CN103613021A

CN103613021A - 一种卷扬液压控制系统及工程机械

Info

Publication number: CN103613021A
Application number: CN201310559756.5A
Authority: CN
Inventors: 熊炳榕
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd; Changsha Zoomlion Fire Fighting Machinery Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Co Ltd; Hunan Zoomlion Emergency Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN103613021B

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种卷扬液压控制系统及工程机械，用以提高工程机械卷扬机构动作的安全性，有效地防止卷扬制动时重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生。所述卷扬液压控制系统包括：卷扬马达，马达换向阀，卷扬制动器、液控换向阀和开关控制阀，卷扬制动器的工作油口和液控换向阀的工作油口导通；开关控制阀的第一进油口、第二进油口和出油口分别与卷扬马达的起升高压油口、下降高压油口和液控换向阀的控制油口导通，当控制油口处的油压大于液控换向阀的设定工作压力时，液控换向阀由其工作油口和泄油口导通的第一工作位置切换至其工作油口与进油口导通的第二工作位置。

Description

一种卷扬液压控制系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种卷扬液压控制系统及工程机械。

背景技术

工程机械中经常用到卷扬，例如，在起重机上，通过卷扬来实现重物的升降；在消防车上，通过卷扬来实现梯架的伸缩以及滑斗的升降。卷扬的驱动方式可分为内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动，其中液压驱动方式由于传动比大、可大范围无极调速、结构紧凑、运转平稳、过载保护性能好，应用最为广泛。

目前的卷扬液压控制系统中，当卷扬马达运转时，卷扬制动器处于开启状态，当马达电磁换向阀回到中位，卷扬马达停止运转时，主要通过卷扬制动器内的压力油通过系统回油管路回到油箱卸荷关闭以及设置于卷扬马达的起升高压油口和下降高压油口之间的平衡阀关闭来实现制动卷扬马达。

现有技术存在的缺陷在于，当卷扬马达停止运转时，卷扬制动器的开启压力较低（一般为1.8～2.5MPa），由于系统回油管路通常具有一定压力的背压P，极易导致卷扬制动器内的压力油回油不畅而使卷扬制动器不能及时关闭，造成卷扬制动延迟，或者，当卷扬制动器已经制动后，卷扬马达工作油路之外的其他工作油路动作（例如，变幅油缸动作）时，在系统回油管路中产生的背压P₂，极易导致卷扬制动器对卷扬的正压力减小，即卷扬制动力小于卷扬制动器可靠制动时的制动力，使得重物或梯架发生下滑而导致安全事故的发生。

此外，当卷扬马达停止运转时，悬挂的重物的重力使得卷扬马达的起升油口与平衡阀之间形成负载压力P₁，系统回油管路背压P、P₂或者负载压力P₁作用到平衡阀处，使得平衡阀关闭缓慢，当负载压力P₁远高于背压P时，甚至出现压力油通过平衡阀或卷扬马达向系统回油管路泄露，无法有效地改善因卷扬制动延迟而导致的重物或梯架下滑，仍然存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种卷扬液压控制系统及一种工程机械，用以提高工程机械卷扬机构动作的安全性，有效地防止卷扬制动时重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生。

本发明实施例所提供的卷扬液压控制系统，包括：卷扬马达、马达换向阀、卷扬制动器、液控换向阀和开关控制阀，其中，

所述马达换向阀控制所述卷扬马达的起升高压油口和下降高压油口分别与系统进油油路和回油油路导通，或者分别与系统回油油路和进油油路导通；

所述卷扬制动器的工作油口和所述液控换向阀的工作油口导通；

所述开关控制阀的第一进油口和第二进油口分别与所述卷扬马达的起升高压油口和下降高压油口导通，所述开关控制阀的出油口与所述液控换向阀的控制油口导通，当所述控制油口处的油压大于所述液控换向阀的设定工作压力时，所述液控换向阀由所述液控换向阀的第一工作位置切换至第二工作位置，所述第一工作位置配置为所述液控换向阀的工作油口和泄油口导通，所述第二工作位置配置为所述液控换向阀的工作油口和进油口导通。

