油缸自动回退液压控制系统

技术领域

本发明涉及液压油缸控制技术领域，尤其涉及一种油缸自动回退液压控制系统。

背景技术

目前大型液压设备的施工工况多种多样，许多工况下在液压油缸带动负载运动一定距离后需要由操作工人操作其回退(如凿岩机打钻行进到推进梁顶端时需操作其推进油缸回退)。为了提高施工效率，保障施工安全，减少因操作工人疏忽大意而没有操作油缸回退造成的损失，需要用到液压油缸的自动回退功能。现有的自动回退控制系统结构复杂、操作繁琐，存在诸多不合理之处。

发明内容

本发明的目的是提供一种油缸自动回退液压控制系统，解决目前自动回退液压控制系统结构复杂、操作繁琐等问题。

本发明的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

本发明提供一种油缸自动回退液压控制系统，其包括：

油缸单元，具有缸筒及能在所述缸筒内往复移动的活塞杆，所述缸筒被所述活塞杆分为有杆腔以及无杆腔，所述无杆腔连接有第一管路，所述有杆腔连接有第二管路；

控制单元，具有第一控制管路、以及形成在所述缸筒上的信号油口，所述第一控制管路与所述信号油口相接；其中，在所述信号油口与所述无杆腔相连通的状态下，所述第一控制管路被配置为调整流经所述第一管路的流体介质和流经所述第二管路内的流体介质的流向。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述控制单元还包括第二控制管路，所述第二控制管路与所述信号油口相连通，在所述信号油口与所述有杆腔相连通的状态下，所述第二控制管路被配置为切断所述第一控制管路对所述第一管路和所述第二管路的控制操作。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一控制管路包括第一换向阀和第一换向切换管，所述第一换向阀具有能推动所述活塞杆伸出所述缸筒的第一工作位、以及能使所述活塞杆回缩至所述缸筒内的第二工作位；

其中，在所述无杆腔内的流体介质流入所述第一换向切换管的状态下，所述第一换向阀能从所述第一工作位换向至所述第二工作位。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一换向阀具有进油口、回油口、第一出油口、第二出油口以及液控端，所述第一换向切换管与所述第一换向阀的液控端相接，所述第一管路、所述第二管路分别与所述第一换向阀的第一出油口、所述第一换向阀的第二出油口相接；

其中，在所述第一换向阀处于第一工作位的状态下，流体介质通过所述进油口、所述第一出油口、所述第一管路流入所述缸筒的无杆腔内，且所述缸筒的有杆腔内的流体介质通过所述第二管路、所述第二出油口、所述回油口流出所述第一换向阀；

在所述第一换向阀处于第二工作位的状态下，流体介质通过所述进油口、所述第二出油口、所述第二管路流入所述缸筒的有杆腔内，且所述缸筒的无杆腔内的流体介质通过所述第一管路、所述第一出油口、所述回油口流出所述第一换向阀。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第二控制管路包括第二换向阀和第二换向切换管，所述第二换向阀具有能连通所述第一换向切换管的第三工作位、以及能断开所述第一换向切换管的第四工作位；

其中，在所无杆腔内的流体介质分别流入所述第一换向切换管和所述第二换向切换管的状态下，所述第二换向阀能从所述第四工作位切换至所述第三工作位。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第二换向阀具有进油口、出油口、第一液控端和第二液控端，所述进油口、所述出油口位于所述第一换向切换管上，所述第二换向切换管的一端与所述信号油口相接，其另一端与所述第二液控端相接，所述第二管路与所述第一液控端相接。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管路上设有第一减压阀，所述第一减压阀连接有溢流阀。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管路上设有与所述减压阀并联设置的单向阀。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一换向切换管上设有第二减压阀，所述第二减压阀位于所述第一换向阀的液控端与所述第二换向阀的出油口之间。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一换向阀的液控端连接有与油箱相接的阻尼管路，所述第一换向切换管通过所述阻尼管路与所述第一换向阀的液控端相接，所述阻尼管路上设有阻尼器，所述阻尼器位于所述第一换向切换管的下游端。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一换向阀具有手控端，所述手控端能将所述第一换向阀从所述第一工作位或所述第二工作位切换至使所述活塞杆处于静止状态下的非工作位。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一换向阀为三位四通换向阀，所述第二换向阀为两位两通换向阀。

