CN113387287B - 回转限位液压系统及其控制方法和作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作业机械技术领域，提供一种回转限位液压系统及其控制方法和作业机械。该回转限位液压系统包括回转驱动机构、O型机能换向阀、阀芯切换组件和回转角度检测器；阀芯切换组件与回转角度检测器通信连接，回转角度检测器用于检测回转驱动机构所驱动的回转装置的回转角度；所述回转驱动机构与所述O型机能换向阀相连，所述O型机能换向阀具有第一工作位、中位和第二工作位。该回转限位液压系统可实现对回转装置回转的自动限位。

Description

回转限位液压系统及其控制方法和作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种回转限位液压系统及其控制方法和作业机械。

背景技术

现有的开式系统起重机在回转停止时，上车能够相对下车自由划转。而有些用户不需要这种功能，而需要在回转过程中上车可相对下车即停即止。目前的起重机上车的回转式通过人工操作手柄来控制回转角度，一旦超过工作角度区间，即刻关闭回转功能。这种人工操作能最大程度的适应施工场所。但是手动控制需要耗费大量的精力，驾驶员在疲惫状态下操作，存在安全隐患，尤其是在施工空间狭小的地方，容易发生安全事故。

发明内容

本发明提供一种回转限位液压系统及其控制方法和作业机械，用以解决现有技术中起重机的上车的回转角度需要人工操作控制，存在施工安全隐患的问题。

本发明提供一种回转限位液压系统，包括回转驱动机构、O型机能换向阀、阀芯切换组件和回转角度检测器；所述阀芯切换组件与所述回转角度检测器通信连接，所述回转角度检测器用于检测所述回转驱动机构所驱动的回转装置的回转角度；

所述回转驱动机构与所述O型机能换向阀相连；所述O型机能换向阀具有第一工作位、中位和第二工作位，所述阀芯切换组件可将所述O型机能换向阀从当前工作位切换到所述中位。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统，所述阀芯切换组件包括第一切换阀和第二切换阀，所述O型机能换向阀包括与所述第一工作位对应的第一先导油口以及与所述第二工作位对应的第二先导油口；所述第一切换阀与所述第一先导油口相连，所述第二切换阀与所述第二先导油口相连，所述第一切换阀和所述第二切换阀分别与所述回转角度检测器通信连接；

在所述第一切换阀失电状态下，所述第一先导油口与所述第一切换阀的进油口相连通；在所述第一切换阀得电状态下，所述第一先导油口通过所述第一切换阀与油箱相连通；在所述第二切换阀失电状态下，所述第二先导油口与所述第二切换阀的进油口相连通；在所述第二切换阀得电状态下，所述第二先导油口通过所述第二切换阀与油箱相连通。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统，还包括操作手柄，所述第一切换阀的进油口和所述第二切换阀的进油口分别与所述操作手柄相连。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统，所述O型机能换向阀还包括相互连通的第一卸荷口和第二卸荷口，所述O型机能换向阀处于中位状态下，所述第一卸荷口与液压油源相连通，所述第二卸荷口与油箱相连通，所述O型机能换向阀处于第一工作位状态或第二工作位状态下，所述第一卸荷口和所述第二卸荷口处于封闭状态。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀安装于所述回转驱动机构的第一工作油口与油箱的连通管路上，所述第二单向阀安装于所述回转驱动机构的第二工作油口与油箱的连通管路上，所述第一单向阀的进口和所述第二单向阀的进口均与所述油箱的出口相连通。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统，还包括溢流阀，所述溢流阀设置于所述O型机能换向阀的进油口和油箱的连接管路上。

本发明还提供一种如上述任一种回转限位液压系统的控制方法，包括：

获取所述回转角度检测器检测到的所述回转装置的回转角度；

根据所述回转角度和预设回转角度范围，控制所述阀芯切换组件将所述O型机能换向阀从当前的工作位切换到所述中位。

根据本发明提供的一种回转限位液压系统的控制方法，所述回转角度包括第一方向回转角度和第二方向回转角度，所述预设回转角度范围为第一方向预设回转角度到第二方向预设回转角度之间的角度范围，第一切换阀和第二切换阀处于常失电状态；

所述根据所述回转角度和预设回转角度范围，控制所述阀芯切换组件将所述O型机能换向阀从当前的工作位切换到所述中位，包括：

若所述第一方向回转角度超过所述第一方向预设回转角度，则控制所述第一切换阀得电；

若所述第二方向回转角度超过所述第二方向预设回转角度，则控制所述第二切换阀得电。

本发明还提供一种作业机械，包括回转装置和上述任一种回转限位液压系统，所述回转驱动机构的驱动端与所述回转装置驱动连接。

根据本发明提供的一种作业机械，包括上车和下车，所述回转驱动机构安装于所述下车，所述回转装置为所述上车。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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例，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是本发明提供的回转限位液压系统的结构示意图；

