CN103303801A - 汽车起重机液压合流控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车起重机液压合流控制系统包括合流控制网络及先导控制集成块。所述的合流控制网络包括梭阀S1、梭阀S2、梭阀S3、梭阀S4、合流阀H1、控制阀K1，均通过油路与起重机液控上车换向阀内各元件及进油口P1、P2、回油口T及先导控制块相连。所述的先导控制集成块包括梭阀S5、梭阀S6、梭阀S7及控制阀K2、K3、K4，均通过油路与液控上车换向阀连通。所述液压合流控制系统更加匹配于汽车起重机液压系统控制设计，更符合客户对汽车起重机性能要求，并且在整机性能、整机安全性能、整机液压系统的温升平衡、整机功率利用率方面均有较大提高。

Description

汽车起重机液压合流控制系统

技术领域

本发明涉及液压先导控制起重机的一种双定量泵液压油合流控制系统。

背景技术

全液压汽车起重机上车液压系统按动作可以分为平台回转、伸缩臂（吊臂伸缩）、变幅、主卷扬及副卷扬五个子系统，因为各动作工况特点及液压元件配置的各不相同，结合整机性能要求及安全性能要求考虑，液压系统在设计之初就决定了上述各子系统工作时需要的额定压力、流量相差巨大。由于变量泵成本较高，故行业中一般在中小吨位汽车起重机上，采用多个定量泵分别为上述几个子系统供油，当特定动作需要压力油流量较大时，将多个定量泵中的几个定量泵合流，以达到增大特定动作速度的目的。

目前，全液压汽车起重机液压合流控制系统一般采用主油路合流控制方案，主要方式有两种，即卷扬单向合流及全动作合流方式，分述如下：

卷扬单向合流系统

如图2所示，工作原理为：该系统为两个定量齿轮泵供给汽车起重机上车主卷扬、副卷扬、伸缩臂、变幅动作。泵一输出高压油为P1，泵二输出压力油为P2。 

主卷扬阀芯或副卷扬阀芯动作时，合流阀处于上位工作，将P1、P2压力油进行合流，系统流量Q=Q泵一+Q泵二，卷扬动作速度由泵一及泵二输出压力油流量总和决定。

当变幅阀芯或伸缩阀芯动作时，压力油通过梭阀使得合流阀处于下位工作，断开合流状态，此时，卷扬系统流量Q卷=Q泵一，主/副卷扬动作速度由泵一输出流量决定；伸缩、变幅系统流量Q伸/变=Q泵二。伸缩、变幅动作速度由泵二输出流量决定。

当主/副卷扬阀芯及伸缩/变幅阀芯同时动作，即汽车起重机做复合动作时，合流阀在伸缩/变幅负载压力作用下处于上位工作，断开合流状态。主/副卷扬动作及伸缩/变幅动作分别为泵一及泵二供油，防止出现欠流量饱和状态而无法进行复合动作。

该系统存在主要缺陷在于：只能有卷扬单向合流状态，即系统只能向卷扬动作进行合流，而伸缩臂、变幅动作不可以合流，当伸缩臂、变幅动作需要较快速度时，该系统无法实现，只能通过其他方案解决。

全动作合流系统

如图3所示，该系统由两个定量齿轮泵输出压力油P1及P2供给上车压力油驱动主卷扬、副卷扬、伸缩臂、变幅动作。合流原理为：

当主卷扬阀芯或副卷扬阀芯动作时，压力油通过梭阀，使得合流阀一处于下位工作，此时，P2压力油经合流阀二，与P1压力油合流供给主、副卷扬动作，达到增大主、副卷扬动作速度的目的。

当变幅阀芯或伸缩臂阀芯动作时，压力油通过梭阀，使得合流阀一处于下位工作，此时，P1压力油经合流阀二，与P1压力油合流供给伸缩臂、变幅动作，达到增大伸缩臂、变幅动作速度的目的。

该系统主要缺陷有两点，分述如下：

1、功率损失增大，在变幅落及缩臂动作中，供给变幅落及缩臂动作压力油仍然为合流后的压力油P1+P2，但变幅落及缩臂动作需要限制动作速度以提高整机安全性能，此时，系统压差增大，对平衡阀性能要求增加，同时造成液压系统溢流损失增大，温升过高等不利因素。

