CN102874704A - 一种液压系统、卷扬机构及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压系统、卷扬机构及工程机械。该液压系统包括执行部件、用于执行部件换向的主阀和用于执行部件制动的制动器，所述制动器进油时为打开状态、回油时为关闭状态，该液压系统还包括制动器油路，所述制动器油路连接于油源与所述制动器之间，所述制动器油路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀根据所述执行部件的负载压力和所述主阀的输出压力的大小，打开或截止所述制动器油路。本发明可以有效避免负载带动执行部件运动，应用于卷扬机构时可以避免溜钩现象，具有安全性好、可靠性高、制动片磨损小等优点。

Description

一种液压系统、卷扬机构及工程机械

技术领域

本发明主要涉及液压领域，具体地说，涉及一种液压系统，以及包括该液压系统的卷扬机构及工程机械。

背景技术

卷扬机构是起重机等工程机械的重要执行部件，其主要由液压马达、控制回路、减速机和卷筒等部件组成。在驻车状态时，需要通过制动器对卷扬进行制动；而在工作状态时，卷扬通过拉索不断收放重物，需要将制动器打开。

图1是一种现有技术中常见的卷扬液压控制回路，当主阀1a输出压力时，液压油进入马达5a的进出油口，与此同时液压油经过梭阀4a打开顺序阀3a，经过减压阀2a后到达制动器6a，该方案通过对马达5a的工作压力进行减压后打开制动器6a。

对于前述控制回路而言，在马达停止运转时由于制动器压力卸荷不及时，对于重载易产生停止延时现象；且在提升重物时，马达上升侧压力很小即可将制动器打开，从而产生溜钩现象。

图2是另一种现有技术中常见的卷扬液压控制回路，先导油泵1b给手柄6b供油，在手柄6b动作时，输出压力到主阀5b的先导口和液控阀2b的液控口，在打开主阀5b的同时打开制动器3b，实现马达4b的运转。

对于前述控制回路而言，存在手柄微小开度时主阀输出压力很小不足以拖住重物，但由于此时制动器已打开，产生重物拖动马达旋转的现象，即溜钩现象出现。溜钩现象属于重物（负载）带动卷扬（执行部件）运动的情形，有可能会造成严重的安全隐患。

因此，如何在主阀输出压力较小而负载压力较大的情况下，及时进行制动，以避免发生负载带动执行部件运动的现象，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液压系统，该液压系统可以在负载压力较大时，及时避免负载带动执行部件运动。在应用于提升卷扬机构时，本发明的液压系统可以避免溜钩现象。

本发明的液压系统，包括执行部件、用于执行部件换向的主阀和用于执行部件制动的制动器，所述制动器进油时为打开状态、回油时为关闭状态，所述液压系统还包括：

制动器油路，所述制动器油路连接于油源与所述制动器之间，所述制动器油路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀根据所述执行部件的负载压力和所述主阀的输出压力的大小，打开或截止所述制动器油路。

进一步地，所述第一控制阀为液控换向阀，包括第一液控口和第二液控口，分别连接所述主阀的第一工作油口和所述执行部件的第一进出油口。

进一步地，所述第一工作油口和所述第一进出油口之间设置有平衡阀，所述主阀还包括第二工作油口，所述平衡阀的液控口连接所述第二工作油口，当所述第二工作油口的油压大于所述平衡阀的开启压力时，液压油从第一进出油口流至所述第一工作油口。

进一步地，所述第二液控口和所述第一进出油口之间还设置有第二控制阀，所述第二控制阀实现第一状态和第二状态，其中：

在第一状态，所述第一进出油口进油，所述第一控制阀控制液压油单向流至所述第二液控口；在第二状态，所述第一进出油口回油，第一控制阀连通所述第二液控口和所述第一进出油口。

进一步地，所述主阀为液控换向阀，包括2个先导口，分别连接先导阀的第一出口和第二出口，所述第一出口出油时，所述第一工作油口进油；所述第二出口出油时，所述第二工作油口进油；

