CN102887447A - 变幅液压缸液压控制回路、起重机及变幅控制方法 - Google Patents

Abstract

变幅液压缸液压控制回路，包括主进油油路（15）、主回油油路（17）、主工作油路（16）和换向阀，所述主进油油路和主回油油路分别与换向阀的进油口和回油口连通，所述主工作油路的一端与换向阀的工作油口连通，另一端连接于变幅液压缸（7）的无杆腔，所述变幅液压缸的有杆腔连接于有杆腔回油油路（20），并且该变幅液压缸（7）的有杆腔通过补偿分支油路（18）连接于主工作油路，该补偿分支油路（18）上设置有开关阀。此外，本发明还提供一种起重机以及变幅控制方法。本发明能够控制变幅液压缸平稳精确地实现变幅起升和下放，既节省能量，又能可靠的避免液压系统出现吸空的现象，确保了变幅操作的安全性和可靠性。

Description

变幅液压缸液压控制回路、起重机及变幅控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压缸控制回路，具体地，涉及一种变幅液压缸液压控制回路。进一步地，本发明涉及一种包括所述变幅液压缸液压控制回路的起重机。此外，本发明还涉及一种变幅控制方法。

背景技术

工程机械上广泛采用液压缸作为驱动装置，一般而言，液压缸的常规液压控制回路对于本领域技术人员是公知的，典型地是油泵和油箱分别经由进油油路和回路油路连接于换向阀，进而换向阀经由第一工作油路和第二工作油路连接于液压缸的有杆腔和无杆腔。但是，就液压起重机的变幅液压缸的液压控制回路而言，由于液压起重机的变幅液压缸的液压控制回路通常连接在液压起重机的液压控制系统中，其与液压控制系统的其它液压控制回路（例如卷扬马达液压控制回路等）共用油源，这使得现有变幅液压缸在驱动起重臂变幅过程中存在一些问题。

参见图1所示，变量泵7根据主阀1中的电磁比例换向阀的比例电磁铁的电流大小，将从油箱8吸过来的液压油输送到主阀的进油口，该主阀1将液压油分配给执行机构，例如卷扬马达3或变幅液压缸6等。所述主阀1是起重机液压控制系统的公知部件，其主要包括多路换向阀，公知地，多路换向阀包括多个换向阀，该多个换向阀形成为整体形式或组装的多个阀片形式，这样卷扬马达液压控制回路可以采用其中一个换向阀作为正反转控制用换向阀，变幅液压缸液压控制回路可以其中另一个换向阀作为伸缩控制用换向阀。在图1所示的起重机的液压控制系统中，显示的执行机构仅为卷扬马达3和变幅液压缸6，但并不限于此，起重机的液压控制系统中还可以包括其它执行机构，例如回转马达、起重臂伸缩驱动液压缸等，这些执行机构均可以通过主阀1中的相应一个换向阀进行油路切换，在此不再赘述。另外，液压起重机的液压控制系统作为主阀1的多路换向阀，为了方便控制，各个换向阀典型地电磁比例换向阀，通常为三位四通电磁比例换向阀。

如图1所示，当进行卷扬起升动作时，液压油在主阀1的分配下经卷扬平衡阀4，流入卷扬马达3的第一油口，液压油流过卷扬马达3后，从该卷扬马达3的第二油口又回到主阀1，并经由主阀1进入回油油路从而流回油箱8。

当进行卷扬下降动作时，液压油在主阀1的分配下（即通过相应的换向阀的换向）流入卷扬马达3的第二油口，同时打开卷扬平衡阀4（即外控式平衡阀），液压油流过卷扬马达3后，从该卷扬马达3的第一油口流经卷扬平衡阀4又回到主阀1，并经由主阀1进入回油油路回流回油箱8。卷扬补油单向阀2是当卷扬下降时卷扬马达第二油口供应的液压油不充分时为卷扬马达3补油，以防止卷扬马达转速失去控制而出现脱钩等现象，利用回油单向阀10的背压设定值提供系统的补油压力。

当进行变幅起升动作时，液压油在主阀1的分配下经变幅平衡阀5，流入变幅液压缸6的无杆腔，变幅液压缸6的有杆腔的油液流出后回到主阀1的回油通道，最终经过系统回油路流回油箱8。

当进行变幅下降动作时，主阀1中的用于变幅液压缸伸缩控制换向的一联换向阀的比例电磁铁得电换向，同时变幅平衡阀5中的用于控制液控油路导通截止的电磁开关阀（一般为二位二通电磁换向阀）的电磁铁得电以使得液控油路导通，其中液压油路的液控油在图1中同样来自于变量泵7，该变量泵7输出的液压油经由主阀1中的减压阀组输送到变幅平衡阀5的液控口X，从而形成液控油路。液压油在主阀1的分配下流入变幅液压缸6的有杆腔，同时变幅平衡阀5在液控油的作用下打开。变幅液压缸6的无杆腔的液压油流经变幅平衡阀5后回到主阀1的回油通道，最终经过回油油路流回油箱8。

