一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀及其工作方法

1.本发明涉及工程机械液压技术领域，具体而言，尤其涉及一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀及其工作方法。


背景技术：

2.在工程机械中，为了保证系统传递效率大部分系统阻尼比较小，在启动大惯量负载的过程中系统稳定性较差，平稳运行过程中易受外界负载干扰。通常会在相应的位置安装回转缓冲阀用以调节两侧压力的相对平衡，提升系统稳定性，减少整机回转启停过程中的冲击。
3.现有的工程机械回转系统，由于开环大惯量回转系统，刚性大阻尼比小，导致启动压力超调过大，启动产生前冲现象；启动后马达进油压力易急速下降，导致回转过程超过系统的稳定裕值以至于回转启动后会产生较明显的压力震荡现象，使压力波动变大，从而使回转缓冲阀会出现忽开忽关的情况，导致系统的压力不稳定，从而产生工程机械回转过程卡顿现象。综上所述，有待发明一种可以降低启动压力增益、稳定回转系统压力并不降低最大回转速度的装置。


技术实现要素：

4.根据上述提出回转缓冲阀启动压力超调过大，稳定回转时压力波动较大的技术问题，而提供一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀及其工作方法。本发明主要利用在进油路和出油路间并联换向阀，从而起到降低回转启动压力超调进而降低压力冲击和压力波动的效果；在先导回路串联阻尼，从而起到降低回转稳定时系统的压力波动的效果。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀，包括：所述回转缓冲阀为左右对称结构，所述回转缓冲阀的一端设置有进油口a和出油口b，所述回转缓冲阀的另一端设置有回转马达；
7.所述回转缓冲阀包括换向阀、梭阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一溢流阀、第二溢流阀；
8.所述进油口a位于的进油路和所述出油口b位于的出油路间并联设置有换向阀，所述换向阀包括先导阀芯弹簧、节流回路和常闭回路，所述节流回路内设置有第一阻尼孔，所述换向阀通过先导回路与梭阀相通；
9.所述第一溢流阀的入口与出油口b间串联设置有第二阻尼孔，所述第二溢流阀的入口与进油口a间串联设置有第三阻尼孔。
10.进一步地，所述进油口a与第一单向阀的出口、第二单向阀的入口、第二溢流阀和回转马达进油口相通；
11.所述出油口b与第四单向阀的出口、第三单向阀的入口、第一溢流阀和回转马达卸油口相通；
12.所述第二溢流阀的出口与第三单向阀的出口相通；
13.所述第一溢流阀的出口与第二单向阀的出口相通；
14.所述梭阀的第一入口与进油口相通；
15.所述梭阀的第二入口与卸油口相通。
16.进一步地，所述换向阀为二位二通换向阀。
17.本发明还提供了一种回转缓冲阀的工作方法，基于上述任意一项所述的回转缓冲阀实现，包括：
18.所述梭阀始终开启，当工程机械回转启动时所述进油路的压力升高，所述先导回路处的压力足够克服先导阀芯弹簧的预紧力，所述换向阀由常闭回路切换至节流回路，高压油由进油口a通过梭阀后进入先导回路；
19.当工程机械回转稳定时，所述进油口压力降低，所述先导回路处的压力不足以克服导阀芯弹簧的预紧力，所述换向阀由节流回路切换至常闭回路。
20.进一步地，当进油压力波动时，所述第三阻尼孔使第二溢流阀的阀口开度不会立即随进油压力波动，所述第二阻尼孔使第一溢流阀的阀口开度不会立即随进油压力波动，使回转系统平稳运行。
21.进一步地，当回转缓冲阀的负载增大时，调整先导阀芯弹簧的预紧力，使先导回路开启压力增大，从而使换向阀换向滞后以配合负载变化。
22.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
23.本发明通过在进油路和出油路之间并联一个二位二通的换向阀，可以降低工程机械回转启制动时超调引起的压力冲击与压力波动，并且回转稳定之后，换向阀切到常闭回路之后不发生作用，可以使得回转稳定之后，不会影响工程机械的回转速度。这样可以保证工程机械回转系统在保证启动快速性的前提下，降低启制动压力峰值，提升工程机械回转稳定性；
24.本发明在先导与溢流阀的之间串连一个阻尼孔，可以降低回转稳定时系统的压力波动，使得工程机械回转系统更加平稳。
附图说明
25.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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明回转缓冲阀结构示意图。
