阅读说明：本技术 液压保持装置、液压系统和挖掘机 (Hydraulic holding device, hydraulic system, and excavator ) 是由 郑乾坤 应伟健 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种液压保持装置、液压系统和挖掘机,涉及工程机械技术领域。该液压保持装置包括安全阀和缓冲管道,安全阀的进口与外部伸缩驱动件的工作腔连通,安全阀能够在外部伸缩驱动件的工作腔内的介质压力超过设定压力时打开。安全阀的出口与缓冲管道的出口连通。缓冲管道上设置有节流部,节流部用于降低经过节流部处的介质的流速。该液压系统包括油源、油缸和上述液压保持装置,液压保持装置连通在油缸和油源之间。该挖掘机包括上述液压系统。本发明缓解了现有技术中存在的挖掘机动臂下降过程中紧急制动立即生效,但在挖掘机底盘和驾驶室等部分的冲击力以及动臂的惯性力的作用下,动臂易使挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻的问题。(The invention provides hydraulic holding devices, a hydraulic system and an excavator, and relates to the technical field of engineering machinery, wherein each hydraulic holding device comprises a safety valve and a buffer pipeline, an inlet of the safety valve is communicated with a working cavity of an external telescopic driving piece, the safety valve can be opened when the medium pressure in the working cavity of the external telescopic driving piece exceeds a set pressure, an outlet of the safety valve is communicated with an outlet of the buffer pipeline, a throttling part is arranged on the buffer pipeline and used for reducing the flow rate of a medium passing through the throttling part, and the hydraulic system comprises an oil source, an oil cylinder and the hydraulic holding device, and the hydraulic holding device is communicated between the oil cylinder and the oil source.)

液压保持装置、液压系统和挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种液压保持装置、液压系统和挖掘机。

背景技术

挖掘机的动臂的提升和下降是通过与动臂铰接的动臂油缸的伸缩实现的。动臂油缸包括无杆腔和设置有油缸输出轴的有杆腔，有杆腔和无杆腔分别通过管道与油箱连通。通过改变有杆腔和无杆腔中的油液体积即可使油缸输出轴移动，进而使动臂油缸伸缩以带动挖掘机的动臂提升或下降。

在动臂保持提升状态时，为了防止动臂油缸的无杆腔中的油液因动臂的压力而被压回至油箱中，即防止挖掘机发生掉臂现象，现有的挖掘机动臂油缸与油箱之间设置有液压保持装置。如图1所示，液压保持装置包括梭阀1’和方向控制阀2’，梭阀1’设置在动臂油缸3’无杆腔与油箱4’之间的管道上，梭阀1’与方向控制阀2’连通，方向控制阀2’与油箱4’连通，方向控制阀2’的一侧还连通有一个管道，该管道中能够通入或者撤出液压油。当动臂提升时，液压保持装置不工作，油箱4’可以向无杆腔中供油，进而使动臂油缸3’伸长，动臂提升。当停止向无杆腔中供油时，梭阀1’会将无杆腔与油箱4’之间的管道断开，方向控制阀2’和溢流阀5’均不工作，处于关闭状态，液压油不能从无杆腔中回到油箱4’，动臂会保持提升状态。当动臂下降时，需向有杆腔中供油，同时可以利用方向控制阀2’一侧的管道向方向控制阀2’供油，以使方向控制阀2’换向。方向控制阀2’换向后，无杆腔中的液压油可以依次穿过梭阀1’和方向控制阀2’后流回油箱4’中，此时动臂油缸3’缩短，动臂下降。

为防止无杆腔、液压保持装置与油箱4’之间的管路中的压力过高，液压保持装置中还包括溢流阀5’，溢流阀5’用于使无杆腔中的压力和上述管路中的压力均不超过某一设定压力。如图1所示，无杆腔和梭阀1’之间的管道与溢流阀5’的进口连通，溢流阀5’的出口与油箱4’连通，当上述管路中出现异常高压且超过溢流阀5’的开启压力时，溢流阀5’打开，无杆腔中的部分液压油会通过溢流阀5’溢流回油箱4’处，进而使上述管路中的压力降低。

