一种工作装置自适应定位液压系统、抛雪机及工程机械

技术领域

本申请涉及液压技术领域，特别地，涉及一种工作装置自适应定位液压系统、抛雪机及工程机械。

背景技术

现代化工程机械不断向智能化控制方向发展，同时也需要应对各种复杂多变的恶劣工况，其工作装置的操作便利性、可靠性始终接受着严峻的挑战。当设备工作装置动作频次相对较高又需要一定的控制精度时，仅通过手动操作会极大的增加控制难度，同时工作效率也会大打折扣，此时便需要一种简单便利、可靠实用的控制手段来辅助设备提高工作效率和工作质量。与此同时，国内外工程机械也在一步步朝大型化设计方向发展，当工作装置负载增大到一定程度时，单液压缸作用形式不足以提供足够的驱动力，同时也存在工作装置运动过程发生偏载拉伤液压缸的风险。此时为保证驱动力和安全性的要求，一般会采用双液压缸结构形式，而此时针对双液压缸结构形式的工作装置也急需一种简单可靠又能够保证双液压缸同步动作的控制手段。

例如一种抛雪机工作装置，该工作装置包含了绞龙集雪机构、叶轮抛雪机构、抛雪筒旋转机构、滑靴机构以及整个工作装置升降机构等，在大型抛雪机设备中工作装置具有结构重量大且两侧负载不对称的特点。当工作人员使用抛雪机在间断性积雪道路执行除雪任务时，其工作装置升降是一个非常频繁的动作。当其工作装置接触地面后若仍继续执行下降操作，工作装置将过度压住地面而使得抛雪机驱动车轮有向上抬起的趋势，此时车辆行驶的阻力将会增大。同时驱动车轮的附着力也会减小，车辆将更容易打滑。而当工作人员过早的停止下降操作时，其工作装置雪铲距地面距离将会过大，此时距地面较近的积雪将清除不够彻底，严重影响除雪效果。面对上述问题，此时便急需一种可以实现抛雪机工作装置快速精准定位又可靠实用的控制手段。

另一方面，由于抛雪机工作装置负载较大且负载分布左右不均匀，在实际工程应用中一般采用双液压缸执行工作装置升降动作，此时工作装置升降过程两侧液压缸由于负载不同可能产生速度不同步的问题，此时其工作装置升降效果和工作效率将明显受到影响。根据上述问题，此时也急需一种能够实现抛雪机工作装置两个液压缸同步运动又简单可靠的控制措施。

发明内容

本申请提供了一种工作装置自适应定位液压系统，以解决现有抛雪机工作装置动作时存在速度不同步、定位精度不够的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种工作装置自适应定位液压系统，包括：

至少两套并联设置的液压驱动支路，所述液压驱动支路的进油口均与液压泵的出油口相连接，回油口与液压油箱相连接，每套液压驱动支路均包括有三位四通电控换向阀、行程限位阀、两位三通液控换向阀、两个单向调速阀、液压缸、阻尼，其中：

所述三位四通电控换向阀的A口通过管路依次连接其中一个单向调速阀和液压缸无杆腔，所述三位四通电控换向阀的B口与两位三通液控换向阀的P口及控制油口连接，所述两位三通液控换向阀的P口是截止的，所述两位三通液控换向阀的A口通过管路依次连接另一单向调速阀和液压缸有杆腔，所述两位三通液控换向阀的T口连通液压油箱；

所述阻尼设置在两位三通液控换向阀的控制油口及T口之间；

所述行程限位阀连接设置在所述三位四通电控换向阀与液压缸之间需要截至的管路上，所述行程限位阀的换向压杆与工作装置对应的压杆机构相对设置，在压杆机构运动至压住行程限位阀的换向压杆时，行程限位阀逐步切换工作位。

