《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》是徐州徐工挖掘機械有限公司於2011年1月11日申請的專利，該專利的申請號為2011100039328，公布號為CN102140807A，授權公布日為2011年8月3日，發明人是王勇、張宏、張升霞、劉凱、李宗、張箭、廖明軍、秦家升、楊裕豐，該發明屬於液壓迴路裝置技術領域。
《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》是在液壓挖掘機控制動臂合流的控制迴路中增加液控換向閥，在動臂合流控制迴路和斗桿合流控制迴路中增加電磁閥組，控制器發出控制信號進行電磁閥組斷路模式和通路模式切換；控制器發出信號使電磁閥組斷路，閥芯恢復中位，恢復動臂提升合流迴路，切斷斗桿外擺合流迴路，實現標準挖掘模式；控制器發出信號使電磁閥組通路，電磁閥組切斷動臂提升合流迴路，增加斗桿外擺合流迴路，實現平整作業模式；有益效果是在挖掘作業和平整作業中，可以使各個動作協調一致，同步到位，在提高挖掘機的使用效率和操縱舒適感的同時降低了生產和維護成本。
2013年，《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法
- 公布號：CN102140807A
- 公布日：2011年8月3日
- 申請號：2011100039328
- 申請日：2011年1月11日
- 申請人：徐州徐工挖掘機械有限公司
- 地址：江蘇省徐州市徐州經濟開發區東環工業園28號
- 發明人：王勇、張宏、張升霞、劉凱、李宗、張箭、廖明軍、秦家升、楊裕豐
- Int.Cl.：E02F3/43（2006.01）I、E02F3/85（2006.01）I、F15B11/02（2006.01）I、F15B13/044（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
液壓挖掘機是2011年1月前廣泛套用於工程施工建設如房屋地基開挖及回填、管道鋪設以及農田水利施工等場合，其具備施工機動靈活、執行效率高的優點。液壓挖掘機主要由工作裝置、迴轉機構、行走機構、轉台及液壓控制裝置等部分組成，動臂的提升與下降、斗桿的伸縮和鏟斗的轉動及迴轉裝置的迴轉都由控制裝置經液壓迴路控制多路閥組對液壓泵供給的液壓油進行分配而實現。在施工現場進行挖掘作業時，通常是長時間的挖掘作業與土地平整作業相結合。因此，在不影響工作效率的前提下，操縱人員對挖掘機的挖掘操縱性和平整作業特性都有很高的要求。
所謂挖掘操縱特性是指對挖掘機在進行挖掘作業時的穩定性、流暢性和機動回響能力的綜合判定。其中挖掘動作的流暢性和機動回響能力是操縱人員最為關注的，挖掘機動臂油缸和斗桿油缸運動速度的合理配比，直接決定了挖掘機的挖掘操縱特性，並直接影響挖掘機的使用效率和操作人員的操作感受。油缸運動速度的最佳匹配主要通過挖掘機液壓控制系統的先導油控制液壓閥的閥芯開閉和開度，打開閥芯對應的閥門，與主泵油路連通，通過連通油路及油路的流量大小實現油缸運動伸縮和速度的控制。
2011年1月前已有挖掘機的挖掘操縱過程中中，工作裝置有較大的加速度，如果突然由高速停止運動或突然啟動，往往會伴隨較大的整機抖動和搖晃，影響挖掘機挖掘操縱的舒適性和流暢性，同時增加操作人員的疲勞感，影響作業效率。長時間在此類工況下工作的挖掘機，壽命將有所縮短。另外在液壓泵在空載和高負荷之間的頻繁切換，也增加了發動機負荷，燃油消耗和使用成本都將有所增加。
挖掘機平整作業特性是僅次於挖掘操縱特性的重要使用特性，主要用於以下幾種工況：挖掘用於管道鋪設的溝渠、平整地面、修坡等。2011年1月前已有技術中，挖掘機的平整作業特性能與挖掘機的設計參數有直接聯繫，一旦完成產品設計後，動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸運動速度就固定下來了。因而在平地時，動臂、斗桿和鏟斗的運動速度就是一個固定不變的參數，2011年1月前已有的挖掘機在平地時所具有的問題有：動臂提升過快，斗桿往復運動速度不佳，鏟斗速度與動臂斗桿複合運動的不協調、不同步等，從而直接影響了平整作業性能的好壞。