其中，所述第二控制阀为液控换向阀，包括1个液控口，连接先导阀的第二出口。

进一步地，所述第二控制阀为电磁阀，在先导阀的第二出口的出油油路上设置有压力传感器，在所述压力传感器检测有出油信号时，所述第二控制阀被控制为第二状态。

进一步地，所述第二液控口和所述第二控制阀之间还设置有蓄能器。

进一步地，所述制动器油路上设置有梭阀，所述主阀包括第一工作油口和第二工作油口，所述梭阀的两个进油口分别连接所述第一工作油口和所述第二工作油口，所述梭阀的出油口连接所述制动器。

进一步地，所述液压系统还包括顺序阀、减压阀和节流装置中的一种或几种，所述顺序阀和减压阀连接于所述梭阀的出油口和所述制动器之间，所述制动器内的液压油通过所述节流装置回入油箱。

本发明的另一个方面，还提供一种卷扬机构，所述卷扬机构设置有前述任一项的液压系统。

本发明的又一个方面，还提供一种工程机械，所述工程机械设置前述任一项的液压系统或卷扬机构。

本发明根据执行部件的负载压力和所述主阀的输出压力的大小，打开或截止所述制动器油路。在负载压力较大而主阀输出压力较低的情况下，可以关闭制动器，锁止执行部件，从而避免负载带动执行部件运动。

与现有技术相比，本发明制动器的打开与关闭不仅依据主阀的进回油状态，而且与负载大小相关，有效避免了因手柄开度小等原因造成主阀输出压力小时的溜钩现象，增加了工作过程中的安全性。

此外，本发明在制动器油路上设置了顺序阀，避免了主阀中位回油时背压过高而打开制动器、进而造成静态驻车制动力矩下降的问题，进一步提高了安全性。

而且，本发明制动器内的液压油通过节流装置缓慢回入油箱，因此制动器的关闭是在马达停止之后完成，在主阀中位时可实现制动器的延时回油，避免了制动片的早期磨损，提高了使用寿命和可靠性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是一种现有技术中常见的卷扬液压控制回路；

图2是另一种现有技术中常见的卷扬液压控制回路；

图3是本发明一实施例的液压系统的原理图；

图4是本发明另一实施例的液压系统的原理图。

附图标记说明：

执行部件-1 第一进出油口-A1 第二进出油口-A2 主阀-2 第一工作油口-A 第二工作油口-B制动器-3 第一控制阀-41 第一液控口-K1 第二液控口-K2  平衡阀-5 先导阀-6 第一出口-C1 第二出口-C2 蓄能器-7 梭阀-8 顺序阀-91 减压阀-92 节流装置-93压力传感器-10

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图3所示是本发明一实施例的液压系统的原理图，该液压系统至少包括执行部件1、主阀2和制动器3。在该实施例中，执行部件1为液压马达，其也可以是液压油缸等其它执行部件。典型地，该执行部件1为卷扬机构的液压马达，驱动卷筒并带动在卷筒上的拉索收放，该卷扬机构可以应用于工程机械如起重机、强夯机等的提升机构、变幅机构等结构上。

主阀2用于执行部件1换向，其可以包括一个或二个工作油口，各工作油口相应地与执行部件1的进出油口连接。在图3所示的实施例中，该主阀2包括第一工作油口A和第二工作油口B，第一工作油口A连接执行部件1的第一进出油口A1，第二工作油口B连接执行部件1的第二进出油口A2。优选地，该主阀2为液控换向阀，包括2个先导口，分别连接先导阀6的第一出口C1和第二出口C2，第一出口C1出油时，第一工作油口A进油；第二出口C2出油时，第二工作油口B进油。应当清楚，该主阀2也可以是电磁阀。

制动器3用于执行部件1制动，制动器3进油时为打开状态、回油时为关闭状态。在制动器3打开时，执行部件1可以正常工作；而在制动器3关闭时，执行部件1被锁止。该制动器3包括1个进出油口，并具有弹性复位装置，其结构可以参考现有技术，本文在此不再赘述。

