CN101230870A - 起重机执行机构流量控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：由换向阀和比例阀并联组成起重机执行机构的控制回路。这种起重机执行机构流量控制模块，既保证执行机构快速作业时的作业速率，又能够改善低速小流量时系统的稳定性，提高操作的舒适性。

Description

起重机执行机构流量控制模块

技术领域

本发明涉及的是起重机液压控制系统，具体来说是用于控制起重机主卷扬马达、副卷扬马达、变幅油缸、伸缩油缸等执行机构作业的流量控制模块。

背景技术

起重机液压系统包括上车部分和下车部分，其上车部分通常由两联油泵通过液压控制油路驱动主卷扬马达和副卷扬马达，以及驱动变幅油缸和伸缩油缸等执行机构进行作业。液压控制油路主要部分为多路换向阀，包括控制两联油泵合流与分流的合流分流流量控制模块，以及分别控制各执行机构进行双向动作的执行机构流量控制模块。执行机构流量控制模块是通过控制相应执行机构压力油进出换向及断开，实现执行机构的变向动作和停止作业。对系统作业速度的控制则是通过调节变量泵的比例排量实现，但是由于目前变量泵在小排量工作时流量脉动性和液压冲击问题，因此在小流量工况下系统微动性差。

目前，控制起重机执行机构作业的流量控制模块主要是通过一个换向阀构成的回路，控制液压油改变流动方向，以实现主卷扬马达和副卷扬马达的正反转，以及变幅油缸和伸缩油缸的进退。通常换向阀采用三位四通阀，也有采用三位五通阀或三位六通阀的，以实现不同的控制功能。按照控制方式不同，换向阀分为两种：手动换向控制和液压先导换向控制。手动换向控制阀常用于中、小型工程起重机，其存在的突出缺点是：此种方案属于直动式控制范围，液压冲击大，微动性差；操纵劳动强度高，舒适性差；流量控制简单，灵活性差。液压先导换向控制阀普遍应用于各种工程起重机，尤其是大型工程起重机。其存在的突出缺点是：需要一个先导液压油源，管路繁多，且对液压系统清洁度要求较高，可靠性差，同时其成本也较高。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种起重机执行机构流量控制模块，这种流量控制模块能够改善起重机上车部分执行机构液压系统小流量的微动性，提高操作的舒适性，并且可靠性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种起重机执行机构流量控制模块，由换向阀和比例阀并联组成起重机执行机构的控制回路。

为便于控制和提高控制的可靠性，所述的换向阀采用电磁换向阀，所述的比例阀采用电磁比例阀。采用电磁阀，无需复杂的先导液压路，因此油路简单，可靠性高。

所述的换向阀可以为一个三位四通换向阀，所述的比例阀可以为一个三位四通比例阀，即满足控制要求。

本发明提供的流量控制模块与现有技术相比，由于采用并联的一个换向阀和一个比例阀，当在小流量工况下执行机构微动时，可以通过比例阀实现稳定的速度控制，快速作业时则可以通过换向阀控制实现大流量供油，既保证快速作业时的作业速率，又能够改善低速小流量时系统的稳定性，提高操作的舒适性。而由于比例阀的成本要比换向阀高得多，体积也较大，本发明比例阀仅用于小流量微动控制，可以采用小通量比例阀，与换向阀并联使用则降低了整个模块的成本。这种起重机执行机构流量控制模块既能够适合于中、小型工程起重机，更适合于大型工程起重机的主卷扬、副卷扬、变幅和伸缩液压油流量控制。

附图说明

图1是一种采用了本发明的起重机执行机构流量控制模块的单泵供油工况的液压油路图。

具体实施方式

下面结合附图和一个具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1所示，是一种起重机上车部分的执行机构液压油路图。动力部分由被发动机1驱动的第一联泵2和第二联泵3构成。执行机构包括主卷扬马达12、副卷扬马达13、变幅油缸14、伸缩油缸15。整个液压控制部分包括了用于控制两联泵合流供油和分流供油的合流分流流量控制模块7，以及控制主卷扬马达12正反转的主卷扬流量控制模块8、控制副卷扬马达13正反转的副卷扬流量控制模块9、控制变幅油缸14伸缩的变幅流量控制模块10和控制伸缩油缸15伸缩的伸缩流量控制模块11，以及控制第一联泵2供油的第一电磁溢流阀6，和控制第二联泵3供油的第二电磁溢流阀16。

