CN105217508A - 一种卷扬制动器控制系统、方法及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷扬制动器控制系统、方法及起重机，其中，卷扬制动器控制系统，包括马达、卷扬制动器、液控换向阀和梭阀，马达的第一油口连通梭阀的第一进油口，马达的第二油口连通梭阀的第二进油口，梭阀的出油口并列连通液控换向阀的液控端和液控换向阀的第一油口，液控换向阀的第二油口连通卷扬制动器，液控换向阀的第三油口连通油箱，液控换向阀通过其液控端换向后，液控换向阀的第一油口与第二油口连通，液控换向阀复位后，液控换向阀的第二油口与第三油口连通。本发明将来自马达的负载压力油源，同时用于控制液控换向阀的换向和卷扬制动器的开启，因此，无需设置稳定油源来控制卷扬制动器的启闭，结构简单，开启控制较精准，安全性较高。

Description

一种卷扬制动器控制系统、方法及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种卷扬制动器控制系统、方法及起重机。

背景技术

卷扬机构是起重机械的主要作业机构，用于实现重物的垂直升降工况，在移动式起重机中，普遍使用液压驱动卷扬动作，系统主要由液压马达、减速器、卷扬制动器、平衡阀、主阀及先导控制阀等组成，其中卷扬制动器起到锁住卷扬、防止意外失速及匹配操作性能等作用。卷扬制动器的开启控制与主阀、平衡阀的开启控制匹配对卷扬系统作业安全性、平顺性以及可靠性具有极大的影响。系统匹配不当不但会出现起升跳钩、反转等问题影响作业的平顺性，而且容易发生失速、卷扬下滑等危险事故。

目前卷扬制动器的开启具有多种控制方法，国内主流的控制方法有通过负载压力减压后直接打开卷扬制动器的控制方法、通过负载压力控制稳定油液开启的控制方法、通过先导压力控制换向使用负载压力打开卷扬制动器的方法以及带复杂控制策略的电控开启卷扬制动器方法。

如图1所示，为现有技术中采用负载压力控制稳定油液开启卷扬制动器的控制系统，该系统包括马达1’、卷扬制动器2’、液控换向阀3’和梭阀4’，来自马达1’负载油口的高压油经过梭阀4’，梭阀4’用于选取负载高压，高压油推动液控换向阀3’换向，稳定油液由进油口P进入，通过液控换向阀3’直接控制卷扬制动器2’开启。当负载高压油泄压后，液控换向阀3’回中位，稳定油源直接卸荷，卷扬制动器2’关闭。

上述采用负载压力控制稳定油液开启卷扬制动器的控制方法，存在以下问题：

1)需要通过外部稳定油源开启卷扬制动器，系统设计复杂，连接管路较多。

2)由于液控换向阀采用弹簧机械复位，受惯性影响，响应时间较长；当由于马达泄漏等原因造成失速时，卷扬制动器关闭时间慢，不能及时切断危险动作。

发明内容

本发明的目的是提出一种卷扬制动器控制系统、方法及起重机，其结构简单，开启控制精准，安全性高。

为实现上述目的，本发明提供了一种卷扬制动器控制系统，其包括马达、卷扬制动器、液控换向阀和梭阀，所述马达的第一油口连通所述梭阀的第一进油口，所述马达的第二油口连通所述梭阀的第二进油口，所述梭阀的出油口并列连通所述液控换向阀的液控端和所述液控换向阀的第一油口，所述液控换向阀的第二油口连通所述卷扬制动器，所述液控换向阀的第三油口连通油箱；所述液控换向阀通过其液控端换向后，所述液控换向阀的第一油口与第二油口连通，所述液控换向阀复位后，所述液控换向阀的第二油口与第三油口连通。