2、主控制阀加工困难，容易产生故障，合流阀均需要集成在主控阀内，加上主控阀内梭阀控制网络繁杂不堪，增加主控阀加工难度，且容易造成梭阀控制网络堵塞等故障。                                         

发明内容

本发明要解决的技术问题是为全液压汽车起重机液压系统提供一种合流控制方案，其既可解决主控阀目前行业内卷扬单向合流系统导致的伸缩、变幅动作速度慢的问题，也有效解决了双向合流系统能耗问题，而且在复合动作时合理分配系统压力油流量以及有效增加整机功率利用率，提高安全性能，从而有效降低液压系统故障率。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

汽车起重机液压合流控制系统，包括与泵连通用的第一进油口P1和第二进油口P2，所述的第一进油口通过油路分别与主/副卷扬上换向车阀连通，并通过主/副卷扬上车换向阀向主/副卷扬供油，所述的第二出油口通过油路分别与伸缩/变幅上车换向阀连通，并通过伸缩/变幅上车换向阀向伸缩/变幅油缸供油，所述主/副卷扬上车换向阀和伸缩/变幅上车换向阀分别通过油路与回油口T相连通，所述的第一进油口P1和第二进油口P2间通过一个合流控制网络连通，其特征在于：所述的梭阀S1通过油路分别与主卷扬上车换向阀进油口、副卷扬上车换向阀进油口、梭阀S2、梭阀S3相连通；所述的梭阀S2通过油路分别与梭阀S1、控制阀K1及第一进油口P1与回油口T间的三通流量器PC1相连通；所述的梭阀S3通过油路分别与变幅上车换向阀进油口、梭阀S1、梭阀S4相连；所述梭阀S4通过油路分别与梭阀S3、伸缩臂上车换向阀进油口及第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2相连通；所述控制阀K1通过油路分别与梭阀S2、回油口T、第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2相连通，所述合流阀H1与控制阀K1通过油路与外接的先导控制集成块先导出油口相连通。

在上述的主要技术方案的基础上，可以增加以下进一步完善的技术方案：

所述的先导控制集成块包括梭阀S5、梭阀S6、梭阀S7及控制阀K2、控制阀K3、控制阀K4；所述梭阀S5通过油路与合流控制网络中的合流阀H1、控制阀K1、控制阀K2、控制阀K3相连；所述梭阀S6通过油路分别与控制阀K2、变幅上车换向阀先导油口a1、伸缩臂上车换向阀先导油口b2相连；所述梭阀S7通过油路分别与控制阀K4、主卷扬制动油口z1、副卷扬制动油口z2相连通；所述控制阀K2通过油路分别与梭阀S5、梭阀S6、控制阀K3、控制阀K4及油箱相连通，所述控制阀K3通过油路分别与梭阀S5、控制阀K2、伸缩臂上车换向阀先导油口b1及油箱相连通；所述控制阀K4通过油路与梭阀S7、控制阀K2、先导进油口P以及油箱相连。

本发明是这样实现的，当给先导油口a3/a4/b3/b4供油，即上车换向阀主卷扬联或副卷扬联动作时，控制阀K4左位工作，但控制阀K2处于右位及控制阀K3处于左位断开油道工作状态，外接的集成块不起作用。此时，合流阀H1处于上位工作，将P1、P2压力油进行合流，提高主卷扬、副卷扬动作速度。

当给先导油口b2或a1供油，即上车换向阀变幅联做起变幅动作或上车换向阀伸缩臂联做伸臂动作时，控制阀K2左位工作，但控制阀K3处于左位及控制阀K4均处于右位断开油道工作状态，外接的集成块不起作用。此时，合流阀H1处于上位工作，将P1、P2压力油进行合流，提高起变幅或伸臂动作速度。

当给先导油口b1供油，即上车换向阀伸缩臂联做缩臂动作时，控制阀K3右位工作，集成块先导油口P进油，使得合流阀H1 处于下位工作状态，断开P1/P2压力油合流状态，限制变幅落及缩臂动作速度。

