CN103671326B - 起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀；该浮动控制阀的阀体内集有用于卷扬马达浮动的压力元件和换向元件，阀体外部设置有第一油口和第二油口；第一油口和第二油口分别与卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口对接；当卷扬马达处于浮动状态时，马达中的液压油通过马达第二工作油口直接进入阀体内，经压力元件和换向元件及马达的第一工作油口重新回到卷扬马达中，浮动控制阀和卷扬马达之间无需经过管路连接，使马达两油口之间通道减短，减小油液循环阻力小和压力元件和马达之间的容积，降低对卷扬马达对补油速度和补油量的要求，提高系统的相对稳定裕度，缩短了系统的稳定时间，并且该浮动控制阀可实现主控油路中安装有平衡阀的卷扬马达具有浮动功能。

Description

起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀。

背景技术

为了提高超大吨位起重机吊臂的承载能力，超起机构便应运而生，由于超起和吊臂配合的固有形式，超起卷扬马达3’一般需要具有自由浮动功能，也就是说，在主臂伸长和超起变幅下落时，断开马达与油泵的连接，连通马达两油口马达可自由转动，使钢丝绳可在外力作用下从卷扬中拉出。

当卷扬马达3’浮动时，由于卷扬钢丝绳的重力作用，使得卷扬马达3’有加速旋转的趋势（即失速现象），为避免卷扬中钢丝绳快速下落易造成事故，所以卷扬马达3’浮动时要求其浮动油路必须有防止失速的功能。现有技术主要通过以下方法实现上述卷扬马达3’浮动的功能，具体描述如下。

请参考图1，图1为现有技术中起重机的卷扬马达控制系统的液压原理图。

图1中给出了卷扬马达3’的一种控制系统，包括卷扬马达3’、超起主阀1’、液压泵2’等部件，超起主阀1’中集成有二位四通换向阀1’1、两位二通换向阀1’2、两个溢流阀1’3，其中液压泵2’、超起主阀1’中的两位四通换向阀、两个溢流阀1’3以及背压阀4’等部件构成主控油路，以满足卷扬马达3’正常作业需求，另外所述超起主阀1’中的两位二通换向阀1’2和背压阀4’构成浮动油路，以满足卷扬马达3’浮动工作的需求。

由图1中，可以看出现有技术中卷扬马达3’浮动控制功能集成在超起主阀1’中，当需要马达做浮动动作时-Ya和-Yb失电、-Yc得电，断开马达与油泵的连接，连通卷扬马达两油口，使卷扬马达具有浮动功能。卷扬马达在此时的防失速控制，是靠主阀中的阻尼和管路中的背压阀4’来抵消重物产生的扭矩。

目前，超起卷扬的浮动控制功能主要集成在超起主阀1’中，当需要浮动控制时则必须通过长长的管路把马达两油口沟通，这样卷扬马达3’两油口之间的储油量比较大，油液的压缩量也相对较大，对补油速度和补油量的要求较高，易发生失速现象，降低了系统的稳定性。

其次，为防止失速，沟通卷扬马达3’两油口之间的管路用管式背压阀4’和超起主阀1’中的阻尼相沟通，背压阀4’和阻尼的调节很不方便。

另外，若把背压阀4’换成平衡阀的控制形式，由于平衡阀具有单向锁止功能，在没有先导压力的情况下只能进油不能出油，即马达只能带着负载起升，不能下落，此系统就不能实现马达的浮动功能，故该液压控制系统的使用压力元件具有很大的局限性。

因此，如何使卷扬马达的控制系统具有比较高的稳定裕度，缩短了系统的稳定时间，且使系统使用压力元件具有很大的灵活性，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀，具有上述浮动控制阀的卷扬马达控制系统浮动工作时，卷扬马达两油口之间外部连通通道减短，控制系统具有比较高的稳定裕度，缩短了系统的稳定时间，另外，该浮动控制阀可实现主控油路中安装有平衡阀的卷扬马达具有浮动功能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于卷扬马达控制系统的浮动控制阀，包括阀体，所述阀体内集有用于卷扬马达浮动的压力元件和换向元件；