本发明的液压系统还包括制动器油路，该制动器油路连接于油源与制动器3之间，制动器油路上设置有第一控制阀41，该第一控制阀41根据执行部件1的负载压力和主阀2的输出压力的大小，打开或截止制动器油路。需要说明的是，在不同的作业环境下，具有不同的负载压力，对用于重物吊运的提升卷扬机构而言，负载压力与重物重量相关，并可以体现为液压马达一侧的液压油压力。

前述油源可以是多种用于供给制动器3液压油的油源。可以参考图1，通过主阀输出的液压油供给制动器；也可以参考图2，通过给手柄供油的先导油泵输出的液压油供给制动器。在图3所示的优选实施例中，第一控制阀41连接主阀2的第一工作油口A，即采用与图1相似的方式，通过主阀2输出的液压油供给制动器3。

在上述技术方案的基础上，在负载压力较大而主阀2输出压力较低的情况下，可以关闭制动器3，锁止执行部件1，从而避免负载带动执行部件1运动，有效地增加了工作过程中的安全性。并且在主阀2输出压力增加后，重新打开制动器3，保证作业的继续进行。

第一控制阀41可以为液控阀，也可以为电磁阀。如图3所示，优选第一控制阀41为液控换向阀，包括第一液控口K1和第二液控口K2，分别连接主阀2的第一工作油口A和执行部件1的第一进出油口A1。第一控制阀41可以在图3所示的打开状态（左位）和截止状态（右位）转换，其可以为液位二位二通阀，也可以是其它的多位多通阀。

前述主阀2的第一工作油口A连接执行部件1的第一进出油口A1，可以是直接连接，也可以是间接连接。优选在它们中间还设置有平衡阀5，主阀2还包括第二工作油口B，平衡阀5的液控口连接第二工作油口B，当第二工作油口B的油压大于平衡阀5的开启压力时，液压油从第一进出油口A1流至第一工作油口A。

该平衡阀5包括并联的单向阀和顺序阀，液压油从第一工作油口A流至第一进出油口A1时，经过单向阀；而液压油从第一进出油口A1流至第一工作油口A时，经过顺序阀。

为了在第一进出油口A1回油时，控制第一控制阀41的工作状态，图3所示的实施例还设置有第二控制阀42，第二控制阀42设置于第二液控口K2和第一进出油口A1之间，第二控制阀42可实现第一状态和第二状态，在第一状态，第一进出油口A1进油，第一控制阀41控制液压油单向流至第二液控口K2；在第二状态，第一进出油口A1回油，第一控制阀41连通第二液控口K2和第一进出油口A1。

在第一状态（图3所示下位）时，液压油单向流至第二液控口K2，可以起到保压作用，使得第一控制阀41始终处于截止状态（图3所示的右位），直至第一工作油口A输出压力增大后，才能使第一控制阀41转换为打开状态（图3所示的左位）。

在第二状态时（图3所示的上位）时，第二液控口K2和第一进出油口A1连通，此时第二液控口K2压力大于第一液控口K1压力，第一控制阀41处于截止状态。

进一步地，为了与第二控制阀42共同保压，在第二液控口K2和第二控制阀42之间还设置有蓄能器7。当该油路油压大于蓄能器7的开启压力时，液压油进入蓄能器7；当该油路油压小于蓄能器7的开启压力时，液压油从蓄能器7流出。在第一状态时，蓄能器7可以保证第一液控口K1的油压；在第二状态时，蓄能器7内的液压油可以释放出来。

如图3所示，第二控制阀42可以为液控换向阀，其包括1个液控口，连接先导阀6的第二出口C2。在第二出口C2出油时，第一进出油口A1回油，第二控制阀42在液控口的油压作用下转换为第二状态；在第一进出油口A1进油时，第二控制阀42在弹簧复位机构的作用下转换为第一状态。

