CN104609321A - 一种起重机臂架变幅液压控制系统、变幅装置和起重机 - Google Patents

一种起重机臂架变幅液压控制系统、变幅装置和起重机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种起重机臂架变幅液压控制系统，包括压力油源、控制手柄、变幅油缸、换向阀、油箱；所述换向阀包括过渡位，在该过渡位，所述变幅油缸的有杆腔与所述压力油源不连通，所述变幅油缸的无杆腔通过所述换向阀的第二工作油口和回油口与所述油箱连通以实现回油，且所述变幅油缸的有杆腔通过所述换向阀的第一工作油口和回油口与所述油箱连通实现背压补油。本发明也涉及一种变幅装置和起重机。本发明能够提高臂架变幅控制的微动性和变幅落的液压效率。

Description

一种起重机臂架变幅液压控制系统、变幅装置和起重机
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种起重机臂架变幅液压控制系统、变幅装置和起重机。
背景技术
起重机进行起重作业前，需要把吊臂变幅到一定的变幅角度。进行起重业时，吊臂需要通过变幅缸活塞杆的伸缩频繁进行变幅起落。通过变幅对重物进行精确定位时，其变幅的微动性尤为重要；进行大角度范围变幅时，变幅的速度比较重要，会影响作业效率。图1所示为起重机变幅动作的基本原理图。液压系统控制变幅油缸A4活塞杆A3从变幅油缸A4伸出时，使得起重机吊臂A2绕铰点逆时针旋转，变幅角度A5增大，从而实现变幅起。变幅油缸A4活塞杆A3缩回时，使得起重机吊臂A2绕铰点顺时针旋转，变幅角度A5减小，从而实现变幅落。
在变幅的过程中，变幅油缸的液压控制显得尤为重要，其决定了变幅动作的稳定性和安全性。图2为现有的一种变幅系统的液压原理图。如图2所示，起重机变幅控制手柄1’中位时，变幅无动作，换向阀4’出口传递至分流阀3’的压力为零，P口压力只需克服分流阀3’弹簧力，从而打开分流阀3’，将P口的油液泄回T口，这时泵的出口压力特别小，从而达到了无动作时节能的作用。
变幅起时，控制手柄1’动作，换向阀4’换向。P口的油液通过平衡阀10’进入变幅油缸9’的无杆腔7’，使活塞杆8’伸出，实现变幅起动作。换向阀4’的进油口有压力补偿阀5’，换向阀4’在不同的位置时，由于压力补偿阀的不断调整，使换向阀4’的进出口压差始终保持一恒定值，从而保证向执行机构提供一稳定流量，换向阀4’在一固定的开口位置时，就有一定的流量，变幅油缸9’运动速度不受负载变化的影响，其它流量通过分流阀3’回T口。
变幅落时，控制手柄1’从中位到最大位动作时，换向阀4’换向，P口的油液一部分进入油缸的有杆腔8’，同时打开平衡阀9’使无杆腔7’油液流出，实现变幅落动作；P口另一部分通过分流阀3’流回油箱T。有杆腔8’若压力超过溢流阀6’的设定值，油液则溢流至油箱T。换向阀4’的进油口有压力补偿阀5’，换向阀4’在不同的位置时，由于压力补偿阀的不断调整，使换向阀4’的进出口压差始终保持一恒定值，从而保证向油缸的有杆腔8’提供一稳定流量，换向阀4’在一固定的开口位置时，就有一定的流量，油缸运动速度不受负载变化的影响，其它流量通过分流阀3’回T口。
虽然现有技术中能保持变幅控制的稳定性和安全性，但是目前中小吨位起重机用于变幅控制的阀，其结构为多个阀和其它元件通过阀体集成连接。变幅起采用比例系统，手柄微开口时，系统微动性较差。变幅落时，通过手柄移动角度的大小来控制平衡阀开口的大小，从而控制变幅落的速度。该种变幅落的控制方式，依靠吊臂的自重变幅落，速度受手柄控制，但是在变幅角度比较大时，变幅落的速度比较慢，影响作业效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重机臂架变幅液压控制系统、变幅装置和起重机，以确保提高臂架变幅控制的微动性和变幅落的液压效率。