与现有技术相比，本发明所述的技术方案具有以下特点和优点：

1、本发明在缸筒上设置与信号油口相连的控制单元，控制单元用于控制与缸筒相连的第一管路和第二管路中流体介质的流向，进而能够实现缸筒内部的活塞杆的自动回退，结构简单，设计新颖合理，使用范围广且安全可靠。

2、本发明的第一管路上设置有第一减压阀，第一减压阀上连接溢流阀，通过第一减压阀和溢流阀的配合控制第一管路中的流体介质的工作压力；第一减压阀并联单向阀，单向阀的单向流动方向与流体介质流出无杆腔时第一管路中的流体介质的流动方向相同，单向阀的存在使得第一减压阀仅单向工作，即流体介质流入无杆腔时第一减压阀进行工作，而流体介质流出无杆腔时第一减压阀不产生作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。在附图中：

图1为本发明所述油缸自动回退液压控制系统第一连通状态的结构示意图；

图2为本发明所述油缸自动回退液压控制系统第二连通状态的结构示意图；

图3为本发明所述油缸自动回退液压控制系统第三连通状态的结构示意图；

图4为本发明所述油缸自动回退液压控制系统第四连通状态的结构示意图。

附图标号说明：

10、油缸单元；11、缸筒；111、第一油口；112、第二油口；113、信号油口；12、活塞杆；13、有杆腔；14、无杆腔；15、第一管路；16、第二管路；

20、控制单元；21、第一控制管路；211、第一换向切换管；22、第二控制管路；221、第二换向切换管；

30、第一换向阀；31、第一工作位；32、第二工作位；33、液控端；34、手控端；35、非工作位；

40、第二换向阀；41、第三工作位；42、第四工作位；43、第一液控端；44、第二液控端；

50、第一减压阀；51、溢流阀；52、单向阀；53、第二减压阀；

60、阻尼管路；61、阻尼器；

70、油箱；

A、第一出油口；B、第二出油口；C、进油口；D、出油口；P、进油口；T、回油口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示，本发明提供一种油缸自动回退液压控制系统，能够实现使推进到位的油缸内部的活塞杆12自动回退的功能，该油缸自动回退液压控制系统包括：

油缸单元10，具有缸筒11及能在缸筒11内往复移动的活塞杆12，缸筒11被活塞杆12分为有杆腔13以及无杆腔14，无杆腔14连接有第一管路15，有杆腔13连接有第二管路16；

控制单元20，具有第一控制管路21、以及形成在缸筒11上的信号油口113，第一控制管路21与信号油口113相接；其中，在信号油口113与无杆腔14相连通的状态下，第一控制管路21被配置为调整流经第一管路15的流体介质和流经第二管路16内的流体介质的流向。

本发明的油缸自动回退液压控制系统，缸筒11上设置与信号油口113相连的控制单元20，控制单元20用于控制与缸筒11相连的第一管路15和第二管路16中流体介质的流向，进而能够实现缸筒11内部的活塞杆12的伸出和回缩操作，结构简单，设计新颖合理，使用范围广且安全可靠。

具体的，如图1所示，油缸单元10中的油缸具有缸筒11和位于缸筒11中且能在流体介质的推动下沿着缸筒11的内壁运动的活塞杆12，活塞杆12包括活塞和推杆，活塞将缸筒11的内部空间分为具有推杆的有杆腔13和没有推杆的无杆腔14。在本实施例中，缸筒11的侧壁对应无杆腔14的位置开设有第一油口111，第一油口111连接有第一管路15，第一管路15用于将流体介质通入无杆腔14或者将无杆腔14中的流体介质排出无杆腔14；缸筒11的侧壁对应有杆腔13的位置开设有第二油口112，第二油口112连接有第二管路16，第二管路16用于将流体介质通入有杆腔13或者将有杆腔13中的流体介质排出有杆腔13，在本发明中，该流体介质为液压油。如图2所示，当第一管路15将液压油通入无杆腔14，且第二管路16将有杆腔13中的液压油排出有杆腔13时，活塞杆12向X方向运动，此时油缸处于推进行程，活塞杆12进行推进作业；如图4所示，当第一管路15将无杆腔14中的液压油排出无杆腔14，且第二管路16将液压油通入有杆腔13时，活塞杆12向与X方向相反的方向运动，此时油缸处于回退行程，活塞杆12进行回退作业。

