一种电液控制多路阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及电液控制技术领域，尤其涉及一种电液控制多路阀及其控制方法。

背景技术

电液控制多路阀因其结构紧凑、压力损失小、有多位功能、制造简单等特点在工程机械等领域得到了广泛的应用，电液控制多路阀是电液控制技术中最重要的元件，其作用是对流体流动的方向、压力和流量大小进行连续的控制，电液控制多路阀性能的优良直接影响着机械设备的使用性能。

传统的多路阀通常是多路联动阀，进出口同时节流，同一时刻只能控制单一执行器的压力和流量，可控性比较差，并且存在节流损失、效率低等问题，尤其在主动型负载工况和被动型负载工况下的液压执行器两腔的压力和流量很难得到控制，造成了巨大的能量消耗，且控制性能不佳。

目前，针对传统的多路阀存在的关键性问题，现有的解决方案是通过增加压力补偿器的方式来调节液压执行元件的压力和流量，虽然压力补偿阀可以有效的控制阀的进出口流量和压力不受负载压力的影响，但实际的流体经过阀的时候会造成能量的消耗。因此，我们做出了改进，提出了一种电液控制多路阀，本发明采用了二位二通比例电磁阀和比例流量控制阀对阀的进出口流量和压力独立控制，可实现流量再生功能，降低系统的压力损失，具有可控性好、结构紧凑等特点。

发明内容

本发明公开的一种电液控制多路阀，解决了传统负载口独立控制系统遇到多个液压执行器复合运动时，需要对每个液压执行器的流量进行重新计算并进行流量分配的控制方法难度较大且具有滞后性的问题，实现了进、出口阀的独立控制，有效降低了阀口节流损失，且实现了流量再生功能。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种电液控制多路阀，包括若干个液压集成阀块，控制器向每一个所述液压集成阀块发出控制信号，实现液压集成阀块对不同液压执行器的控制。

进一步地，所述液压集成阀块包括第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀、第四比例流量控制阀、第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀、第五二位二通比例电磁阀、第一油口接头、第二油口接头、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀和第四比例流量控制阀安装在所述液压集成阀块的一侧，所述第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀和第五二位二通比例电磁阀安装在所述液压集成阀块上与所述第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀和第四比例流量控制阀相对的一侧，所述第一油口接头和第二油口接头安装在所述液压集成阀块的上方，所述第一压力传感器和第二压力传感器安装在与所述第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀和第四比例流量控制阀相同的一侧；第三压力传感器和第四压力传感器安装在与所述第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀和第五二位二通比例电磁阀相同的一侧，所述液压集成阀块上铸造有相互连通的第一进油口P1和第二进油口P2、相互连通的第一出油口T1和第二出油口T2、第一工作油口A、第二工作油口B、监测压力油口Mp、监测压力油口Mt、监测压力油口Ma、和监测油口Mb，且所述第一压力传感器与所述第一进油口P1连接，所述第二压力传感器与所述第一工作油口A连接，所述第三压力传感器与所述第二工作油口B连接，所述第四压力传感器与所述第一出油口T1连接。

进一步地，一种电液控制多路阀包括三个液压集成阀块。

进一步地，所述第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀和第四比例流量控制阀通过插装方式安装在所述液压集成阀块的一侧。

进一步地，所述第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀和第五二位二通比例电磁阀通过插装方式安装在所述液压集成阀块上。

进一步地，所述第一油口接头和第二油口接头通过螺纹连接方式安装在所述液压集成阀块的上方。

进一步地，所述第一压力传感器和第二压力传感器通过螺纹连接方式安装在与第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀和第四比例流量控制阀相同的一侧；第三压力传感器和第四压力传感器通过螺纹连接方式安装在与所述第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀和第五二位二通比例电磁阀相同的一侧。