当动臂下降过程中紧急制动时，为防止无杆腔中的液压油继续流出，无杆腔、液压保持装置与油箱4’之间的管路中的压力会升高，导致无杆腔中的油压升高且会高于溢流阀5’的开启压力。此时溢流阀5’打开，无杆腔中的油压瞬间恢复到上述某一设定压力，同时，动臂油缸3’的有杆腔和无杆腔中的油压平衡，紧急制动立即生效。但是由于动臂重量较大且具有惯性，紧急制动立即生效时动臂仍旧会有下降的趋势，挖掘机的底盘和驾驶室等部分会对动臂产生向上的冲击力，在挖掘机的底盘和驾驶室等部分的冲击力以及动臂的惯性力的作用下，动臂会对挖掘机的底盘和驾驶室等部分产生较大的倾覆力矩，易使挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压保持装置、液压系统和挖掘机，以缓解现有技术中存在的挖掘机动臂下降过程中紧急制动会立即生效，但动臂仍旧会有下降的趋势，同时挖掘机的底盘和驾驶室等部分会对动臂产生向上的冲击力，在挖掘机的底盘和驾驶室等部分的冲击力以及动臂的惯性力的作用下，动臂会对挖掘机的底盘和驾驶室等部分产生较大的倾覆力矩，易使挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻的技术问题。

本发明提供的液压保持装置包括安全阀和缓冲管道；

安全阀的进口与外部伸缩驱动件的工作腔连通，安全阀能够在外部伸缩驱动件的工作腔内的介质压力超过设定压力时打开，以使外部伸缩驱动件的工作腔内的介质能够流出；

安全阀的出口与缓冲管道的出口连通，缓冲管道的进口处能够通入介质；

缓冲管道上设置有节流部，节流部用于降低缓冲管道中经过节流部处的介质的流速。

进一步的，液压保持装置还包括选择阀和换向阀；选择阀包括一个进口和两个出口，换向阀包括两个进口和一个出口；

选择阀的进口处能够通入用于驱动外部伸缩驱动件伸缩的介质；选择阀的其中一个出口与安全阀的进口连通，选择阀的另一个出口与换向阀的其中一个进口连通；

换向阀的另一个进口为换向进口，换向阀的换向进口处能够通入介质，以驱动换向阀换向。

进一步的，缓冲管道的进口与换向阀的换向进口连通。

进一步的，液压保持装置还包括换向管道，换向管道的出口与换向阀的换向进口连通。

进一步的，与外部伸缩驱动件连通的介质源，和换向阀的出口连通。

进一步的，与外部伸缩驱动件连通的介质源，和安全阀的出口连通。

进一步的，节流部为设置在缓冲管道上的凹陷部，凹陷部朝向缓冲管道的轴线凹陷。

进一步的，节流部为垂直设置在缓冲管道的内壁上的挡板，挡板上开设有穿孔，穿孔的面积小于缓冲管道的径向截面的面积。

本发明提供的液压系统包括油源、油缸和上述技术方案中任一项所述的液压保持装置，液压保持装置连通在油缸和油源之间。

本发明提供的挖掘机包括上述液压系统。

本发明提供的液压保持装置、液压系统和挖掘机能产生如下有益效果：

本发明提供的液压保持装置包括安全阀和缓冲管道。当外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质流出时，外部伸缩驱动件缩短。与外部伸缩驱动件连接的部件可以为挖掘机的动臂，当动臂下降时，外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质流出，其内的介质压力降低，安全阀不工作，此时可以通过缓冲管道向安全阀出口的背离进口的一侧通入介质。而当动臂紧急制动时，不再向缓冲管道和安全阀的出口供送介质，并使该部分介质从缓冲管道中退出。由于缓冲管道上设置有节流部，因而缓冲管道和安全阀处的出口侧的介质会缓慢的从缓冲管道中退出，此时安全阀的出口处存在介质压力，安全阀的开启压力会被降低。随着缓冲管道和安全阀处的出口侧的介质从缓冲管道中逐渐退出，安全阀的开启压力会逐渐升高至其原始设定的开启压力值。

