具体实施方式
下面结合附图和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,是本发明的一种起重机液压系统液压油分配控制装置的较佳实施方式原理图。该液压油分配控制装置包括第一进油口P1和第二进油口P2,和第一出油口A1、第二出油口A2、第三出油口A3及第四出油口A4。第一进油口P1根据需要可以用于与一台供油泵相连,也可与多联泵相连,第二进油口P2则用于与另外的油泵相连,通常对于两联泵来说则可以如图2至图10所示的方式,两个进油口分别连接第一联泵2和第二联泵3。出油口A1、A2则分别连接主卷扬马达的流量控制阀组和副卷扬马达的流量控制阀组,既可以使出油口A1连接主卷扬马达的流量控制阀组,出油口A2连接副卷扬马达的流量控制阀组,反之亦可。出油口A3则可以连接变幅油缸的流量控制阀组和伸缩油缸的流量控制阀组中的一个,则出油口A4连接变幅油缸、伸缩油缸两个流量控制阀组中的另一个。以通过该液压油分配控制装置控制使多联泵与主卷扬马达、副卷扬马达、变幅油缸、伸缩油缸均能连通以便进行合流或分流供油。
通常,由于各执行机构的流量控制阀组用于直接控制相应执行机构(主卷扬马达、副卷扬马达、变幅油缸和伸缩油缸)液压油的通断,因此第一进油口P1与第一出油口A1相通的油路上可以不设置控制阀而直接用油管或油孔(当将本发明的起重机液压系统液压油分配控制装置集合为一个成集装阀时)连通,当然也可以根据需要设置控制阀。同样,第二进油口P2也与第四出油口A4直接连通。为实现任意合流和分流的灵活控制,在第一进油口P1与第二出油口A2、第三出油口A3相通的油路上分别装有插装阀7.7、7.3用于控制液压油流向。在第二进油口P2与第二出油口A2及第三出油口A3相通的油路上装有插装阀7.5、7.6用于控制液压油流向。这样第一进油口P1与第四出油口A4可以有两种通路相通,即一个是通过两个插装阀7.7、7.5形成的油路,而另一个是通过两个插装阀7.3、7.6形的油路;同时,这两个油路还构成了第二进油口P2与第一出油口A1之间的带控制阀的供油油路。这种油路构成方式相对于直接将第一进油口P1通过一个独立的控制阀与第四出油口A4相连通、第二进油口P2通过一个独立的控制阀与第一出油口A1相连通的方式来说,可以减少两个控制阀,简化了主油路并降低了阀门的采购成本,且便于安装布局,节省安装空间。这样,任一进油口均与任意出油口相通,通过插装阀与各执行机构的流量控制阀组以及液压系统中用于控制各联泵工作和泄压的溢流阀的配合,可以实现任意执行机构的合流供油和分流供油。
由于各插装阀7.3、7.5、7.6、7.7的作用在于控制油路的通断,因此可以采用任何具有通断功能的液压阀代替,例如手动、液动或电动换向阀,以及卸压阀等。然而由于换向阀的通量小且结构复杂、成本相对较高,因此作为一个优选实施例,选用结构更为简单、流通量更大的插装阀,可以降低阀门采购成本,也由于阀门体积小而更加便于装配,特别是便于集合成一起形成集装阀。
而对插装阀先导油路的控制则采用了两个电磁换向阀7.2、7.4,两个电磁换向阀7.2、7.4均采用中位机能为P型的三位四通式电磁换向阀,利用其左右位可以用两个电磁换向阀实现对四个插装阀7.3、7.5、7.6、7.7的独立控制,相对于采用四个独立的两通电磁阀来说更为紧凑,也能降低阀门总成本。采用电磁换向阀7.2、7.4作为插装阀7.3、7.5、7.6、7.7的先导控制阀,用电控方式相对于液控方式来说不但先导油路更为简单,并且对液压油的清洁度要求降低,所以液压系统的抗污染能力和系统可靠性更高,同时也更加容易实现程序控制,以提高自动化水平。三位四通式的电磁换向阀7.2的一个出口连接在插装阀7.7的先导油口,另一个出口连接在插装阀7.3的先导油口上。三位四通式电磁换向阀7.4的一个出口连接在插装阀7.5的先导油口,另一个出口连接在插装阀7.6的先导油口上。两个电磁换向阀7.2、7.4的进口与两个进油口P1、P2中压力较高者相通,其回油口则与油箱相通用于回油。