为实现上述目的，本发明提供一种起重机臂架变幅液压控制系统，包括压力油源、控制手柄、变幅油缸、换向阀、油箱，所述换向阀的第一工作油口和第二工作油口分别与所述变幅油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述换向阀的进油口与所述压力油源连通，所述换向阀的回油口与所述油箱连通；所述控制手柄与所述换向阀两端的控制腔连通，以控制所述换向阀换向；
其中，所述换向阀包括过渡位，在该过渡位，所述变幅油缸的有杆腔与所述压力油源不连通，所述变幅油缸的无杆腔通过所述换向阀的第二工作油口和回油口与所述油箱连通以实现回油，且所述变幅油缸的有杆腔通过所述换向阀的第一工作油口和回油口与所述油箱连通实现背压补油。
进一步地，所述换向阀的回油口包括第一回油口和第二回油口，所述换向阀的阀芯上靠近该第一回油口的部分具有第一环形槽，所述换向阀的阀芯上靠近该第二回油口的部分具有第二环形槽；在所述控制手柄微动时，所述变幅油缸的有杆腔能够通过所述第一环形槽与所述油箱连通，所述变幅油缸的无杆腔能够通过所述第二环形槽与所述油箱连通。
进一步地，所述换向阀具有进油口，该进油口位于所述第一环形槽和所述第二环形槽之间；所述换向阀的进油口与所述第二环形槽之间设置有第三环形槽；
在所述过渡位，所述换向阀的进油口与所述换向阀的第一工作油口之间被所述换向阀的阀体封闭，所述第一工作油口与所述油箱经所述第一环形槽连通，所述第二工作油口与所述油箱经所述第二环形槽连通。
进一步地，在所述控制手柄微动时，所述换向阀的阀芯能够在微动区域内控制通过所述换向阀的进油口进入所述有杆腔的油液的流通面积。
进一步地，还包括压力平衡阀，所述换向阀的第二工作油口经所述压力平衡阀与所述变幅油缸的无杆腔连通，所述压力平衡阀的控制端与所述控制手柄连通，以通过平稳的先导油打开所述压力平衡阀。
进一步地，还包括压力补偿阀，所述压力补偿阀设置在所述换向阀的进油口与所述压力油源之间；所述换向阀上设置有负载反馈压力油口，所述负载反馈压力油口与所述压力补偿阀的弹簧侧的控制端连通。
进一步地，还包括分流阀，所述分流阀的一端与所述压力油源连通，另一端与所述油箱连通，且所述分流阀弹簧侧的控制端与所述换向阀的负载反馈压力油口连通；所述分流阀弹簧侧的控制端和所述压力补偿阀的弹簧测的控制端之间设有单向阀，所述单向阀的入口与所述压力补偿阀的弹簧测的控制端连通，所述单向阀的出口与所述分流阀的弹簧侧的控制端连通；以及单向溢流阀，所述单向溢流阀的入口与所述变幅油缸的有杆腔连通，所述单向溢流阀的出口与所述油箱连通。
进一步地，还包括主溢流阀，所述主溢流阀并联在所述压力油源和油箱之间。
本发明还提供一种起重机臂架变幅装置，其包括上述的液压控制系统。
本发明还涉及一种起重机，其包括上述的起重机臂架变幅装置。
本发明在换向阀中设置一个过渡位，根据不同手柄开口角度来决定是通过背压给有杆腔补油还是把换向阀进油口的油液引入有杆腔。同时设置微动区域，以使手柄微开口变幅落时速度较慢，微动性较好；过了微开口区域有高压油进入变幅缸有杆腔，同时使变幅缸无杆腔压力增大，提升了变幅落的速度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有技术的起重机臂架变幅机构的原理图。
图2为现有技术的起重机臂架变幅液压控制系统的原理图。
图3为本发明的起重机臂架变幅液压控制系统的一个具体实施例的原理图。