在动臂紧急制动的同时，外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质不再继续流出，且其内的介质的压力瞬间升高并超过安全阀的降低后的开启压力，此时安全阀打开并工作。由于安全阀的开启压力被降低，因而相较于现有技术中的安全阀的较高的开启压力，本发明中的外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质会提前流出，使外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质压力低于其内初始设定的压力值。随着安全阀的开启压力逐渐升高至其原始设定开启压力值，外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质压力也会逐渐升高至其内初始设定的压力值，而不会瞬间恢复到上述初始设定的压力值。因此在动臂下降的过程中，与现有技术相比，本发明中的外部伸缩驱动件的与安全阀连通的工作腔中的介质压力先低后高，不会瞬间使外部伸缩驱动件的腔室内的油压瞬间满足制动需求，可以防止制动效果立即生效，对制动过程起到缓冲作用，进而可以减小挖掘机的底盘和驾驶室等部分对动臂产生的向上的冲击力，防止动臂对挖掘机的底盘和驾驶室等部分产生较大的倾覆力矩，进而防止挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻。

此外，当安全阀的开启压力恢复到其原始设定的开启压力值时，安全阀可以继续正常工作，不影响其使用效果。

本发明提供的液压系统包括上述液压保持装置，本发明提供的挖掘机包括上述液压系统，因而本发明提供的液压系统和挖掘机均包括上述液压保持装置，均与上述液压保持装置具有同样的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为现有技术中的液压保持装置的工作原理图；

图2为本发明实施例一提供的液压保持装置的工作原理图；

图3为图2中的缓冲管道和节流部的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的节流部的另一结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的安全阀的开启压力值变化图。

图标：1’-梭阀；2’-方向控制阀；3’-动臂油缸；4’-油箱；5’-溢流阀；1-安全阀；2-缓冲管道；20-节流部；3-外部伸缩驱动件；30-无杆腔；31-有杆腔；4-选择阀；5-换向阀；6-换向管道；7-介质源。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实施例中的实施例，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，都属于本实施例保护的范围。

实施例一：

如图2所示，本实施例提供的液压保持装置包括安全阀1和缓冲管道2，安全阀1的进口与外部伸缩驱动件3的工作腔连通，安全阀1能够在外部伸缩驱动件3的工作腔内的介质压力超过设定压力时打开，以使外部伸缩驱动件3的工作腔内的介质能够流出。安全阀1的出口与缓冲管道2的出口连通，缓冲管道2的进口处能够通入介质。如图3-图4所示，缓冲管道2上设置有节流部20，节流部20用于降低缓冲管道2中经过节流部20处的介质的流速。

在实际应用中，安全阀1可以为现有的液压保持装置中的溢流阀；外部伸缩驱动件3可以为油缸或者气缸等伸缩驱动件；与外部伸缩驱动件3连接的部件可以为挖掘机上的动臂，或者为汽车起重机上的伸缩臂等部件。此外，与外部伸缩驱动件3相对应，上述介质可以为液压油或者气体等。

本实施例以外部伸缩驱动件3为油缸、介质为液压油、与外部伸缩驱动件3连接的部件为挖掘机上的动臂为例，对液压保持装置的工作原理进行如下说明：

其中，油缸包括无杆腔30和有杆腔31，油缸的有杆腔31中设置有活塞杆，活塞杆与动臂连接。当油缸的与安全阀1连通的工作腔(即油缸的无杆腔30)中的液压油流出时，油缸缩短，进而可以带动挖掘机的动臂下降。当动臂下降时，油缸的与安全阀1连通的工作腔中的液压油流出，其内的油压降低，安全阀1不工作，此时可以通过缓冲管道2向安全阀1的出口侧通入液压油。而当动臂紧急制动时，不再向缓冲管道2和安全阀1的出口供送液压油，并使该部分液压油从缓冲管道2中退出。由于缓冲管道2上设置有节流部20，因而缓冲管道2和安全阀1处的出口侧的液压油会缓慢的从缓冲管道2中退出，此时安全阀1的出口处存在油压，安全阀1的开启压力会被降低。随着缓冲管道2和安全阀1处的出口侧的液压油从缓冲管道2中逐渐退出，安全阀1的开启压力会逐渐升高至其原始设定的开启压力值。

在缓冲管道2中的液压油逐渐退出的过程中，安全阀1的实时开启压力值P₁可以根据以下公式(1)计算：

P₁＝P₀-P_t (1)

其中，t为缓冲管道2中的液压油逐渐退出所需时间；P₀为安全阀1的原始设定的开启压力值，其为已知的固定值；P_t为安全阀1的出口处存在的油压，其为变化量，且其在时间t内由一定值逐渐降低为零。