为便于在一联泵出现故障时仅用另一联泵同样可以使起重机工作,而自动将另一联泵切出以使两者之间互不影响,即实现仅用任一油泵在另一油泵停机甚至检修时工作,如图1所示,还包括一个梭阀7.1,梭阀7.1的两个输入口分别与两个进油口P1、P2相通,即与两联泵的出口相通,以保证一联泵不工作时自动切换到由另一联泵向三位四通电磁换向阀供油以控制插装阀。梭阀7.1的输出口则与两个电磁换向阀7.2、7.4的进口相通。更进一步地还可以在两个进油口P1、P2处均安装一个单向阀4、5,以防止液压油向不工作的泵的方向倒流,实现双泵工作互不干扰。
图1所示的这种起重机液压系统液压油分配控制装置,可以将各部件集合成一个集装阀,即将各插装阀、电磁换向阀集成在一个阀体上,各油路由阀体上加工出的油孔构成,以简化其安装布置。
为便于理解图1所示起重机液压系统液压油分配控制装置在起重机各工况的工作原理,下面结合图2至图9作详细描述。在图2至图9中,第一进油口与第一联泵2连接,第一出油口则连接的是由三位四通式电磁换向阀8.1和由三位四通式电磁比例阀8.2并联形成的主卷扬马达12的流量控制阀组8,第二出油口连接是的由三位四通式电磁换向阀9.1和由三位四通式电磁比例阀9.2并联形成的副卷扬马达13的流量控制阀组9。第二进油口则与第二联泵3连接,第四出油口则连接的是由三位四通式电磁换向阀11.1和由三位四通式电磁比例阀11.2并联形成的伸缩油缸5的流量控制阀组11,第三出油口连接是的由三位四通式电磁换向阀10.1和由三位四通式电磁比例阀10.2并联形成的变幅油缸14的流量控制阀组10,另外在各执行机构两端的油路之间还串联有平衡阀(图中省略)。
图2为主卷扬单泵供油工况液压回路图。图中,第一联泵2与第二联泵3均由发动机1驱动。在第一电磁溢流阀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阀组8供油。通过电气控制系统对电磁换向阀8.1和电磁比例阀8.2进行换向控制,实现主卷扬马达12起升或下降工况。同时,通过电磁比例阀8.2改善主卷扬马达12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,各比例电磁铁工作情况如表2。
表1主卷扬微动起钩各电磁铁工作情况
DT1 |
DT2 |
DT3 |
DT4 |
DT5 |
DT6 |
DT7 |
DT8 |
DT9 |
DT10 |
DT11 |
DT12 |
DT13 |
DT14 |
+ |
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- |
表2比例电磁铁工作情况
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
Y8 |
Y9 |
Y10 |
+ |
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- |
- |
- |
- |
表中:“+”表示得电 “-”表示断电。
从表1和表2可以看到,第二电磁溢流阀16使第二联泵3处于卸荷状态。起重机液压系统液压油分配控制装置7中先导控制油路上的电磁换向阀7.2与电磁换向阀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,且用于控制主卷扬马达12工作的流量控制阀组8中的电磁换向阀8.1处于中位关闭状态。因此,通过调节比例电磁铁Y3在电磁比例阀8.2设定的流量范围内,能够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,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。
2.当主卷扬快速起钩时,液压系统各电磁铁工作情况如表3,比例电磁铁工作情况如表4。
表3主卷扬快速起钩工况各电磁铁工作情况
DT1 |
DT2 |
DT3 |
DT4 |
DT5 |
DT6 |
DT7 |
DT8 |
DT9 |
DT10 |
DT11 |
DT12 |
DT13 |
DT14 |
+ |
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+ |
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- |
- |
- |
表4主卷扬快速起钩比例电磁铁工作情况
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