缸筒11的侧壁上还开设有信号油口113，信号油口113位于第一油口111和第二油口112之间，根据活塞杆12的活塞在缸筒11内的位置不同，信号油口113既可以与有杆腔13相连通，也可以与无杆腔14相连通，也即信号油口113位于活塞杆12的行程范围内，活塞杆12的活塞在运动过程中可以越过信号油口113。信号油口113上连接有第一控制管路21，由于活塞杆12位置的变化，使得信号油口113能够在与有杆腔13连通和与无杆腔14连通之间进行切换，因此信号油口113的液压油的压力根据活塞杆12的位置变化而变化，进而使得第一控制管路21中的液压油的压力发生变化；在本实施例中，第一控制管路21配置为调整流经第一管路15的液压油和流经第二管路16内的液压油的流向；具体而言，当在油缸处于上述推进行程的状态下，活塞杆12向X方向运动，当活塞杆12中的活塞沿X方向越过信号油口113时，第一控制管路21中的液压油的压力发生变化，此时第一控制管路21可以根据该压力变化对第一管路15和第二管路16中的液压油的流动方向进行切换，在本实施例中，当第一控制管路21中发生上述压力变化时，第一控制管路21能够将活塞杆12从推进行程切换为回退行程，也即能够实现油缸中的活塞杆12的自动回退。

进一步的，如图1所示，第一控制管路21包括第一换向阀30和第一换向切换管211，第一换向阀30具有能推动活塞杆12伸出缸筒11的第一工作位31、以及能使活塞杆12回缩至缸筒11内的第二工作位32；其中，在无杆腔14内的流体介质流入第一换向切换管211的状态下，第一换向阀30能从第一工作位31换向至第二工作位32。

本发明所述的第一控制管路21，第一换向阀30连接在第一管路15和第二管路16上，第一换向阀30可以对第一管路15和第二管路16中的液压油的流动方向进行切换，第一换向切换管211对第一换向阀30进行控制，进而实现油缸中液压杆的自动回退。

具体的，如图1至图3所示，第一换向阀30连接第一管路15和第二管路16上，用于切换第一管路15和第二管路16中液压油的流向；在本实施例中，第一换向阀30具有进油口P、回油口T、第一出油口A、第二出油口B以及液控端33，进油口P与液压泵(图中未示)相连，液压泵作为动力源将高压的液压油送入进油口P进而通过第一管路15或者第二管路16驱动活塞杆12进行推进作业或者回退作业；第一管路15、第二管路16分别与第一换向阀30的第一出油口A、第一换向阀30的第二出油口B相接；第一换向切换管211的一端与第一换向阀30的液控端33相接，第一换向切换管211的另一端与信号油口113相接，第一换向切换管211感应信号油口113的液压油的压力进而将该压力传递到第一换向阀30的液控端33。

如图2所示，在第一换向阀30处于第一工作位31的状态下，流体介质通过进油口P、第一出油口A、第一管路15流入缸筒11的无杆腔14内，且缸筒11的有杆腔13内的流体介质通过第二管路16、第二出油口B、回油口T流出第一换向阀30，此时缸筒11中的活塞杆12处于推进行程。

如图4所示，在第一换向阀30处于第二工作位32的状态下，流体介质通过进油口P、第二出油口B、第二管路16流入缸筒11的有杆腔13内，且缸筒11的无杆腔14内的流体介质通过第一管路15、第一出油口A、回油口T流出第一换向阀30，此时缸筒11中的活塞杆12处于回退行程。

进一步而言，在本实施例中，在油缸中的活塞杆12处于上述推进行程的状态下，活塞杆12向X方向运动，当活塞杆12中的活塞沿X方向越过信号油口113时，信号油口113处的液压油的压力发生变化，即无杆腔14内的高压液压油流入第一换向切换管211，连接在信号油口113上的第一换向切换管211将该压力变化传递到第一换向阀30的液控端33，液控端33的液压变化将控制第一换向阀30从第一工作位31切换到第二工作位32，即将活塞杆12从推进行程切换到回退行程，也即实现了油缸中的活塞杆12自动回退。

根据本发明的一个实施方式，如图1所示，第一换向阀30还具有手控端34，手控端34能将第一换向阀30从第一工作位31或第二工作位32切换至使活塞杆12处于静止状态下的非工作位35。

具体的，在本实施例中，第一换向阀30为一个三位四通换向阀，该三位四通换向阀包括第一工作位31、第二工作位32以及非工作位35共三个工作位。如图1所示，在第一换向阀30(即三位四通换向阀)处于非工作位35的状态下，进油口P、第一出油口A、第二出油口B、回油口T之间均断开，油缸中的活塞杆12停止工作。