所述阀体外部设置有第一油口和第二油口；当所述换向元件处于第一工作状态时，所述第一油口和所述第二油口通过所述压力元件连通；当所述换向元件处于第二工作状态时，所述第一油口和所述第二油口断开；

并且，所述第一油口和所述第二油口分别与所述卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口对接。

优选地，所述压力元件为压力阀，所述换向元件为换向阀，所述阀体内部具体设有：

第一油道，用于连通所述换向阀的第一工作油口和所述第一油口；

第二油道，用于连通所述换向阀的第二工作油口和所述压力阀的第一工作油口；

第三油道，用于连通所述压力阀的第二工作油口和所述第二油口。

优选地，所述换向阀为两位两通电磁换向阀，当所述换向阀处于第一工作位置时，所述第一油口和所述第二油口连通；当所述换向阀处于第二工作位置时，所述第一油口和所述第二油口断开。

优选地，所述压力元件的压力可调。

优选地，所述阀体外部设有第四油口和第五油口，所述第四油口和所述第五油口分别用于连通驱动卷扬马达作业的主控油路和所述卷扬马达的第一工作油口、所述控制油路和所述卷扬马达的第二工作油口；当所述换向元件处于第二工作状态，所述主控油路工作时，所述第四油口、所述卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口以及所述第五油口导通。

优选地，所述第五油口与所述主控油路上设置的平衡阀的第一工作油口对接，所述第五油口通过所述平衡阀的第二工作油口连通所述主控油路。

优选地，所述浮动控制阀的阀体外部还设有用于连通所述平衡阀的先导油口连通的第三油口，所述第一油口与所述第三油口通过所述阀体内部管道连通。

当本发明所提供的浮动控制阀应用于卷扬马达控制系统进行浮动工作时，因浮动控制阀的阀体的第一油口和第二油口分别直接与卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口对接，这样当卷扬马达处于浮动状态时，卷扬马达中的液压油直接进入浮动控制阀的阀体内，经压力元件和换向元件重新回到卷扬马达，浮动控制阀和卷扬马达之间无需经过管路连接，大大缩短了卷扬马达两油口之间的通道长度，减弱了管路对液压油的阻力，进而可以降低对补油速度和补油量的要求，增加了卷扬马达控制系统浮动工作的稳定性。

另外，由于将卷扬马达浮动工作的压力元件和换向元件独立于卷扬马达控制系统中的超起主阀之外，且靠近马达安装，不仅可以简化超起主阀的结构，而且对于主控油路上各零部件由于不受浮动油路的约束，超起主阀中集成的各部件具有更灵活的选择空间，例如超起主阀中用于换向的两位四通阀可以选用O型阀（E型阀），也可以选用Y型阀。

在上述浮动控制阀的基础上，本发明还提供了一种卷扬马达控制系统，包括驱动卷扬马达作业的主控油路和用于卷扬马达浮动的浮动油路；所述主控油路上设置有用于卷扬马达作业换向的换向集成阀，所述卷扬马达控制系统具有上述任一项所述的浮动控制阀，所述浮动油路由所述浮动控制阀构成。