进一步地，所述第一比例流量控制阀的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第一比例流量控制阀的出口与第一工作油口A相连；第二比例流量控制阀的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第二比例流量控制阀的出口与第一工作油口A相连；第三比例流量控制阀的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第三比例流量控制阀的出口与第二工作油口B相连；第四比例流量控制阀的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第四比例流量控制阀的出口与第二工作油口B相连；第一二位二通比例电磁阀的进口与第一工作油口A相连，第一二位二通比例电磁阀的出口与第二工作油口B相连；第二二位二通比例电磁阀的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第二二位二通比例电磁阀的出口与第一工作油口A相连；第三二位二通比例电磁阀的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第三二位二通比例电磁阀的出口与第一工作油口A相连；第四二位二通比例电磁阀的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第四二位二通比例电磁阀的出口与第二工作油口B相连；第五五二位二通比例电磁阀的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第五二位二通比例电磁阀的出口与第二工作油口B相连；第一比例流量控制阀的进口和第二二位二通比例电磁阀的进口相连，第一比例流量控制阀的出口和第二二位二通比例电磁阀的出口相连；第二比例流量控制阀的进口和第三二位二通比例电磁阀的进口相连，第二比例流量控制阀的出口和第三二位二通比例电磁阀的出口相连；第三比例流量控制阀的进口和第四二位二通比例电磁阀的进口相连，第三比例流量控制阀的出口和第四二位二通比例电磁阀的出口相连；第四比例流量控制阀的进口和第五二位二通比例电磁阀的进口相连，第四比例流量控制阀的出口和第五二位二通比例电磁阀的出口相连；且第一压力传感器与第一进油口P1连接，第二压力传感器与第一工作油口A连接，第三压力传感器与第二工作油口B连接，第四压力传感器与第一出油口T1连接。

本发明另一方面公开了一种电液控制多路阀的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：开始，电液控制多路阀的自动控制系统开始；

步骤2：初始化，将电液控制多路阀的自动控制系统初始化；

步骤3：数据采集，控制器通过操作箱上的操作按钮，控制第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器采集相关信号，然后进入下一步；

步骤4：主动工况和被动工况判断，若系统为主动工况，则执行步骤5.1；若系统为被动工况，则执行5.2；

步骤5.1：当系统判断为主动工况时，液压油从泵源经内部管路从进油口P

步骤5.2：当系统判断为被动工况时，此时液压油从泵源经内部管路从进油口P

步骤6：主被动工作液压缸运动自动控制完成，停止控制。

有益技术效果：

1、本发明公开一种电液控制多路阀，包括若干个液压集成阀块，控制器向每一个所述液压集成阀块发出控制信号，实现液压集成阀块对不同液压执行器的控制，解决了传统负载口独立控制系统遇到多个液压执行器复合运动时，需要对每个液压执行器的流量进行重新计算并进行流量分配的控制方法难度较大且具有滞后性的问题，实现了进、出口阀的独立控制，有效降低了阀口节流损失，且实现了流量再生功能；

2、本发明中，所述液压集成阀块包括第一比例流量控制阀、第二比例流量控制阀、第三比例流量控制阀、第四比例流量控制阀、第一二位二通比例电磁阀、第二二位二通比例电磁阀、第三二位二通比例电磁阀、第四二位二通比例电磁阀、第五二位二通比例电磁阀，利用四个比例流量控制阀和四个二位二通比例电磁阀控制进、出油口的流量和压力，通过调节四个比例流量控制阀、四个二位二通比例电磁阀的开口度大小，可以实现进、出口阀的独立控制，从而有效降低了阀口节流损失；

3、本发明中，液压集成阀块包括第一比例流量控制阀，通过对第一二位二通比例电磁阀进行逻辑控制，实现了流量再生功能；

4、本发明中的电液控制多路阀可以根据液压执行器的数量，相应增加液压集成阀块的数量，利用控制器向每一独立控制阀发出电信号，实现每一独立控制阀对液压执行器的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀中液压集成阀块的爆炸图；

