上述導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力和出口壓力引入到上述幾個(gè)液壓控制室,上述幾個(gè)液壓控制室各自的承壓面積調(diào)整到使上述第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ等于上述各自的預(yù)定值。
8.按照權(quán)利要求7的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的輔助閥(124,125)設(shè)置在上述主閥(102,103)的反壓室(24)與上述的導(dǎo)閥(120,121)之間,上述的幾個(gè)液壓控制室包括第一液壓控制室(131)(用來在閥開啟方向?qū)ι鲜鲚o助閥加壓)和第二、第三、第四液壓控制室(132~134)(用來在閥關(guān)閉方向?qū)ι鲜鲚o助閥加壓),上述的管路裝置包括第一管路(12,135),用來將上述主閥反壓室中的控制壓力引到上述第一液壓室(131);第二管路(13)用來將上述導(dǎo)閥的入口壓力引到上述的第二液壓控制室(132);第三管路(360),用來將上述的最大負(fù)荷壓力引到上述的第三液壓控制室(133)和第四管路(37),用于將上述液壓泵(1)的輸送壓力引到上述的第四液壓控制室(134)。
9.按照權(quán)利要求8的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中上述的第一和第二流量調(diào)節(jié)閥(270)都是由上述的主閥(271)和上述的輔助閥(272)構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)。
10.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中上述的控制裝置包含在上述第一和第二流量調(diào)節(jié)閥(200,201)的每個(gè)輔助閥裝置(202,203)中的電磁工作零件(202A,202B);壓力指示器裝置(204-209),用來直接或間接地檢測上述液壓泵(1)的輸送壓力和上述的最大負(fù)荷壓力以及上述導(dǎo)閥(15,74)的進(jìn)口壓力和出口壓力;還有數(shù)據(jù)處理裝置(213),用來根據(jù)從上述壓力指示器裝置來的信號計(jì)算出上述導(dǎo)閥的進(jìn)、出口壓力差,然后把計(jì)算的壓力差信號輸送給上述輔助閥裝置中的電磁工作零件,而且,上述的第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ在上述數(shù)據(jù)處理裝置中被預(yù)調(diào)到上述各自的預(yù)定值。
11.按照權(quán)利要求1的一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng),其中,上述的泵控制裝置是一個(gè)負(fù)荷傳感式的泵調(diào)節(jié)器(10;140;212;380),用來保持上述液壓泵(1;285)的輸送壓力比上述的第一和第二液壓致動(dòng)器(6,7;87-90)的最大負(fù)荷壓力高一個(gè)預(yù)定值。
12.一種液壓挖掘機(jī),其組成至少有一臺液壓泵(1;385;390);有幾個(gè)液壓致動(dòng)器(6,7;87-90),由各自的主通路(2-5)與上述液壓泵連接,并由上述液壓泵輸送來的液壓液驅(qū)動(dòng);有幾個(gè)工作零件(81,83~85),包括旋轉(zhuǎn)座、懸臂、支臂和鏟斗,分別由上述的幾個(gè)液壓致動(dòng)器驅(qū)動(dòng);有幾個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9;100,101;170,171;200,201;240,241),與上述的液壓泵和液壓致動(dòng)器之間各自的主通路相連接;有泵控制裝置(10;140;212;380;392),用于控制上述液壓泵的輸出壓力;上述的每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置都包含可根據(jù)操作裝置(30)的操縱量改變開啟程度的第一閥裝置(15,74;120,121,290)和與上述第一閥裝置串連、用來控制上述第一閥裝置的入口與出口壓力差的第二閥裝置(16,75;124,125;150;172,173;190~196;202,203;242,243;272);還有控制裝置(43~49,51;131~137;151-154;175-180;202A;203A,213;282-286),與上述每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置相聯(lián),用來根據(jù)上述第一閥裝置的輸入壓力和輸出壓力,上述液壓泵的輸送壓力以及上述幾個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力來控制上述的第二閥裝置,其中上述的每一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9;100,101;170,171;200,201)包含一個(gè)帶有閥體(21;162;276)的座閥式主閥(11,70;102,103;160;271),用來控制連接在上述主通路(2~5)的入口(17;273)和出口(18;274)之間的液體傳遞;一個(gè)可變限流器(22;163;277),可按照上述閥體的位移改變開啟程度;一個(gè)反壓室(24;278)通過上述的可變限流器與上述入口連通,并產(chǎn)生控制壓力對閥體在閥關(guān)閉方向加壓;還有控制管路(12-14,71-73;116,117;289),連接在上述的反壓室與上述主閥的出口之間;上述的第一閥裝置由連接在上述控制管路中的導(dǎo)閥(15,74;120,121;290)組成,用來控制通過上述控制管路的導(dǎo)流;上述的第