由图1可以看出，主卷扬流量控制模块8由一个三位四通电磁换向阀8.1和三位四通电磁比例阀8.2并联组成液压控制回路。同样，副卷扬流量控制模块9则由三位四通电磁换向阀9.1和三位四通电磁比例阀9.2并联组成液压控制回路。变幅流量控制模块10则由三位四通电磁换向阀10.1和三位四通电磁比例阀10.2并联组成。伸缩流量控制模块11则由三位四通电磁换向阀11.1和三位四通电磁比例阀11.2并联组成。

在图1中所示工况，当第一电磁溢流阀6得电时，第一联泵2建立压力并开始工作，通过单向阀4，直接向主卷扬流量控制模块8供油。通过电气控制系统对三位四通电磁换向阀8.1和三位四通电磁比例阀8.2进行换向控制，实现主卷扬马达起升或下降工况。同时，通过三位四通电磁比例阀8.2改善主卷扬马达在低速小流量时系统的稳定性。其详细工作原理如下：

主卷扬单泵供油工况可细分为微动工况(即变量泵处于小排量工作的工况)和快动工况。

1、当主卷扬微动起钩时，液压系统各电磁铁工作情况如表1，比例电磁铁工作情况如表2。

表1主卷扬微动起钩时各电磁铁工作情况

DT1	DT2	DT3	DT4	DT5	DT6	DT7	DT8	DT9	DT10	DT11	DT12	DT13	DT14
														+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

表2比例电磁铁工作情况

Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
								+	-	-	-	-	-	-	-

由表1可以看出，在此工况下电磁铁DT1得电，第一电磁溢流阀6使第一联泵2建立压力，而第二电磁溢流阀16使第二联泵3处于卸荷状态。三位四通电磁换向阀7.2与三位四通电磁换向阀7.4均处于中位，由梭阀7.1通过第一联泵2供给控制油，使插装阀7.3、7.5、7.6和7.7全部关闭，从而主卷扬马达12仅由第一联泵2供油。

同时，主卷扬微动起钩工况下，第一联泵2处于小排量工作状态，且三位四通电磁换向阀8.1处于中位关闭状态。因此，通过调节比例电磁铁Y3在三位四通电磁比例阀8.2设定的流量范围内，精确控制主卷扬马达的供油量，实现针对主卷扬马达12在微动起钩工况下的稳定速度的控制。

此外，主卷扬微动落钩工况下，通过调节比例电磁铁Y4在设定的流量范围内，精确控制主卷扬马达的供油，实现针对主卷扬马达12在微动落钩工况下的稳定速度的控制。

主卷扬快速起钩时，液压系统各电磁铁工作情况见表3，比例电磁铁工作情况见表4。

表3主卷扬快速起钩时各电磁铁工作

DT1	DT2	DT3	DT4	DT5	DT6	DT7	DT8	DT9	DT10	DT11	DT12	DT13	DT14
														+	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	-

表4主卷扬快速起钩时各比例电磁铁工作情况

Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
								+	-	-	-	-	-	-	-

从表3和表4可以看到，第二电磁溢流阀16使第二联泵3仍处于卸荷状态。第一电磁阀换向阀7.2与第二电磁换向阀7.4均处于中位，由梭阀7.1通过第一联泵2供给控制油，使插装阀7.3、7.5、7.6和7.7全部关闭，从而主卷扬马达12仅由第一联泵2供油。

同时，主卷扬快速起钩工况下，第一联泵2处于大排量工作状态。即当系统流量超出了三位四通电磁比例阀8.2设定的流量范围，电磁铁DT7得电，三位四通电磁换向阀8.1左位工作。油液由第一联泵2经过三位四通电磁换向阀8.1，供给主卷扬马达12。因此，在主卷扬快速起钩工况下，主卷扬马达12的速度控制(即重物速度的控制)是通过调节第一联泵2的排量来实现的。通常情况下，第一联泵2为电比例变量泵。

此外，主卷扬快速落钩工况下，电磁铁DT8得电，三位四通电磁换向阀8.1右位工作，油液由第一联泵2经过换向阀8.1，供给主卷扬马达12。

在并联的换向阀和比例阀对应主卷扬马达12落钩侧油路上设置有单向补油阀8.3，是为了防止主卷扬马达12在落钩过程中，由于重物作用造成失速，马达吸空的危险。同样的道理，在副卷扬马达13的落钩侧设置有单向补油阀9.3。