在上述现有技术的起重机的液压控制系统中个，可以看到该液压控制系统中的变幅液压缸液压控制回路存在如下技术缺点：

第一，现有的变幅控制方式在变幅下放过程中变幅液压缸同时受到主阀1和变幅平衡阀5的控制，二者要做到完全吻合的匹配非常困难。在实际操作中，如果主阀1的开度（即主阀1中的相应换向阀的开度）大于变幅平衡阀5的开度，则变幅下放停止时，主阀1关闭的时间晚于变幅平衡阀5关闭的时间，由于变幅平衡阀5关闭后变幅液压缸6的无杆腔无法回油，但是主阀1尚未关闭从而对变幅液压缸6的有杆腔继续进油，导致变幅液压缸6的无杆腔内的液压油受到压缩，在主阀1的相应换向阀切换到中位后，变幅液压缸6的无杆腔内的受压液压油会推动变幅液压缸的活塞杆小幅移动，从而导致变幅下放停止后又反弹的故障现象；如果主阀1的开度小于变幅平衡阀5的开度，则变幅下放过程中变幅液压缸6的有杆腔中无法充分地补充液压油，导致系统出现吸空现象。变幅下放停止后变幅液压缸6的有杆腔将从主阀1的回油油路中吸油，而主阀1的各个换向阀的阀芯处在中位时，该主阀1的回油油路与卷扬马达液压控制回路中卷扬马达3的工作油路相通，这样变幅液压缸6的有杆腔就间接地吸走了卷扬马达液压控制回路上的油液。在这种情况下如果操作卷扬机构进行动作，则即有可能发生重大安全事故。

第二，现有的变幅控制方式在下放过程中一直有大量的能量损耗，浪费很多的燃油，并且造成系统发热，存在很多浪费。

有鉴于现有技术的上述缺点，需要提供一种新型的变幅液压缸控制形式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变幅液压缸液压控制回路，该变幅液压缸液压控制回路能够相对有效地确保变幅液压缸变幅操作的可靠性和安全性。

进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种起重机，该起重机的变幅液压缸液压控制回路能够比较有效地确保变幅液压缸变幅操作的可靠性和安全性。

此外，本发明所要解决的技术问题是提供一种变幅控制方法，该变幅控制方法能够相对有效地确保变幅液压缸变幅操作的可靠性和安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变幅液压缸液压控制回路，包括主进油油路、主回油油路、主工作油路和换向阀，所述主进油油路和主回油油路分别与所述换向阀的进油口和回油口连通，所述主工作油路的一端与所述换向阀的工作油口连通，另一端连接于变幅液压缸的无杆腔，其中，所述换向阀能够选择地使得所述主工作油路与所述主进油油路或主回路油路连通，所述变幅液压缸的有杆腔连接于有杆腔回油油路，并且该变幅液压缸的有杆腔通过补偿分支油路连接于所述主工作油路，该补偿分支油路上设置有开关阀。

优选地，所述有杆腔回油油路上连接有背压阀，该有杆腔回油油路的一端连接于所述变幅液压缸的有杆腔，以使得所述背压阀的正向油口与所述变幅液压缸的有杆腔连通，另一端连接于所述主回油油路或油箱，以使得所述背压阀的反向油口与所述主回油油路或油箱连通。

优选地，所述变幅液压缸液压控制回路还包括补油油路，该补油油路上连接有补油单向阀，该补油单向阀的反向油口与所述变幅液压缸的有杆腔连通，正向油口与所述油箱连通。

具体选择地，所述开关阀为二位二通电磁换向阀。

具体选择地，所述换向阀为兼具换向功能和流量调节功能的二位三通电液比例换向阀或其中一个工作油口封堵的三位四通电液比例换向阀。

优选地，所述主进油油路上的油泵为变量泵。

具体地，所述主回油油路的一端与所述换向阀的回油口连通，另一端连接于所述油箱，所述主回油油路上连接有回油单向阀，其中该回油单向阀的反向油口与所述油箱连通。

优选地，所述主工作油路上还连接有变幅用平衡阀，所述补偿分支油路与所述主工作油路的连接点位于所述换向阀与所述变幅用平衡阀之间，并且该变幅用平衡阀的液控口连接于液控油路。

在本发明的变幅液压缸液压控制回路的技术方案的基础上，本发明还提供一种起重机，该起重机的液压控制系统中连接有上述的变幅液压缸液压控制回路。

典型地，所述主进油油路和主回油油路分别为所述液压控制系统的主进油油路和主回油油路，所述换向阀为所述液压控制系统的主阀中的一联换向阀。

典型地，所述起重机的液压控制系统中还连接有卷扬马达液压控制回路，该卷扬马达液压控制回路中的换向阀为所述主阀中的另一联换向阀。

优选地，所述液控油路经由所述液压控制系统的主阀中的减压阀组连接于所述主进油油路。

此外，本发明还提供一种变幅控制方法，其中，在该变幅控制方法的变幅下放操作步骤中，使得变幅液压缸的有杆腔和无杆腔连通，并利用该变幅液压缸的活塞杆所承受的外部负载的重量来使得所述变幅液压缸的活塞杆缩回，以使得该变幅液压缸的无杆腔内的回油的一部分供应到所述变幅液压缸的有杆腔而进行补油。