如图5所示，在动臂下降过程中，缓冲管道2和安全阀1的出口侧存在液压油，此时P_t存在且为低于P₀的一定值，安全阀1处的开启压力P₁低于P₀。当动臂下降过程中紧急制动时，缓冲管道2中的液压油逐渐退出，P_t在时间t内由一定值降低至零，同时安全阀1处的开启压力P₁逐渐增加直至等于P₀。

在动臂紧急制动的同时，油缸的与安全阀1连通的工作腔中的液压油不再继续流出，且其内的液压油的压力瞬间升高并超过安全阀1的降低后的开启压力，此时安全阀1打开并工作。由于安全阀1的开启压力P₁被降低，因而相较于现有技术中的安全阀1的维持为P₀的开启压力，本实施例中的油缸的与安全阀1连通的工作腔中的液压油会提前流出，使油缸的与安全阀1连通的工作腔中的油压低于其内初始设定的压力值。随着安全阀1的开启压力P₁逐渐升高至为P₀，油缸的与安全阀1连通的工作腔中的油压也会逐渐升高至其内初始设定的压力值，而不会瞬间恢复到其内初始设定的压力值。

因此在动臂下降的过程中，与现有技术相比，本实施例中的油缸的与安全阀1连通的工作腔中的油压先低后高，不会瞬间使油缸的无杆腔30内的油压和有杆腔31内的油压瞬间达到平衡以满足制动需求，可以防止制动效果立即生效，对制动过程起到缓冲作用，进而可以减小挖掘机的底盘和驾驶室等部分对动臂产生的向上的冲击力，防止动臂对挖掘机的底盘和驾驶室等部分产生较大的倾覆力矩，进而防止挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻。

此外，当安全阀1的开启压力恢复到其原始设定的开启压力值时，安全阀1可以继续正常工作，不影响其使用效果。

其中，时间t的大小可以利用缓冲管道2上的节流部20的大小进行调整。需要说明的是，时间t不应过长，以免影响制动效果。

可以看出，本实施例提供的液压保持装置缓解了现有技术中存在的挖掘机动臂下降过程中紧急制动会立即生效，但动臂仍旧会有下降的趋势，同时挖掘机的底盘和驾驶室等部分会对动臂产生向上的冲击力，在挖掘机的底盘和驾驶室等部分的冲击力以及动臂的惯性力的作用下，动臂会对挖掘机的底盘和驾驶室等部分产生较大的倾覆力矩，易使挖掘机底盘远离动臂的一侧向上翘起而侧翻的技术问题。

如图2所示，本实施例提供的液压保持装置还包括选择阀4和换向阀5，选择阀4包括一个进口和两个出口，换向阀5包括两个进口和一个出口。选择阀4的进口处能够通入用于驱动外部伸缩驱动件3伸缩的介质。选择阀4的其中一个出口与安全阀1的进口连通，选择阀4的另一个出口与换向阀5的其中一个进口连通。换向阀5的另一个进口为换向进口，换向阀5的换向进口处能够通入介质，以驱动换向阀5换向。

当动臂提升时，液压保持装置不工作，此时可以向油缸的无杆腔30中供送液压油，进而使油缸伸长，动臂提升。当需要使动臂静止时，需停止向无杆腔30中供油，此时选择阀4处于工作状态，可以将无杆腔30与油源之间的管路阻断，同时换向阀5不工作，液压油不能从无杆腔30中回到油源处，动臂会保持静止。当动臂下降时，不仅需向有杆腔31中供油，还需使选择阀4与换向阀5连通，以及使换向阀5换向。换向阀5换向后，无杆腔30中的液压油可以依次穿过选择阀4和换向阀5后流回油源处，此时动臂油缸缩短，动臂下降。

其中，选择阀4可以为现有的液压保持装置中的梭阀，换向阀5可以为现有的液压保持装置中的方向控制阀。选择阀4和换向阀5配合使用可以实现动臂的提升、静止和下降三个过程，由于梭阀和方向控制阀在现有的液压保持装置中的应用是公知常识，因而本实施例中不再赘述选择阀4和换向阀5的具体工作过程。

