CN119062623B - 一种液压执行系统及多功能设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压执行系统，包括复用液压元件和共用复用液压元件的多个工作对象，各工作对象设置有与复用工作口数量相同的执行工作口，还包括切换阀，切换阀的数量和工作对象的数量相同并一一对应，切换阀设置有一一对应的复用对接口和执行对接口，复用对接口的数量与复用工作口的数量相同并一一对接，执行对接口的数量与执行对接口的数量相同并一一对接，控制器能够根据各工作对象的动作需求分别控制各对应切换阀内复用对接口和执行对接口导通或隔绝。实现复用液压元件一端对多端的工作模式，减少复用液压元件的使用数量，简化系统结构，简化控制过程，降低成本和设备重量。本发明还公开一种包括上述液压执行系统的多功能设备。

Description

一种液压执行系统及多功能设备

技术领域

本发明涉及液压系统领域，特别是涉及一种液压执行系统。此外，本发明还涉及一种包括上述液压执行系统的多功能设备。

背景技术

多功能设备将多种功能集成于一台设备上，使用一台设备即可完成多种不同工作，提高工作效率，降低设备成本，广泛应用于工程机械等多种技术领域。

在多功能设备中，一台设备往往配有几套工作装置，如装甲工程车既有挖掘装置又有推土装置，两头忙既有挖掘装置又有装载装置，这些设备在使用时往往会根据工况分时段选择其中一套装置工作，另一套装置暂时不工作。

为了实现上述功能，在进行系统设计时常采用端对端的设计方法，既为了能满足这些工作装置的动作要求，一套多路阀对应一套工作装置，而且为了保证安全，除进行电气互锁外，两套多路阀之间还设有先导油路互锁。导致液压系统相对较为复杂，而且液压元件成本高，元件重量大，特别是使用电比例多路阀的系统，还会要求选用输出端口多的控制器，线路复杂，电气成本也高。另外在某些工作装置多执行器的高精度控制液压系统中，高精度控制元件特别昂贵，如同样采用端对端的设计方法，一个执行器对应一个高精度控制元件控制的设计方法，也会导致系统成本过高。

因此，如何提供一种一端对多端的液压执行系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压执行系统，通过复用液压元件和切换阀，使多个工作对象共用一个复用液压元件，实现复用液压元件一端对多端的工作模式，减少复用液压元件的使用数量，降低成本和设备重量。本发明的另一目的是提供一种包括上述液压执行系统的多功能设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液压执行系统，包括复用液压元件和共用所述复用液压元件的多个工作对象，所述复用液压元件设置有至少一个复用工作口，各所述工作对象设置有与所述复用工作口数量相同的执行工作口，还包括切换阀，所述切换阀的数量和所述工作对象的数量相同并一一对应，所述切换阀设置有一一对应的复用对接口和执行对接口，所述复用对接口的数量与所述复用工作口的数量相同并一一对接，所述执行对接口的数量与所述执行对接口的数量相同并一一对接，控制器能够根据各所述工作对象的动作需求分别控制各对应所述切换阀内所述复用对接口和所述执行对接口导通或隔绝。

优选地，所述切换阀包括开关控制阀，每个所述切换阀内所述开关控制阀的数量与所述复用工作口的数量相同并一一对应，所述开关控制阀的两端接口分别为所述复用对接口和所述执行对接口，所述控制器能够根据各所述工作对象的动作需求控制各对应所述切换阀内的所述开关控制阀同时导通或闭合。

优选地，所述开关控制阀具体为液控单向阀，还包括先导控制阀，所述先导控制阀的数量和所述切换阀的数量相同并一一对应，各所述先导控制阀的工作口连接各对应所述切换阀内全部所述液控单向阀的液控口，所述控制器能够根据各所述工作对象的动作需求控制各对应所述先导控制阀是否允许液压油进入所述液控单向阀的液控口。