当同时动作卷扬+变幅起或伸臂动作时，即做卷扬与变幅起或伸臂复合动作时，集成块内控制阀K2、K3处于左位工作状态，先导控制集成块先导P口进油，使得合流阀H1处于下位工作状态，断开P1/P2压力油合流状态，合理分配复合动作时系统压力油流量。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明的汽车起重机液压合流控制系统图。

图2为单向合流系统液压原理图。

图3为双向合流系统液压原理图。

附图中：1.三通流量器PC1，2.主卷扬上车换向阀，3.副卷扬上车换向阀，4.变幅上车换向阀，5.伸缩上车换向阀，6.三通流量器PC2，7.梭阀S4，8.梭阀S3，9.合流阀H1，10.梭阀S1，11.梭阀S2，12.q63泵，13.梭阀S6，14.梭阀S7，15.控制阀K4，16.控制阀K2，17.梭阀S5，18.控制阀K3，19.q50泵，20.控制阀K1,21.合流阀一，22.梭阀一，23.梭阀二，24.合流阀二，25.合流阀三，26.梭阀三。

具体实施方式

如图1所示，汽车起重机液压合流控制系统，包括与至少两联泵连通用的第一进油口P1和第二进油口P2，所述的第一进油口通过油路分别与主卷扬上车换向阀/副卷扬上车换向阀相连通，并通过主/副卷扬上车换向阀向主/副卷扬供油，所述的第二出油口通过油路分别与伸缩上车换向阀/变幅上车换向阀相连通，并通过伸缩/变幅向上车换向阀伸缩/变幅油缸供油，所述主/副卷扬上车换向阀和伸缩/变幅上车换向阀分别通过油路与回油口T相连通，所述的第一进油口P1和第二进油口P2间通过一个合流控制网络连通，所述的梭阀S1通过油路分别与主卷扬上车换向阀进油口、副卷扬上车换向3进油口、梭阀S2、梭阀S3相连；所述的梭阀S2通过油路分别与梭阀S1、控制阀K1及第一进油口P1与回油口T间的三通流量器PC1相连；所述梭阀S3通过油路分别与变幅上车换向阀进油口、梭阀S1、梭阀S4相连；所述梭阀S4通过油路分别与梭阀S3、伸缩臂上车换向阀进油口、第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2相连；所述控制阀K1通过油路分别与梭阀S2、回油口T、第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2；所述合流阀H1与控制阀K1通过油路与外接的先导控制集成块先导出油口相连，所述的先导控制集成块包括梭阀S5、梭阀S6、梭阀S7及控制阀K2、控制阀K3、控制阀K4；，所述的控制阀K2、控制阀K3、控制阀K4采用液控换向阀，所述梭阀S5通过油路分别与合流阀H1和控制阀K1、控制阀K2、控制阀K3相连；所述梭阀S6通过油路分别与控制阀K2、控制变幅起动作先导油口b2、控制伸臂动作先导油口a1相连；所述梭阀S7通过油路分别与控制阀K4、主卷扬制动器先导油口z1、副卷扬制动器先导油口z2相连；所述控制阀K2通过油路分别与梭阀S5、梭阀S6、控制阀K3、控制阀K4及油箱相连通，所述控制阀K3通过油路分别与梭阀S5、控制阀K2、控制缩臂动作先导油口b1、油箱相连；所述控制阀K4通过油路与梭阀S7、控制阀K2、先导进油口P、油箱相连。

本发明的液压原理，如图1所示,假设采用双定量泵供油，其中q63泵为定量泵额定排量63 ml/r，q50泵为定量泵额定排量50 ml/r，并假设发动机额定转速为2000 r/min。

1、当单独动作主卷扬或副卷扬，即主卷扬上车换向阀或副卷扬上车换向阀动作时，液控换向阀K2左位工作，但液控换向阀K3处于右位及液控换向阀K4处于左位断开油道工作状态，外接的集成块油路断开，不起作用。此时，合流阀H1处于上位工作，将P1、P2压力油进行合流。此时主卷扬/副卷扬系统压力油流量Q卷为：