在本发明技术方案中，液控换向阀的控制油口处的油压大于液控换向阀的设定工作压力时，液控换向阀由其工作油口和泄油口导通的第一工作位置切换至其工作油口与泄油口导通的第二工作位置。因此，将液控换向阀的工作压力设定为大于系统回油管路中的背压的某一参数，当卷扬马达停止运转时，液控换向阀处于其工作油口和泄油口导通的第一工作位置，卷扬制动器内的压力油能够及时通过液控换向阀经系统泄油管路回到油箱卸荷，进而卷扬制动器可靠制动卷扬马达，从而有效地防止重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，从而提高了工程机械的卷扬机构动作的安全性。

进一步的，该卷扬液压控制系统还包括：设置于所述液控换向阀的进油口处的压力控制阀。

在液控换向阀的进油口处设置压力控制阀，将压力控制阀出口压力设定为某一值，能够有效地防止压力油进入卷扬制动器的工作油口时的压力过高而导致卷扬制动器的损坏的发生。

优选的，所述压力控制阀具体为减压阀。

优选的，所述开关控制阀具体为梭阀。

进一步的，该卷扬液压控制系统还包括，平衡阀，所述平衡阀包括单向阀和顺序阀，所述单向阀设置于所述卷扬马达的起升高压油口处，所述顺序阀的两个工作油口分别与所述单向阀的进油口和出油口导通，所述顺序阀的先导油口与所述卷扬马达的下降高压油口导通。

采用上述技术方案，能够使重物或梯架实现匀速下降，进而提高了卷扬机构动作的安全性。

可选的，所述液控换向阀具体为二位三通换向阀或二位四通换向阀。

本发明实施例还提供了一种工程机械，包括卷扬机构，以及前述技术方案所述的卷扬液压控制系统，可有效地防止卷扬制动时重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，提高了卷扬机构动作的安全性，从而改善了工程机械的安全可靠性。较佳的，所述工程机械包括消防车、高空作业车或起重机。

附图说明

图1为本发明卷扬液压控制系统一实施例处于卷扬制动器内压力油卸荷工作状态时的结构示意图；

图2为本发明卷扬液压控制系统一实施例处于卷扬制动器开启工作状态时的结构示意图；

图3为本发明卷扬液压控制系统第二实施例的结构示意图；

图4为本发明卷扬液压控制系统另一实施例的结构示意图。

附图标记：

11-卷扬马达 12-马达换向阀 13-卷扬制动器

14-液控换向阀 15-开关控制阀 16-压力控制阀

17-平衡阀 19-变幅油缸

20-油箱

具体实施方式

为了提高工程机械中卷扬机构动作的安全性，有效地防止卷扬制动时重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，本发明实施例提供了一种卷扬液压控制系统及工程机械。在该技术方案中，液控换向阀的控制油口处的油压大于液控换向阀设定的工作压力时，液控换向阀内由其工作油口和泄油口导通的第一工作位置切换至其工作油口与液控换向阀的泄油口导通的第二工作位置，因此，将液控换向阀的工作压力设定为大于系统回油管路中的背压的某一参数，卷扬马达停止运转时，液控换向阀处于其工作油口和泄油口导通的第一工作位置，卷扬制动器内的压力油能够及时通过液控换向阀经系统泄油管路回到油箱卸荷，卷扬制动器关闭可靠制动，从而有效地防止重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，进而提高了卷扬机构动作的安全性。下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。

如图1和图2所示，其中，图1为本发明卷扬液压控制系统一实施例处于卷扬制动器内压力油卸荷工作状态时的结构示意图；图2为本发明卷扬液压控制系统一实施例处于卷扬制动器开启工作状态时的结构示意图。本发明实施例所提供的卷扬液压控制系统，包括：

卷扬马达11、马达换向阀12、卷扬制动器13、液控换向阀14、以及开关控制阀15，其中，

马达换向阀12控制卷扬马达11的起升高压油口C和下降高压油口D分别与系统进油油路和回油油路导通，或者分别与系统回油油路和进油油路导通；

液控换向阀14包括：工作油口M和泄油口L导通的第一工作位置，以及工作油口M和进油口P导通的第二工作位置；

卷扬制动器13的工作油口Z和液控换向阀14的工作油口M导通；

开关控制阀15的第一进油口和第二进油口分别与卷扬马达11的起升高压油口C和下降高压油口D导通，开关控制阀15的出油口H与液控换向阀14的控制油口X导通；

当控制油口X处的油压大于液控换向阀14的设定工作压力时，控制液控换向阀14由液控换向阀14的第一工作位置切换至第二工作位置，第一工作位置配置为液控换向阀14的工作油口M和泄油口L导通，第二工作位置配置为液控换向阀14的工作油口M和进油口P导通。

