CN102502434B - 一种关节吊变幅液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种关节吊变幅液压控制系统，包括与油箱相连的油泵，所述油泵的输出端连接有换向阀，所述换向阀包括两个换向口，所述换向阀的两个换向口分别与油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述油缸的无杆腔与换向阀之间设置有平衡阀，所述换向阀与油缸之间还设置有调速阀，所述调速阀的一端连通至换向阀与油缸之间的油路，所述调速阀的另一端与油箱连通；采用平衡阀和调速阀组合使用的方式，即在由平衡阀组成的平衡油路中设置调速阀，适当调节平衡阀的开度，保证负载下降过程中，液压上腔油路中始终存在一个能使平衡阀处于开启状态的压力，从而避免负载在下降过程中，平衡阀时开时闭，而产生震动和噪声，影响控制系统稳定性。

Description

一种关节吊变幅液压控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压控制系统，特别涉及一种关节吊变幅液压控制系统。

背景技术

现有技术中，常见的平衡回路包括以下几种：

一、单向顺序阀的平衡回路

如图1所示，采用单向顺序阀101的平衡回路是在关节吊变幅缸领域中最常见的一种形式，其中，常用的关节吊变幅液压系统中的换向阀102为O型中位机能的比例换向阀。换向阀101的P口与油泵104的输出端连通，换向阀的O口与油箱105连通，换向阀101的A口及B口分别与液压缸103的无杆腔及有杆腔连通，在换向阀的A口与液压缸103的无杆腔之间设置有单向顺序阀101。

单向顺序阀101的平衡回路主要通过换向阀102和单向顺序阀101来实现控制，通过调节单向顺序阀101的开启压力，使其开启压力稍大于液压缸103无杆腔的背压，使得活塞在下行时，平衡回路上存在一定背压，用于支承重力负载，使活塞平稳下落；当换向阀102处于中位时，活塞停止运动。但采用单向顺序阀和换向阀组成的平衡回路存在如下不足之处：

①由于回路上有背压，功率损失较大；

②在急停的情况下，冲击很大，可能会对油缸和结构造成损伤，影响设备的使用寿命；尤其是采用O型中位机能的比例换向阀作为关节吊变幅液压控制系统时，因制动时活塞的运动惯性所引起液压冲击较大，急停情况下极易对油缸造成损伤。

二、液控单向阀的平衡回路

采用液控单向阀的平衡回路，由于液控单向阀是锥面密封，泄漏量小，故其闭锁性能好，活塞能够较长时间停止不动，但其不足之处在于：活塞下行时液控单向阀被进油路上的控制油打开，回油腔没有背压，运动部件由于自重而加速下降，造成液压缸上腔供油不足，液控单向阀因控制油路失压而关闭，关闭后控制油路又建立起压力，并再次被打开，因此液控单向阀时开时闭，使活塞在向下运动过程中产生振动和冲击。

另外，现有的关节吊变幅缸液压控制系统通常缺少应急下放功能，当泵源出现故障时，为把悬在空中的钻具放下，需要在其它外力的配合下关节吊的主臂、副臂才能慢慢降下来，操作起来比较麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种能降低冲击、避免因急停等情况对油缸造成损伤的关节吊变幅液压控制系统；

本发明的另一发明目的是提供一种具有应急下放功能的关节吊变幅液压控制系统，当泵源出现故障时，可方便地降下关节吊的主臂、副臂，把悬在空中的钻具应急下放。

为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：一种关节吊变幅液压控制系统，包括与油箱相连的油泵，所述油泵的输出端连接有换向阀，所述换向阀包括两个换向口，所述换向阀的两个换向口分别与油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述油缸的无杆腔与换向阀之间设置有平衡阀，所述换向阀与油缸之间还设置有调速阀，所述调速阀的一端连通至换向阀与油缸之间的油路，所述调速阀的另一端与油箱连通；采用平衡阀和调速阀组合使用的方式，即在由平衡阀组成的平衡油路中设置调速阀，适当调节平衡阀的开度，保证负载下降过程中，液压上腔油路中始终存在一个能使平衡阀处于开启状态的压力，从而避免负载在下降过程中，平衡阀时开时闭，而产生震动和噪声，影响控制系统稳定性。