在一优选或可选实施例中，在所述梭阀的出油口与所述液控换向阀的第一油口连通的油路上设置有减压阀。

在一优选或可选实施例中，在所述梭阀的出油口与所述液控换向阀的液控端连通的油路上设置有阻尼。

在一优选或可选实施例中，所述梭阀的出油口首先连通过滤器的进油口，所述过滤器的出油口并列连通所述液控换向阀的液控端和所述液控换向阀的第一油口。

在一优选或可选实施例中，所述液控换向阀的第三油口与所述油箱连通的油路上设置有单向阀。

在一优选或可选实施例中，所述减压阀与所述油箱连通的油路上设置有单向阀。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于上述任一实施例中的卷扬制动器控制系统的卷扬制动器控制方法，其包括以下控制过程：

1)卷扬机构未进行任何动作时：液控换向阀处于关闭状态，无任何油源进入卷扬制动器，卷扬制动器处于制动状态；

2)卷扬机构正常工作时：马达的第一油口或第二油口的负载油源通过梭阀进入液控换向阀的液控端，当负载油源的压力达到液控换向阀的开启压力设定值时，液控换向阀开始换向，同时负载油源通过液控换向阀进入卷扬制动器，打开卷扬制动器；

3)卷扬机构工作完成时：马达的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，此时负载油源达不到液控换向阀的开启设定值，液控换向阀复位，负载油源无法进入卷扬制动器，此时卷扬制动器中的液压油通过液控换向阀进入油箱，卷扬制动器处于制动状态；

4)卷扬机构发生失速时：马达的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，卷扬制动器的开启控制压力也瞬间降低，卷扬制动器立即关闭，防止失速继续发生。

在一优选或可选实施例中，通过设置减压阀将来自马达的第一油口或第二油口的负载高压油减压变成设定的控制压力油源，控制压力油源用于推动液控换向阀换向和控制卷扬制动器开启。

在一优选或可选实施例中，通过在液控换向阀的液控端设置阻尼，并通过调整阻尼的规格，达到调整卷扬制动器开启时间和关闭时间的目的。

为实现上述目的，本发明还提供了一种起重机，其包括上述任一实施例中的卷扬制动器控制系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明将马达的负载压力口连通梭阀，梭阀的出油口并列连通液控换向阀的液控端和液控换向阀的第一油口，液控换向阀的第二油口连通卷扬制动器，来自马达的负载压力油源，同时用于控制液控换向阀的换向和用于开启卷扬制动器，因此，无需设置稳定油源来控制卷扬制动器的启闭，结构简单，开启控制精准，且控制压力直接取自卷扬马达的油口，能够防止因为压力调整不当产生的失速风险，且当马达泄露过大导致失速时，能够及时关闭卷扬制动器，防止危险动作发生，显著提升了系统的安全性。

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为现有技术中采用负载压力控制稳定油液开启卷扬制动器的控制系统的原理示意图；

图2为本发明提供的卷扬制动器控制系统的原理示意图；

图3为本发明提供的卷扬制动器控制系统的一具体实施例的原理示意图。

附图中：

1-马达；2-卷扬制动器；3-液控换向阀；4-梭阀；5-减压阀；6-阻尼；

11-主马达；12-副马达；21-主卷扬制动器；22-副卷扬制动器；31-主液控换向阀；32-副液控换向阀；41-主梭阀；42-副梭阀；51-主减压阀；52-副减压阀；61-主阻尼；62-副阻尼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对本发明中涉及到的技术术语进行解释。

卷扬制动器：用于起重机卷扬机构中实现卷扬制动的一种装置。

卷扬制动器控制阀：用于控制卷扬机构卷扬制动器的一种控制阀，通过控制阀的启闭可以控制卷扬制动器的启闭，从而实现卷扬机构的起升与下落。

如图2所示，为本发明提供的卷扬制动器控制系统的示意性实施例，在该示意性实施例中，卷扬制动器控制系统包括马达1、卷扬制动器2和卷扬制动器控制阀V，其中，卷扬制动器控制阀V包括液控换向阀3和梭阀4，马达1的第一油口连通梭阀4的第一进油口，马达1的第二油口连通梭阀4的第二进油口，梭阀4用于选取第一进油口和第二油口中的负载高压，梭阀4的出油口并列连通液控换向阀3的液控端和液控换向阀3的第一油口，液控换向阀3的第二油口连通卷扬制动器2，液控换向阀3的第三油口连通油箱，且液控换向阀3的第三油口与油箱连通的油路上还可以设置有单向阀。