进一步地，所述行程限位阀连接设置在所述三位四通电控换向阀的A口与液压缸无杆腔之间的管路上。

进一步地，所述行程限位阀连接设置在所述三位四通电控换向阀的B口与液压缸有杆腔之间的管路上。

进一步地，所述行程限位阀连接设置在所述三位四通电控换向阀的A口与液压缸无杆腔之间的管路上、以及所述三位四通电控换向阀的B口与液压缸有杆腔之间的管路上。

进一步地，所述液压缸无杆腔与所连接的单向调速阀之间、所述液压缸有杆腔与所连接的单向调速阀之间均设置有平衡阀。

进一步地，所述液压缸无杆腔与所连接的单向调速阀之间、所述液压缸有杆腔与所连接的单向调速阀之间均设置有液压锁。

进一步地，所述三位四通电控换向阀选用Y型中位机能电磁换向阀。

进一步地，所述工作装置的运动方向为竖直方向或水平方向。

进一步地，所述液压泵的出油口与液压油箱之间设置有安全阀。

本申请另一方面还提供了一种工程机械，包括所述的工作装置自适应定位液压系统。

本申请另一方面还提供了一种抛雪机，包括所述的工作装置自适应定位液压系统。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1)本申请通过将节流作用与换向压杆行程相关的行程限位阀分别安装在液压缸的工作油路，并通过工作装置的压杆机构在下降过程到达指定位置后压住行程限位阀的换向压杆，使得工作装置工作油路开始产生节流作用而开始减速，进而使得行程限位阀换向压杆的换向速度也随之减小，最后形成工作装置下降速度自适应减小的闭环控制回路，并最终使行程限位阀完全换向将工作装置的相关工作油路截止，以此实现工作装置在下降过程中到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的目的。该系统可帮助工作装置实现快速精准定位，减少因工作装置过度定位或过少定位而反复操作的频次以及施工效果差的问题，提高工作效率和作业效果。同时该液压系统还可以显著降低工作装置的动作冲击，提高设备的安全性及操作的舒适性。

2)本申请通过采用流量大小与负载无关的单向调速阀分别安装在工作装置液压缸有杆腔、无杆腔以及对应的三位四通电控换向阀工作油路之间，在工作装置升降过程中可以实现工作装置的多个液压缸同步动作，并且可以根据实际工况需要对多个液压缸的运动速度或工作装置的整体运动速度进行调整。即当工作装置的多个液压缸伸缩速度不一致时，可通过调节相应液压缸对应的单向调速阀来调整其升降速度，以此保证多个液压缸同步伸缩动作。当工作装置整体升降动作偏慢或偏快时，可通过同时调节各个对应的单向调速阀同步调整各个液压缸的升降速度，以此达到工作装置调速的目的，从而提高工作装置各个液压缸同步动作的精度及设备工作效率。

3)本申请采用至少两个三位四通电控换向阀并联连接在工作装置的各个液压缸与油泵之间，可以通过电信号控制实现工作装置两个液压缸同时动作或者单独动作，即当工作装置液压缸需要同步动作时，可由电信号控制各个三位四通换向阀同时得电，此时各个液压缸保持同步伸缩，当需要工作装置其中一个液压缸单独动作时，可由电信号控制对应的三位四通换向阀得电，此时仅一个液压缸保持伸缩动作，从而实现工作装置各个液压缸同步动作或者单独动作，满足不同施工工况的需求。

4)本申请具有功能性强、操作多样化，同时结构组成简单、经济成本低，调试方法也简单便利的优点。

本申请提供了除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请优选实施例的工作装置自适应定位液压系统原理示意图。

图中，1、第一液压缸；2、第二液压缸；3、第一平衡阀；4、第二平衡阀；5、第三平衡阀；6、第四平衡阀；7、第一单向调速阀；8、第二单向调速阀；9、第三单向调速阀；10、第四单向调速阀；11、第一两位三通液控换向阀；12、第二两位三通液控换向阀；13、第一阻尼；14、第二阻尼；15、第一行程限位阀；16、第二行程限位阀；17、第一三位四通电控换向阀；18、第二三位四通电控换向阀；19、安全阀；20、液压泵；21、发动机；22、液压油箱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所述，本申请的优选实施例提供了一种工作装置自适应定位液压系统，可应用于抛雪机等工程机械，包括第一液压缸1、第二液压缸2、第一平衡阀3、第二平衡阀4、第三平衡阀5、第四平衡阀6、第一单向调速阀7、第二单向调速阀8、第三单向调速阀9、第四单向调速阀10、第一两位三通液控换向阀11、第二两位三通液控换向阀12、第一阻尼13、第二阻尼14、第一行程限位阀15、第二行程限位阀16、第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18、安全阀19、液压油箱22，其中：