具体地，所述外部负载为起重臂的重量或该起重臂及该起重臂所吊装的重物的重量。

更具体地，在所述变幅控制方法的与所述变幅下放操作步骤交替进行的变幅起升操作步骤中，在使得所述变幅液压缸的无杆腔和有杆腔相互截止的情形下使得所述变幅液压缸的无杆腔进油，而所述变幅液压缸的有杆腔回油。

通过上述技术方案，本发明提供了一种变幅液压缸液压控制回路，其能够控制起重臂平稳精确的变幅起升和下放，既节省能量，又能可靠的避免液压系统出现吸空的现象，确保了变幅操作的安全性和可靠性。具体地，本发明的优点如下：第一，变幅下放的控制通过所述开关阀（优选方式下还包括变幅用平衡阀）单独控制，下放过程无需考虑变幅平衡阀和换向阀的匹配，控制方式简单，变幅液压缸的有杆腔和无杆腔之间形成内部补油油路，变幅下放操作更加可靠安全。第二，变幅下放过程中能够始终确保变幅液压缸有杆腔充满油液，由于变幅下放时，变幅液压缸的活塞杆在外部负载的作用下下降，会在变幅液压缸的有杆腔内形成负压，该负压会经由补偿分支油路抽吸变幅液压缸的无杆腔的回油，同时由于无杆腔的容积要比有杆腔容积大，变幅油缸无杆腔中的回程液压油始终有一部分需流经主阀中的换向阀，无杆腔的油液流经主阀时会产生压降，尤其是在优选形式下主回油油路上设置有回油单向阀，因此主回油油路上始终保持一定的油压，利用上述负压、压降和回油单向阀保持的油压，变幅下放过程中变幅液压缸有杆腔能够始终确保充满油液，这有效地避免了因液压系统吸空而影响到卷扬可能会溜钩的风险，大幅度的提高了系统的可靠性能和安全性能。第三，由于变幅下放采用自重下放的方式，能够更加节省能耗，降低液压系统的发热。第四，本发明的控制方案简单，拆装维护方便。此外，本发明的起重机包括所述变幅液压缸液压控制回路，因此其也具有上述优点。本发明的变幅控制方法具有所述变幅液压缸液压控制回路的同一技术构思，因此其同样具有上述优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是现有技术的液压起重机的变幅液压缸液压控制回路的液压原理图，其中该变幅液压缸液压控制回路与起重机的卷扬马达液压控制回路采用共同的液压油源。

图2是本发明具体实施方式的变幅液压缸液压控制回路的液压原理图，其中该变幅液压缸液压控制回路与起重机的卷扬马达液压控制回路共用液压油源。

本发明附图标记说明：

1 主阀；                    2 卷扬补油用单向阀；

3 卷扬马达；                4 卷扬用平衡阀；

5 二位二通电磁换向阀；      6 变幅用平衡阀；

7 变幅液压缸；              8 背压阀；

9 变幅用补油单向阀；        10 变量泵；

11 油箱；                   12 截止阀；

13 回油单向阀；             14 液控油路；

15 主进油油路；             16 主工作油路；

17 主回油油路；             18 补偿分支油路；

19 补油油路；               20 有杆腔回油油路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

首先说明的是，尽管图2中显示了本发明的变幅液压缸液压控制回路连接在起重机的整个液压系统中，例如图2中变幅液压缸液压控制回路与卷扬马达液压控制回路共用油源，但是显然地，就本发明的技术构思而言，本发明的变幅液压缸液压控制回路可以构成独立的液压控制回路，而不仅限于连接在起重机的液压系统中。另外，图2中所示的相关液压元件，例如主阀、变量泵、卷扬用平衡阀、变幅用平衡阀等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压起重机的液压系统中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述，而将描述重点集中于本发明变幅液压缸液压控制回路的独创性地液压连接关系。

以下首先参照图2描述本发明变幅液压缸液压控制回路的具体实施方式。

本发明的变幅液压缸液压控制回路的基本技术构思为：所述变幅液压缸液压控制回路包括主进油油路15、主回油油路17、主工作油路16和换向阀，所述主进油油路15和主回油油路17分别连接于所述换向阀，所述主工作油路16的一端连接于所述换向阀，另一端连接于变幅液压缸7的无杆腔，所述换向阀能够选择地使得所述主工作油路16与所述主进油油路15或主回路油路17连通，所述变幅液压缸7的有杆腔连接于有杆腔回油油路20以使得该有杆腔能够回油，并且该变幅液压缸7的有杆腔通过补偿分支油路18连接于所述主工作油路16，该补偿分支油路18上设置有用于控制该补偿分支油路18通断的开关阀。