当液压油进入液控换向阀3的液控端时，液控换向阀3能够通过其液控端换向，在液控换向阀3换向后，液控换向阀3的第一油口与液控换向阀3的第二油口连通，经过液控换向阀3的液压油能够通过液控换向阀3的第二油口进入卷扬制动器2，打开卷扬制动器2；当无液压油进入液控换向阀3的液控端时，液控换向阀3复位，液控换向阀3的第一油口与液控换向阀3的第二油口断开，液控换向阀3的第二油口与液控换向阀3的第三油口连通，经过液控换向阀3的液压油无法进入卷扬制动器2，卷扬制动器2关闭，处于制动状态，同时卷扬制动器2中的液压油经过液控换向阀3的第二油口和液控换向阀3的第三油口回油箱，实现卸荷。

上述示意性实施例中，来自马达1的第一油口或第二油口的负载压力油源，同时用于控制液控换向阀3的换向和用于控制卷扬制动器2的开启，因此，无需另外设置稳定油源来控制卷扬制动器2的启闭，节省连接管路和油源成本；且控制压力直接取自卷扬马达1的油口，能够防止因为压力调整不当产生的失速风险；且当马达1泄露过大导致失速时，进入卷扬制动器2的油源瞬间减少，在液控换向阀3的复位过程中，也能够及时关闭卷扬制动器2，解决了液控换向阀3采用弹簧机械复位，受惯性影响，响应时间较长的问题，且及时关闭卷扬制动器2能够防止危险动作发生，显著提升了系统的安全性。

上述示意性实施例中，液控换向阀3的第三油口连通油箱，通过旁通泄漏油路实现卸荷，提高了卷扬制动器2关闭的快速性，保证失速时能够及时关闭。

在本发明提供的卷扬制动器控制系统的示意性实施例中，在梭阀4的出油口与液控换向阀3的第一油口连通的油路上可以设置有减压阀5，减压阀5还与油箱连通，且在减压阀5与油箱连通的油路上还可以设置有单向阀。通过减压阀5的减压作用，能够将来自马达1的第一油口和第二油口的负载高压油变成设定压力的控制压力油，例如：3MPa的控制压力油，控制压力油用于推动液控换向阀3的换向和控制卷扬制动器2的开启。

进一步的，在减压阀5与液控换向阀3的第一油口连通的油路上可以设置有阻尼。

在本发明提供的卷扬制动器控制系统的示意性实施例中，在梭阀4的出油口与液控换向阀3的液控端连通的油路上可以设置有阻尼6，通过调整阻尼6的规格，能够方便调节卷扬制动器2的开启、关闭时间，保证系统最佳匹配，防止起升跳钩、下滑、反转和停止异响现象的发生。

在一优选或可选实施例中，梭阀4的出油口可以首先连通过滤器，通过过滤器过滤后的负载油源同时输送于液控换向阀3的液控端和液控换向阀3的第一油口。通过过滤器过滤后，负载油源中的杂质能够被阻挡，提高系统的安全性。

基于上述任一实施例中提供的卷扬制动器控制系统的卷扬制动器控制方法，包括以下控制过程：

1)卷扬机构未进行任何动作时：液控换向阀3处于关闭状态，无任何油源进入卷扬制动器2，卷扬制动器2处于制动状态；

2)卷扬机构正常工作时：马达1的第一油口或第二油口的负载油源通过梭阀4进入液控换向阀3的液控端，当负载油源的压力达到液控换向阀3的开启压力设定值时，液控换向阀3开始换向，同时负载油源通过液控换向阀3进入卷扬制动器2，打开卷扬制动器2，卷扬制动器2处于非制动状态；