图3为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀中液压集成阀块的的内部流道图；

图4为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀中液压集成阀块的液压系统原理图；

图5为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀主动负载力活塞杆伸出原理图；

图6为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀被动负载力活塞杆伸出原理图；

图7为本发明实施例所述的一种电液控制多路阀控制方法的控制流程示意图。

其中，1-液压集成阀块，11-第一比例流量控制阀，12-第二比例流量控制阀，13-第三比例流量控制阀，14-第四比例流量控制阀，15-第一二位二通比例电磁阀，16-第二二位二通比例电磁阀，17-第三二位二通比例电磁阀，18-第四二位二通比例电磁阀，19-第五二位二通比例电磁阀，1a-第一油口接头，1b-第二油口接头，1c-第一压力传感器，1d-第二压力传感器，1e-第三压力传感器，1f-第四压力传感器，2-第二液压集成阀块，3-第三液压集成阀块，4-控制器，5-操作箱，6-显示器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明一方面公开一种电液控制多路阀，参见图1，包括若干个液压集成阀块1，控制器向每一个所述液压集成阀块1发出控制信号，实现液压集成阀块1对不同液压执行器的控制，本发明实施例中包括三个液压集成阀块1，当然可以理解的是，液压集成阀块1可以根据执行器的数量进行增加，且每个液压集成阀块的结构完全相同。

作为本发明的一个实施例，液压集成阀块1包括第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13、第四比例流量控制阀14、第一二位二通比例电磁阀15、第二二位二通比例电磁阀16、第三二位二通比例电磁阀17、第四二位二通比例电磁阀18、第五二位二通比例电磁阀19、第一油口接头1a、第二油口接头1b、第一压力传感器1c、第二压力传感器1d、第三压力传感器1e和第四压力传感器1f，参见图2，具体地，第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14安装在液压集成阀块1的一侧，优选地，第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14通过插装方式安装在液压集成阀块1的一侧；第一二位二通比例电磁阀15、第二二位二通比例电磁阀16、第三二位二通比例电磁阀17、第四二位二通比例电磁阀18和第五二位二通比例电磁阀19安装在液压集成阀块1上与第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14相对的一侧，优选地，第一二位二通比例电磁阀15、第二二位二通比例电磁阀16、第三二位二通比例电磁阀17、第四二位二通比例电磁阀18和第五二位二通比例电磁阀19通过插装的方式安装在液压集成阀块1上与第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14相对的一侧；第一油口接头1a和第二油口接头1b安装在液压集成阀块1的上方，优选地，第一油口接头1a和第二油口接头1b通过螺纹连接的方式安装在液压集成阀块1的上方；第一压力传感器1c和第二压力传感器1d安装在与第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14相同的一侧，优选地，第一压力传感器1c和第二压力传感器1d安装在与第一比例流量控制阀11、第二比例流量控制阀12、第三比例流量控制阀13和第四比例流量控制阀14相同的一侧；第三压力传感器1e和第四压力传感器1f安装在与第一二位二通比例电磁阀15、第二二位二通比例电磁阀16、第三二位二通比例电磁阀17、第四二位二通比例电磁阀18和第五二位二通比例电磁阀19相同的一侧，优选地，第三压力传感器1e和第四压力传感器1f安装在与第一二位二通比例电磁阀15、第二二位二通比例电磁阀16、第三二位二通比例电磁阀17、第四二位二通比例电磁阀18和第五二位二通比例电磁阀19相同的一侧；液压集成阀块1上铸造有相互连通的第一进油口P1和第二进油口P2、相互连通的第一出油口T1和第二出油口T2、第一工作油口A、第二工作油口B、监测压力油口Mp(监测第一进油口P1的油口压力)、监测压力油口Mt(监测第一出油口T1的油口压力)、监测压力油口Ma(监测第一工作油口A的油口压力)、和监测油口Mb(监测第二工作油口B的油口压力)。