上述变幅液压缸液压控制回路属于从图2所示的液压原理图中抽象出本发明的关键技术特征而形成的体现本发明本质性技术构思的技术方案，对此需要理解的是，该技术方案中的相关技术特征已经不再局限于图2所示的具体细节，例如在图2所示的液压原理图中，上述换向阀可以是主阀1中的一联换向阀，图2所示的起重机液压控制系的主阀1中的各联换向阀一般为兼具换向功能和流量调节功能的电液比例换向阀，典型地为三位四通电液比例换向阀，而本发明的变幅液压缸液压控制回路与常规的液压缸控制回路不同，其仅有一个连接于变幅液压缸7的无杆腔的主工作油路17，所以图2中在采用主阀1中的一联换向阀的情形下，需要将该三位四通电液比例换向阀的一个油口封堵。因此，上述换向阀实际上采用一个单独的二位三通换向阀（例如公知地兼具换向功能和流量调节功能的二位三通电液比例换向阀）即可实现主进油油路15、主回油油路17和主工作油路16的切换功能，因此所述换向阀并不限于图2中显示的具体细节。另外，由于变幅液压缸7在变幅起升操作中，该变幅液压缸7的有杆腔需要回油，因此本发明专门设置了用于变幅液压缸7的有杆腔回油的有杆腔回油油路20，在此需要说明的是，该有杆腔回油油路20并不局限于图2中的具体形式，只要其能够实现有杆腔的回油即可，图2所示的有杆腔回油油路20上的背压阀8对于上述基本技术构思并非必需的，例如该有杆腔回油油路20可以直接连接于油箱11，这样即使不设置图2所示的背压阀8，在变幅液压缸7通过起重臂的自重而缩回时，则有杆腔回油油路20还能够起到负压补油的作用，这并不影响本发明基本功能的实现，并且同样属于本发明的保护范围。

在采用本发明上述基本技术构思的变幅液压缸液压控制回路，当进行变幅起升操作时，通过所述换向阀的换向使得所述主进油油路15与主工作油路16连通，并使得补偿分支油路18上的所述开关阀截止，这样当主进油油路15经由换向阀将液压油输送到主工作油路16上，主工作油路16将液压油供应到变幅液压缸7的无杆腔，变幅液压缸7的活塞杆向上移动，从而使得变幅液压缸7的有杆腔经由有杆腔回油油路20回油，从而实现变幅起升操作。当进行变幅下降操作时，特别地，本发明利用起重臂的自重压缩变幅液压缸7的活塞杆实现变幅下降运动，具体地，控制所述换向阀换向而使得主回油油路17与主工作油路16连通，同时控制所述开关阀导通，从而使得补偿分支油路18导通，这样，当变幅液压缸7的活塞杆下降时，变幅液压缸7的无杆腔内输出的液压油分成两路，一路经由补偿分支油路18补偿到变幅液压缸7的有杆腔内，另一路经由换向阀通过主回油油路17流回油箱11。在此需要注意的是，由于活塞杆的存在，变幅液压缸7的无杆腔的容积是大于有杆腔的容积的，在变幅液压缸7的活塞杆下降时，有杆腔内产生负压从而经由补偿分支油路18从主工作油路18上抽油以充填有杆腔。从上述操作过程可以看到，本发明的变幅液压缸液压控制回路在变幅起升操作过程中，变幅液压缸7的进油主要由换向阀控制，而在变幅下降操作过程中，由于本发明的变幅液压缸主要是利用起重臂的自重进行变幅下降操作，而对变幅液压缸的有杆腔的补油是通过补偿分支油路18将变幅液压缸7的无杆腔的液压油补充到有杆腔内，也就是说，变幅液压缸7的无杆腔和有杆腔在变幅下降操作过程中实际上构成了一个内部补油油路，其基本无需从外部补充液压油，无论换向阀（例如主阀1中的换向阀）的开度或启闭时间，变幅液压缸7的有杆腔的补油基本均取决于无杆腔与有杆腔之间的连通状态，因此一般不存在因为变幅液压缸7的有杆腔在变幅下降操作过程中的补油而影响到工程机械设备（例如起重机）的其它执行机构的液压控制回路，也不存在换向阀（例如主阀1中的换向阀）的控制需要与其它阀门（例如下述优选形式下变幅用平衡阀）控制配合不好而导致出现变幅反弹等问题。因此，本发明的变幅液压缸液压控制回路通过上述特殊的液压连接关系相对有效地确保了变幅操作的可靠性和安全性。