图4为本发明的起重机臂架变幅液压控制系统的主阀的一个具体实施例的剖面图。
图5～8为本发明的起重机臂架变幅液压控制系统的换向阀的阀芯的一个实施例的局部放大图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图3所示，本发明的起重机臂架变幅液压控制系统的一个具体实施例包括压力油源P、控制手柄1、变幅油缸9、换向阀4、油箱T，所述换向阀4的第一工作油口和第二工作油口分别与所述变幅油缸9的有杆腔8和无杆腔7连通，所述换向阀4的进油口与所述压力油源P连通，所述换向阀4的回油口与所述油箱T连通；所述控制手柄1与所述换向阀4两端的控制腔连通，以控制所述换向阀4换向；其中，所述换向阀4包括过渡位，在该过渡位，所述变幅油缸9的有杆腔8与所述压力油源P不连通，所述变幅油缸9的无杆腔7通过所述换向阀4的第二工作油口和回油口与所述油箱T连通以实现回油，且所述变幅油缸9的有杆腔8通过所述换向阀4的第一工作油口和回油口与所述油箱T连通实现背压补油。本发明的技术方案运用系统集成的思想，变幅起落采用同一换向阀阀杆。使变幅起为比例控制，变幅落时换向阀增加一过渡位，根据不同手柄开口角度来决定是通过背压给有杆腔补油还是把换向阀进油口的油液引入有杆腔。
进一步地，结合图4～8所示，所述换向阀4的回油口包括第一回油口T1和第二回油口T2，所述换向阀4的阀芯上靠近该第一回油口T1的部分具有第一环形槽16，所述换向阀4的阀芯上靠近该第二回油口T2的部分具有第二环形槽17；在所述控制手柄1微动时，所述变幅油缸9的有杆腔8能够通过所述第一环形槽16与所述油箱T连通，所述变幅油缸9的无杆腔7能够通过所述第二环形槽17与所述油箱T连通。这样的设置，在变幅角度较大时，变幅缸无杆腔压力较小，手柄微开口变幅落时速度较慢，微动性较好；过了微开口区域有高压油进入变幅缸有杆腔，同时使变幅缸无杆腔压力增大，提升了变幅落的速度，变幅落速度大小可以通过控制手柄开口角度的大小来控制，不影响变幅速度的可控性。
另外，所述换向阀的进油口位于所述第一环形槽16和所述第二环形槽17之间；所述换向阀4的进油口与所述第一环形槽16之间设置有换向阀的进油口O；所述换向阀4的进油口与所述第二环形槽17之间设置有第三环形槽18。所述过渡位，所述换向阀的进油口与所述换向阀的第一工作油口之间被所述换向阀4的阀体封闭，所述第一工作油口与所述油箱T经所述第一环形槽16连通，所述第二工作油口与所述油箱T经所述第二环形槽17连通。在所述控制手柄1微动时，所述换向阀4能够通过所述换向阀的进油口O控制进入所述有杆腔8的油液的流通面积。上述设置，保证了手柄微动时在变幅起微动区域内，主阀进油口少量油液通过换向阀无杆腔进油口的环形槽进入变幅缸无杆腔，环形槽在微动区域可以较好的控制油液的通流面积，从而提升变幅起的微动性。
为了使得变幅落的速度比较平稳，本实施例还还包括压力平衡阀10，所述换向阀4的第二工作油口经所述压力平衡阀10与所述变幅油缸9的无杆腔7连通，所述压力平衡阀10的控制端与所述控制手柄1连通，以通过平稳的先导油打开所述压力平衡阀10。
为了进一步地提高系统运行可靠性，还包括压力补偿阀5，所述压力补偿阀5设置在所述换向阀的进油口与所述压力油源之间；所述换向阀4上设置有负载反馈压力油口，所述负载反馈压力油口与所述压力补偿阀5的弹簧侧的控制端连通，从而确保油缸大腔压力增大时，在一定的先导油压力下平衡阀开口有关小的趋势。