第一换向阀30(即三位四通换向阀)包括能够控制三个工作位之间进行切换的液控端33和手控端34；其中，液控端33受第一控制管路21中的第一换向切换管211的控制，液控端33可以在第一控制管路21的控制作用下将第一换向阀30从第一工作位31切换到第二工作位32；手控端34用于工作人员的手动控制，手控端34可以将第一换向阀30从第一工作位31或第二工作位32切换到非工作位35、或者从第二工作位32切换到第一工作位31、或者从非工作位35切换到第一工作位31或第二工作位32。

根据本发明的一个实施方式，如图1至图4所示，控制单元20还包括第二控制管路22，第二控制管路22与信号油口113相连通，在信号油口113与有杆腔13相连通的状态下，第二控制管路22被配置为切断第一控制管路21对第一管路15和第二管路16的控制操作。

本发明的第二控制管路22，连接在信号油口113上，通过信号油口113的液压油的压力大小的变化对第一控制管路21的通断进行控制，进而控制第一管路15和第二管路16中流体介质的流动方向，第一控制管路21和第二控制管路22的两级控制可以保证第一控制管路21中的流体介质压力的稳定，保证油缸中活塞杆12的推进行程和回退行程之间的稳定切换，进而使得活塞杆12自动回退能够稳定地进行。

具体的，如图1和图2所示，第二控制管路22与信号油口113相连通，通过信号油口113处的液压油压力的大小控制第一换向切换管211的连通与断开；如图1所示，在信号油口113与有杆腔13相连通的状态下，第二控制管路22控制第一换向切换管211处于断开状态，如图3所示，在信号油口113与无杆腔14相连通的状态下，第二控制管路22控制第一换向切换管211处于连通状态，第一换向切换管211将信号油口113的压力大小传递到第一换向阀30的液控端33，进而控制第一换向阀30从第一工作位31切换到第二工作位32。

根据本发明的一个实施方式，如图1至图4所示，第二控制管路22包括第二换向阀40和第二换向切换管221，第二换向阀40具有能连通第一换向切换管211的第三工作位41、以及能断开第一换向切换管211的第四工作位42；其中，在无杆腔14内的流体介质分别流入第一换向切换管211和第二换向切换管221的状态下，第二换向阀40能从第四工作位42切换至第三工作位41。

具体的，在本实施例中，第二换向阀40为一个两位两通换向阀，第二换向阀40(两位两通换向阀)具有进油口C、出油口D、第一液控端43和第二液控端44；其中，进油口C、出油口D位于第一换向切换管211上，也即，进油口C通过第一换向切换管211连接在信号油口113上，出油口D通过第一换向切换管211连接在第一换向阀30的液控端33上；第一液控端43与第二管路16相连，接收有杆腔13上的第二油口112的压力信号，第二液控端44通过第二换向切换管221与信号油口113相连，接收信号油口113的压力信号。

如图2所示，当信号油口113与有杆腔13相连通时，第二换向阀40的第一液控端43接收的压力信号和第二液控端44接收到的压力信号均为有杆腔13内的压力，二者相等，此时第二换向阀40处于第四工作位42，第二换向阀40的进油口C和出油口D之间断开，也即第一换向切换管211断开，第一换向阀30的液控端33不产生作用。

如图3所示，当信号油口113与无杆腔14相连通时，第二换向阀40的第一液控端43接收的压力信号为有杆腔13内的压力，第二换向阀40的第二液控端44接收的压力信号为无杆腔14内的压力，第二液控端44的压力大于第一液控端43的压力，此时第二换向阀40将在第一液控端43和第二液控端44的共同作用下从图2所示的第四工作位42切换为图3所示的第三工作位41，此时，第一换向切换管211连通，将信号油口113的压力信号传递给第一换向阀30液控端33，进而驱动第一换向阀30进行换向。

进一步而言，在本实施例中，当在油缸中的活塞杆12处于推进行程的状态下，活塞杆12向X方向运动，当活塞杆12中的活塞沿X方向越过信号油口113时，信号油口113的液压油的压力发生变化，即无杆腔14内部的压力信号通过第二换向切换管221传递到第二换向阀40的第二液控端44，进而驱动第二换向阀40从第四工作位42切换到第三工作位41，即第一换向切换管211从断开状态切换为连通状态，信号油口113的压力信号通过第一换向切换管211传递到第一换向阀30的液控端33，进而驱动第一换向阀30从第一工作位31切换到第二工作位32，油缸内的活塞杆12从推进行程切换为回退行程，如上所述，即可以实现油缸的活塞杆12的自动回退。