3)卷扬机构工作完成时：马达1的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，此时负载油源达不到液控换向阀3的开启设定值，液控换向阀3复位，负载油源无法进入卷扬制动器2，此时卷扬制动器2中的液压油通过液控换向阀3进入油箱，卷扬制动器2处于制动状态；

4)卷扬机构发生失速时：马达1的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，卷扬制动器2开启控制压力也瞬间降低，卷扬制动器2能够立即关闭，防止失速继续发生。

上述卷扬制动器控制方法中，可以通过减压阀5将来自马达1的第一油口和第二油口的负载高压油减压变成设定的控制压力油源，控制压力油源用于推动液控换向阀3的换向和控制卷扬制动器2的开启。

上述卷扬制动器控制方法中，可以通过在液控换向阀3的控制端设置阻尼6，并可以通过调整阻尼6的规格，达到调整卷扬制动器2的开启时间和关闭时间的目的。

如图3所示，为本发明提供的卷扬制动器控制系统的一具体实施例，在该具体实施例中，卷扬制动器控制系统可以包括主卷扬制动器21、副卷扬制动器22、主马达11、副马达12和卷扬制动器控制阀V1。其中，卷扬制动器控制阀V1包括主液控换向阀31、副液控换向阀32、主梭阀41、副梭阀42、主减压阀51、副减压阀52、主阻尼61和副阻尼62。

在该具体实施例中，卷扬制动器控制阀V1共有7个油口，其中，油口A3和油口A4分别用于控制主卷扬制动器21和副卷扬制动器22，回油口T用于主卷扬制动器21和副卷扬制动器22的泄漏回油，油口A1和油口B1对应为主卷扬机构的起升和下落的负载反馈口，油口A2和油口B2对应为副卷扬机构的起升和下落的负载反馈口，从负载反馈口输入控制油源，通过该卷扬制动器控制阀V1处理后控制主卷扬制动器21和/或副卷扬制动器22的开启。

卷扬制动器控制阀V1中的控制油源通过主梭阀41和/或副梭阀42取自负载反馈口，该控制油源对应通过主减压阀51和/或副减压阀52减压后，对应用于控制主液控换向阀31和/或副液控换向阀32的换向，以及对应打开主卷扬制动器21和/或副卷扬制动器22。

上述具体实施例中主卷扬制动器21和副卷扬制动器22的控制过程相同，现以其中一个卷扬控制器的控制为例，进行详细说明，控制过程如下：

1)当卷扬机构未进行任何动作时，此时液控换向阀3处于关闭状态，无任何油源进入卷扬制动器2，卷扬制动器2处于制动状态。

2)当操纵手柄，主阀阀杆换向，来自主阀液压油进入卷扬马达1开始建压，卷扬马达1负载口油源通过梭阀4、过滤器，进入液控换向阀3控制油路。当控制油源压力达到液控换向阀3的开启压力设定值时，液控换向阀3开始换向，同时控制油打开卷扬制动器2，实现卷扬机构的起升、下落工况。

3)当操纵手柄回到中位时，负载口压力瞬间降低，此时控制油源达不到液控换向阀3的开启设定值，液控换向阀3中的复位弹簧使换向阀杆复位，控制油源无法进入卷扬制动器2，此时卷扬制动器2中的液压油通过液控换向阀3进入油箱，卷扬制动器2处于关闭状态。

其中，液控换向阀3的液控端设置阻尼6，阻尼6用于调整液控换向阀3回中位时间，防止卷扬制动器2关闭过快导致的异响问题。

4)由于卷扬制动器2的开启控制压力取自马达1的两端负载口，当发生卷扬失速时，负载压力瞬间降低，卷扬制动器2的开启控制压力也瞬间降低，能够立即关闭卷扬制动器2，防止失速继续发生。