优选地，所述先导控制阀具体为两位三通电磁换向阀，所述两位三通电磁换向阀的进油口和回油口分别连接系统进油和系统回油，所述两位三通电磁换向阀的工作口连接对应所述切换阀内全部所述液控单向阀的液控口，所述控制器通信连接各所述两位三通电磁换向阀。

优选地，包括两个所述工作对象，所述开关控制阀具体为液控单向阀，还包括一个先导控制阀，所述先导控制阀的两个工作口分别连接两个切换阀内的液控口，所述控制器通信连接所述先导控制阀，所述先导控制阀具体为两位四通电磁换向阀或三位四通电磁换向阀。

优选地，所述复用液压元件具体为单泵，每个所述切换阀内设置有一个所述开关控制阀。

优选地，所述复用液压元件具体为伺服换向阀，所述工作对象具体为液压缸，所述伺服换向阀设置有两个工作油口，每个所述切换阀内设置有两个所述开关控制阀。

优选地，所述复用液压元件具体为三马达同步器，每个所述切换阀内设置有三个所述开关控制阀。

优选地，所述复用液压元件具体为多路阀，所述工作对象具体为液压缸，多个所述液压缸分为两组，一组所述液压缸对应的所述切换阀共用一个所述先导控制阀，另一组所述液压缸对应的所述切换阀共用另一个所述先导控制阀。

本发明提供一种多功能设备，包括如上述任意一项所述的液压执行系统。

本发明提供一种液压执行系统，包括复用液压元件和共用复用液压元件的多个工作对象，复用液压元件设置有至少一个复用工作口，各工作对象设置有与复用工作口数量相同的执行工作口，还包括切换阀，切换阀的数量和工作对象的数量相同并一一对应，切换阀设置有一一对应的复用对接口和执行对接口，复用对接口的数量与复用工作口的数量相同并一一对接，执行对接口的数量与执行对接口的数量相同并一一对接，控制器能够根据各工作对象的动作需求分别控制各对应切换阀内复用对接口和执行对接口导通或隔绝。

工作过程中，某一个或多个工作对象需要工作时，控制器控制与具有工作需求的工作对象对应的切换阀导通，使复用液压元件与对应工作对象连通，连通的工作对象正常工作。工作对象不需要工作时，控制器控制与没有工作需求的工作对象的对应切换阀隔绝，复用液压元件输出的液压油不能进入该工作对象，从而该工作对象停止工作。

通过复用液压元件和切换阀，使多个工作对象共用一个复用液压元件，实现复用液压元件一端对多端的工作模式，减少复用液压元件的使用数量，简化系统结构，简化控制过程，降低成本和设备重量。

本发明还提供一种包括上述液压执行系统的多功能设备，由于上述液压执行系统具有上述技术效果，上述多功能设备也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本发明所提供的液压执行系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的液压执行系统的实施例一的结构示意图；

图3为本发明所提供的液压执行系统的实施例二的结构示意图；

图4为本发明所提供的液压执行系统的实施例三的结构示意图；

图5为本发明所提供的液压执行系统的实施例四的结构示意图。

其中，复用液压元件1、单泵1-1、伺服换向阀1-2、三马达同步器1-3、多路阀1-4、工作对象2、切换阀3、先导控制阀4、两位三通电磁换向阀4-1、三位四通电磁换向阀4-2、两位四通电磁换向阀4-3。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种液压执行系统，通过复用液压元件和切换阀，使多个工作对象共用一个复用液压元件，实现复用液压元件一端对多端的工作模式，减少复用液压元件的使用数量，降低成本和设备重量。本发明的另一核心是提供一种包括上述液压执行系统的多功能设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的液压执行系统的一种具体实施方式的结构示意图。