上述变幅液压缸液压控制回路仅是本发明的基本实施方式，在此基础上，下面根据进一步优选的技术特征的重要程度依次描述本发明的进一步优选实施方式。

参见图2所示，就变幅液压缸的液压控制回路而言，变幅液压缸7的无杆腔所连接的工作油路上一般连接有变幅用平衡阀6，该变幅用平衡阀6为变幅液压缸液压控制回路中的公知液压元件，其主要是起到防止变幅下降操作过程中活塞杆下降速度过快的作用。相应地，在本发明上述基本技术构思的变幅液压缸液压控制回路的基础上，所述主工作油路16上还连接有变幅用平衡阀6，所述补偿分支油路18与所述主工作油路16的连接点位于所述换向阀与所述变幅用平衡阀6之间，并且该变幅用平衡阀6的液控口连接于液控油路14。在此需要附加说明的是，变幅用平衡阀6属于变幅液压缸液压控制回路中广泛采用的公知液压元件，现有起重机上广泛采用电磁比例控制的外控式电磁平衡阀，根据变幅液压缸7的活塞杆变幅下放的速度，通过比例电磁铁控制从液控油路14上接收的进油量，从而控制变幅用平衡阀6的内部油道的通流口径（通过变幅用平衡阀7的阀芯的移动），由此控制变幅液压缸7的无杆腔的回油速度，相应地也就控制了变幅操作的下降速度。当然，变幅用平衡阀6并不限于上述平衡阀，而是可以采用各种适用的外控式平衡阀。此外，就液控油路14而言，对于液压领域的技术人员公知地，液控油路上的液压油属于低压油，工程机械（例如起重机）的液压系统中一般具有相应的液控油路，其可以采用独立的低压油源（低压泵），也可以共用液压系统的工作油源，例如在图2所示的具体实施方式中，变量泵10输出的液压油经由主阀1中的减压阀组输出，减压阀组的输出口与变幅用平衡阀6的液控口之间的连接油路形成液控油路14。

参见图2所示，所述有杆腔回油油路20上还连接有背压阀8，该有杆腔回油油路20的一端连接于所述变幅液压缸7的有杆腔，另一端连接于所述主回油油路17，其中所述背压阀8的正向油口与所述变幅液压缸7的有杆腔连通，反向油口与所述主回油油路17连通。在此需要注意的是，上述有杆腔回油油路20的连接形式仅是图2所示的优选形式，但有杆腔回油油路20只要能够起到回油功能即可，因此有杆腔回油油路20的连接形式并不局限于图2所示，例如，有杆腔回油油路20的另一端可以直接连接于油箱11。

在有杆腔回油油路20上设置有上述背压阀8的情形下，此时该有杆腔回油油路20仅能起到回油功能，在变幅液压缸7变幅下降操作过程中，尽管从理论上来讲变幅液压缸7的无杆腔中的回油已经足以保证有杆腔的补油需要，但是为了防止一些意外原因而导致有杆腔补油不充分，优选地，本发明的变幅液压缸液压控制回路还包括补油油路19，该补油油路上连接有补油单向阀9，其中该补油单向阀9的反向油口与变幅液压缸7的有杆腔连通，正向油口与油箱11连通。在此需要说明的是，单向阀、背压阀等公知地均是具有“正向导通、反向截止”功能的液压阀门，其具有正向油口和反向油口，具有足够油压的液压油从正向油口输入，则单向阀或背压阀能够导通，但是如果从其反向油口输入液压油，则无论油压多大，均不能使得阀门导通，也就是说，单向阀或背压阀的正向油口或反向油口属于本领域技术人员熟知的技术术语。这种进一步设置补油油路19的优点在于，不但能够充分地保证变幅液压缸7的有杆腔在变幅下降操作过程中补油，进一步增加了变幅操作的可靠性，防止因为一些意外原因导致有杆腔无法补油。而且，由于该补油油路19直接连接于油箱11，在变幅液压缸7的有杆腔通过该补油油路19进行额外补油时直接从油箱11内抽油，这样在即使本发明的变幅液压缸液压控制回路连接到工程机械（例如起重机）的液压系统中，与其它执行机构共用进油油路和回油油路，变幅液压缸7的有杆腔的补油也不会影响到其它执行机构的液压控制回路，从而增强了本发明的变幅液压缸液压控制回路的相对独立性，进一步增强了变幅操作的可靠性。

在上述变幅液压缸液压控制回路的技术构思范围内，所述补偿分支油路18上的开关阀可以是各种形式的开关阀，只要能够选择性地控制补偿分支油路18的通断即可，优选地，参见图2，所述开关阀可以是二位二通电磁换向阀5。

另外，上述换向阀可以采用多种形式的换向阀，例如在本发明的变幅液压缸液压控制回路构成为独立回路的情形下，该换向阀可以是一个二位三通换向阀，例如二位三通电磁换向阀，但是参见图2所示，在工程机械（例如起重机）的液压系统中，变幅液压缸液压控制回流典型地是连接在整个液压系统中，因此，优选地，所述换向阀可以为所述变幅液压缸液压控制回路所处的液压系统中的主阀1的一联换向阀。例如在图2中，该联换向阀为通常的三位四通电磁换向阀，该三位四通电磁换向阀的一个油口由于不需要而封堵。