Q卷=（q63泵+q50泵）*n=（63+50）*2000=226  (L/min) 

2、当变幅上车换向阀做起变幅动作或伸臂上车换向阀做伸臂动作时，液控换向阀K2左位工作，但液控换向阀K3处于左位及液控换向阀K4均处于右位断开油路工作状态，外接的集成块不起作用。此时，合流阀H1处于上位工作，将P1、P2压力油进行合流，提高起变幅或伸臂动作速度。此时伸臂/起变幅液压系统压力油流量Q伸/起为：

Q伸、起=（q63泵+q50泵）*n=（63+50）*2000=226  (L/min)    

3、当伸缩臂上车换向阀做缩臂动作时，液控换向阀K3右位工作，集成块先导油口P进油，使得合流阀H1处于下位工作状态，断开P1/P2压力油合流状态，限制缩臂动作速度。此时供给缩臂/落变幅系统压力油由q 50泵供给，压力油流量Q缩/落为：

Q缩/落=q50泵*n=50*2000=100  (L/min)          

4、当同时动作卷扬+变幅起或伸臂动作时，即做卷扬与变幅起或伸臂复合动作时，集成块内液控换向阀K2、液控换向阀K4处于左位工作状态，集成块先导P口进油，使得合流阀H1处于下位工作状态，断开P1/P2压力油合流状态，合理分配复合动作时系统压力油流量。此时，此时卷扬系统流量Q卷为：

Q卷=q63泵*n=63*2000=126  (L/min)  

伸缩/变幅系统流量Q伸/变为：

Q伸/变=q50泵*n=50*2000=100  (L/min)  

而现有的配置卷扬单向合流系统液压原理，如图2所示，

1、当汽车起重机单动作卷扬，即单独动作主卷扬阀芯或者副卷扬阀芯时。由于伸缩、变幅联阀芯无系统压力，梭阀网络内无压力油存在，此时单向合流阀一处于上位工作。卷扬系统流量为双泵合流，此时卷扬系统流量Q卷为：

Q卷=（q63泵+q50泵）*n=（63+50）*2000=226  (L/min)    

2、当汽车起重机单独做变幅、伸缩动作，由于变幅、伸缩系统已经建立压力油，高压油通过梭阀网络断开单向合流阀一使其处于下位工作。伸缩/变幅系统流量为q50泵单独供油，此时伸缩、变幅联压力油流量Q伸、变为：

Q伸、变=q50泵*n=50*2000=100   (L/min )     

3、当汽车起重机同时做卷扬、伸缩/变幅复合动作，即同时动作主/副卷扬阀芯及伸缩/变幅阀芯时，由于变幅、伸缩系统已经建立压力油，高压油通过梭阀一断开单向合流阀一使其处于下位工作。卷扬系统由q63泵供油，伸缩/变幅系统由q50泵供油，此时卷扬系统流量Q卷为：

Q卷=q63泵*n=63*2000=126 (L/min)   

伸缩/变幅系统流量Q伸/变为：

Q伸/变=q50泵*n=50*2000=100 (L/min)  

配置双向合流系统液压原理，如图3所示，

1、当汽车起重机单动作卷扬，即单独动作主卷扬阀芯或者副卷扬阀芯时。由于伸缩、变幅联阀芯无系统压力，梭阀二内无压力油存在，此时单向合流阀二处于上位工作；卷扬系统已经建立压力，高压油通过梭阀三将合流阀三断开处于下位工作。卷扬系统液压油流量为双泵合流，此时卷扬系统流量Q卷为：

Q卷=（q63泵+q50泵）*n=（63+50）*2000=226  (L/min)    

2、当汽车起重机单独做变幅、伸缩动作，即动作变幅阀芯或伸缩阀芯时，由于变幅、伸缩系统已经建立压力油，高压油通过梭阀二断开单向合流阀二使其处于下位工作；但此时卷扬系统并未建立压力，导致合流阀三处于上位工作。伸缩/变幅系统液压油流量为双泵合流，此时伸缩、变幅联压力油流量Q伸、变为：