在平整作業時，動臂提升緩慢的主要原因是2011年1月前已有設計中通常為提高鏟斗的挖掘速度而採用雙泵合流的供油方式，雙泵供油會同時向動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸供油。在挖掘機進行挖掘或者挖溝提升作業時，由於大量工作油通過鏟斗油缸的合流而過早流失，工作油供給動臂油缸的量減少，形成運動速度引起不協調。事實上，直接在動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸的迴路中增加相應的流量控制閥也能不同程度的調節執行元件的複合操縱效果，以緩解速度不匹配的問題。但是由於節流孔的尺寸的大小難以合理確定，所以採用該方法獲得的效果不具有普遍意義，而且還增加了對管路設計和調整的複雜難度，占用了控制閥的有限控制管路。
發明內容
專利目的
《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》通過對控制方法的改進，在兼顧作業效率的情況下提高挖掘操縱和平整作業時的舒適性。
技術方案
《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》在液壓挖掘機控制動臂合流的控制迴路中增加液控換向閥和在動臂合流控制迴路和斗桿合流控制迴路中增加電磁閥組，控制器發出控制信號進行電磁閥組斷路模式和通路模式切換；控制器發出信號使電磁閥組斷路，閥芯恢復中位，恢復動臂提升合流迴路，切斷斗桿外擺合流迴路，實現標準挖掘模式；控制器發出信號使電磁閥組通路，電磁閥組切斷動臂提升合流迴路，增加斗桿外擺合流迴路，實現平整作業模式。
在標準挖掘模式中，液控換向閥壓力檢測端檢測斗桿挖掘的控制壓力信號，斗桿挖掘的控制壓力值小於液控換向閥換向壓力時，液控換向閥不換向，先導控制油路控制動臂油缸和斗桿油缸工作油完全由雙泵合流後提供，斗桿挖掘的控制壓力值達到液控換向閥換向的壓力時，液控換向閥換向，切斷動臂合流的控制迴路，動臂由單泵獨立供油，同時保持斗桿挖掘的雙泵合流迴路。
在平整作業模式中，電磁閥組控制電信號端與控制器連線，控制器發出電磁閥組換向指令，電磁閥組接收到指令後換向，先導控制油路改變雙泵合流的分配，動臂提升工作油的合流控制迴路切斷，改由單泵獨立供給，斗桿挖掘仍保持雙泵合流，斗桿外擺的工作油路增加為雙泵合流。
液控換向閥的換向壓力由閥內的壓力調節彈簧進行調節。
工作原理：在2011年1月前已有技術的基礎上，添加了一組壓力可調的液控換向閥，通過改變液控換向閥的換向，實現相應控制相應迴路的導通與斷開，從而改變2011年1月前已有技術中一成不變的合流供油模式；通過合流模式的改變，實現主泵流量的合理分配，提高了斗桿挖掘時主泵流量的利用效率，藉以提高發動機的功率利用率；通過對動臂合流的選擇性通斷，降低了動臂提升時的液壓衝擊，從而提高操縱人員操作時的舒適性。通過操縱人員的有意識選擇，可以實現挖掘作業模式和平整作業模式的選擇，通過對電磁閥組的控制，實現合流控制迴路的改變，選擇性地加大了斗桿在平整作業時所需要的快速往復運動功能，同時降低了動臂提升迴路的液壓流量，減小了液壓衝擊，調高了平整作業時的舒適性，在最低複雜程度下獲得最佳的平地效果。
有益效果
《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》在挖掘作業和平整作業中，可以使各個動作協調一致，同步到位，在提高挖掘機的使用效率和操縱舒適感的同時降低了生產和維護成本，勞動作業效率也得到明顯提高。
附圖說明
圖1是《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》的液壓原理示意圖；