此外，本发明还提供了一种起重机，具有卷扬马达控制系统以及卷扬系统，所述卷扬马达控制系统为上述任一项所述的卷扬马达控制系统。

因起重机及其卷扬马达液压控制系统具有上述浮动控制阀，故两者也具有浮动控制阀的上述技术效果。

附图说明

图1为现有技术中起重机的卷扬马达控制系统的液压原理图；

图2为本发明一种具体实施例中卷扬马达控制系统的液压原理图；

图3为该实施例中浮动控制阀的液压原理图；

图4为本发明一种具体实施例中浮动控制阀和平衡阀两者连接的液压原理图；

图5为浮动控制阀的另一液压原理图。

其中，图1中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

1’超起主阀、2’液压泵、3’卷扬马达等部件、1’1二位四通换向阀、1’2两位二通换向阀、1’3溢流阀、4’背压阀。

其中，图2至图4中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

1液压泵、2卷扬、3超起主阀、31两位四通换向阀、32溢流阀、4浮动控制阀、41换向阀、42压力阀、5平衡阀、6卷扬马达、6a第一工作油口、6b第二工作油口。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀，具有上述浮动控制阀的卷扬马达控制系统浮动工作时，卷扬马达两油口之间外部连通通道减短，系统具有比较高的稳定裕度，缩短了系统的稳定时间，另外，该浮动控制阀可实现主控油路中安装有平衡阀的卷扬马达具有浮动功能。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2和图3，图2为本发明一种具体实施例中卷扬马达控制系统的液压原理图；图3为该实施例中浮动控制阀的液压原理图。

本发明中提供的卷扬马达控制系统，包括驱动卷扬马达6作业的主控油路和用于卷扬马达6浮动的浮动油路，在主控油路的作用下，卷扬马达6可以带载做起升或下落转动，从而实现卷扬2中钢丝绳的收放；在浮动油路的作用下，卷扬马达6可以由负载带动做下落转动，从而实现卷扬2中钢丝绳的下放；主控油路上设置的主要元件包括液压泵1、换向集成阀以及单向阀8，换向集成阀一般为超起主阀3，超起主阀3的阀体内集成有两位四通换向阀31和溢流阀32；主控油路的工作原理与现有技术基本相同，浮动油路由本发明所提供的浮动控制阀构成。

本发明所提供的浮动控制阀的阀体内集有用于卷扬马达6浮动的压力元件和换向元件，换向元件在卷扬马达6浮动工作时主要起到连通或断开卷扬马达6的第一工作油口6a和第二工作油口6b；当换向元件处于第一工作状态时，第一油口A和第二油口B通过压力元件连通；当换向元件处于第二工作状态时，第一油口A和第二油口B断开。

压力元件设置于第一工作油口6a和第二工作油口6b的连通路上，并提供一定的负载扭矩，抵消钢丝绳等部件产生的外负载扭矩的作用，压力元件和换向元件中提供抵消负载扭矩的部件可以为阻尼，也可以为压力阀，通过节流作用来抵消外负载扭矩，起到马达转速可控的作用。

其中，外负载扭矩包括两部分：第一部分为从超起卷扬中绕出钢丝绳的重量；第二部分为吊臂伸出时对钢丝绳产生的拉力。压力元件的节流作用要足以平衡由于钢丝绳的重量和外界拉力而产生的扭矩。

并且，本发明所提供的浮动控制阀的阀体外部设置有分别与卷扬马达6的第一工作油口6a和第二工作油口6b直接对接的第一油口A和第二油口B。

需要说明的是，本文中所述的直接对接是说连接的两油口不经过管路直接连接，对于两油口实现直接对接的方式很多，例如在阀体上直接加工出与卷扬马达6油口相配合的端部，连接时直接将阀体卡接或螺纹等连接到卷扬马达6上；当然，对于一些为了实现浮动控制阀与卷扬马达6相应油口直接连接而增加的第三连接部件，是包括在本文的保护范围之内的，例如增加法兰部件实现两油口的直接连接等，这是为了实现两油口的直接连接的手段。

另外，本发明中所述的卷扬马达6的工作油口指的是马达的进油口和出油口。

当本发明所提供的浮动控制阀应用于卷扬马达控制系统进行浮动工作时，因浮动控制阀的阀体的第一油口A和第二油口B直接对接卷扬马达6的第一工作油口6a和第二工作油口6b，这样卷扬马达6中的液压油直接进入浮动控制阀的阀体内，经压力元件和换向元件重新回到卷扬马达6，浮动控制阀和卷扬马达6之间无需经过管路连接，使马达两油口之间通道减短，减小油液循环阻力小和压力元件和马达之间的容积，降低对卷扬马达6对补油速度和补油量的要求，提高系统的相对稳定裕度，缩短了系统的稳定时间。