Y8 |
Y9 |
Y10 |
+ |
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- |
- |
- |
- |
- |
- |
从表3和表4中可以看到,第二电磁溢流阀16使第二联泵3处于卸荷状态。起重机液压系统液压油分配控制装置7中的电磁换向阀7.2与电磁换向阀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电磁比例阀8.2设定的流量范围,电磁铁DT7得电,电磁换向阀8.1左位工作。油液由第一联泵2经过电磁换向阀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。
第一联泵2和第二联泵3可以均采用电比例变量泵,其好处是通过调节变量泵排量实现对液压系统流量的控制,从而实现对主卷扬马达、副卷扬马达、变幅油缸、伸缩油缸等执行机构速度的控制。
此外,主卷扬快速落钩工况下,电磁铁DT8得电,电磁换向阀8.1右位工作,油液由第一联泵2经过电磁换向阀8.1,供给主卷扬马达12。在主卷扬马达12落钩侧油路上设置的单向补油阀8.3是为了防止主卷扬马达在落钩过程中,由于重物作用造成失速,马达吸空的危险。
同时需要说明的是,电磁比例阀8.2中位机能为Y型,其设计目的为,防止电磁换向阀8.1和电磁比例阀8.2均处于O型中位时,卷扬平衡阀(图中省略)控制油口出现高压,平衡阀意外开启,造成危险。由于电磁换向阀8.1与电磁比例阀8.2各油口完全并联,电磁比例阀8.2的比例电磁铁Y3和Y4必须分别优先于电磁换向阀8.1的电磁铁DT7和DT8得电,而且在DT7或DT8得电后,Y3或Y4必须保持得电状态,从而防止阀间串油。
图3为副卷扬单泵供油工况液压回路图。如图中所示,在副卷扬工况中,第一电磁溢流阀6使第一联泵2处于卸荷状态。电磁换向阀7.2处于中位,电磁换向阀7.4处于右位,由梭阀7.1通过第二联泵3供给控制油,使插装阀7.3、7.6和7.7关闭,并且插装阀7.5处于打开状态,从而副卷扬马达13仅由第二联泵3供油。其工作原理与主卷扬工况完全相同。在副卷扬马达13落钩侧设置的单向补油阀9.3也是为了防止副卷扬马达在落钩过程中,由于重物作用造成失速,马达吸空的危险。
图4为变幅油缸单泵供油工况液压回路图。如图4所示,在变幅工况中,第一电磁溢流阀6使第一联泵1处于卸荷状态。电磁换向阀7.2处于中位,电磁换向阀7.4处于左位,由梭阀7.1通过第二联泵3供给控制油,使插装阀7.3、7.5和7.7关闭,并且插装阀7.6处于打开状态,从而变幅油缸14仅由第二联泵3供油。其工作原理与主卷扬工况完全相同。此外,在变幅油缸14有杆腔侧设置单向溢流阀10.3,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。
图5为伸缩油缸单泵供油工况液压回路图。如图5所示,在伸缩工况中,第一电磁溢流阀6使第一联泵2处于卸荷状态。电磁换向阀7.2与电磁换向阀7.4均处于中位,由梭阀7.1通过第二联泵3供给控制油,使插装阀7.3、7.5、7.6和7.7全部关闭,从而伸缩油缸15仅由第二联泵3供油。其工作原理与主卷扬工况完全相同。此外,在伸缩油缸15有杆腔侧设置单向溢流阀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,用于限定伸缩油缸伸臂压力。
图6为主卷扬双泵合流供油工况液压回路图。图中,第一联泵2与第二联泵3均由发动机1驱动。第一联泵2和第二联泵3均建立压力并开始工作。第一联泵2通过单向阀4,直接向主卷扬流量控制阀组8供油,同时,第二联泵3依次通过单向阀5、插装阀7.5和插装阀7.7与第一联泵2合流向主卷扬流量控制阀组8供油。同时,通过电气控制系统对电磁换向阀8.1和电磁比例阀8.2进行换向控制,实现主卷扬马达起升或下降工况。
其详细工作原理如下:
主卷扬双泵合流快速起钩时,液压系统各电磁铁工作情况表5,比例电磁铁工作情况如表6。
表5主卷扬双泵合流快速起钩时液压系统各电磁铁工作情况
DT1 |
DT2 |
DT3 |
DT4 |
DT5 |
DT6 |
DT7 |
DT8 |
DT9 |
DT10 |
DT11 |
DT12 |
DT13 |