在上述技术构思范围内，对于本领域技术人员常规地，所述主进油油路15可以包括油泵，该油泵的输入口经由截止阀12连接于油箱11，输出口连接于所述换向阀的进油口，例如在图2中连接于主阀1的主进油口。优选地，所述油泵为变量泵10。此外，对于本领域技术人员公知地，所述主进油油路15上还可以包括设置有溢流阀的溢流油路等，在此不再赘述。

所述主回油油路17主要起到回油作用，具体地，所述主回油油路17的一端连接于所述换向阀的回油口，例如在图2中连接于主阀1的主回油口，另一端连接于所述油箱11，所述主回油油路17上连接有回油单向阀13，其中该回油单向阀13的反向油口与所述油箱11连通，这样能够确保回油，而不会导致油箱11内的液压油经由主回油油路17反流。在此情形下，上述有杆腔回油油路20的另一端可以连接在所述换向阀与所述回油单向阀13之间的所述主回油油路17的油路部分上。当然，由于有杆腔回油油路20上设置有背压阀8，该有杆腔回油油路20的另一端连接在主回油油路的任一位置上或直接连接到油箱11均不影响本发明目的的实现，相应地也就属于本发明的保护范围。

在本发明的上述变幅液压缸液压控制回路的技术方案的基础上，本发明还提供一种起重机，其中，该起重机的液压控制系统中连接有本发明上述技术方案的变幅液压缸液压控制回路。在此情形下，如上所述，优选地，所述主进油油路15和主回油油路17为所述液压控制系统的主进油油路和主回油油路，所述换向阀为所述液压控制系统的主阀1中的一联换向阀。相应地，所述液压油路14为连接在所述主阀1的减压阀组的输出口与所述变幅用平衡阀的液控口之间的油路。此外，典型地，所述起重机的液压控制系统中还连接有卷扬马达液压控制回路，该卷扬马达液压控制回路中的换向阀为所述主阀1中的另一联换向阀。

以上按照递进层次描述了本发明的变幅液压缸液压控制回路及其起重机的基本实施方式和优选实施方式，为了帮助本领域的技术人员更加深刻地理解本发明的优点，以下参照图2的优选方式描述本发明的操作过程，在图2中，本发明的变幅液压缸液压控制回路连接到了起重机的液压系统中，当然图中处于简洁除了显示变幅液压缸液压控制回路之外，仅显示了卷扬马达液压控制回路。

参见图2所示，本发明提供的变幅液压缸液压控制回路在变幅下放时利用起重臂的自重和起吊重物的重量，节省了能量，在下放过程利用了变幅液压缸的无杆腔的回油以及变幅液压缸的有杆腔在下放过程中的形成的负压给变幅液压缸的有杆腔补油，补油充分，大幅度的提高了系统的可靠性。同时，变幅液压缸有杆腔另接了具有补油单向阀9的补油油路19，与整个液压系统的回油路区分开来，进一步保证了变幅操作的可靠性。

具体地，变量泵10适应地根据主阀1上相应一联的电磁换向阀的电比例电磁铁电流大小，从油箱11抽吸的液压油输送到主阀1的主进油口，该主进油口将液压油经由主阀1中的相应的电磁换向阀把液压油分配给执行机构，例如卷扬马达3或变幅液压缸7。

当继续拧变幅起升动作时，二位二通电磁换向阀阀5失电，变幅液压缸7和主阀1的相应的工作油口A（该工作油口A实际上对应于主阀1中的变幅用的一联电磁换向阀的工作油口）之间为断开状态。液压油在主阀1的分配下经变幅平衡阀6，流入变幅液压缸7的无杆腔，变幅液压缸7的有杆腔的油液流出后经背压阀8、回油单向阀13流回油箱11。

当进行变幅下放动作时，二位二通电磁换向阀阀5得电，变幅液压缸7和主阀1的相应的工作油口A之间为连通状态。主阀1的变幅用的一联电磁换向阀的比例电磁铁和变幅用平衡阀6的比例电磁铁同时得电。变幅液压缸7在起重臂的自重的作用下做回缩运动，变幅液压缸7的无杆腔中的油液流过变幅用平衡阀6后分流成两股液流。一股液压油流经二位二通电磁换向阀阀5进入变幅液压缸7的有杆腔，给变幅液压缸有杆腔补油，另一股液压油经主阀1的工作油口A经由主阀1的变幅用的一联电磁换向阀的内部油道，并进油经由主回油油路17和回油单向阀13流回油箱11。系统变幅下放过程中给变幅液压缸7有杆腔的补油利用了液压油流过主阀1时产生的压差以及变幅液压缸7的有杆腔在活塞杆下降时所形成的负压，通过二位二通电磁换向阀5连通了变幅液压缸7的无杆腔和有杆腔，从而通过变幅液压缸7的无杆腔的回油给变幅液压缸7的有杆腔补油。由于变幅液压缸7的无杆腔面积始终大于有杆腔面积，因此可以确保变幅液压缸7有杆腔始终可靠的充满油液。