另外，由于将卷扬马达6浮动工作的压力元件和换向元件独立于卷扬马达控制系统中的超起主阀3之外，且靠近马达安装，不仅可以简化超起主阀3的结构，超起主阀3中集成的各部件具有更灵活的选择空间，例如超起主阀3中用于换向的两位四通阀可以选用O型阀（E型阀），也可以选用Y型阀，而且对于主控油路上各零部件由于不受浮动油路的约束，该浮动控制阀可实现主控油路中安装有平衡阀的卷扬马达具有浮动功能。

在一种具体的实施方式中，浮动控制阀中集成的换向元件可以为换向阀，压力元件可以为压力阀，阀体内部设有第一油道、第二油道和第三油道，第一油道用于连通换向阀的第一工作油口和第一油口A；第二油道用于连通换向阀的第二工作油口和压力阀的第一工作油口；第三油道用于连通压力阀的第二工作油口和第二油口B。

当换向阀处于第一工作位置时，换向阀的第一工作油口和第二工作油口导通，从而实现第一油口A和第二油口B的连通，此时卷扬马达6处于浮动状态；当换向阀处于第二工作位置时，换向阀的第二工作油口和第一工作油口断开，从而实现第一油口A和第二油口B的断开，此时卷扬马达6处于非浮动状态，可以进行控制主控油路中的控制部件，使卷扬马达6处于工作状态。

上述实施例中的换向阀可以为两位两通电磁换向阀，当换向阀处于第一工作位置时，第一油口A和第二油口B连通；当换向阀处于第二工作位置时，第一油口A和第二油口B断开。

在一种优选的实施方式中，压力元件的压力可调，即上述实施例中的压力阀为比例可调式压力阀，如图5所示，这样，当起重机的外部负载扭矩发生变化时，可以实时调节压力阀的压力以适应负载的变化，可有效的抵消负载防止失速，从而实现智能控制，提高可靠性。

上述各实施例中，阀体外部还可以设有第四油口A’和第五油口B’，第四油口A’和第五油口B’分别用于连通驱动卷扬马达作业的主控油路和卷扬马达的第一工作油口、控制油路和卷扬马达的第二工作油口；当换向元件处于第二工作状态，主控油路工作时，第四油口A’、卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口以及第五油口B’导通。具体地，当主控油路的液压油依次流过第四油口A’、卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口以及第五油口B’时，马达做落动作；当主控油路的液压油依次流过第五油口B’、卷扬马达的第二工作油口和第一工作油口以及第四油口A’，马达做起动作。当然，阀体内部还设有第五油道，第五油道用于连通卷扬马达6的第一工作油口和第四油口A’；如图3所示，第四油口A’可以与第一油口A连通，实现第四油口A’和卷扬马达6第一工作油口的连通；阀体外部还可以设有第五油口B’，第五油口B’用于连通驱动卷扬马达6作业的主控油路；同时，阀体内部还设有第六油道，第六油道用于连通卷扬马达6的第二工作油口和第五油口B’；如图3所示，第五油口B’可以与第二油口B连通，实现第五油口B’和卷扬马达6第二工作油口的连通；也就是说，主控油路的一段设置于浮动控制阀的阀体内，这样可以简化外部连接管路，并且连接比较可靠，降低液压油泄露几率。

当然，卷扬马达6的第一工作油口还可以设置三通，分别实现与浮动控制阀的第一油口A和主控油路的连通，使两油路互不干涉。

图4为本发明一种具体实施例中浮动控制阀和平衡阀两者连接的液压原理图。

在上述实施例的基础上，主控油路上还可以设有平衡阀5，平衡阀5的第一工作油口与所述浮动控制阀的第五油口B’对接，所述第五油口B’通过平衡阀5的第二工作油口连通主控油路；具体地，平衡阀5的第二工作油口可以直接连通超起主阀3中两位四通换向阀31的其中一工作油口。

也就是说，平衡阀5和浮动控制阀的两连通油口无需经过管路，直接实现连接，最大限度的减小了平衡阀和马达第二油口之间的容积，可提高系统的相对稳定裕度，缩短系统的稳定时间。