抛雪机的发动机21的输出端与液压泵20的输入端连接，为液压泵20提供驱动力，所述液压泵20的吸油口与液压油箱22连接，所述液压泵20的出油口分别与安全阀19的进油口及第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18的P口连接。

所述第一三位四通电控换向阀17的A口与第一单向调速阀7的进油口连接，所述第一三位四通电控换向阀17的B口与第一行程限位阀15的进油口连接。所述第一行程限位阀15的出油口与第一两位三通液控换向阀11的P口及控制油口连接，所述第一两位三通液控换向阀11的P口是截止的，其A口与第二单向调速阀8的进油口连接。

所述第二三位四通电控换向阀18的A口与第三单向调速阀9的进油口连接，所述第二三位四通电控换向阀18的B口与第二行程限位阀16的进油口连接。所述第二行程限位阀16的出油口与第二两位三通液控换向阀12的P口及控制油口连接，所述第二两位三通液控换向阀12的P口是截止的，其A口与第四单向调速阀10的进油口连接。

所述第一阻尼13与第一两位三通液控换向阀11的控制油口及T口连接，用于第一两位三通液控换向阀11控制油口卸荷；所述第二阻尼14与第二两位三通液控换向阀12的控制油口及T口连接，用于第二两位三通液控换向阀12控制油口卸荷。

所述第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18选用Y型中位机能，所述第一行程限位阀15、第二行程限位阀16选用节流效果与其换向压杆运动行程相关的截止阀。

所述第一单向调速阀7的出油口与第一平衡阀3的进油口连接，所述第二单向调速阀8的出油口与第二平衡阀4的进油口连接，所述第三单向调速阀9的出油口与第三平衡阀5的进油口连接，所述第四单向调速阀10的出油口与第四平衡阀6的进油口连接。

所述第一平衡阀3的负载口与第一液压缸1的无杆腔连接，所述第二平衡阀4的负载口与第一液压缸1的有杆腔连接；所述第三平衡阀5的负载口与第二液压缸2的无杆腔连接，所述第四平衡阀6的负载口与第二液压缸2的有杆腔连接。

所述第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18、安全阀19、第一两位三通液控换向阀11、第二两位三通液控换向阀12的T口与液压油箱22连接。

所述的抛雪机工作装置下降过程为第一液压缸1、第二液压缸2有杆腔进油，同时第一两位三通液控换向阀11、第二两位三通液控换向阀12的P口与A口通油；工作装置上升过程为第一液压缸1、第二液压缸2无杆腔进油，同时第一两位三通液控换向阀11、第二两位三通液控换向阀12的A口与T口通油。

所述的第一平衡阀3、第三平衡阀5在工作装置下降过程中起保压和稳流作用；所述的第二平衡阀4、第四平衡阀6在抛雪机除雪工作过程中或吊装过程中起保压作用，作为替换，各平衡阀可以用液压锁代替。

在一些实施案例中，所述的第一行程限位阀15、第二行程限位阀16是一种节流效果与其换向压杆行程变化相关的截止阀，其中所述的第一行程限位阀15可以实现第一液压缸1在缩回过程中到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的功能，所述的第二行程限位阀16可以实现第二液压缸2在缩回过程中到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的功能。所述的第一行程限位阀15和第二行程限位阀16分别与工作装置对应的压杆机构相对错位安装，在工作装置压杆机构运动至压住第一行程限位阀15或第二行程限位阀16的换向压杆时，第一行程限位阀15或第二行程限位阀16逐步切换工作位使工作装置即压杆机构开始减速，进而使得行程限位阀换向压杆的换向速度也随之减小，最后使第一液压缸1或第二液压缸2形成速度自适应减小的闭环控制回路，并最终第一行程限位阀15或第二行程限位阀16会完全换向将工作油路截止，以此实现第一液压缸1或第二液压缸2在到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的功能。

以抛雪机工作装置为例，将第一行程限位阀15和第二行程限位阀16可安装在滑靴机构内部，其中滑靴机构相对于整个工作装置在竖直方向上是可以微动的。当操作工作装置下降时，滑靴机构在接触地面后会先停止运动，但工作装置的其余机构仍可以继续下降一小段距离。与此同时工作装置的压杆机构开始接触第一行程限位阀15和/或第二行程限位阀16的换向压杆，并在其继续下降的过程中压住换向压杆使得第一行程限位阀15和/或第二行程限位阀16的阀芯逐步换向，此时第一液压缸1和/或第二液压缸2的有杆腔油路开始产生节流作用而使得工作装置下降动作开始减速，且减速效果随换向压杆行程的变化而逐步加强并最终将第一液压缸1和/或第二液压缸2有杆腔的油路截止，以此实现抛雪机工作装置下降过程中在到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的目的。该特点可实现抛雪机工作装置快速精准定位，提高抛雪机除雪工作效率和工作效果，同时显著降低工作装置的动作冲击，提高设备的安全性以及工作人员操作的舒适性。