为了提升系统调速性，本实施例中还包括分流阀3，所述分流阀3的一端与所述压力油源P连通，另一端与所述油箱T连通，且所述分流阀3弹簧侧的控制端与所述换向阀4的负载反馈压力油口连通；所述分流阀3弹簧侧的控制端和所述压力补偿阀5的弹簧测的控制端之间设有单向阀，所述单向阀的入口与所述压力补偿阀5的弹簧测的控制端连通，所述单向阀的出口与所述分流阀3的弹簧侧的控制端连通；以及单向溢流阀6，所述单向溢流阀6的入口与所述变幅油缸9的有杆腔8连通，所述单向溢流阀6的出口与所述油箱T连通。
同样为了确保系统安全性，本实施例还包括主溢流阀2，所述主溢流阀2并联在所述压力油源P和油箱T之间。
下面结合上述结构，对本发明的操作方式进行简要说明：
变幅起，手柄微开口时先导油使换向阀4阀杆左移，主阀进油口14少量油液通过换向阀无杆腔进油口的环形槽18(图4中两竖直实线之间)进入变幅油缸9的无杆腔7，变幅油缸9的有杆腔8油液经换向阀上的第一回油口T1流回油箱；在原有阀口的基础上增加该环形槽18，换向阀在该环形槽区域内左右移动时油液流量(即流速)基本保持不变，在微动区域可以较好的控制油液的通流面积，从而提升变幅起的微动性。
变幅落，手柄微开口时先导油使换向阀4阀杆右移，同时打开平衡阀10，无杆腔油液通过换向阀第二回油口T2的环形槽回到油箱，此时P口的油液不进入变幅缸的有杆腔8，通过吊臂的自重实现变幅落，变幅落的同时有杆腔通过第一回油口T1补油，如果该第一回油口T1补油不足则通过单向阀和溢流阀的集成阀6补油；在微动区域时如图5和图7所示换向阀4增加过渡位，此时第二回油口T2打开，换向阀的进油口O还没有打开，第一回油口T1一直处于给有杆腔补油状态；在微动区域内，环形槽17可以较好的控制通流面积从而较好的控制变幅缸无杆腔的通流量，也起到一定的节流作用，提升了微动性；在该区域内主要通过换向阀的进油口O在两虚线15之间的移动距离，以及无杆腔回油口位移虚线15’和左实线的移动距离之间来实现控制微动效果，使得换向阀的进油口O不与变幅缸有杆腔导通，而第二回油口T2与变幅缸无杆腔导通。换向阀4阀杆继续右移时，即微动区域的第二阶段，P口油液经过换向阀的进油口O后一部分经变幅油缸有杆腔进油口11进入变幅缸有杆腔，另一部分油液经换向阀第一回油口T1流回油箱。过了微开口区域，随着换向阀4阀杆右移主阀进油口14的高压油通过换向阀的进油口O进入变幅缸有杆腔的过流面积不断增加，进入变幅缸有杆腔的流量即流速也不断增加，使有杆腔压力增大同时无杆腔的压力也增大，有效提升了变幅角度较大时变幅落的速度。在微动区域到手柄角度最大的操作过程中换向阀补油口逐渐关闭，换向阀的进油口O和第二回油口T2逐渐增大。如果有杆腔压力过大则通过溢流阀溢流6溢流，控制变幅缸有杆腔的最大压力。
本发明也提供一种起重机臂架变幅装置，其包括上述的液压控制系统。
本发明也提供一种起重机，其包括上述的起重机臂架变幅装置。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种起重机臂架变幅液压控制系统，其特征在于，包括压力油源(P)、控制手柄(1)、变幅油缸(9)、换向阀(4)、油箱(T)，所述换向阀(4)的第一工作油口和第二工作油口分别与所述变幅油缸(9)的有杆腔(8)和无杆腔(7)连通，所述换向阀(4)的进油口与所述压力油源(P)连通，所述换向阀(4)的回油口与所述油箱(T)连通；所述控制手柄(1)与所述换向阀(4)两端的控制腔连通，以控制所述换向阀(4)换向；
其中，所述换向阀(4)包括过渡位，在该过渡位，所述变幅油缸(9)的有杆腔(8)与所述压力油源(P)不连通，所述变幅油缸(9)的无杆腔(7)通过所述换向阀(4)的第二工作油口和回油口与所述油箱(T)连通以实现回油，且所述变幅油缸(9)的有杆腔(8)通过所述换向阀(4)的第一工作油口和回油口与所述油箱(T)连通实现背压补油。