在卷扬机构的液压系统中，卷扬马达是将液体的压力能转换为旋转运动机械能的执行元件。在本发明各实施例的方案中，卷扬马达的具体结构类型不限，例如可以为叶片马达、柱塞马达等等，无论是何种类型的卷扬马达，其基本结构均包括两个工作油口，当卷扬马达起升时，与系统进油油路导通的为起升高压油口C，与系统回油油路导通的为下降高压油口D；反之，当卷扬马达下降时，与系统进油油路导通的为下降高压油口D，与系统回油油路导通的为起升高压油口C。马达换向阀，在液压系统中起到控制流量大小和卷扬换向的作用，例如马达换向阀采用Y型三位四通电磁换向阀。液控换向阀14的进油口P、泄油口L分别与系统进油管路和泄油管路导通。开关控制阀15的种类有多种，在本实施例中，优选为梭阀。

卷扬液压控制系统具体工作过程如下：

当马达换向阀12回到中位，卷扬马达11停止运转时，液控换向阀14处于液控换向阀14的工作油口M与液控换向阀14的泄油口L导通的第一工作位置（如图1所示），卷扬制动器13内的压力油通过液控换向阀14经系统泄油管路回到油箱20卸荷，卷扬制动器13关闭，控制卷扬制动。

当需要重物或梯架上升时，马达换向阀12通过换向动作控制卷扬马达11的起升高压油口C与系统进油油路导通，压力油通过马达换向阀12的工作油口A流向卷扬马达的起升高压油口C，同时，压力油通过开关控制阀15的出油口H流向液控换向阀14的控制油口X，当控制油口X处的油压大于液控换向阀14设定的工作压力时，液控换向阀14切换至液控换向阀14的工作油口M与液控换向阀14的进油口P导通的第二工作位置（如图2所示），系统进油管路中的压力油通过液控换向阀14的进油口P流向卷扬制动器13的工作油口Z，卷扬制动器13打开，最终，卷扬马达11控制卷扬卷动，实现重物或梯架的上升。

当需要重物或梯架下降时，马达换向阀12通过换向动作控制卷扬马达11的下降高压油口D与系统进油油路导通，压力油通过马达换向阀12的工作油口B流向卷扬马达11的下降高压油口D，同时，压力油通过开关控制阀15的出油口H流向液控换向阀14的控制油口X，当控制油口X处的油压大于液控换向阀14设定的工作压力时，液控换向阀14切换至液控换向阀14的工作油口M与液控换向阀14的进油口P导通的第二工作位置（如图2所示），系统进油管路中的压力油通过液控换向阀14的进油口P流向卷扬制动器13的工作油口Z，卷扬制动器13打开，最终，卷扬马达11控制卷扬卷动，实现重物或梯架的下降。

在本发明该实施例中，液控换向阀14的控制油口X处的油压大于液控换向阀14的设定工作压力时，液控换向阀14由液控换向阀的工作油口M与液控换向阀的泄油口L导通的第一工作位置向液控换向阀的工作油口M与液控换向阀的进油口P导通的第二工作位置运动。

将液控换向阀的工作压力设定为大于系统回油管路中的背压的某一参数（例如25bar，1bar=0.1MPa），当卷扬马达11停止运转时，液控换向阀14内处于第一工作位置（如图1所示），卷扬制动器13内的压力油能够及时通过液控换向阀14经系统泄油管路回到油箱卸荷，卷扬制动器关闭，从而可靠制动卷扬；当卷扬马达停止运转，卷扬马达工作油路之外的其他工作油路动作（例如，变幅油缸19动作），前述系统回油管路中的背压P₂作用至液控换向阀的控制油口时，由于设定的液控换向阀的工作压力大于背压P₂，此时液控换向阀仍然处于第一工作位置（如图1所示），卷扬制动器内的压力油仍然能够通过液控换向阀经系统泄油管路回到油箱卸荷，卷扬制动器关闭，从而可靠制动卷扬。

综上可知，本发明实施例提供的卷扬液压控制系统能够当卷扬马达停止运转时，卷扬制动器内的压力油能够及时通过液控换向阀经系统泄油管路回到油箱卸荷，卷扬制动器关闭，可靠制动卷扬，从而能够有效地防止重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，进而提高了卷扬机构动作的安全性。