图4是本发明另一实施例的液压系统的原理图，与图3不同的是，该第二控制阀42为电磁阀，在先导阀6的第二出口C2的出油油路上设置有压力传感器10，在压力传感器10检测有出油信号时，第二控制阀42被控制为第二状态。在该压力传感器10没有检测到出油信号时，第二控制阀42则被控制为第一状态。

应当清楚，执行部件1可以以第一方向和第二方向进行运动，如对于液压马达而言，其既可以正转也可以反转。本发明可以仅对其中一个方向的运动进行打开和关闭的制动控制，也可以对两个方向均进行制动控制，优选后者。

相应地，在制动器油路上设置有梭阀8，主阀2包括第一工作油口A和第二工作油口B，梭阀8的两个进油口分别连接第一工作油口A和第二工作油口B，梭阀8的出油口连接制动器3。无论第一工作油口A进油还是第一工作油口A进油，梭阀8的出油口均可以输出液压油。需要说明的是，前述及本文各处所指连接既可以是直接连接，也可以是间接连接。如第一工作油口A和梭阀8的进油口之间通过第一控制阀41间接连接。

此外，图3和图4所示的实施例还可以包括顺序阀91、减压阀92和节流装置93中的一种或几种，顺序阀91和减压阀92连接于梭阀8的出油口和制动器3之间，制动器3内的液压油通过节流装置93回入油箱。当梭阀8的出油口压力大于顺序阀91的开启压力时，顺序阀91打开，从而保证主阀2在必要的输出压力时，才打开制动器3；并可以避免主阀2中位回油时背压过高而打开制动器3、进而造成静态驻车制动力矩下降的问题，提高安全性能。前述减压阀92既可以设置于顺序阀91之前，也可以设置于顺序阀91之后。

节流装置93可以是阻尼孔、节流阀等流量控制装置，其出油口流量小于进油口流量。由于制动器3内的液压油通过节流装置93缓慢回入油箱，因此制动器3的关闭是在马达停止之后完成，在主阀2中位时可实现制动器3的延时回油，避免了制动片的早期磨损，提高了使用寿命和可靠性。

应当清楚，本发明前述的第一控制阀41、第二控制阀42、梭阀8、顺序阀91、减压阀92、节流装置93及平衡阀5中的一个或多个可以采用独立连接安装的方式，也可以采用集成设计的方式，本发明并不受限于此。

对于前述实施例的液压系统而言，其应用于卷扬机构时，具体的工作过程及原理如下：

1）卷扬上升工况

先导阀6动作，压力油从先导阀6的第一出口C1输出，推动主阀2换向，液压油从第一工作油口A输出，一路经平衡阀5到达执行部件1，另一路到达第一控制阀41；由于弹簧作用，第一控制阀41初始位置处于左位，液压油经第一控制阀41经过梭阀8到达顺序阀91，在主阀21输出压力没到达到预定压力前，液压油停止在顺序阀91处；当压力增大时，液压油经顺序阀91、减压阀92后打开制动器3，实现卷扬上升旋转。

2）卷扬溜钩工况

当主阀2输出压力小于执行部件1所承受的负载压力时，也就是平衡阀5与执行部件1之间的压力大于平衡阀5与第一工作油口A之间的压力时，第一控制阀41处于右位，此时制动器3的油源被切断，制动器3的压力油通过节流装置93回油箱，制动器3将执行部件1锁住，避免了溜钩的发生。

并且由于第二控制阀42和蓄能器7的共同保压作用，使得第一控制阀41始终处于右位，直到主阀2开口增大并使得输出压力增加，第一控制阀41转换为左位，此时才能将制动器3打开，卷扬继续工作。