如图2所示，缓冲管道2的进口与换向阀5的换向进口连通。

其中，换向阀5的换向可以利用向换向进口供油实现。当动臂下降时，需要使换向阀5换向，此时可以向换向进口供油，由于缓冲管道2的进口与换向阀5的换向进口连通，因而向换向阀5供油以使换向阀5换向的同时，缓冲管道2中也会进油。由于用于驱动换向阀5换向的液压油的油压不需过高，因而缓冲管道2的液压油不会通过缓冲管道2穿过安全阀1而流入无杆腔30中，不会影响油缸的下降过程。但进入缓冲管道2中的液压油可以使安全阀1的出口的背离进口的一侧存在一定的油压。

此外，当动臂下降过程中紧急制动时，需要使换向阀5再次换向，此时需要将换向阀5中的液压油撤出。换向阀5中的液压油被撤出的同时，缓冲管道2中的液压油也会被撤出，继而可以利用缓冲管道2上的节流部20实现缓冲制动的效果。

使缓冲管道2的进口与换向阀5的换向进口连通，不仅可以使换向阀5能够换向的同时向缓冲管道2供油、不需为缓冲管道2另设油源以及不需为缓冲管道2另行供油，还可以在使换向阀5再次换向时撤回缓冲管道2中的液压油。因而使缓冲管道2的进口与换向阀5的换向进口连通，可以使换向阀5正常工作的同时，利用换向阀5的换向过程控制缓冲管道2正常工作，进而可以简化该液压保持装置的结构、提升该液压保持装置的工作效率。

如图2所示，本实施例提供的液压保持装置还包括换向管道6，换向管道6的出口与换向阀5的换向进口连通。

其中，换向管道6的进口与用于为油缸供油的油源连通。换向管道6便于将油源中的液压油送入换向阀5和缓冲管道2中，不需为换向阀5和缓冲管道2另设油源，可以进一步的简化该液压保持装置的结构、提升该液压保持装置的工作效率。

如图2所示，与外部伸缩驱动件3连通的介质源7，和换向阀5的出口连通。

与外部伸缩驱动件3连通的介质源7，和换向阀5的出口连通，可以使换向阀5中流出的液压油回到介质源7(介质源7可以为油源)中，进而可以回收利用换向阀5中流出的液压油，避免浪费介质，达到节省能源的效果。

如图2所示，与外部伸缩驱动件3连通的介质源7，和安全阀1的出口连通。

与外部伸缩驱动件3连通的介质源7，和安全阀1的出口连通，可以使安全阀1中流出的液压油回到介质源7中，进而可以回收利用安全阀1中流出的液压油，避免浪费介质，达到节省能源的效果。

如图3所示，节流部20可以为设置在缓冲管道2上的凹陷部，凹陷部朝向缓冲管道2的轴线凹陷。

节流部20为凹陷部时，可以使缓冲管道2的节流部20处的径向截面的面积小于缓冲管道2的其余部分的径向截面的面积，可以在液压油从缓冲管道2中退出时起到阻碍作用，防止缓冲管道2中的液压油瞬间退出。

如图4所示，节流部20还可以为垂直设置在缓冲管道2的内壁上的挡板，挡板上开设有穿孔，穿孔的面积小于缓冲管道2的径向截面的面积。

节流部20为设置有穿孔的挡板时，也可以使缓冲管道2的节流部20处的径向截面的面积小于缓冲管道2的其余部分的径向截面的面积，同样可以在液压油从缓冲管道2中退出时起到阻碍作用，防止缓冲管道2中的液压油瞬间退出。

实施例二：

本实施例提供的液压系统包括油源、油缸和实施例一中的液压保持装置，液压保持装置连通在油缸和油源之间。

其中，油缸包括无杆腔和有杆腔，液压保持装置连通在油缸的无杆腔和油源之间。由于本实施例提供的液压系统包括实施例一中的液压保持装置，因而本实施例提供的液压系统能够与实施例一中的液压保持装置解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

本实施例提供的挖掘机包括实施例二中的液压系统，本实施例提供的挖掘机采用实施例二中的液压系统控制油缸的伸缩，进而控制动臂的提升和下降过程。

由于本实施例提供的挖掘机包括实施例二中的液压系统，而实施例二中的液压系统包括实施例一中的液压保持装置，因而本实施例提供的液压系统能够与实施例二中的液压系统、实施例一中的液压保持装置解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实施例进行了详细的说明，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实施例各实施例技术方案的范围。