副卷扬、伸缩和变幅的微动工况和快速工况与主卷扬过程和原理相同，在此不做一一描述。本实施例中主卷扬、副卷扬、变幅和伸缩均采用了由电磁换向阀和电磁比例阀并联的流量控制模块，以实现各执行机构的快速和微动平稳操作。可以理解的是，根据具体的起重机需要，也可以仅在一个或两个、三个执行机构采用这种微动流量控制模块。

同时需要说明的是，三位四通电磁比例阀8.2、9.2、10.2、11.2的中位机能为Y型，其设计目的为，同一流量控制模块中的三位四通电磁换向阀和三位四通电磁比例阀均处于O型中位时，平衡阀(图中省略)控制油口出现高压，平衡阀意外开启，造成危险。

由于三位四通电磁换向阀与对应的三位四通电磁比例阀各油口完全并联，三位四通电磁比例阀的比例电磁铁必须分别优先于对应的三位四通电磁换向阀的电磁铁得电，而且三位四通电磁换向阀的电磁铁得电后，三位四通电磁比例阀的电磁铁必须保持得电状态，从而防止阀间串油。这可由电气控制系统控制实现。

本发明还在并联的换向阀和比例阀对应变幅油缸14有杆腔侧油路上设置单向溢流阀10.3，用于限定变幅油缸14落幅压力及在落幅时对变幅油缸有杆腔进行单向补油。

在并联的换向阀和比例阀对应伸缩油缸15有杆腔侧油路上设置单向溢流阀11.4，用于限定伸缩油缸缩臂压力及在缩臂时对伸缩油缸有杆腔进行单向补油。同时，在伸缩油缸15无杆腔侧设置溢流阀11.3，用于限定伸缩油缸15的伸臂压力。

采用电液比例控制技术在各执行机构液压回路中的合理运用，解决了微动性和平稳性问题。其实际工作原理为：基于目前变量泵在小排量工作时流量脉动性和液压冲击问题，在变量泵最小稳定工作流量时采用电磁比例阀调节系统流量，从而实现对系统工作速度的控制；在变量泵以大排量工作时，采用调节变量泵比例排量实现对系统工作速度的控制。形成小排量时的阀控系统和大排量时的泵控系统结合的电液比例控制系统。

本发明换向阀和比例阀采用电控方式，在最大程度上简化了液压管路布置，同时在最大程度上提高了液压系统的抗污染能力和系统可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：由换向阀和比例阀并联组成起重机执行机构的控制回路。

2.根据权利要求1所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述的换向阀为电磁换向阀，所述的比例阀为电磁比例阀。

3.根据权利要求2所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述的换向阀为一个三位四通换向阀，所述的比例阀为一个三位四通比例阀。

4.根据权利要求3所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述的三位四通比例阀的中位机能为Y型。

5.根据权利要求1至4中之一所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述起重机执行机构流量控制模块为主卷扬流量控制模块，以控制主卷扬马达运转，在并联的换向阀和比例阀对应主卷扬马达落钩侧油路上还连接有向该侧补油用的单向补油阀。

6.根据权利要求1至4中之一所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述起重机执行机构流量控制模块为副卷扬流量控制模块，以控制副卷扬马达运转，在并联的换向阀和比例阀对应副卷扬马达落钩侧油路上还连接有向该侧补油用的单向补油阀。

7.根据权利要求1至4中之一所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述起重机执行机构流量控制模块为变幅流量控制模块，以控制变幅油缸动作，在并联的换向阀和比例阀对应变幅油缸有杆腔侧油路上设置单向溢流阀，用于限定变幅油缸落幅压力及在落幅时对变幅油缸有杆腔进行单向补油。

8.根据权利要求1至4中之一所述的起重机执行机构流量控制模块，其特征在于：所述起重机执行机构流量控制模块为伸缩流量控制模块，以控制伸缩油缸动作，在并联的换向阀和比例阀对应伸缩油缸有杆腔侧油路上设置单向溢流阀，用于限定伸缩油缸缩臂压力及在缩臂时对伸缩油缸有杆腔进行单向补油；在对应伸缩油缸无杆腔侧油路上设置溢流阀，用于限定伸缩油缸的伸臂压力。