本发明具体实施方式提供一种液压执行系统，包括复用液压元件1和共用复用液压元件1的多个工作对象2，其中复用液压元件1可以为多种类型的液压部件，可以为油泵、阀门等多种油液输出部件，用于向工作对象2输出液压油，可能具有成本高、重量大等特点，在系统中被多个工作对象2重复使用，工作对象2可以是油缸、阀门等多种执行部件，在多功能设备中多个工作对象2分别动作，实现多种不同功能，因此多个工作对象2共用一个复用液压元件1，相较于传统设备中为每个工作对象2配备一个复用液压元件1的结构，本申请简化结构，减少复用液压元件的数量，降低成本和重量。

复用液压元件1设置有至少一个复用工作口，各工作对象2设置有与复用工作口数量相同的执行工作口，即正常工作时，复用液压元件1的复用工作口直接连接工作对象2的执行工作口，举例说明，当复用液压元件1具有一个复用工作口时，工作对象2对应设置一个执行工作口，复用工作口连接执行工作口，例如油泵的输出口连接液压缸的一端腔体，当复用液压元件1具有两个复用工作口时，工作对象2对应设置有两个执行工作口，两个复用工作口分别连接两个执行工作口，例如四通换向阀的两个工作口分别连接液压缸的两端腔体，复用液压元件1具有更多复用工作口时的情况依次类推。

进一步地，还可设置切换阀3，切换阀3的数量和工作对象2的数量相同并一一对应，即为每一个工作对象2配备一个切换阀3，其中，切换阀3上设置有复用对接口和执行对接口，当复用对接口和执行对接口数量为多个时，复用对接口和执行对接口一一对应，复用对接口的数量与复用工作口的数量相同并一一对接，执行对接口的数量与执行对接口的数量相同并一一对接。即工作对象2的数量为m，复用液压元件1的复用工作口的数量为n，对应地，各工作对象2的执行工作口的数量也为n，进一步地，各切换阀3的复用对接口的数量为n，执行对接口的数量也为n，复用液压元件1的第一复用工作口连接第一个切换阀3的第一复用对接口，第一复用对接口连接第一执行对接口，第一执行对接口连接对应第一个工作对象2的第一执行工作口，同时复用液压元件1的第一复用工作看连接第二工切换阀3的第一复用对接口，还连接第二个工作对象2，然后复用液压元件1的第二复用工作口连接第一个切换阀3的第二复用对接口，后续各接口的连接方式依次类推。

控制器能够根据各工作对象2的动作需求分别控制各对应切换阀3内复用对接口和执行对接口导通或隔绝。工作过程中，某一个或多个工作对象2需要工作时，控制器控制对应的切换阀3，使与具有工作需求的工作对象2对应的切换阀3导通，即这个切换阀3内的复用对接口和执行对接口导通，继而使复用液压元件1与具有工作需求的工作对象2连通，液压油能够通过对应切换阀3进入工作对象2，连通的工作对象2正常工作。工作对象2不需要工作时，控制器控制对应的切换阀3，使与没有工作需求的工作对象2的对应切换阀3隔绝，复用液压元件1输出的液压油不能进入该工作对象2，从而该工作对象2停止工作。

通过复用液压元件1和切换阀3，使多个工作对象2共用一个复用液压元件1，实现复用液压元件1一端对多端的工作模式，减少复用液压元件1的使用数量，简化系统结构，简化控制过程，降低成本和设备重量。

具体地，切换阀3包括开关控制阀，每个切换阀3内开关控制阀的数量与复用工作口的数量相同并一一对应，开关控制阀的两端接口分别为复用对接口和执行对接口，与复用液压元件1和对应工作对象2连接，

工作过程中，某一个或多个工作对象2需要工作时，控制器控制对应的切换阀3，使该切换阀3内部的开关控制阀全部导通，即这个切换阀3内的复用对接口和执行对接口导通，继而使复用液压元件1与具有工作需求的工作对象2连通，液压油能够通过各开关控制阀进入工作对象2，连通的工作对象2正常工作。工作对象2不需要工作时，控制器控制对应的切换阀3，使该切换阀3内部的开关控制阀全部隔绝，复用液压元件1输出的液压油不能进入该工作对象2，从而该工作对象2停止工作。其中，各切换阀3中的开关控制阀可以采用多种控制方式，如控制器直接通信连接开关控制阀，开关控制阀为电控阀，提高控制精确度和响应速度。