2.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述换向阀(4)的回油口包括第一回油口(T1)和第二回油口(T2)，所述换向阀(4)的阀芯上靠近该第一回油口(T1)的部分具有第一环形槽(16)，所述换向阀(4)的阀芯上靠近该第二回油口(T2)的部分具有第二环形槽(17)；在所述控制手柄(1)微动时，所述变幅油缸(9)的有杆腔(8)能够通过所述第一环形槽(16)与所述油箱(T)连通，所述变幅油缸(9)的无杆腔(7)能够通过所述第二环形槽(17)与所述油箱(T)连通。
3.如权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述换向阀具有进油口(O)，该进油口(O)位于所述第一环形槽(16)和所述第二环形槽(17)之间；所述换向阀的进油口(O)与所述第二环形槽(17)之间设置有第三环形槽(18)；
在所述过渡位，所述换向阀的进油口(O)与所述换向阀的第一工作油口之间被所述换向阀(4)的阀体封闭，所述第一工作油口与所述油箱(T)经所述第一环形槽(16)连通，所述第二工作油口与所述油箱(T)经所述第二环形槽(17)连通。
4.如权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，在所述控制手柄(1)微动时，所述换向阀(4)的阀芯能够在微动区域内控制通过所述换向阀的进油口(O)进入所述有杆腔(8)的油液的流通面积。
5.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括压力平衡阀(10)，所述换向阀(4)的第二工作油口经所述压力平衡阀(10)与所述变幅油缸(9)的无杆腔(7)连通，所述压力平衡阀(10)的控制端与所述控制手柄(1)连通，以通过平稳的先导油打开所述压力平衡阀(10)。
6.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括压力补偿阀(5)，所述压力补偿阀(5)设置在所述换向阀的进油口(O)与所述压力油源之间；所述换向阀(4)上设置有负载反馈压力油口，所述负载反馈压力油口与所述压力补偿阀(5)的弹簧侧的控制端连通。
7.如权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，还包括分流阀(3)，所述分流阀(3)的一端与所述压力油源(P)连通，另一端与所述油箱(T)连通，且所述分流阀(3)弹簧侧的控制端与所述换向阀(4)的负载反馈压力油口连通；所述分流阀(3)弹簧侧的控制端和所述压力补偿阀(5)的弹簧测的控制端之间设有单向阀，所述单向阀的入口与所述压力补偿阀(5)的弹簧测的控制端连通，所述单向阀的出口与所述分流阀(3)的弹簧侧的控制端连通；以及单向溢流阀(6)，所述单向溢流阀(6)的入口与所述变幅油缸(9)的有杆腔(8)连通，所述单向溢流阀(6)的出口与所述油箱(T)连通。
8.如权利要求7所述的液压控制系统，其特征在于，还包括主溢流阀(2)，所述主溢流阀(2)并联在所述压力油源(P)和油箱(T)之间。
9.一种起重机臂架变幅装置，其特征在于，包括如权利要求1～8任一个所述的液压控制系统。
10.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求9所述的起重机臂架变幅装置。
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