定量泵开关阀节流液压系统及其控制方法与流程

本发明涉及液压缓冲系统，尤其涉及一种定量泵开关阀节流液压系统及其控制方法。

背景技术：

1、起重机作为一种特殊工程车辆，既需满足道路车辆行驶要求，又需兼有起重作业功能。为保证上车作业稳定性，在进行上车作业前，需依靠支腿液压系统将车辆支撑起来，保证轮胎不受力。由于系统执行元件需要完成的动作比较简单，位置精度要求较低，定量泵节流液压系统因其成本低，响应速度快得到其广泛应用，其操纵方式可分为机械操纵和电控操纵。然而，定量泵开关阀液压系统(电控操纵)由于换向速度快，系统容易出现压力冲击现象，液压管路会发生明显的振动现象，严重影响了客户的操纵体验及元件的使用寿命；该瞬间压力峰值比正常工作压力高很多，不但会损坏液压元件和密封装置影响元件使用寿命，还会给客户带来极差的操作体验感，如图1所示。

2、国内外众多公司围绕液压冲击产生的原因及缓冲机理进行了大量研究，其常见实现方式如下：①采用节流阀或阻尼控制先导阀的压力和流量，减少推动主阀芯的力和换向速度，从而减少冲击。②采用电液比例阀，通过对阀芯移动的比例控制，实现阀口的缓慢开启，减少压力冲击。③采用蓄能器吸收系统中产生的液压冲击和压力脉动。④设置平衡阀或背压阀，通过调节背压压力，抑制冲击速度。然而，无论以上哪种缓冲方式，都会大大增加系统成本及复杂度。

3、因此亟需解决上述问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的第一目的是提供一种定量泵开关阀节流液压系统，旨在不增加成本的基础上，实现对电磁开关阀的类比例调节，降低系统中电磁开关阀突然换向，液体因为突然停止流动而带来的压力冲击。

2、本发明的第二目的是提供该定量泵开关阀节流液压系统的控制方法。

3、技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种定量泵开关阀节流液压系统，包括液压油箱、定量泵、切换阀总成、支腿阀、垂直油缸、水平油缸和控制器，所述切换阀总成包括第一溢流阀、第一切换阀、第二溢流阀和第二切换阀，定量泵的出油口分别与第二切换阀的进油口和第一溢流阀的进油口连通，第二切换阀、第一溢流阀和支腿阀的出油口连通于液压油箱，第二切换阀的a油口与上车油路相连通，第二切换阀的b油口与支腿阀的进油口连通，第一溢流阀的先导油口与液压油箱之间依次连通第一切换阀和第二溢流阀，支腿阀的a1油口连通垂直油缸的有杆腔，支腿阀的b1油口连通垂直油缸的无杆腔，支腿阀的a2油口连通水平油缸的无杆腔，支腿阀的b2油口连通水平油缸的有杆腔，所述控制器分别与第一切换阀和第二切换阀相连，其中控制器输出pwm脉冲信号控制第二切换阀换向，控制器输出电压开关信号控制第一换向阀换向。

4、其中，支腿阀包括第一换向阀和第二换向阀，当第一换向阀处于左位工作状态时，支腿阀的进油口与支腿阀的b1油口导通，支腿阀的a1油口与支腿阀的出油口导通；当第一换向阀处于右位工作状态时，支腿阀的进油口与支腿阀的a1油口导通，支腿阀的b1油口与支腿阀的出油口导通，当第一换向阀处于中位工作状态时，支腿阀的a1油口、支腿阀的b1油口与支腿阀的出油口导通，支腿阀的进油口截止；当第二换向阀处于左位工作状态时，支腿阀的进油口与支腿阀的b2油口导通，支腿阀的a2油口与支腿阀的出油口导通；当第二换向阀处于右位工作状态时，支腿阀的进油口与支腿阀的a2油口导通，支腿阀的b2油口与支腿阀的出油口导通，当第二换向阀处于中位工作状态时，支腿阀的a2油口、支腿阀的b2油口、支腿阀的进油口和支腿阀的出油口均截止。

5、优选的，控制器分别与第一换向阀和第二换向阀相连，控制器输出电压开关信号分别控制第一换向阀和第二换向阀换向。

6、再者，当第二切换阀处于左位工作状态时，第二切换阀的进油口与第二切换阀的a油口导通，第二切换阀的b油口与第二切换阀的出油口导通；当第二切换阀处于右位工作状态时，第二切换阀的进油口与第二切换阀的b油口导通，第二切换阀的a油口与第二切换阀的出油口导通。

7、进一步，当第一切换阀处于左位工作状态时，第一溢流阀的先导油口与第二溢流阀的进油口导通；当第一切换阀处于右位工作状态时，第一溢流阀的先导油口与第二溢流阀的进油口不导通。