优选地，开关控制阀为液控单向阀，为了实现液控，还设置有先导控制阀4，先导控制阀4的数量和切换阀3的数量相同并一一对应，单个先导控制阀4单独控制对应的切换阀3，即控制此切换阀3内的全部液控单向阀同时导通或隔绝，每个液控单向阀均具有液控口，先导控制阀4的进油口和回油口分别连接系统进油Px和系统回油Tx连接，先导控制阀4的工作口连接对应切换阀3内全部液控单向阀的液控口。

工作过程中，某一个或多个工作对象2需要工作时，控制器控制对应的先导控制阀4，该先导控制阀4打开使液压进入对应切换阀3内部全部液控单向阀的液控口，液控单向阀导通，即这个切换阀3内的复用对接口和执行对接口导通，继而使复用液压元件1与具有工作需求的工作对象2连通，液压油能够通过各液控单向阀进入工作对象2，连通的工作对象2正常工作。工作对象2不需要工作时，控制器控制对应的先导控制阀4，液压油不能进入对应液控单向阀的液控口，使该切换阀3内部的液控单向阀全部隔绝，复用液压元件1输出的液压油不能进入该工作对象2，从而该工作对象2停止工作。即控制器能够根据各工作对象2的动作需求控制各对应先导控制阀4是否允许液压油进入液控单向阀的液控口。

具体地，先导控制阀4具体为两位三通电磁换向阀4-1，两位三通电磁换向阀4-1的进油口和回油口分别连接系统进油和系统回油，两位三通电磁换向阀4-1的工作口连接对应切换阀3内全部液控单向阀的液控口，控制器通信连接各两位三通电磁换向阀4-1。

根据设备需要确定液压复用液压元件1及复用液压元件1对应的工作对象2和工作口数量，设复用液压元件1对应的工作对象2数量为m，复用工作口的数量为n，为实现复用液压元件1端至工作对象2多端的油路分时通断，包括对应数量的切换阀3，每个切换阀3包括多个液控单向阀CVi（i=1，2，3，……n），每个切换阀3内的n个液控单向阀的液控口内部互接并连接切换阀3的外接控制总口Kj（j=1，2，3，……m），两位三通电磁换向阀4-1的数量为m，两位三通电磁阀的进口Pj（j=1，2，3，……m）全部互接并与系统进油Px连接，回油口Tj（j=1，2，3，……m）全部互接并与系统回油Tx连接，工作口Wj（j=1，2，3，……m）分别与切换阀3的外接控制总口Kj（j=1，2，3，……m）对应连接，每一个切换阀3内的n个液控单向阀的单向端分别与复用液压元件1的n个复用工作口顺次油路连接，自由端与复用液压元件1对应的工作对象2的油路连接。

请参考图2，图2为本发明所提供的液压执行系统的实施例一的结构示意图。

在实施例一中，复用液压元件1具体为单泵1-1，每个切换阀3内设置有一个开关控制阀。单泵1-1对应的工作对象2数量m为3，单泵1-1的工作输出油口（复用工作口）数量n为1，则包三个切换阀3，每一个切换阀3包含一个液控单向阀CV1，也包括三个两位三通电磁换向阀4-1，三个先导控制阀4分别连接三个切换阀3，其中液控单向阀CV1的两端分别连接单泵1-1和对应的工作对象2。