上述关节吊变幅液压控制系统中，所述平衡阀上还设置有手动泵，所述手动泵的输入端与油箱连通，所述手动泵的输出端与平衡阀的受控端连通。当泵源出现故障，而钻具又正好悬吊在空中时，可通过手动泵向平衡阀的受控端输送高压油液，将平衡阀的主阀口打开，使得油缸的无杆腔中的油液回流至油箱，从而使关节吊应急下降，具有结构简单、且操作方便的有益效果。

上述关节吊变幅液压控制系统中，所述换向阀为多路换向阀，所述多路换向阀上设置有第一片换向阀和第二片换向阀，所述油缸包括主臂油缸和副臂油缸；所述第一片换向阀的两个换向口分别与主臂油缸的有杆腔和无杆腔连通；所述第一片换向阀与主臂油缸的无杆腔之间设置有第一平衡阀；所述第一片换向阀与主臂油缸的无杆腔之间设置有第一调速阀，所述第一片换向阀与主臂油缸的有杆腔之间设置有第二调速阀；所述第二片换向阀的两个换向口分别与副臂油缸的有杆腔和无杆腔连通；所述第二片换向阀与副臂油缸的无杆腔之间设置有第二平衡阀；所述第二片换向阀与副臂油缸的无杆腔之间设置有第三调速阀，所述第二片换向阀与副臂油缸的有杆腔之间设置有第四调速阀。采用这样的结构，通过多路换向阀对关节吊的主臂油缸和副臂油缸进行调控，结构简单、集成度高。

优选的，所述油泵为负载敏感泵，所述多路阀为负载敏感多路换向阀，所述负载敏感泵包括压力油口和控制油口，所述负载敏感泵的压力油口与负载敏感多路换向阀的主进油口连通，所述负载敏感泵的控制油口与负载敏感多路换向阀的负载感应油路连通。采用负压敏感多路换向阀与负压敏感泵结合，使负压敏感泵所输出的流量即为负压敏感多路换向阀所需的流量，没有多余流量损失，因此更加节约流量。

优选的，所述第二片换向阀与副臂油缸的有杆腔之间还设置有第三平衡阀，所述第三平衡阀的受控端连通至第二片换向阀与第二平衡阀之间的油路。第二平衡阀与第三平衡阀协同受控，主臂油缸与副臂油缸协同升降，同时运行更加平稳。

优选的，所述手动泵与主臂油缸的有杆腔之间设置有第一梭阀，所述手动泵与副臂油缸的有杆腔之间设置有第二梭阀。通过设置梭阀，使平衡阀受控点可同时受油缸有杆腔作用进行启闭。

优选的，所述手动泵的输出端与第一梭阀之间设置有第一安全阀，所述副臂油缸的有杆腔与第三平衡阀之间设置有第二安全阀，所述第一安全阀和第二安全阀的输出端均与油箱连通。通过设置安全阀，可避免油液的压力上升得太高，降低了冲击。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用平衡阀和调速阀组合使用的方式，即在由平衡阀组成的平衡油路中设置调速阀，适当调节平衡阀的开度，保证负载下降过程中，液压上腔油路中始终存在一个能使平衡阀处于开启状态的压力，从而避免负载在下降过程中，平衡阀时开时闭，而产生震动和噪声，影响控制系统稳定性。

附图说明

图1为现有技术中的一种关节吊变幅液压控制系统示意图；

图2为本发明的液压控制系统的示意图；

图3为本发明关节吊的结构示意图。

图中标记：负载敏感泵-1；手动泵-2；第一安全阀-3a；第二安全阀-3b；多路换向阀-4；第一片换向阀-4a；第二片换向阀-4b；第一调速阀-5a；第二调速阀-5b；第三调速阀-5c；第四调速阀-5d；第一平衡阀-6a；第二平衡阀-6b；第三平衡阀-6c；第一梭阀-7a；第二梭阀-7b；主臂油缸-8；副臂油缸-9；油箱-10；主臂-11；副臂-12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