二閥裝置由連接在上述控制管路的輔助閥裝置(16,75;124,125;150;172,173;190~196;202,203;242,243;272)組成,用于控制上述導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力的壓力差,還有上述的控制裝置(43~49;51;131~137;151~154;175~180;202A,203A;213;282-286)控制至少與旋座(81),懸臂(83)、支臂(84)和鏟斗(85)中的兩個(gè)工作零件相聯(lián)的上述每一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥的輔助閥,從而使上述導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力和出口壓力之間的壓力差符合下列方程表達(dá)的關(guān)系,該方程式涉及到上述液壓泵(1;385;390)的輸送壓力與上述幾個(gè)液壓致動(dòng)器(6,7;87~90)中的最大負(fù)荷壓力之間的壓力差和上述每個(gè)液壓致動(dòng)器(6,7;87~90)的最大負(fù)荷壓力與自負(fù)荷壓力之間的壓力差以及自負(fù)荷壓力,ΔPz=α(Ps-Plmax)+β(Plmax-Pl)+γPl式中ΔPz導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力與出口壓力之壓力差;Ps液壓泵的輸送壓力;Plmax幾個(gè)液壓致動(dòng)器中的最大負(fù)荷壓力;Pl每個(gè)液壓致動(dòng)器的自負(fù)荷壓力;α,β,γ第一、第二和第三常數(shù)。上述的第一、第二和第三常數(shù)α、β、γ調(diào)整到各自的預(yù)定值。
13.按照權(quán)利要求12的一種挖掘機(jī),其中,上述的第一常數(shù)α滿足α≤K的關(guān)系,式中K是上述主閥閥體(21;162,276)承受上述液壓泵(1;385;390)經(jīng)過上述入口(17;273)的輸送壓力的承壓面積與承受上述反壓室(24;278)控制壓力的承壓面積之比值。
14.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43~49,51等)將與上魴塾玫囊貉怪露鰨 8)的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9等)的第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較大的正值。
15.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43~49,51等)將與支臂用的上述液壓致動(dòng)器(89)的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9等)的上述第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的正值。
16.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43-49,51等)將與上述鏟斗用的液壓致動(dòng)器(89)的底邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9等)的上述第二常數(shù)β調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值。
17.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43-49,51等)將同旋座(81)用的液壓致動(dòng)器(87)相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置(8,9)的上述第三常數(shù)γ調(diào)整到一個(gè)較小的負(fù)值。
18.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43~49,51等)將與上述鏟斗用的液壓致動(dòng)器(90)相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置的上述第三常數(shù)γ調(diào)整到一個(gè)較小的正值。
19.按照權(quán)利要求12的一種液壓挖掘機(jī),其中,由上述的控制裝置(43-49,51等)將與上述懸臂和支臂用的上述液壓致動(dòng)器(88,89)的桿邊相聯(lián)的流量調(diào)節(jié)閥裝置的上述第二和第三常數(shù)β、γ調(diào)整到“零”。
全文摘要
一液壓傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)有兩流量調(diào)節(jié)閥,都包含有控制主通路進(jìn)出口之間液流的座閥式的主閥;與反壓室相聯(lián)的對閥體關(guān)閉方向加壓的可變限流器;在反壓室與主閥出口間的導(dǎo)閥和控制導(dǎo)閥進(jìn)出口間的壓差的輔助閥??刂戚o助閥的裝置使導(dǎo)閥進(jìn)出口的壓差符合某一方程式,它涉及到液壓泵輸送壓力與第一、第二致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力的壓差和每個(gè)致動(dòng)器的最大負(fù)荷壓力與自負(fù)荷壓力的壓差和自負(fù)荷壓力,并且方程式中常數(shù)α、β、γ可調(diào)整到預(yù)定值。
文檔編號F15B13/04GK1031270SQ8810400
公開日1989年2月22日 申請日期1988年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月30日
發(fā)明者和泉銳機(jī), 平田東一, 野沢勇作, 下∴正彥 申請人:日立建機(jī)株式會(huì)社