圖2是標準挖掘模式下液控換向閥不換向時的液壓油路走向示意圖；
圖3是標準挖掘模式下液控換向閥換向時的液壓油路走向示意圖；
圖4是平整作業模式下斗桿挖掘時的液壓油路走向示意圖；
圖5是平整作業模式下斗桿外擺時的液壓油路走向示意圖。
圖中：1、雙聯液壓泵，2、齒輪泵，3、液壓油箱，4、電磁閥組，5、右控制手柄閥，6、左控制手柄閥，7、液控換向閥，8、多路閥組，9、斗桿油缸，10、動臂油缸。
技術領域
《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》涉及一種挖掘機作業控制方法，具體涉及一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法，屬於液壓迴路裝置技術領域。
權利要求
1.《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》特徵在於在液壓挖掘機控制動臂合流的控制迴路中增加液控換向閥（7），在動臂合流控制迴路和斗桿合流控制迴路中增加電磁閥組（4），控制器發出控制信號進行電磁閥組（4）斷路模式和通路模式切換；控制器發出信號使電磁閥組（4）斷路，閥芯恢復中位，恢復動臂提升合流迴路，切斷斗桿外擺合流迴路，實現標準挖掘模式；在所述的標準挖掘模式中，液控換向閥（7）壓力檢測端檢測斗桿挖掘的控制壓力信號，斗桿挖掘的控制壓力值小於液控換向閥（7）換向壓力時，液控換向閥（7）不換向，先導控制油路控制動臂油缸（10）和斗桿油缸（9）工作油完全由雙泵合流後提供，斗桿挖掘的控制壓力值達到液控換向閥（7）換向的壓力時，液控換向閥（7）換向，切斷動臂合流的控制迴路，動臂由單泵獨立供油，同時保持斗桿挖掘的雙泵合流迴路；控制器發出信號使電磁閥組（4）通路，電磁閥組（4）切斷動臂提升合流迴路，增加斗桿外擺合流迴路，實現平整作業模式；在所述的平整作業模式中，電磁閥組（4）控制電信號端與控制器連線，控制器發出電磁閥組⑷換向指令，電磁閥組⑷接收到指令後換向，先導控制油路改變雙泵合流的分配，動臂提升工作油的合流控制迴路切斷，改由單泵獨立供給，斗桿挖掘仍保持雙泵合流，斗桿外擺的工作油路增加為雙泵合流。
2.根據權利要求1所述的一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法，其特徵在於所述的液控換向閥（7）的換向壓力由閥內的壓力調節彈簧進行調節。
實施方式
- 實施例一
如圖1、圖2和圖3所示，在“標準挖掘模式”液控換向閥7不換向時，操作人員控制右控制手柄閥5，使動臂提升先導控制迴路連通，液壓油從液壓油箱3經齒輪泵2進入右控制手柄閥5，經BOOMUP端一路供給電磁閥組4的控油進入端P1，此時電磁閥組4的P1油路與控油輸出端A1處於連通狀態，先導油經控油輸出端A1流入液控換向閥7的控油輸入端a1。由於此時液控換向閥7未達到換向所需的壓力條件，液控換向閥7的控油輸入端a1與控油輸出端b1連通，先導油推動多路閥組8閥芯換向，雙聯液壓泵1的P1工作油參與動臂提升合流。經BOOMUP端輸入的另一路控制油與多路閥組8的控制端XAb1接通，閥芯換向後雙聯液壓泵1的P2工作油與P1工作油合流以實現動臂提升（動臂油缸10伸出）。動臂油缸10有桿腔內的工作油經由多路閥組8回流後，經回油口R2返回液壓油箱3，形成一個完整的動臂提升工作迴路。
控制左控制手柄閥6，使斗桿挖掘先導控制迴路連通，經由齒輪泵2進入左控制手柄閥6的控制油經ARMCROWD端與多路閥組8的先導控制端XAa2端接通，使得雙聯液壓泵1的P2工作油剩餘流量供給斗桿挖掘（斗桿油缸9伸出）；另一路從左控制手柄閥6的控制油經ARMCROWD端與多路閥組8的先導控制端XAa1端連線，推動多路閥組8中的閥芯換向，使雙聯液壓泵1的P1工作油剩餘流量參與斗桿挖掘；斗桿油缸9的有桿腔工作油一部分經多路閥組8中的“工作油再生迴路”參與了P1工作油和P2工作油合流，一部分經由多路閥組8中的回油流道返回液壓油箱3，形成了一個完整的斗桿挖掘工作迴路。