图2是本发明提供的回转限位液压系统的控制方法流程示意图；

附图标记：

1、回转驱动机构； 11、第一工作油口； 12、第二工作油口；

2、O型机能换向阀； 3、阀芯切换组件； 31、第一切换阀；

32、第二切换阀； 4、液压油源； 5、油箱；

6、液压泵； 71、第一单向阀； 72、第二单向阀；

8、溢流阀； 9、压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图2描述本发明的回转限位液压系统及其控制方法。

如图1所示为本发明提供的回转限位液压系统的结构示意图。本发明提供的回转限位液压系统包括回转驱动机构1、O型机能换向阀 2、阀芯切换组件3和回转角度检测器。阀芯切换组件3与回转角度检测器通信连接。回转角度检测器用于检测回转驱动机构1所驱动的回转装置的回转角度。

回转驱动机构1与O型机能换向阀2相连。O型机能换向阀2 具有第一工作位、中位和第二工作位。阀芯切换组件3可将O型机能换向阀2从当前工作位切换到中位。

该回转限位液压系统还包括控制器，阀芯切换组件3和回转角度检测器分别与控制器通信连接。控制器用于根据回转装置的回转角度控制阀芯切换组件3动作。

其中，该回转限位液压系统还包括液压泵6，液压泵6通过O型机能换向阀2与回转驱动机构1动力连接。具体地，O型机能换向阀 2包括进油口P、回油口T、第一换向口A和第二换向口B。液压泵 6的入口与液压油源4相连通，液压泵6的出口与进油口P相连通，液压泵6提供从液压油源4到回转驱动机构1的液压动力。回油口T 与油箱5相连通。第一换向口A与回转驱动机构1的第一工作油口 11相连通，第二换向口B与回转驱动机构1的第二工作油口12相连通。

当O型机能换向阀2处于中位时，进油口P、回油口T、第一换向口A和第二换向口B均封闭。回转驱动机构1停止回转，回转装置停止在当前位置并且在外力作用作用下也不能够回转。

当O型机能换向阀2处于第一工作位时，进油口P与第一换向口A相连通，回油口T与第二换向口B相连通。液压油依次流经进油口P、第一换向口A、回转驱动机构1的第一工作油口11后到达回转驱动机构1内，能够驱动回转驱动机构1向第一方向回转，即驱动回转装置向第一方向回转。回转驱动机构1的回油依次流经第二工作油口12、第二换向口B和回油口T后回到油箱。

当O型机能换向阀2处于第二工作位时，进油口P与第二换向口B相连通，回油口T与第一换向口A相连通。液压油依次流经进油口P、第二换向口B、回转驱动机构1的第二工作油口12后到达回转驱动机构1内，驱动回转驱动机构1向第二方向回转，即驱动回转装置向第二方向回转。回转驱动机构1的回油依次流经第一工作油口11、第一换向口A和回油口T后回到油箱。

在回转装置在任一方向回转过程中，控制器实时接收回转装置的回转角度信息，并根据该回转角度信息控制阀芯切换组件3对O型机能换向阀2的阀芯位置进行调节，使O型机能换向阀2从第一工作位或第二工作位向中位切换，防止在任一方向上回转超出预设的回转角度。

其中，系统可预先设定回转装置的回转区间。回转区间可以为第一方向回转的最大角度到第二方向回转的最大角度之间。其中，第二方向为第一方向的相反方向。

当O型机能换向阀2处于第一工作位时，通过调节O型机能换向阀2的阀芯开度来调节回转装置向第一方向回转的角度。若检测到回转装置的回转角度超过了第一方向的预设回转角度，则通过阀芯切换组件3将O型机能换向阀2的阀芯切换至中位。限制回转装置继续向第一方向回转，防止回转装置的回转角度超过预设的回转区间。

当O型机能换向阀2处于第二工作位时，通过调节O型机能换向阀2的阀芯开度来调节回转装置向第二方向回转的角度。若检测到回转装置的回转角度超过了第二方向的预设回转角度，则通过阀芯切换组件3将O型机能换向阀2的阀芯切换至中位。限制回转装置继续向第二方向回转，防止回转装置的回转角度超过预设的回转区间。

本发明提供的回转限位液压系统，通过设置O型机能换向阀2，并使O型机能换向阀2的先导油口与阀芯切换组件3相连，阀芯切换组件3可根据回转角度检测器检测到的回转装置回转角度信息限制O型机能换向阀2的回转区间，防止回转装置回转角度超过设定的角度区间，实现了对回转装置回转的自动限位。