并且，本实施例中采用液控换向阀仅采用液压控制，在紧急情况时，例如当电气系统出现故障时，仍然能够实现卷扬的可靠制动，进一步有效地提高了卷扬机构动作的安全性。

参照图3所示，作为本发明的第二实施例，在第一实施例的基础上，卷扬液压控制系统还包括，设置于所述液控换向阀14的进油口P处的压力控制阀16。

当系统油压较高时，在液控换向阀14的进油口P处设置压力控制阀16，将压力控制阀16出口压力设定为某一值（例如40bar，1bar=0.1MPa），能够进一步有效地防止压力油进入卷扬制动器的工作油口时的压力过高而导致卷扬制动器的损坏的发生。

继续参照图3所示，作为本发明的一个优选实施例，压力控制阀16具体为减压阀。对系统油路压力控制的压力控制阀有多种，例如减压阀，通过控制减压阀出口处的油压而控制进入卷扬制动器的工作油口处的压力；例如溢流阀，通过控制溢流阀进口处的油压而控制进入卷扬制动器的工作油口处的压力。

继续参照图3所示，作为本发明的第三实施例，卷扬液压控制系统还包括，平衡阀17，平衡阀17包括单向阀和顺序阀，单向阀设置于卷扬马达11的起升高压油口C处，顺序阀的两个工作油口分别与单向阀的进油口和出油口导通，顺序阀的先导油口F与卷扬马达11的下降高压油口D导通。

在本实施例中，当需要重物或梯架下降时，马达换向阀12控制卷扬马达11的下降高压油口D与系统进油油路导通，压力油通过马达换向阀12的工作油口B流向卷扬马达的下降高压油口D，同时，压力油通过马达换向阀12的工作油口B流向顺序阀的先导油口F，顺序阀的一个工作油口与单向阀的进油口导通，即平衡阀17的一个工作油口与卷扬马达的起升高压油口C导通，最终，卷扬马达11和平衡阀17共同控制卷扬卷动，实现重物或梯架的匀速下降，进而提高了卷扬机构动作的安全性。

液控换向阀的具体形式有多种，液控换向阀可以为二位三通换向阀，或者例如图4所示，液控换向阀为二位四通换向阀。

本发明实施例还提供了一种工程机械，包括卷扬机构，以及前述任一实施例的卷扬液压控制系统，通过设定液控换向阀的工作压力大于系统背压，使得卷扬马达停止运转时，卷扬制动器内的压力油能够及时通过液控换向阀经系统泄油管路回到油箱卸荷，卷扬制动器关闭，可靠制动卷扬，从而能够有效地防止重物或梯架下滑所引起的安全事故的发生，提高了卷扬机构动作的安全性，进而改善了工程机械的安全可靠性。本发明所提供的工程机械包括消防车、高空作业车或起重机。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种卷扬液压控制系统，其特征在于，包括：卷扬马达、马达换向阀、卷扬制动器、液控换向阀和开关控制阀，其中，

所述开关控制阀的第一进油口和第二进油口分别与所述卷扬马达的起升高压油口和下降高压油口导通，所述开关控制阀的出油口与所述液控换向阀的控制油口导通；

当所述控制油口处的油压大于所述液控换向阀的设定工作压力时，所述液控换向阀由所述液控换向阀的第一工作位置切换至第二工作位置，所述第一工作位置配置为所述液控换向阀的工作油口和泄油口导通，所述第二工作位置配置为所述液控换向阀的工作油口和进油口导通。

2.如权利要求1所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，还包括：设置于所述液控换向阀的进油口处的压力控制阀。

3.如权利要求2所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述压力控制阀具体为减压阀。

4.如权利要求1所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述开关控制阀具体为梭阀。

5.如权利要求1～4任一所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，还包括，平衡阀，所述平衡阀包括单向阀和顺序阀，所述单向阀设置于所述卷扬马达的起升高压油口处，所述顺序阀的两个工作油口分别与所述单向阀的进油口和出油口导通，所述顺序阀的先导油口与所述卷扬马达的下降高压油口导通。

6.如权利要求1所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述液控换向阀包括二位三通换向阀或二位四通换向阀。

7.一种工程机械，其特征在于，包括卷扬机构，以及如权利要求1～6任一所述的卷扬液压控制系统。

8.如权利要求7所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括消防车、高空作业车或起重机。