如图2和图3所示，本发明一种关节吊变幅液压控制系统包括油箱10，以及与油箱10相连的负载敏感泵1，负载敏感泵1的进油口与油箱10连通，负载敏感泵1的出油口与多路换向阀4的进油口连通，负载敏感泵1的出油口包括负载敏感泵1的控制油口和负载敏感泵1的压力油口，多路换向阀4为负压敏感多路阀，多路换向阀4与负载敏感泵1结合，使负载敏感泵1所输出的流量即为负压敏感多路阀所需的流量，没有多余流量损失，因此更加节约流量；负载敏感泵1的控制油口与多路换向阀4的负载感应油路连通，多路换向阀4的主回油口通过回油管路与油箱10连通，多路换向阀4是将两个阀块组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动，本实施例中多路换向阀4包括第一片换向阀4a和第二片换向阀4b，第一片换向阀4a对主臂油缸8的上摆和下放进行切换，第二片换向阀4b用以对副臂油缸9的上摆和下放进行切换，其具体油路如下：

主臂油缸8的无杆腔和有杆腔分别与第一片换向阀4a的A油口和B油口连通，即第一片换向阀4a的A油口与主臂油缸8的A油口连通，第一片换向阀4a的B油口与主臂油缸8的B油口连通；在第一片换向阀4a的A油口与主臂油缸8的A油口之间还设置有第一平衡阀6a，第一平衡阀6a的进口与出口分别连通至第一片换向阀4a的A口、及主臂油缸8的A口，第一平衡阀6a的控制油口连接有第一梭阀7a，第一梭阀7a的出口与第一平衡阀6a的控制油口连通，第一梭阀7a的两个进口分别与主臂油缸8的B油口及手动泵油路连通。

副臂油缸9的无杆腔和有杆腔分别与第二片换向阀4b的A油口和B油口连通，即第二片换向阀4b的A油口与副臂油缸9的A油口连通，第二片换向阀4b的B油口与副臂油缸9的B油口连通；在第二片换向阀4b的A油口与副臂油缸9的A油口之间还设置有第二平衡阀6b，在副臂油缸9的B油口与第二片换向阀4b的B油口之间还设置有第三平衡阀6c，第二平衡阀6b的进口与出口分别连通至第二片换向阀4b的A口、及副臂油缸9的A口，第三平衡阀6c的进口与出口分别连通至第二片换向阀4b的B口、及副臂油缸9的B口，第二平衡阀6b的控制油口连接有第二梭阀7b，第二梭阀7b的出口与第二平衡阀6b的控制油口连通，第二梭阀7b的两个进口分别与第三平衡阀6c与第二片换向阀4b的B油口之间的油路、以及手动泵油路连通，第三平衡阀6c的控制油口与第二平衡阀6b的进油口连通。

副臂油缸9的B油口还连接有第二安全阀3b，第二安全阀3b的进口连通至副臂油缸9的B油口和第三平衡阀6c之间的油路，第二安全阀3b的出口与泄油管路连通，泄油管路连通至油箱10。

在多路换向阀4与主臂油缸8、副臂油缸9之间的油路上设置有调速阀，具体的，多路换向阀4与主臂油缸8之间的调速阀为设置在第一片换向阀4a上的第一调速阀5a和第二调速阀5b，第一调速阀5a和第二调速阀5b的出油端均通过回油管路连通至油箱10，第一调速阀5a的进油口连通至第一片换向阀4a的A油口与主臂油缸8的A油口之间的油路，第二调速阀5b的进油口连通至第一片换向阀4a的B油口与主臂油缸8的B油口之间的油路；

多路换向阀4与副臂油缸9之间的调速阀为设置在第二片换向阀4b上的第三调速阀5c和第四调速阀5d，第三调速阀5c和第四调速阀5d的出油端均通过回油管路连通至油箱10，第三调速阀5c的进油口连通至第二片换向阀4b的A油口与副臂油缸9的A油口之间的油路，第四调速阀5d的进油口连通至第二片换向阀4b的B油口与副臂油缸9的B油口之间的油路。