另外，平衡阀5相对现有技术中的背压阀可以实现对钢丝绳下落速度更加合理的控制，可最大限度的防止马达在工作过程中由于外载作用而出现的失速故障。

进一步地，上述各实施例中平衡阀5的先导油口可以与浮动控制阀的第一油口A连通，以下给出了一种用于与先导油口连接的浮动控制阀的结构。

在浮动控制阀的阀体外部加工第三油口X，在阀体内部加工第四油道，第四油道用于连通第三油口X和第一油道，所述先导油口连接于第三油口X，进而通过阀体内部的第四油道连通第一油道。这样，因平衡阀的先导油口处的压力来自卷扬马达的第一油口，当卷扬马达处于浮动状态时，先导油口处的压力小于开启压力，故平衡阀处于关闭锁止状态，避免浮动工作液压油的泄漏，进一步保证了卷扬马达浮动工作的安全性。

在上述浮动控制阀和卷扬马达控制系统的基础上，本发明还提供了一种起重机，具有卷扬马达控制系统以及卷扬系统，所述卷扬马达控制系统为上述任一实施例所述的卷扬马达控制系统。

因起重机及其卷扬马达液压控制系统具有上述浮动控制阀，故两者也具有浮动控制阀的上述技术效果。

起重机其他部分的资料请参考现有技术，在此不在赘述。

以上对本发明所提供的起重机及其卷扬马达控制系统、用于该系统的浮动控制阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于卷扬马达控制系统的浮动控制阀，其特征在于，包括阀体，所述阀体内集有用于卷扬马达浮动的压力元件和换向元件；

所述阀体外部设置有第一油口和第二油口；当所述换向元件处于第一工作状态时，所述第一油口和所述第二油口通过所述压力元件连通；当所述换向元件处于第二工作状态时，所述第一油口和所述第二油口断开；

并且，所述第一油口和所述第二油口分别与所述卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口对接；

所述阀体外部设有第四油口和第五油口，所述第四油口用于连通驱动卷扬马达作业的主控油路和所述卷扬马达的第一工作油口；所述第五油口用于连通控制油路和所述卷扬马达的第二工作油口；当所述换向元件处于第二工作状态，所述主控油路工作时，所述第四油口、所述卷扬马达的第一工作油口和第二工作油口以及所述第五油口导通。

2.如权利要求1所述的浮动控制阀，其特征在于，所述压力元件为压力阀，所述换向元件为换向阀，所述阀体内部具体设有：

第一油道，用于连通所述换向阀的第一工作油口和所述第一油口；

第二油道，用于连通所述换向阀的第二工作油口和所述压力阀的第一工作油口；

第三油道，用于连通所述压力阀的第二工作油口和所述第二油口。

3.如权利要求2所述的浮动控制阀，其特征在于，所述换向阀为两位两通电磁换向阀，当所述换向阀处于第一工作状态时，所述第一油口和所述第二油口连通；当所述换向阀处于第二工作状态时，所述第一油口和所述第二油口断开。

4.如权利要求1所述的浮动控制阀，其特征在于，所述压力元件的压力可调。

5.如权利要求1至4任一项所述的浮动控制阀，其特征在于，所述第五油口与所述主控油路上设置的平衡阀的第一工作油口对接，所述第五油口通过所述平衡阀的第二工作油口连通所述主控油路。

6.如权利要求1至4任一项所述的浮动控制阀，其特征在于，所述浮动控制阀的阀体外部还设有用于连通平衡阀的先导油口的第三油口，所述第一油口与所述第三油口通过阀体内部管道连通。

7.一种卷扬马达控制系统，包括驱动卷扬马达作业的主控油路和用于卷扬马达浮动的浮动油路；所述主控油路上设置有用于卷扬马达作业换向的换向集成阀，其特征在于，所述卷扬马达控制系统具有上述权利要求1-6任一项所述的浮动控制阀，所述浮动油路由所述浮动控制阀构成。

8.一种起重机，具有卷扬马达控制系统以及卷扬系统，其特征在于，所述卷扬马达控制系统为权利要求7所述的卷扬马达控制系统。