DT14 |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
表6比例电磁铁工作情况
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
Y8 |
Y9 |
Y10 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
从表5、表6中可以看到,第一电磁溢流阀6电磁铁DT1和第二电磁溢流阀16电磁铁DT2同时得电,使得第一联泵2和第二联泵3均建立压力。同时电磁铁DT3和电磁铁DT6得电,电磁换向阀7.2处于左位,电磁换向阀7.4处于右位,由梭阀7.1通过第一联泵2和第二联泵3供给控制油,使插装阀7.3和插装阀7.6关闭,同时插装阀7.5和插装阀7.7打开,从而第二联泵3依次通过插装阀7.5和插装阀7.7与第一联泵2合流向主卷扬流量控制阀组8供油。
主卷扬双泵合流快速起钩工况中,电磁铁DT7与比例电磁铁Y3同时得电,确保两者在相同位置机能下工作,消除两者间的流量干扰。此时,电磁比例阀8.2处于左位全开口状态,确保在最小压降下,阀体通过系统所需流量。
此外,当主卷扬双泵合流快速落钩时,起重机液压系统液压油分配控制装置7的工作状态与主卷扬双泵合流快速起钩工况完全相同。只是电磁铁DT8与比例电磁铁Y4同时得电,以切换到主卷扬落钩工况。此时,电磁比例阀8.2处于右位全开口状态,确保在最小压降下,阀体通过系统所需流量。
图7为副卷扬双泵合流供油工况液压回路图。图中,电磁铁DT3和电磁铁DT6得电,此时,电磁换向阀7.2左位工作,电磁换向阀7.4右位工作,从而插装阀7.3和插装阀7.6关闭,同时,插装阀7.5和插装阀7.7打开。因此,第一联泵2通过单向阀4、插装阀7.7,与第二联泵3(通过单向阀5和插装阀7.5)合流向副卷扬流量控制阀组9供油。同时,通过电气控制系统对电磁换向阀9.1和电磁比例阀9.2进行换向控制,实现副卷扬马达13起升或下降工况。其换向控制原理与主卷扬双泵合流供油工况完全相同。
图8为变幅油缸双泵合流供油工况液压回路图。图中,电磁铁DT4和电磁铁DT5得电,此时,电磁换向阀7.2右位工作,电磁换向阀7.4左位工作,从而插装阀7.5和插装阀7.7关闭,同时,插装阀7.3和插装阀7.6打开。因此,第一联泵2通过单向阀4、插装阀7.3,与第二联泵3(通过单向阀5和插装阀7.6)合流向变幅流量控制阀组10供油。同时,通过电气控制系统对电磁换向阀10.1和电磁比例阀10.2进行换向控制,实现变幅油缸14快速伸出或缩回工况。其换向控制原理与主卷扬双泵合流供油工况完全相同。
图9为伸缩油缸双泵合流供油工况液压回路图。图中,电磁铁DT4和电磁铁DT5得电,此时,电磁换向阀7.2右位工作,电磁换向阀7.4左位工作,从而插装阀7.5和插装阀7.7关闭,同时,插装阀7.3和插装阀7.6打开。因此,第一联泵2通过单向阀4、插装阀7.3及插装阀7.6,与第二联泵3合流向伸缩流量控制阀组11供油。同时,通过电气控制系统对电磁换向阀11.1和电磁比例阀11.2进行换向控制,实现伸缩油缸快速伸出或缩回工况。其换向控制原理与主卷扬双泵合流供油工况完全相同。
本发明并不限于上述实例。起重机在不同作业环境中有不同的组合作业工况要求。如在需要主、副卷扬同时动作时,通过起重机液压系统液压油分配控制装置7,使得电磁铁DT6得电,DT3、DT4、DT5失电,从而电磁换向阀7.2中位工作,电磁换向阀7.4右位工作,插装阀7.3、7.6和7.7关闭,插装阀7.5打开,因此,第一联泵2直接对主卷扬流量控制阀组8供油,实现主卷扬动作,同时,第二联泵3通过单向阀5和插装阀7.5对副卷扬流量控制阀组9供油,实现副卷扬动作。
本发明可以适应包括主卷扬+副卷扬,主卷扬+变幅,副卷扬+变幅,主卷扬+伸缩,副卷扬+伸缩等在内的多种组合工况的要求。考虑到系统设计的冗余性,本发明涉及的一种大型起重机液压系统流量控制装置由于采用完全相同的两个液压油泵2、3同时供油的结构形式,因此当其中一个油泵出现故障时,另一个油泵仍可以对任何一个执行机构单独供油,确保系统正常工作,从而提高了系统可靠性。
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。