本发明实施例中，阀芯切换组件3包括第一切换阀31和第二切换阀32。O型机能换向阀2包括与第一工作位对应的第一先导油口以及与第二工作位对应的第二先导油口。第一切换阀31与第一先导油口相连，第二切换阀32与第二先导油口相连，第一切换阀31和第二切换阀32分别与回转角度检测器通信连接。

在第一切换阀31失电状态下，第一切换阀31处于图1中的上位工作状态，第一先导油口与第一切换阀31的进油口相连通。在第一切换阀31得电状态下，第一切换阀31处于图1中的下位工作状态，第一先导油口通过第一切换阀31与油箱5相连通。在第二切换阀32 失电状态下，第二切换阀32处于图1中的上位工作状态，第二先导油口与第二切换阀32的进油口相连通。在第二切换阀32得电状态下，第二切换阀32处于图1中的下位工作状态，第二先导油口通过第二切换阀32与油箱5相连通。

本实施例通过回转角度检测器和第一切换阀31限制回转装置在第一方向的最大回转角度。通过回转角度检测器和第二切换阀32限制回转装置在第二方向的最大回转角度。

具体的，当回转驱动机构1在第一方向上回转时，若检测到回转装置的回转角度超过第一方向的预设回转角度，则通过向第一切换阀 31上电来切换第一切换阀31的阀芯位置，以中断向第一先导油口供油，第一先导油口卸荷，O型机能换向阀2自动回复到中位，回转驱动机构1停止向第一方向回转。此时，可通过第二切换阀32控制先导油进入第二先导油口，以使O型机能换向阀2的阀芯到达第二工作位，从而控制回转驱动机构1向第二方向回转至预设的角度区间内。

当回转驱动机构1在第二方向上回转时，若检测到工作装置的回转角度超过第二方向的预设回转角度，则通过向第二切换阀32上电来切换第二切换阀32的阀芯位置，以中断向第二先导油口供油，第二先导油口卸荷，O型机能换向阀2自动回复到中位，回转驱动机构 1停止向第二方向回转。此时，可通过第一切换阀31控制先导油进入第一先导油口，以使O型机能换向阀2的阀芯到达第一工作位，从而控制回转驱动机构1向第一方向回转至预设的角度区间内。

其中，当O型机能换向阀2处于第一工作位时，通过调节O型机能换向阀2的阀芯在第一工作位的开度来调节回转装置向第一方向回转的角度。当O型机能换向阀2处于第二工作位时，通过调节O 型机能换向阀2的阀芯在第二工作位的开度来调节回转装置向第二方向回转的角度。

本发明提供的回转限位液压系统还包括操作手柄。第一切换阀 31的进油口和第二切换阀32的进油口分别与操作手柄相连。具体地，操作手柄具有第一操作区间和第二操作区间。当第一切换阀31和第二切换阀32均处于失电状态时，通过操作手柄来切换先导油的流向。当操作手柄位于第一操作区间时，第一切换阀31进油，使O型机能换向阀2的阀芯达到第一工作位；当操作手柄位于第二操作区间时，第二切换阀32进油，使O型机能换向阀2的阀芯达到第二工作位。

当回转装置在第一方向的回转角度超过第一方向的预设回转角度时，第一切换阀31得电使第一先导油口卸荷。此时可通过人工将操作手柄调节至第二操作区间，控制回转装置向第二方向回转至设定的角度区间内。当回转装置在第二方向的回转角度超过第二方向的预设回转角度时，第二切换阀32得电，使第二先导油口卸荷。此时可通过人工将操作手柄调节至第一操作区间，控制回转装置向第一方向回转至设定的角度区间内。

当操作手柄位于第一操作区间且第一切换阀31处于失电状态，或者操作手柄位于第二操作区间且第二切换阀32处于失电状态时，可通过调节操作手柄的开度来调节对应切换阀的开度，即调节先导压力的大小，以调节O型机能换向阀2的阀芯在对应工作位上的开度，从而调节回转装置的回转角度。

进一步的，本发明实施例中，O型机能换向阀2还包括相互连通的第一卸荷口C和第二卸荷口D。O型机能换向阀2处于中位状态下，第一卸荷口C与液压油源4相连通，第二卸荷口D与油箱5相连通。 O型机能换向阀2处于第一工作位状态或第二工作位状态下，第一卸荷口C和第二卸荷口D处于封闭状态。