當左控制手柄閥6的ARMCROWD端向液控換向閥7的壓力檢測端a2提供的壓力達到一定值（即左控制手柄閥6的手柄擺角達到一定角度）後，液控換向閥7換向，先前圖2由電磁閥組4控油輸出端A1接入液控換向閥7的先導控制油路斷開，多路閥組8的控制端XAb2經由液控換向閥7與液壓油箱3連通，閥芯復位至中位狀態，由雙聯液壓泵1的P1工作油提供的動臂合流工作油路斷開，改由P2工作油獨立供給動臂提升。此時雙聯液壓泵1的P1工作油獨立供給斗桿挖掘，同時與P2工作油合流。此狀態由於斗桿挖掘工作油迴路的流量大於動臂提升迴路的流量，斗桿挖掘速度較快，動臂提升較為平滑，工作裝置液壓衝擊減小，操作舒適性提高。
當操作人員感覺挖掘狀態結束，左控制手柄閥6的ARMCROWD端向液控換向閥7的壓力檢測端a2提供的壓力低於換向壓力時，液控換向閥7恢復中位狀態，工作油路重新恢復至圖2所示的“標準挖掘模式”，動臂提升合流恢復，動臂提升速度加快，提高了工作效率。
- 實施例二
如圖1、圖4和圖5所示，進入“平整作業模式”時，電磁閥組4接到換向指令信號後，閥芯換向。
進行動臂提升和斗桿挖掘的複合動作操作時，控制右控制手柄閥5，使動臂提升先導控制迴路連通，液壓油從液壓油箱3經齒輪泵2進入控制右控制手柄閥5，然後經BOOMUP端至多路閥組8的控制端XAb1，閥芯換向後雙聯液壓泵1的P2工作油獨立供油，實現動臂提升（動臂油缸10伸出）。動臂油缸10有桿腔內的工作油經由多路閥組8回流後，經R2端返回液壓油箱3，形成一個完整的動臂提升工作迴路。
控制左控制手柄閥6，使斗桿挖掘先導控制迴路連通，經由齒輪泵2進入左控制手柄閥6的控制油經ARMCROWD端與多路閥組8的先導控制端XAa2端接通，使得雙聯液壓泵1的P2工作油剩餘流量供給斗桿內收（斗桿油缸9伸出）；另一路從左控制手柄閥6的控制油經ARMCROWD端與多路閥組8的先導控制端XAa1端連線，推動多路閥組8中的閥芯換向，使雙聯液壓泵1的P1全部工作油參與斗桿內收；斗桿油缸9的有桿腔工作油一部分經多路閥組8中的“工作油再生迴路”參與了P1工作油和P2工作油合流，一部分經由多路閥組8中的回油流道返回液壓油箱3，形成了一個完整的斗桿挖掘工作迴路。
進行動臂提升和斗桿外擺的複合動作操作時，控制右控制手柄閥5，使動臂提升先導控制迴路連通，液壓油從液壓油箱3經齒輪泵2進入右控制手柄閥5，然後經BOOMUP端至多路閥組8的控制端XAb1，閥芯換向後雙聯液壓泵1的P2工作油獨立供油，實現動臂提升（動臂油缸10伸出）。動臂油缸10有桿腔內的工作油經由多路閥組8回流後，經回油口R2返回液壓油箱3，形成一個完整的動臂提升工作迴路。
控制左控制手柄閥6，使斗桿外擺先導控制迴路連通，經由齒輪泵2進入左控制手柄閥6的控制油經ARMDUMP端一路與多路閥組8的先導控制端XBa1端接通，控制閥芯換向，使雙聯液壓泵的P1工作油全部供給斗桿外擺（即斗桿油缸9活塞桿收回）迴路；左控制手柄閥6的控制油經ARMDUMP端的另一路，再經由電磁閥組4的控油輸入端P2然後與多路閥組8的先導控制端XBa2連通，多路閥組8閥芯換向，使雙聯液壓泵1的P2工作油剩餘流量與P1工作油合流後供給斗桿外擺（斗桿油缸9收回）；斗桿油缸9的無桿腔工作油經由多路閥組8的回油口R2返回液壓油箱3，形成一個完整迴路。由於斗桿外擺實現了雙泵合流，流量加大，斗桿外擺速度要明顯優於單泵供給時的效果，能夠適應平地時所需要的斗桿快速往復擺動的要求，提高了斗桿在平地時的作業效率。由於動臂提升合流被切斷，改由單泵供油後，動臂流量衝擊較小，作業平緩，操作人員舒適性也大大提高。
榮譽表彰
2013年，《一種提高挖掘機挖掘操縱特性和平整作業特性的方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