此外，设置有补油单向阀9的补油油路19连接了变幅液压缸7的有杆腔和油箱11，该补油油路19在不可预知因素（比如二位二通电磁换向阀阀5发生卡死）时导致变幅液压缸7有杆腔吸空时单独从油箱吸油，从而确保变幅液压缸7的有杆腔补油，这更进一步保证了变幅液压缸7的有杆腔充满油液，提高了变幅操作的可靠性。

参照图2的优选实施方式以及上文描述的本发明变幅液压缸液压控制回路的基本技术方案可以看出，本发明的变幅液压缸液压控制回路的主要关键技术点如下：第一，本发明的变幅下放控制方式利用起重臂及其起吊的重物的自重下放，且变幅回路中增加了开关阀（例如二位二通电磁换向阀阀5），它在变幅下放的时候导通，从而导通变幅液压缸7的无杆腔和有杆腔，从而利用了主阀1中油液流过其阀芯的压差以及变幅液压缸7的有杆腔在下放过程中形成的负压给变幅液压缸有杆腔补油，补油充分可靠，而且能量消耗低。第二，本发明在变幅起升时控制所述开关阀截止，其能够承受变幅起动作时的高压，断开变幅液压缸7的无杆腔和有杆腔的连接，提升了变幅起重性能。第三，典型地，变幅下放回路中采用了外控式平衡阀，该种平衡阀的控制油液取自稳定的液控油源，与普通的变幅下放控制中平衡阀的液控油源来自变幅液压缸的有杆腔的工作油路不同（常规的变幅液压缸的有杆腔和无杆腔分别具有连接于换向阀的工作油路）。这种采用单独液控油源的平衡阀控制方式已经广泛采用，在本发明中其同样能够使得液控油源油液不受变幅液压缸6有杆腔在变幅下放过程中压力不断变化的影响，使得整个变幅下放过程平稳柔和。第四，在优选形式下，本发明的有杆腔回油油路20上中设置了背压阀8，通过调整背压阀8的背压压力值，可以使得变幅液压缸7的有杆腔内保持一定的油压，这可以缓解变幅起升过程的抖动等不稳定问题。第五，在上述优选实施方式下，本发明进一步设置了设置有补油单向阀9的补油油路19，它能够脱离整个液压系统总的回油油路，单独从油箱11吸油，可排除由于不可预见的位置因素导致液压系统吸空而形成的巨大安全隐患，提高液压系统的可靠性。

在本发明的变幅液压缸液压控制回路及其起重机的技术方案的基础上，本发明还提供一种变幅控制方法，该变幅控制方法包括变幅下放操作步骤，其中，在所述变幅下放操作步骤中，使得变幅液压缸7的有杆腔和无杆腔连通，并利用该变幅液压缸7的活塞杆所承受的外部负载的重量来使得所述变幅液压缸7的活塞杆缩回，以使得该变幅液压缸7的无杆腔内的回油的一部分供应到所述变幅液压缸7的有杆腔而进行补油。显然地，由于变幅液压缸7的无杆腔的容积大于变幅液压缸的有杆腔，其它一部分的液压油经由主回油油路17流回油箱。

具体地，所述外部负载为起重臂及该起重臂所吊装的重物的重量。另外，图2中所示的补油油路19仅是在发生不可测的意外因素（例如故障）等情况下变幅液压缸7的有杆腔补油，在此不再赘述。至于变幅起升操作而言，就控制方法而言，其与现有技术基本相似，即在使得变幅液压缸7的无杆腔和有杆腔相互截止的情形下使得变幅液压缸7的无杆腔进油，而使得变幅液压缸7的有杆腔进油。