在O型机能换向阀2处于任一工作位时，若任一切换阀得电，则O型机能换向阀2的阀芯从工作位回复到中位，此时液压油源4 通过第一卸荷口C和第二卸荷口D与油箱5相连通，液压泵6可通过第一卸荷口C和第二卸荷口D进行卸荷。

进一步的，本发明实施例提供的回转限位液压系统还包括第一单向阀71和第二单向阀72。第一单向阀71安装于回转驱动机构的第一工作油口11与油箱5的连通管路上，第二单向阀72安装于回转驱动机构的第二工作油口12与油箱5的连通管路上，第一单向阀71的进口和第二单向阀72的进口均与油箱5的出口相连通。

当O型机能换向阀2的阀芯从工作位回复到中位时，回转驱动机构1内的液压油存在瞬时的吸空现象。通过设置第一单向阀71和第二单向阀72，可在O型机能换向阀2从第一工作位切换到中位以及从第二工作位切换到中位时，可及时从油箱5向回转驱动机构1内进行补油，防止对回转驱动机构1如回转马达造成损伤。

进一步的，本发明实施例提供的回转限位液压系统还包括溢流阀 8，溢流阀8设置于O型机能换向阀2的进油口P和油箱5之间。通过设置溢流阀8可防止O型机能换向阀2处于第一工作位和第二工作位时，液压系统过载，起到保护各液压部件的作用。进一步的，进油口P与液压油源的连通管路上设有压力传感器9。压力传感器9用于监测O型机能换向阀2的进油管路上的液油压力。

本发明还提供一种上述任一实施例所述的回转限位液压系统的控制方法。如图2所示为本发明提供的回转限位液压系统的控制方法流程示意图。该回转限位液压系统的控制方法包括：

S100，获取所述回转角度检测器检测到的回转装置的回转角度；

S200，根据所述回转角度和预设回转角度范围，控制阀芯切换组件3将O型机能换向阀2从当前的工作位切换到所述中位。

具体地，角度检测器可以为角度编码器，安装于回转装置上，用于检测回转装置相对于基准零度所偏转的角度。预先根据实际工况设定回转角度范围。回转装置在回转作业过程中，当角度检测器检测到回转装置的回转角度超过预设回转角度范围时，通过阀芯切换组件3 将O型机能换向阀2从当前的工作位切换到中位，阻止回转装置在当前回转方向上继续回转，从而将回转装置的回转角度限制在预设回转角度范围内，以免超出实际工况所允许的回转区间，保证作业的安全性。

具体地，所述回转角度包括第一方向回转角度和第二方向回转角度。预设回转角度范围为第一方向预设回转角度到第二方向预设回转角度之间的角度范围，第一切换阀31和第二切换阀32处于常失电状态。

步骤S200中所述的，根据所述回转角度和预设回转角度范围，阀芯切换组件3将O型机能换向阀2从当前的工作位切换到所述中位，具体包括：

S210，若所述第一方向回转角度超过所述第一方向预设回转角度，则控制所述第一切换阀31得电；

S220，若所述第二方向回转角度超过所述第二方向预设回转角度，则控制所述第二切换阀32得电。

第一方向回转角度超过第一方向预设回转角度，即当前O型机能换向阀2工作在第一工作位时，回转装置向第一方向的回转角度超出了第一方向预设回转角度。此时控制第一切换阀31得电，使O型机能换向阀2的第一先导油口卸荷，O型机能换向阀2自动回复到中位，阻止回转装置继续向第一方向回转。

第二方向回转角度超过第二方向预设回转角度，即当前O型机能换向阀2工作在第二工作位时，回转装置向第二方向的回转角度超出了第二方向预设回转角度。此时控制第二切换阀32得电，使O型机能换向阀2的第二先导油口卸荷，O型机能换向阀2自动回复到中位，阻止回转装置继续向第二方向回转。

本发明还提供一种作业机械，该作业机械包括回转装置和上述任一实施例所述的回转限位液压系统。回转驱动机构1的驱动端与回转装置驱动连接。其中，所述作业机械可以为起重机、挖掘机、混凝土泵车、自卸车等，只要是包含回转装置的作业机械均属于本发明的保护范围。进一步地，该作业机械包括上车和下车。回转驱动机构1安装于下车，所述回转装置为上车。即回转驱动机构1的驱动端与上车驱动连接。通过本发明提供的回转限位液压系统，可实现对上车回转角度的限制，防止上车回转角度超出设定的回转角度区间，保证了起重机的作业安全。