请参考图3，图3为本发明所提供的液压执行系统的实施例二的结构示意图。

在实施例二中，复用液压元件1具体为伺服换向阀1-2，工作对象2具体为液压缸，伺服换向阀1-2设置有两个工作油口，每个切换阀3内设置有两个开关控制阀。设伺服换向阀1-2对应的工作对象2数量m为4，伺服换向阀1-2的工作输出油口（复用工作口）数量n为2，则包括四个切换阀3，每一个切换阀3包含两个液控单向阀CV1、CV2，也包括四个两位三通电磁换向阀4-1，四个先导控制阀4分别连接四个切换阀3，每个切换阀3内的液控单向阀CV1、CV2的单向端分别与伺服换向阀1-2的工作输出油口A、B顺次连接，自由端与复用液压元件1对应的工作对象2油路连接。

请参考图4，图4为本发明所提供的液压执行系统的实施例三的结构示意图。

在实施例三，复用液压元件1具体为三马达同步器1-3，每个切换阀3内设置有三个开关控制阀。设三马达同步器1-3对应的工作对象数量m为2，由于三马达同步器的工作输出油口（复用工作口）数量n为3，则包括两个切换阀3，每一个切换阀3包含3个液控单向阀CV1、CV2、CV3，还包括两个两位三通电磁换向阀4-1，每个切换阀3内的液控单向阀CV1、CV2、CV3单向端分别与三马达同步器1-3的工作输出油口PA、PB、PC顺次油路连接，自由端与复用液压元件1对应的工作对象2油路连接。

进一步地，在图4中，还提供了另外的实施方式，包括两个工作对象2，开关控制阀具体为液控单向阀，还包括一个先导控制阀4，先导控制阀4的两个工作口分别连接两个切换阀3内的液控口，控制器通信连接先导控制阀4，先导控制阀4具体为两位四通电磁换向阀4-3或三位四通电磁换向阀4-2。可以将两个两位三通电磁换向阀4-1替换为两位四通电磁换向阀4-3或三位四通电磁换向阀4-2。

请参考图5，图5为本发明所提供的液压执行系统的实施例四的结构示意图。

复用液压元件1具体为多路阀1-4，工作对象2具体为液压缸，多个液压缸分为两组，一组液压缸对应的切换阀3共用一个先导控制阀4，另一组液压缸对应的切换阀3共用另一个先导控制阀4。图5中，多个液压缸由左至右依次为挖掘动臂油缸、推土升降油缸、挖掘斗杆油缸、推土变铲第一油缸、挖掘铲斗油缸、推土变铲第二油缸、左支腿油缸和右支腿油缸。在装甲工程车液压系统中，挖掘多路阀和推土多路阀可复用成一个挖掘多路阀，进行集成处理，从而简化了液压时分复用器，进一步降低了成本。将多个油缸分为两组，即多路阀1-4对应的工作对象2数量m为2，伺服换向阀1-2的工作输出油口很多，但是在分组后经过合并，相当于复用工作口数量n为2，则包括六个切换阀3，但是三个切换阀3分为一组，另外三个切换阀3分为另一组，且每一个切换阀3包含两个液控单向阀CV1、CV2，也包括两个两位三通电磁换向阀4-1，一个两位三通电磁换向阀4-1同时连接同一组的三个切换阀3，另一个两位三通电磁换向阀4-1同时连接另一组的三个切换阀3，每个切换阀3内的液控单向阀CV1、CV2的单向端分别与多路阀1-4的工作输出油口顺次连接，自由端与复用液压元件1对应的工作对象2油路连接。

工作时，第一个两位三通电磁换向阀4-1得电时，液压油进入第一组三个切换阀3的外接控制总口K1，内部的液控单向阀导通，多路阀4-1连通各挖掘相关油缸，进行挖掘操作，反之，第二个两位三通电磁换向阀4-1得电时，液压油进入第二组三个切换阀3的外接控制总口K2，内部的液控单向阀导通，多路阀4-1连通各推土相关油缸，进行推土操作。

在上述各具体实施方式提供的液压执行系统的基础上，多个切换阀3集成安装在切换阀块上，多个先导控制阀4集成安装在先导阀块上，实现集成控制，便于安装维修。

也可根据情况调整各阀门的类型和连接方式，以及工作对象2的数量以及复用工作口的数量，均在本发明的保护范围之内。

除了上述液压执行系统，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述液压执行系统的多功能设备，该多功能设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，上述多功能设备可以是装甲工程车。