作为本发明的一个实施例，液压集成阀块内部的连接关系参见图3，具体地，第一比例流量控制阀11的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第一比例流量控制阀11的出口与第一工作油口A相连；第二比例流量控制阀12的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第二比例流量控制阀12的出口与第一工作油口A相连；第三比例流量控制阀13的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第三比例流量控制阀13的出口与第二工作油口B相连；第四比例流量控制阀14的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第四比例流量控制阀14的出口与第二工作油口B相连；第一二位二通比例电磁阀15的进口与第一工作油口A相连，第一二位二通比例电磁阀15的出口与第二工作油口B相连；第二二二位二通比例电磁阀16的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第二二位二通比例电磁阀16的出口与第一工作油口A相连；第三二位二通比例电磁阀17的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第三二位二通比例电磁阀17的出口与第一工作油口A相连；第四二位二通比例电磁阀18的进口与第一进油口P1和第二进油口P2相连，第四二位二通比例电磁阀18的出口与第二工作油口B相连；第五五二位二通比例电磁阀19的进口与第一出油口T1和第二出油口T2相连，第五二位二通比例电磁阀19的出口与第二工作油口B相连；第一比例流量控制阀11的进口和第二二位二通比例电磁阀16的进口相连，第一比例流量控制阀11的出口和第二二二位二通比例电磁阀16的出口相连；第二比例流量控制阀12的进口和第三二位二通比例电磁阀17的进口相连，第二比例流量控制阀12的出口和第三二位二通比例电磁阀17的出口相连；第三比例流量控制阀13的进口和第四二位二通比例电磁阀18的进口相连，第三比例流量控制阀13的出口和第四二位二通比例电磁阀18的出口相连；第四比例流量控制阀14的进口和第五二位二通比例电磁阀19的进口相连，第四比例流量控制阀14的出口和第五二位二通比例电磁阀19的出口相连；且第一压力传感器1c与第一进油口P1连接，第二压力传感器1d与第一工作油口A连接，第三压力传感器1e与第二工作油口B连接，第四压力传感器1f与第一出油口T1连接。

本发明公开的液压集成阀块1的工作原理，参见图4、图5和图6，当工作液压缸的活塞杆受主动负载伸出时，此时，第一工作油口A进油，第二工作油口B回油时，当接收到工作指令信号以后，第一比例流量控制阀11和第四比例流量控制阀14的电磁铁得电，液压油通过第一进油口P1或第二进油口P2进入液压回路，经过电磁铁得电的第一比例流量控制阀11，从第一工作油口A进入液压执行器工作腔，然后，从液压执行器回油腔回到B油口，经过电磁铁得电的第四比例流量控制阀14回到第一出油口T1或第二出油口T2，最终回到油箱，同时，第一进油口P1的压力由Mp监测，第一进油口T1的压力由Mt监测，第一工作油口A的压力由Ma监测，第二工作油口B的压力由Mb监测，此时第一比例流量控制阀11的阀口全开，第四比例流量控制阀的阀口按比例进行调速，第一二位二通比例电磁阀15可以在主动工况下根据需求按比例开启，可以实现流量再生功能；当工作液压缸的活塞杆受被动负载缩回时，此时，第一工作油口A回油、第二工作油口B进油，电液控制多路阀的液压回路工作原理与前述的工作原理相似，当接收到工作指令信号以后，第二比例流量控制阀12和第三比例流量控制阀13的电磁铁得电，液压油通过第一进油口P1或第二进油口P2进入液压回路，经过电磁铁得电的第三比例流量控制阀13，从第二工作油口B进入液压执行器工作腔，然后，从液压执行器回油腔回到A油口，经过电磁铁得电的第二比例流量控制阀12回到第一出油口T1或第二出油口T2，最终回到油箱，同时，第一进油口P1的压力由Mp监测，第一进油口T1的压力由Mt监测，第一工作油口A的压力由Ma监测，第二工作油口B的压力由Mb监测，此时第三比例流量控制阀13的阀口按比例进行调速，第二比例流量控制阀的阀口全部开启；