以起重机为例，起重机的上车为本发明实施例中所述的回转装置。上车向左回转的方向为第一方向，上车向右回转的方向为第二方向。回转区间可设置为上车向左回转的最大角度到向右回转的最大角度之间。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种回转限位液压系统，其特征在于，包括液压泵、回转驱动机构、O型机能换向阀、阀芯切换组件、油箱和回转角度检测器；所述阀芯切换组件与所述回转角度检测器通信连接，所述回转角度检测器用于检测所述回转驱动机构所驱动的回转装置的回转角度；

所述回转驱动机构与所述O型机能换向阀相连；所述O型机能换向阀具有第一工作位、中位和第二工作位，所述O型机能换向阀包括进油口、回油口、第一换向口和第二换向口，所述液压泵的出口与所述进油口相连通，所述回油口与所述油箱相连通，所述第一换向口与所述回转驱动机构的第一工作油口相连通，所述第二换向口与所述回转驱动机构的第二工作油口相连通；

在所述O型机能换向阀处于所述中位的情况下，所述进油口、所述回油口、所述第一换向口和所述第二换向口均封闭，使所述回转驱动机构停止回转；

在所述O型机能换向阀处于所述第一工作位时，所述进油口与所述第一换向口相连通，所述回油口与所述第二换向口相连通；

在所述O型机能换向阀处于所述第二工作位时，所述进油口与所述第二换向口相连通，所述回油口与所述第一换向口相连通；

在所述回转角度超过预设回转角度范围的情况下，所述阀芯切换组件可将所述O型机能换向阀从当前工作位切换到所述中位。

2.根据权利要求1所述的回转限位液压系统，其特征在于，所述阀芯切换组件包括第一切换阀和第二切换阀，所述O型机能换向阀包括与所述第一工作位对应的第一先导油口以及与所述第二工作位对应的第二先导油口；所述第一切换阀与所述第一先导油口相连，所述第二切换阀与所述第二先导油口相连，所述第一切换阀和所述第二切换阀分别与所述回转角度检测器通信连接；

在所述第一切换阀失电状态下，所述第一先导油口与所述第一切换阀的进油口相连通；在所述第一切换阀得电状态下，所述第一先导油口通过所述第一切换阀与油箱相连通；在所述第二切换阀失电状态下，所述第二先导油口与所述第二切换阀的进油口相连通；在所述第二切换阀得电状态下，所述第二先导油口通过所述第二切换阀与油箱相连通。

3.根据权利要求2所述的回转限位液压系统的控制方法，其特征在于，还包括操作手柄，所述第一切换阀的进油口和所述第二切换阀的进油口分别与所述操作手柄相连。

4.根据权利要求1所述的回转限位液压系统，其特征在于，所述O型机能换向阀还包括相互连通的第一卸荷口和第二卸荷口，所述O型机能换向阀处于中位状态下，所述第一卸荷口与液压油源相连通，所述第二卸荷口与油箱相连通，所述O型机能换向阀处于第一工作位状态或第二工作位状态下，所述第一卸荷口和所述第二卸荷口处于封闭状态。

5.根据权利要求1所述的回转限位液压系统，其特征在于，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀安装于所述回转驱动机构的第一工作油口与油箱的连通管路上，所述第二单向阀安装于所述回转驱动机构的第二工作油口与油箱的连通管路上，所述第一单向阀的进口和所述第二单向阀的进口均与所述油箱的出口相连通。

6.根据权利要求1所述的回转限位液压系统，其特征在于，还包括溢流阀，所述溢流阀设置于所述O型机能换向阀的进油口和油箱的连接管路上。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的回转限位液压系统的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述回转角度检测器检测到的所述回转装置的回转角度；

根据所述回转角度和预设回转角度范围，控制所述阀芯切换组件将所述O型机能换向阀从当前的工作位切换到所述中位。

8.根据权利要求7所述的回转限位液压系统的控制方法，其特征在于，所述回转角度包括第一方向回转角度和第二方向回转角度，所述预设回转角度范围为第一方向预设回转角度到第二方向预设回转角度之间的角度范围，第一切换阀和第二切换阀处于常失电状态；

所述根据所述回转角度和预设回转角度范围，控制所述阀芯切换组件将所述O型机能换向阀从当前的工作位切换到所述中位，包括：

若所述第一方向回转角度超过所述第一方向预设回转角度，则控制所述第一切换阀得电；

若所述第二方向回转角度超过所述第二方向预设回转角度，则控制所述第二切换阀得电。

9.一种作业机械，其特征在于，包括回转装置和如权利要求1～6任一项所述的回转限位液压系统，所述回转驱动机构的驱动端与所述回转装置驱动连接。

10.根据权利要求9所述的作业机械，其特征在于，包括上车和下车，所述回转驱动机构安装于所述下车，所述回转装置为所述上车。