以上对本发明所提供的液压执行系统及多功能设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压执行系统，其特征在于，包括复用液压元件（1）和共用所述复用液压元件（1）的多个工作对象（2），所述复用液压元件（1）设置有至少一个复用工作口，各所述工作对象（2）设置有与所述复用工作口数量相同的执行工作口，还包括切换阀（3），所述切换阀（3）的数量和所述工作对象（2）的数量相同并一一对应，所述切换阀（3）设置有一一对应的复用对接口和执行对接口，所述复用对接口的数量与所述复用工作口的数量相同并一一对接，所述执行对接口的数量与所述执行对接口的数量相同并一一对接，控制器能够根据各所述工作对象（2）的动作需求分别控制各对应所述切换阀（3）内所述复用对接口和所述执行对接口导通或隔绝。

2.根据权利要求1所述的液压执行系统，其特征在于，所述切换阀（3）包括开关控制阀，每个所述切换阀（3）内所述开关控制阀的数量与所述复用工作口的数量相同并一一对应，所述开关控制阀的两端接口分别为所述复用对接口和所述执行对接口，所述控制器能够根据各所述工作对象（2）的动作需求控制各对应所述切换阀（3）内的所述开关控制阀同时导通或闭合。

3.根据权利要求2所述的液压执行系统，其特征在于，所述开关控制阀具体为液控单向阀，还包括先导控制阀（4），所述先导控制阀（4）的数量和所述切换阀（3）的数量相同并一一对应，各所述先导控制阀（4）的工作口连接各对应所述切换阀（3）内全部所述液控单向阀的液控口，所述控制器能够根据各所述工作对象（2）的动作需求控制各对应所述先导控制阀（4）是否允许液压油进入所述液控单向阀的液控口。

4.根据权利要求3所述的液压执行系统，其特征在于，所述先导控制阀（4）具体为两位三通电磁换向阀（4-1），所述两位三通电磁换向阀（4-1）的进油口和回油口分别连接系统进油和系统回油，所述两位三通电磁换向阀（4-1）的工作口连接对应所述切换阀（3）内全部所述液控单向阀的液控口，所述控制器通信连接各所述两位三通电磁换向阀（4-1）。

5.根据权利要求2所述的液压执行系统，其特征在于，包括两个所述工作对象（2），所述开关控制阀具体为液控单向阀，还包括一个先导控制阀（4），所述先导控制阀（4）的两个工作口分别连接两个切换阀（3）内的液控口，所述控制器通信连接所述先导控制阀（4），所述先导控制阀（4）具体为两位四通电磁换向阀（4-3）或三位四通电磁换向阀（4-2）。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的液压执行系统，其特征在于，所述复用液压元件（1）具体为单泵（1-1），每个所述切换阀（3）内设置有一个所述开关控制阀。

7.根据权利要求2至5任意一项所述的液压执行系统，其特征在于，所述复用液压元件（1）具体为伺服换向阀（1-2），所述工作对象（2）具体为液压缸，所述伺服换向阀设置有两个工作油口，每个所述切换阀（3）内设置有两个所述开关控制阀。

8.根据权利要求2至5任意一项所述的液压执行系统，其特征在于，所述复用液压元件（1）具体为三马达同步器（1-3），每个所述切换阀（3）内设置有三个所述开关控制阀。

9.根据权利要求3至5任意一项所述的液压执行系统，其特征在于，所述复用液压元件（1）具体为多路阀（1-4），所述工作对象（2）具体为液压缸，多个所述液压缸分为两组，一组所述液压缸对应的所述切换阀（3）共用一个所述先导控制阀（4），另一组所述液压缸对应的所述切换阀（3）共用另一个所述先导控制阀（4）。

10.一种多功能设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的液压执行系统。