手动泵油路的一端与第一梭阀7a的进口及第二梭阀7b的进口连通，手动泵油路的另一端通过手动泵2与油箱10连通，手动泵2前端的手动泵油路连接有回油支路，即在手动泵2前端的手动泵油路上设置有第一安全阀3a，第一安全阀3a的一端连通至手动泵油路，第一安全阀3a的另一端连通至回油管路，并通过回油管路与油箱10连通。

Claims (6)

1.一种关节吊变幅液压控制系统，包括与油箱（10）相连的油泵，所述油泵的输出端连接有换向阀，所述换向阀包括两个换向口，所述换向阀的两个换向口分别与油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述油缸的无杆腔与换向阀之间设置有平衡阀，其特征在于：所述换向阀与油缸之间还设置有调速阀，所述调速阀的一端连通至换向阀与油缸之间的油路，所述调速阀的另一端与油箱（10）连通；

所述换向阀为多路换向阀（4），所述多路换向阀（4）上设置有第一片换向阀（4a）和第二片换向阀（4b），所述油缸包括主臂油缸（8）和副臂油缸（9）；

所述第一片换向阀（4a）的两个换向口分别与主臂油缸（8）的有杆腔和无杆腔连通；所述第一片换向阀（4a）与主臂油缸（8）的无杆腔之间设置有第一平衡阀（6a）；所述第一片换向阀（4a）与主臂油缸（8）的无杆腔之间设置有第一调速阀（5a），所述第一片换向阀（4a）与主臂油缸（8）的有杆腔之间设置有第二调速阀（5b）；

所述第二片换向阀（4b）的两个换向口分别与副臂油缸（9）的有杆腔和无杆腔连通；所述第二片换向阀（4b）与副臂油缸（9）的无杆腔之间设置有第二平衡阀（6b）；所述第二片换向阀（4b）与副臂油缸（9）的无杆腔之间设置有第三调速阀（5c），所述第二片换向阀（4b）与副臂油缸（9）的有杆腔之间设置有第四调速阀（5d）；

第一片换向阀（4a）对主臂油缸（8）的上摆和下放进行切换，第二片换向阀（4b）用以对副臂油缸（9）的上摆和下放进行切换。

2.根据权利要求1所述的关节吊变幅液压控制系统，其特征在于：所述平衡阀上还设置有手动泵（2），所述手动泵（2）的输入端与油箱（10）连通，所述手动泵（2）的输出端与平衡阀的受控端连通。

3.根据权利要求1所述的关节吊变幅液压控制系统，其特征在于：所述油泵为负载敏感泵（1），所述换向阀为负载敏感多路换向阀（4），所述负载敏感泵（1）包括压力油口和控制油口，所述负载敏感泵（1）的压力油口与负载敏感多路换向阀（4）的主进油口连通，所述负载敏感泵（1）的控制油口与负载敏感多路换向阀（4）的负载感应油路连通。

4.根据权利要求3所述的关节吊变幅液压控制系统，其特征在于：所述第二片换向阀（4b）与副臂油缸（9）的有杆腔之间还设置有第三平衡阀（6c），所述第三平衡阀（6c）的受控端连通至第二片换向阀（4b）与第二平衡阀（6b）之间的油路。

5.根据权利要求2所述的关节吊变幅液压控制系统，其特征在于：所述手动泵（2）与主臂油缸（8）的有杆腔之间设置有第一梭阀（7a），所述手动泵（2）与副臂油缸（9）的有杆腔之间设置有第二梭阀（7b）。

6.根据权利要求5所述的关节吊变幅液压控制系统，其特征在于：所述手动泵（2）的输出端与第一梭阀（7a）之间设置有第一安全阀（3a），所述副臂油缸（9）的有杆腔与第三平衡阀（6c）之间设置有第二安全阀（3b），所述第一安全阀（3a）和第二安全阀（3b）的输出端均与油箱（10）连通。

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