Q伸、变=（q63泵+q50泵）*n=（63+50）*2000=226  (L/min)    

3、当汽车起重机同时做卷扬、伸缩/变幅复合动作，卷扬系统及变幅/伸缩系统已经建立压力油，高压油通过梭阀二及梭阀三断开合流阀二及合流阀三使其均处于下位工作。卷扬系统由q63泵供油，伸缩/变幅系统由q50泵供油，此时卷扬系统流量Q卷为：

Q卷=q63泵*n=63*2000=126  (L/min)   

伸缩/变幅系统流量Q伸/变为：

Q伸/变=q50泵*n=50*2000=100  (L/min)  

通过上述可以得出：

单独做卷扬动作时，三种合流方案均可以达到客户对卷扬子系统动作速度要求，即增大卷扬子系统流量。

单独做伸臂/起变幅动作时，液压合流控制系统及全动作合流系统两种方案均可以达到客户对伸臂/起变幅动作速度要求。

单独做缩臂/落变幅动作时，只有全动作合流系统将P1、P2合流，对整机性能影响极坏，不仅造成液压系统发热严重、造成整机功率浪费，甚至危及整机安全。

复合做卷扬+伸缩臂/变幅动作时，三种方案均可以将系统P1、P2合流状态断开，避免在复合动作时系统流量不够造成的负流量饱和故障。

液压合流控制系统更加匹配于汽车起重机液压系统设计，采用在卷扬动作时双泵合流，伸臂及起变幅动作时双泵合流，而在缩臂动作、复合动作时断开合流的方案，更符合客户对汽车起重机性能要求，并且在整机性能、整机安全性能、整机液压系统的温升平衡、整机功率利用率方面均有较大提高。

Claims (2)

1.汽车起重机液压合流控制系统，包括与泵连通用的第一进油口P1和第二进油口P2，所述的第一进油口通过油路分别与主/副卷扬上车换向阀连通，并通过主/副卷扬上车换向阀向主/副卷扬供油，所述的第二出油口通过油路分别与伸缩/变幅上车换向阀连通，并通过伸缩/变幅上车换向阀向伸缩/变幅油缸供油，所述主/副卷扬上车换向阀和伸缩/变幅上车换向阀分别通过油路与回油口T相连通，所述的第一进油口P1和第二进油口P2间通过一个合流控制网络连通，其特征在于：所述的梭阀S1通过油路分别与主卷扬上车换向阀进油口、副卷扬上车换向阀进油口、梭阀S2、梭阀S3相连通；所述的梭阀S2通过油路分别与梭阀S1、控制阀K1及第一进油口P1与回油口T间的三通流量器PC1相连通；所述的梭阀S3通过油路分别与变幅上车换向阀进油口、梭阀S1、梭阀S4相连；所述梭阀S4通过油路分别与梭阀S3、伸缩臂上车换向阀进油口及第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2相连通；所述控制阀K1通过油路分别与梭阀S2、回油口T、第二进油口P2与回油口T间的三通流量器PC2相连通，所述合流阀H1与控制阀K1通过油路与外接的先导控制集成块先导出油口相连通。

2.根据权利要求1所述的汽车起重机液压合流控制系统，其特征在于；所述的先导控制集成块包括梭阀S5、梭阀S6、梭阀S7及控制阀K2、控制阀K3、控制阀K4；所述梭阀S5通过油路与合流控制网络中的合流阀H1、控制阀K1、控制阀K2、控制阀K3相连；所述梭阀S6通过油路分别与控制阀K2、变幅上车换向阀先导油口a1、伸缩臂上车换向阀先导油口b2相连；所述梭阀S7通过油路分别与控制阀K4、主卷扬制动油口z1、副卷扬制动油口z2相连通；所述控制阀K2通过油路分别与梭阀S5、梭阀S6、控制阀K3、控制阀K4及油箱相连通，所述控制阀K3通过油路分别与梭阀S5、控制阀K2、伸缩臂上车换向阀先导油口b1及油箱相连通；所述控制阀K4通过油路与梭阀S7、控制阀K2、先导进油口P以及油箱相连。

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