本发明公开的一种电液控制多路阀自动控制系统包括控制器4、第一压力传感器1c、第二压力传感器1d、第三压力传感器1e、第四压力传感器1f、操作箱5、显示器6、第一比例流量控制阀11的电磁铁、第二比例流量控制阀12的电磁铁、第三比例流量控制阀13的电磁铁、第四比例流量控制阀14的电磁铁、第一二位二通比例电磁阀15的电磁铁、第二二位二通比例电磁阀16的电磁铁、第三二位二通比例电磁阀17的电磁铁、第四二位二通比例电磁阀18的电磁铁和第五二位二通比例电磁阀19的电磁铁，操作箱5上装有操作按钮，如起停按钮、速度设定按钮、报警按钮和紧急制动按钮等，操作箱5的操作按钮通过电线与控制器4的输入端子相连，第一压力传感器1c、第二压力传感器1d、第三压力传感器1e、第四压力传感器1f、第一比例流量控制阀11的电磁铁、第二比例流量控制阀12的电磁铁、第三比例流量控制阀13的电磁铁、第四比例流量控制阀14的电磁铁、第一二位二通比例电磁阀15的电磁铁、第二二位二通比例电磁阀16的电磁铁、第三二位二通比例电磁阀17的电磁铁、第四二位二通比例电磁阀18的电磁铁和第五二位二通比例电磁阀19的电磁铁的输入端子通过电线与控制器4的输出端子相连。

本发明公开的电液控制多路阀自动控制系统的工作原理是，当工作液压缸受到主动负载活塞杆伸出时，此时，根据显示器6上显示的加载力，调节第一比例流量控制阀11和第二二位二通比例电磁阀16电磁铁的压力，并通过控制器4向第一比例流量控制阀11电磁铁和第二二位二通比例电磁阀16电磁铁输入电流值，则高压液压油从液压源输入，经过内部管路从进油口P1流过第一比例流量控制阀11第二二位二通比例电磁阀16，流入工作液压缸的无杆腔，并经过工作液压缸的有杆腔、第三比例流量控制阀13和第四二位二通比例电磁阀18，流回油箱，由于工作液压缸的无杆腔为高压，有杆腔为低压，由于存在压差，液压油将推动工作液压缸的活塞产生伸出运动；当工作液压缸受到被动负载活塞杆缩回时，此时，根据显示器6上显示的加载力，调节第四比例流量控制阀14电磁铁和第五二位二通比例电磁阀19电磁铁的压力，并通过控制器5向第四比例流量控制阀14和第五二位二通比例电磁阀19电磁铁输入电流值，则高压液压油从液压源输入，经过内部管路从进油口P2流过第四比例流量控制阀14和第五二位二通比例电磁阀19，流入工作液压缸的有杆腔，并经过工作液压缸的无杆腔、第二比例流量控制阀12和第三二位二通比例电磁阀17，流回油箱，由于工作液压缸的有杆腔为高压，无杆腔为低压，由于存在压差，液压油将推动工作液压缸的活塞产生缩回运动。

本发明另一方面公开了一种电液控制多路阀的自动控制使用方法，包括以下步骤：

步骤1：开始，电液控制多路阀的自动控制系统开始；

步骤2：初始化，将电液控制多路阀的自动控制系统初始化，检查系统工作是否正常，如果不正常，不向下执行，并报警；如果正常，向下执行；

步骤3：数据采集，控制器通过操作箱上的操作按钮、第一压力传感器1c、第二压力传感器1d、第三压力传感器1e、第四压力传感器1f采集相关信号，然后进入下一步；

步骤4：主动工况和被动工况判断，若系统为主动工况，则执行步骤5.1；若系统为被动工况，则执行5.2；

步骤5.1：当系统判断为主动工况时，液压油从泵源经内部管路从进油口P

步骤5.2：当系统判断为被动工况时，此时液压油从泵源经内部管路从进油口P

步骤6：主被动工作液压缸运动自动控制完成，停止控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。