8、优选的，pwm脉冲信号的占空比d1＝(v1/v)×100％～(v2/v)×100％，关闭时高电平对应时间ton′1＝t×(v1/v)，ton′n＝t×(v2/v)，其中v1为开关阀开始关闭前的输出电压，v2为开关阀完全关闭时的输出电压，预设定电磁开关阀关闭时间ton′＝n1×t，n1为关闭时高电平调节的次数，v为开关阀的总输出电压，t为一个调制周期。

9、再者，pwm脉冲信号的占空比d2＝(v3/v)×100％～(v4/v)×100％，开启时高电平对应时间ton1＝t×(v3/v)，tonn＝t×(v4/v)，其中v3为开关阀开始开启前的输出电压，v4为开关阀完全开启时的输出电压，预设定电磁开关阀开启时间ton＝n2×t，n2为开启时高电平调节的次数，v为开关阀的总输出电压，t为一个调制周期。

10、进一步，第一溢流阀的溢流压力设置值高于第二溢流阀溢流压力设置值。

11、本发明一种定量泵开关阀节流液压系统的控制方法，包括如下步骤：

12、当第二切换阀处于右位工作状态、第一换向阀处于右位工作状态、第一切换阀处于右位工作状态时，液压油进入垂直油缸的有杆腔，垂直油缸向内缩回，系统压力为第一溢流阀设置值；垂直油缸向内缩回停止动作瞬间，第一换向阀右位电磁铁y215立即失电；同时第一切换阀的电磁铁y222持续得电，得电时间设置为t1s，系统压力由主溢流阀设置值降低至第二溢流阀设置值；第一换向阀右位电磁铁y215失电t2s后，系统压力已降至第二溢流阀设置值，第二切换阀的电磁铁y221开始失电，控制器通过pwm脉冲信号控制第二切换阀的电磁铁y221的电压在t3s内由v1下降到v2，第二切换阀完成换向；

13、当第二切换阀处于右位工作状态、第一换向阀处于左位工作状态、第一切换阀处于右位工作状态时，液压油进入垂直油缸的无杆腔，垂直油缸向外伸出，系统压力为第一溢流阀设置值；垂直油缸向外伸出停止动作瞬间，第一换向阀左位电磁铁y216立即失电；同时第一切换阀的电磁铁y222持续得电，得电时间设置为t1s，系统压力由主溢流阀设置值降低至第二溢流阀设置值；第一换向阀左位电磁铁y216失电t2s后，系统压力已降至第二溢流阀设置值，第二切换阀的电磁铁y221开始失电，控制器通过pwm脉冲信号控制第二切换阀的电磁铁y221的电压在t3s内由v1下降到v2，第二切换阀完成换向。

14、本发明一种定量泵开关阀节流液压系统的控制方法，包括如下步骤：

15、当第二切换阀处于右位工作状态、第二换向阀处于右位工作状态、第一切换阀处于左位工作状态时，液压油进入水平油缸的无杆腔，水平油缸向外伸出，系统压力为第二溢流阀设置值；水平油缸向外伸出停止动作瞬间，第二换向阀右位电磁铁y209立即失电；同时第一切换阀的电磁铁y222持续得电，得电时间设置为t4s，系统压力保存为第二溢流阀设置值；第二换向阀右位电磁铁y209失电t5s后，第二切换阀的电磁铁y221开始失电，控制器通过pwm脉冲信号控制第二切换阀的电磁铁y221的电压在t6s内由v1下降到v2，第二切换阀完成换向；

16、当第二切换阀处于右位工作状态、第二换向阀处于左位工作状态、第一切换阀处于左位工作状态时，液压油进入水平油缸的有杆腔，水平油缸向内缩回，系统压力为第二溢流阀设置值；水平油缸向内缩回停止动作瞬间，第二换向阀左位电磁铁y210立即失电；同时第一切换阀的电磁铁y222持续得电，得电时间设置为t4s，系统压力保存为第二溢流阀设置值；第二换向阀左位电磁铁y210失电t5s后，第二切换阀的电磁铁y221开始失电，控制器通过pwm脉冲信号控制第二切换阀的电磁铁y221的电压在t6s内由v1下降到v2，第二切换阀完成换向。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

18、(1)本发明基于脉冲宽度调制原理(pwm)，动态调节输出电压，结合电磁开关阀换向属性，在不增加成本的基础上，实现对电磁开关阀的类比例调节，降低系统中电磁开关阀突然换向，液体因为突然停止流动而而导致其动能向压能的瞬间转变带来的压力冲击；

19、(2)本发明中第二溢流阀一阀两用，降低支腿伸缩停止瞬间系统压力，缓冲对开关阀突然换向叠加冲击波的影响，改善客户操纵感及系统平顺性，提高元件使用寿命；

20、(3)本发明在不增加成本基础上，通过对电磁开关阀进行非线性的换向调节，可达到降低压力冲击的效果，提高元件使用寿命；能够很好的满足支腿作业需求，动作简单，位置精度要求较低且工作时间短。