由上描述可以看出，本发明提供了一种变幅液压缸液压控制回路，其能够控制起重臂平稳精确的变幅起升和下放，既节省能量，又能可靠的避免液压系统出现吸空的现象，确保了变幅操作的安全性和可靠性。具体地，本发明的优点如下：第一，变幅下放的控制通过所述开关阀（优选方式下还包括变幅用平衡阀6）单独控制，下放过程无需考虑变幅平衡阀和换向阀（例如上述主阀1）的匹配，控制方式简单，变幅液压缸7的有杆腔和无杆腔之间形成内部补油油路，变幅下放操作更加可靠安全。第二，变幅下放过程中能够始终确保变幅液压缸有杆腔充满油液，由于变幅下放时，变幅液压缸的活塞杆在外部负载（例如起重臂及其起重臂吊装的重物）的作用下下降，会在变幅液压缸7的有杆腔内形成负压，该负压会经由补偿分支油路18抽吸变幅液压缸的无杆腔的回油，同时由于无杆腔的容积要比有杆腔容积大，变幅油缸无杆腔中的回程液压油始终有一部分需流经主阀中的换向阀，无杆腔的油液流经主阀时会产生压降，尤其是在优选形式下主回油油路上设置有回油单向阀13，因此主回油油路上始终保持一定的油压，利用上述负压、压降和回油单向阀13保持的油压，变幅下放过程中变幅液压缸有杆腔能够始终确保充满油液，极大的规避了因液压系统吸空而影响到卷扬可能会溜钩的风险，大幅度的提高了系统的可靠性能和安全性能。第三，由于变幅下放采用自重下放的方式，能够更加节省能耗，降低液压系统的发热。第四，本发明的控制方案简单，拆装维护方便。此外，本发明的起重机包括所述变幅液压缸液压控制回路，因此其也具有上述优点。本发明的变幅控制方法采用所述变幅液压缸液压控制回路的同一技术构思，因此其同样具有上述优点。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.变幅液压缸液压控制回路，包括主进油油路（15）、主回油油路（17）、主工作油路（16）和换向阀，所述主进油油路（15）和主回油油路（17）分别与所述换向阀的进油口和回油口连通，所述主工作油路（16）的一端与所述换向阀的工作油口连通，另一端连接于变幅液压缸（7）的无杆腔，其中，所述换向阀能够选择地使得所述主工作油路（16）与所述主进油油路（15）或主回路油路（17）连通，所述变幅液压缸（7）的有杆腔连接于有杆腔回油油路（20），并且该变幅液压缸（7）的有杆腔通过补偿分支油路（18）连接于所述主工作油路（16），该补偿分支油路（18）上设置有开关阀。

2.根据权利要求1所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述有杆腔回油油路（20）上连接有背压阀（8），该有杆腔回油油路（20）的一端连接于所述变幅液压缸（7）的有杆腔，以使得所述背压阀（8）的正向油口与所述变幅液压缸（7）的有杆腔连通，另一端连接于所述主回油油路（17）或油箱（11），以使得所述背压阀（8）的反向油口与所述主回油油路（17）或油箱（11）连通。

3.根据权利要求2所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述变幅液压缸液压控制回路还包括补油油路（19），该补油油路（19）上连接有补油单向阀（9），该补油单向阀（9）的反向油口与所述变幅液压缸（7）的有杆腔连通，正向油口与所述油箱（11）连通。

4.根据权利要求1所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述开关阀为二位二通电磁换向阀（5）。

5.根据权利要求1所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述换向阀为兼具换向功能和流量调节功能的二位三通电液比例换向阀或其中一个工作油口封堵的三位四通电液比例换向阀。

6.根据权利要求1所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述主进油油路上的油泵为变量泵（10）。

7.根据权利要求1所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述主回油油路（17）的一端与所述换向阀的回油口连通，另一端连接于所述油箱（11），所述主回油油路（17）上连接有回油单向阀（13），其中该回油单向阀（13）的反向油口与所述油箱（11）连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的变幅液压缸液压控制回路，其中，所述主工作油路（16）上还连接有变幅用平衡阀（6），所述补偿分支油路（18）与所述主工作油路（16）的连接点位于所述换向阀与所述变幅用平衡阀（6）之间，并且该变幅用平衡阀（6）的液控口连接于液控油路（14）。

9.起重机，其中，该起重机的液压控制系统中连接有根据权利要求8所述的变幅液压缸液压控制回路。

10.根据权利要求9所述的起重机，其中，所述主进油油路（15）和主回油油路（17）分别为所述液压控制系统的主进油油路和主回油油路，所述换向阀为所述液压控制系统的主阀（1）中的一联换向阀。

11.根据权利要求10所述的起重机，其中，所述起重机的液压控制系统中还连接有卷扬马达液压控制回路，该卷扬马达液压控制回路中的换向阀为所述主阀（1）中的另一联换向阀。

12.根据权利要求10所述的起重机，其中，所述液控油路（14）经由所述液压控制系统的主阀（1）中的减压阀组连接于所述主进油油路。

13.变幅控制方法，其中，在该变幅控制方法的变幅下放操作步骤中，使得变幅液压缸（7）的有杆腔和无杆腔连通，并利用该变幅液压缸（7）的活塞杆所承受的外部负载的重量来使得所述变幅液压缸（7）的活塞杆缩回，以使得该变幅液压缸（7）的无杆腔内的回油的一部分供应到所述变幅液压缸（7）的有杆腔而进行补油。

14.根据权利要求13所述的变幅控制方法，其中，所述外部负载为起重臂的重量或该起重臂及该起重臂所吊装的重物的重量。

15.根据权利要求13所述的变幅控制方法，其中，在所述变幅控制方法的与所述变幅下放操作步骤交替进行的变幅起升操作步骤中，在使得所述变幅液压缸（7）的无杆腔和有杆腔相互截止的情形下使得所述变幅液压缸（7）的无杆腔进油，而所述变幅液压缸（7）的有杆腔回油。

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