3）卷扬下降工况

先导阀6动作，压力油从先导阀6的第二出口C2输出，推动主阀2换向。第二控制阀42在电磁或液控作用下换向为上位，并释放蓄能器7的压力油，第一控制阀41处于右位。

液压油从第二工作油口B输出，一路到达执行部件1，另一路经过梭阀8到达顺序阀91，在主阀2输出压力没到达到预定压力前，液压油停止在顺序阀91处；当压力增大时，液压油经顺序阀91、减压阀92后打开制动器3，实现卷扬下降旋转。

除了前述液压系统外，本发明还提供一种设置前述液压系统的卷扬机构，以及设置有前述液压系统或卷扬机构的工程机械。该工程机械的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种液压系统，包括执行部件（1）、用于执行部件（1）换向的主阀（2）和用于执行部件（1）制动的制动器（3），所述制动器（3）进油时为打开状态、回油时为关闭状态，其特征在于，还包括：

制动器油路，所述制动器油路连接于油源与所述制动器（3）之间，所述制动器油路上设置有第一控制阀（41），所述第一控制阀（41）根据所述执行部件（1）的负载压力和所述主阀（2）的输出压力的大小，打开或截止所述制动器油路。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一控制阀（41）为液控换向阀，包括第一液控口（K1）和第二液控口（K2），分别连接所述主阀（2）的第一工作油口（A）和所述执行部件（1）的第一进出油口（A1）。

3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述第一工作油口（A）和所述第一进出油口（A1）之间设置有平衡阀（5），所述主阀（2）还包括第二工作油口（B），所述平衡阀（5）的液控口连接所述第二工作油口（B），当所述第二工作油口（B）的油压大于所述平衡阀（5）的开启压力时，液压油从第一进出油口（A1）流至所述第一工作油口（A）。

4.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述第二液控口（K2）和所述第一进出油口（A1）之间还设置有第二控制阀（42），所述第二控制阀（42）可实现第一状态和第二状态，其中：

在第一状态，所述第一进出油口（A1）进油，所述第一控制阀（41）控制液压油单向流至所述第二液控口（K2）；在第二状态，所述第一进出油口（A1）回油，第一控制阀（41）连通所述第二液控口（K2）和所述第一进出油口（A1）。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述主阀（2）为液控换向阀，包括2个先导口，分别连接先导阀（6）的第一出口（C1）和第二出口（C2），所述第一出口（C1）出油时，所述第一工作油口（A）进油；所述第二出口（C2）出油时，所述第二工作油口（B）进油；

其中，所述第二控制阀（42）为液控换向阀，包括1个液控口，连接先导阀（6）的第二出口（C2）。

6.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述主阀（2）为液控换向阀，包括2个先导口，分别连接先导阀（6）的第一出口（C1）和第二出口（C2），所述第一出口（C1）出油时，所述第一工作油口（A）进油；所述第二出口（C2）出油时，所述第二工作油口（B）进油；

其中，所述第二控制阀（42）为电磁阀，在先导阀（6）的第二出口（C2）的出油油路上设置有压力传感器（10），在所述压力传感器（10）检测有出油信号时，所述第二控制阀（42）被控制为第二状态。

7.根据权利要求4-6任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第二液控口（K2）和所述第二控制阀（42）之间还设置有蓄能器（7）。

8.根据权利要求1-6任一项所述的液压系统，其特征在于，所述制动器油路上设置有梭阀（8），所述主阀（2）包括第一工作油口（A）和第二工作油口（B），所述梭阀（8）的两个进油口分别连接所述第一工作油口（A）和所述第二工作油口（B），所述梭阀（8）的出油口连接所述制动器（3）。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，还包括顺序阀（91）、减压阀（92）和节流装置（93）中的一种或几种，所述顺序阀（91）和减压阀（92）连接于所述梭阀（8）的出油口和所述制动器（3）之间，所述制动器（3）内的液压油通过所述节流装置（93）回入油箱。

10.一种卷扬机构，其特征在于，所述卷扬机构设置有权利要求1-9任一项所述的液压系统。

11.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有权利要求1-9任一项所述的液压系统或权利要求10所述的卷扬机构。

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