27.图中：1、回转马达；2、第二溢流阀；3、第三单向阀；4、第四单向阀；5、梭阀；6、换向阀；61、节流回路；62、常闭回路；63、先导阀芯弹簧；64、先导回路；7、第一单向阀；8、进油口a；9、第二单向阀；10、第一溢流阀；11、卸油口b；12、第一阻尼孔；13、第二阻尼孔；14、第三阻尼孔；15、回转马达进油口；16、回转马达卸油口；17、回转缓冲阀。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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发明。
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
33.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
34.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
35.如图1所示，本发明提供了一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀，包括：所述回转缓冲阀17为对称结构，所述回转缓冲阀17的一端设置有进油口a8和出油口b11，所述回转缓冲阀17的另一端设置有回转马达1；
36.所述回转缓冲阀17包括换向阀6、梭阀5、第一单向阀7、第二单向阀9、第三单向阀
3、第四单向阀4、第一溢流阀10、第二溢流阀2；
37.所述进油口a8位于的进油路和所述出油口b11位于的出油路间并联设置有换向阀6，所述换向阀6为二位二通换向阀。所述换向阀6包括先导阀芯弹簧63、节流回路61和常闭回路62，所述节流回路61内设置有第一阻尼孔12，所述换向阀6通过先导回路64与与梭阀5相通；
38.所述第一溢流阀10的入口与出油口b11间串联设置有第二阻尼孔13，所述第二溢流阀2的入口与进油口a8间串联设置有第三阻尼孔14。
39.所述进油口a8与第一单向阀7的出口、第二单向阀9的入口、第二溢流阀2和回转马达进油口15相通；
40.所述出油口b11与第四单向阀4的出口、第三单向阀3的入口、第一溢流阀10和回转马达卸油口16相通；
41.所述第二溢流阀2的出口与第三单向阀3的出口相通；
42.所述第一溢流阀10的出口与第二单向阀9的出口相通；
43.所述梭阀5的第一入口与进油口相通；
44.所述梭阀5的第二入口与卸油口相通。
45.本发明还提供了一种回转缓冲阀的工作方法，基于上述任一种回转缓冲阀实现，包括：
46.所述梭阀5始终开启，当回转系统启动时，所述进油路的压力升高，所述先导回路64处的压力足够克服先导阀芯弹簧63的预紧力，所述换向阀6由常闭回路62切换至节流回路61，高压油由进油口a8通过梭阀后进入先导回路64；
47.当工程机械回转系统稳定时，所述进油口压力降低，所述先导回路64处的压力不足以克服先导阀芯弹簧63的预紧力，所述换向阀6由节流回路61切换至常闭回路62。
48.当进油压力波动时，所述第三阻尼孔14使第二溢流阀2的阀口开度不会立即随进油压力波动，所述第二阻尼孔13使第一溢流阀10的阀口开度不会立即随进油压力波动，使回转系统更加平稳。
49.当工程机械的负载增大时，调整所述先导阀芯弹簧63的预紧力，使先导回路64开启压力增大，从而使换向阀6换向滞后以配合负载变化。
50.回转缓冲阀的原理如下：该结构是一个对称式的结构。回转马达进油口15、回转马达卸油口16连接回转马达1左右腔，进油口a8、卸油口b11连接换向阀6。当进油口a流入高压油使得回转马达1启动时，高压油通过第二单向阀9进入回转马达1的左腔，同时从卸油口11端会引出一条先导油路，克服右侧的溢流阀先导的主阀芯的弹簧压力，使得右侧的第二溢流阀2开启，从而使得马达右腔压力通过右侧第二溢流阀2回油；当回转制动时，进油口a8停止进油，从而导致马达出油口c2处的油压不足以顶开第二溢流阀2处先导弹簧的压力，液压油憋在c2处，压力逐渐升高到可以顶开先导弹簧的压力，打开第二溢流阀2排除油液，以此循环过程，从而实现回转的制动。在马达的进出口之间并联一个第一阻尼孔12，这样会降低马达的压力波动。原因是并联一个阻尼孔可以增大系统的阻尼，从而会降低回转负载带来的进油口压力波动。当进油路的压力升高时，通过梭阀5过二位二通换向阀6的先导回路64，从而可以将常闭回路62切换到节流回路61上。这样就可以实现并联一个阻尼的效果，并且当回转稳定时这个带阻尼的回路可以关闭。因为加阻尼虽然会使得整车回转过程稳定，但
也会相应的降低回转的速度。负载变化时，可以调整弹簧的预紧力，进而调整先导开启压力，使其配合负载的需求。
51.降低回转启动时压力冲击与启动后压力波动的方法的具体步骤为：在进油路a8和回油路b11之间并联一个换向阀6，当进油路a8的压力升高时，通过梭阀5过二位二通换向阀6的先导回路，先导开启可以将常闭回路62切换到节流回路61上面。这样就可以实现并联一个阻尼12的效果，并且当回转稳定时，梭阀5就会关闭，换向阀又切换到常闭回路62上面。在不使用本方案时，当回转开启时，由于压力和流量增益超过稳定裕值，就会使得回转系统产生较大压力冲击与压力波动，从而使得机手感受到顿挫感。本发明可以使得回转启动时，系统阻尼增加，降低压力与流量增益，从而降低启动时压力冲击与压力波动，同时回转稳定时，阻尼恢复正常。因为阻尼虽然会使得整车回转过程稳定，但也会相应的降低回转的速度。当负载增大时，可以调整换向阀中先导中弹簧的预紧力，使得先导开启压力增大，换向阀换向滞后一些，更好的配合负载变化。