在一些实施案例中，所述的第一单向调速阀7、第二单向调速阀8、第三单向调速阀9、第四单向调速阀10是一种带压力补偿且阀口大小可以调节的单向节流阀，该特征可以保证单向调速阀输出的流量与负载大小无关，而只与阀口开启的大小有关。即单向调速阀输出的流量经调定后不受负载变化的影响。根据上述方案，所述第一单向调速阀7可以控制第一液压缸1的伸出速度，所述第二单向调速阀8可以控制第一液压缸1的缩回速度，所述第三单向调速阀9可以控制第二液压缸2的伸出速度，所述第四单向调速阀10可以控制第二液压缸2的缩回速度。

根据上述实施例，通过调节第一单向调速阀7、第二单向调速阀8、第三单向调速阀9、第四单向调速阀10，可调整第一液压缸1、第二液压缸2同步伸缩动作的精度。例如，当抛雪机的工作装置的第一液压缸1、第二液压缸2的伸出速度不一致时，可通过手动调节第一单向调速阀7或第三单向调速阀9来调整其同步伸出动作精度。当工作装置的第一液压缸1、第二液压缸2的缩回速度不一致时，可通过手动调节第二单向调速阀8或第四单向调速阀10来调整其同步缩回动作精度。当工作装置的第一液压缸1、第二液压缸2整体伸出动作偏慢或偏快时，可通过同时调节第一单向调速阀7和第三单向调速阀9来同步调整第一液压缸1和第二液压缸2的伸出速度。当工作装置的第一液压缸1、第二液压缸2整体缩回动作偏慢或偏快时，可通过同时调节第二单向调速阀8和第四单向调速阀10来同步调整第一液压缸1和第二液压缸2的缩回速度。按照上述控制方法，即可实现抛雪机的工作装置升降过程中两个液压缸同步动作，并且可以根据实际工况需要对两个液压缸运动速度或工作装置整体运动速度进行调整，进而提高工抛雪机作装置两个液压缸同步动作的精度及设备工作效率。

在一些实施案例中，所述的第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18是电控的，可以通过电信号控制实现第一液压缸1、第二液压缸2同时动作或单独动作。例如，当第一液压缸1、第二液压缸2需要同时动作时，可由电信号控制第一三位四通电控换向阀17、第二三位四通电控换向阀18相同工作位同时得电，此时第一液压缸1和第二液压缸2同时伸出或者缩回。当需要第一液压缸1或第二液压缸2单独动作时，可由电信号控制对应的第一三位四通电控换向阀17或第二三位四通电控换向阀18得电，此时仅一个液压缸保持伸出或缩回动作。根据上述控制逻辑，即可实现第一液压缸1和第二液压缸2同时动作或者单独动作。

综上所述，本申请实施例提供的工作装置自适应定位液压系统可以实现抛雪机工作装置在到达指定位置后先逐步减速最后平稳自动停止的功能，可帮助抛雪机工作装置实现快速精准定位，提高抛雪机除雪工作效率及除雪效果，同时还可以显著降低工作装置的动作冲击，提高设备的安全性及操作的舒适性。此外该液压系统还可以实现工作装置的两个液压缸同步动作和单独动作，并且可以根据实际工况对每个液压缸速度或工作装置整体运动速度进行调整，进而提高工作装置两个液压缸同步动作的精度及工作效率。总体而言，该液压系统控制方案功能性强，操作多样化，同时结构组成简单，经济成本低，调试方法也简单便利，另外，所述工作装置运动方向可以是竖直方向或水平方向，在此不做限定。

本申请另一优选实施例还提供了一种工程机械，包括所述的工作装置自适应定位液压系统。

本申请另一优选实施例还提供了一种抛雪机，包括所述的工作装置自适应定位液压系统。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。