根据本发明的一个实施方式，如图2所示，第一管路15上设有第一减压阀50，第一减压阀50连接有溢流阀51。溢流阀51配合第一减压阀50用于调节无杆腔14中的压力，进而实现活塞杆12在处于推进行程的状态下，能够稳定推动不同大小的负载。

根据本发明的一个实施方式，如图2至图4所示，第一管路15上设有与减压阀并联设置的单向阀52。单向阀52配合第一减压阀50用于控制第一管路15单方向的压力大小。

具体的，单向阀52的单向流动方向与活塞杆12处于回退行程时第一管路15中的液压油的流动方向相同；如图4所示，当活塞杆12处于回退行程状态下，第一管路15中的液压油通过单向阀52和第一换向阀30后从回油口T流出，第一减压阀50失去作用，可以减小回退行程中的阻力，进而减小回退行程中液压泵的输出功率，节约能源。

根据本发明的一个实施方式，如图3所示，第一换向切换管211上设有第二减压阀53，第二减压阀53位于第一换向阀30的液控端33与第二换向阀40的出油口D之间。第二减压阀53用于调节处于连通状态下的第一换向切换管211中的压力大小，进而实现对第一换向阀30的液控端33的压力的调节。

根据本发明的一个实施方式，如图3所示，第一换向阀30的液控端33连接有与油箱70相接的阻尼管路60，第一换向切换管211通过阻尼管路60与第一换向阀30的液控端33相接，阻尼管路60上设有阻尼器61，阻尼器61位于第一换向切换管211的下游端。阻尼管路60中的阻尼器61用于使第一换向切换管211保持一定压力后泄压。

为了进一步说明本发明所述的油缸自动回退液压控制系统的工作原理，下文将结合附图对该油缸自动回退液压控制系统的具体工作过程进行说明：

如图1所示，操作第一换向阀30(三位四通换向阀)的手控端34使其处于非工作位35，此时液压油没有流经该系统，油缸中的活塞杆12保持静止状态。

如图2所示，操作第一换向阀30的手控端34使其处于第一工作位31，此时液压泵中的液压油经第一管路15进入无杆腔14，而有杆腔13中的液压油通过第二管路16从第一换向阀30的回油口T流出，活塞杆12在高压液压油的作用下沿X方向运动，处于推进行程，推动负载前进；此活塞还未越过信号油口113的状态下，也即该信号油口113与有杆腔13相连通的状态下，该有杆腔13通过第二管路16、第二换向切换管221分别与第二换向阀40(两位两通换向阀)的第一液控端43和第二液控端44相连，此时第一液控端43和第二液控端44压力相等，第二换向阀40在第一液控端43、第二液控端44和弹簧的作用下处于第四工作位42，第一换向切换管211断开；在该状态下，第一减压阀50的先导口与溢流阀51相连，调节溢流阀51的设定压力可实现第一减压阀50的出口压力调节，从而改变油缸的活塞杆12的推进行程的推进力。

如图3所示，活塞杆12在推进行程中，活塞杆12的活塞刚刚越过信号油口113时，信号油口113与无杆腔14相通，第二换向阀40的第一液控端43与有杆腔13相连通，第二换向阀40的第二液控端44与无杆腔14相连通，无杆腔14中的高压液压油推动第一换向阀30从第四工作位42切换到第三工作位41，第一换向切换管211路从断开状态切换为连通状态，进而使得与无杆腔14相连通的信号油口113的高压液压油通过第二减压阀53分别进入到第一换向阀30的液控端33和阻尼器61。

如图4所示，进入第一换向阀30的高压液压油推动第一换向阀30从第一工作位31切换到第二工作位32，此时液压泵中的液压油经第二管路16进入有杆腔13，无杆腔14中的液压油通过第一管路15从回油口T流出，活塞杆12在高压液压油的作用下沿与X方向相反的方向运动，处于回退行程，无负载。回退行程中的活塞杆12的活塞越过信号油口113后，有杆腔13中的压力通过第二管路16、第二换向切换管221分别与第二换向阀40的第一液控端43和第二液控端44相连，二者压力相等，第二换向阀40在第一液控端43、第二液控端44和弹簧的作用下从第三工作位41切换到第四工作位42，第一换向切换管211从连通状态切换为断开状态。

当活塞杆12回退至合适位置时，操作第一换向阀30的手控端34使其切换到第一工作位31，重复上述过程。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。