52.使得先导油路压力稳定的具体步骤为：第一溢流阀和第二溢流阀中的先导回路的弹簧加上先导腔的液压油压力大于主阀芯的弹簧预紧力时会打开溢流阀回油。但当压力增大导致流量瞬间跟不上压力的变化，就会导致回转启动时卡顿。该发明在先导进油路上串联一个阻尼孔就可以使得压力变化滞后一些，背压增大从而使得回转稳定时更加平稳。同时，当进油时，先导进入高压油，先导进油压力与平衡阀先导腔的面积和先导比之积大于平衡阀调定压力时，第二溢流阀2打开，开始回油。溢流阀有开启先导和制动先导两个先导，当进油压力高于溢流阀中制动先导的设定压力时，制动的先导路也会被打开，这样就会影响到启动的先导路。本发明通过改变先导阀芯与主阀芯的先导比，即先导腔和主阀腔的面积比，这样就可以使启动压力在不高于制动先导的设定压力时就可以打开溢流阀，从而可以降低制动回油路对启动过程的影响，使得回转过程更加稳定。
53.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀，其特征在于，包括：所述回转缓冲阀(17)为左右对称结构，所述回转缓冲阀(17)的一端设置有进油口a(8)和出油口b(11)，所述回转缓冲阀(17)的另一端设置有回转马达(1)；所述回转缓冲阀(17)包括换向阀(6)、梭阀(5)、第一单向阀(7)、第二单向阀(9)、第三单向阀(3)、第四单向阀(4)、第一溢流阀(10)、第二溢流阀(2)；所述进油口a(8)位于的进油路和所述出油口b(11)位于的出油路间并联设置有换向阀(6)，所述换向阀(6)包括先导阀芯弹簧(63)、节流回路(61)和常闭回路(62)，所述节流回路(61)内设置有第一阻尼孔(12)，所述换向阀(6)通过先导回路(64)与梭阀(5)相通；所述第一溢流阀(10)的入口与出油口b(11)间串联设置有第二阻尼孔(13)，所述第二溢流阀(2)的入口与进油口a(8)间串联设置有第三阻尼孔(14)。2.根据权利要求1所述的提升回转系统稳定性的回转缓冲阀，其特征在于：所述进油口a(8)与第一单向阀(7)的出口、第二单向阀(9)的入口、第二溢流阀(2)和回转马达进油口(15)相通；所述出油口b(11)与第四单向阀(4)的出口、第三单向阀(3)的入口、第一溢流阀(10)和回转马达卸油口(16)相通；所述第二溢流阀(2)的出口与第三单向阀(3)的出口相通；所述第一溢流阀(10)的出口与第二单向阀(9)的出口相通；所述梭阀(5)的第一入口与进油口相通；所述梭阀(5)的第二入口与卸油口相通。3.根据权利要求1所述的提升回转系统稳定性的回转缓冲阀，其特征在于：所述换向阀(6)为二位二通换向阀。4.一种回转缓冲阀的工作方法，基于权利要求1-3中任意一项所述的回转缓冲阀实现，其特征在于，包括：所述梭阀(5)始终开启，当工程机械回转启动时，所述进油路的压力升高，所述先导回路(64)处的压力足够克服先导阀芯弹簧(63)的预紧力，所述换向阀(6)由常闭回路(62)切换至节流回路(61)，高压油由进油口a(8)通过梭阀后进入先导回路(64)；当回转系统匀速回转时，所述进油口压力降低，所述先导回路(64)处的压力不足以克服先导阀芯弹簧(63)的预紧力，所述换向阀(6)由节流回路(61)切换至常闭回路(62)。5.根据权利要求4所述的回转缓冲阀的工作方法，其特征在于：当进油压力波动时，所述第三阻尼孔(14)使第二溢流阀(2)的阀口开度不会立即随进油压力波动，所述第二阻尼孔(13)使第一溢流阀(10)的阀口开度不会立即随进油压力波动，使回转系统平稳运行。6.根据权利要求5所述的回转缓冲阀的工作方法，其特征在于：当工程机械的负载增大时，调整所述先导阀芯弹簧(63)的预紧力，使先导回路(64)开启压力增大，从而使换向阀(6)换向滞后以配合负载变化。

技术总结
本发明提供一种提升回转系统稳定性的回转缓冲阀及其工作方法。涉及工程机械液压技术领域，所述回转缓冲阀包括：换向阀、梭阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一溢流阀、第二溢流阀；所述进油口位于的进油路和所述卸油口位于的出油路间并联设置有换向阀，所述换向阀包括节流回路和常闭回路，所述节流回路内设置有第一阻尼孔，所述先导回路的先导口与梭阀的出口相通。所述第一溢流阀的入口与卸油口间串联设置有第二阻尼孔。本发明对回转缓冲阀的改进会使得回转启动时能够降低压力冲击与压力波动，稳定回转时最大回转速度不受影响。本发明提供的回转缓冲阀，可以使得工程机械回转系统启动与回转过程更加平稳。转系统启动与回转过程更加平稳。转系统启动与回转过程更加平稳。


技术研发人员：李兴东 贾存德 李慧丰 赵喆伟 艾超 董志奎 孔祥东
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/1