本发明提供的卷扬制动器控制系统可以应用在起重机上。

在本发明提供的起重机的示意性实施例中，起重机包括上述任一实施例中的卷扬制动器控制系统。

通过上述各实施例的描述，可以推导出本发明至少具有以下优点：

1)采用负载压力同时控制液控换向阀3换向和进行卷扬制动器2开启，无须采用外接控制油源，节省连接管路和油源成本。

2)使用负载压力控制卷扬制动器2开启，即使压力调整不当，也不会发生失速风险。

3)当由于马达1泄漏或其他原因导致失速时，通过负载压力能够直接及时关闭卷扬制动器2，防止失速现象继续发生。

4)卷扬制动器2正常关闭时，采用液控换向阀3设计，通过旁路回油关闭卷扬制动器2，保证系统停止所需必要缓冲时间。

5)通过设置阻尼6，能够方便调整卷扬制动器2的开启和关闭时间，保证系统最佳匹配，防止起升跳钩、下滑、反转和停止异响现象发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种卷扬制动器控制系统，包括马达(1)、卷扬制动器(2)、液控换向阀(3)和梭阀(4)，其特征在于：所述马达(1)的第一油口连通所述梭阀(4)的第一进油口，所述马达(1)的第二油口连通所述梭阀(4)的第二进油口，所述梭阀(4)的出油口并列连通所述液控换向阀(3)的液控端和所述液控换向阀(3)的第一油口，所述液控换向阀(3)的第二油口连通所述卷扬制动器(2)，所述液控换向阀(3)的第三油口连通油箱；所述液控换向阀(3)通过其液控端换向后，所述液控换向阀(3)的第一油口与第二油口连通，所述液控换向阀(3)复位后，所述液控换向阀(3)的第二油口与第三油口连通。

2.如权利要求1所述的卷扬制动器控制系统，其特征在于：在所述梭阀(4)的出油口与所述液控换向阀(3)的第一油口连通的油路上设置有减压阀(5)。

3.如权利要求1或2所述的卷扬制动器控制系统，其特征在于：在所述梭阀(4)的出油口与所述液控换向阀(3)的液控端连通的油路上设置有阻尼(6)。

4.如权利要求1所述的卷扬制动器控制系统，其特征在于：所述梭阀(4)的出油口首先连通过滤器的进油口，所述过滤器的出油口并列连通所述液控换向阀(3)的液控端和所述液控换向阀(3)的第一油口。

5.如权利要求1所述的卷扬制动器控制系统，其特征在于：所述液控换向阀(3)的第三油口与所述油箱连通的油路上设置有单向阀。

6.如权利要求2所述的卷扬制动器控制系统，其特征在于：所述减压阀(5)与所述油箱连通的油路上设置有单向阀。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的卷扬制动器控制系统的卷扬制动器控制方法，其特征在于，包括以下控制过程：

1)卷扬机构未进行任何动作时：液控换向阀(3)处于关闭状态，无任何油源进入卷扬制动器(2)，卷扬制动器(2)处于制动状态；

2)卷扬机构正常工作时：马达(1)的第一油口或第二油口的负载油源通过梭阀(4)进入液控换向阀(3)的液控端，当负载油源的压力达到液控换向阀(3)的开启压力设定值时，液控换向阀(3)开始换向，同时负载油源通过液控换向阀(3)进入卷扬制动器(2)，打开卷扬制动器(2)；

3)卷扬机构工作完成时：马达(1)的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，此时负载油源达不到液控换向阀(3)的开启设定值，液控换向阀(3)复位，负载油源无法进入卷扬制动器(2)，此时卷扬制动器(2)中的液压油通过液控换向阀(3)进入油箱，卷扬制动器(2)处于制动状态；

4)卷扬机构发生失速时：马达(1)的第一油口或第二油口的负载压力瞬间降低，卷扬制动器(2)的开启控制压力也瞬间降低，卷扬制动器(2)立即关闭，防止失速继续发生。

8.如权利要求7所述的卷扬制动器控制方法，其特征在于：通过设置减压阀(5)将来自马达(1)的第一油口或第二油口的负载高压油减压变成设定的控制压力油源，控制压力油源用于推动液控换向阀(3)换向和控制卷扬制动器(2)开启。

9.如权利要求7或8所述的卷扬制动器控制方法，其特征在于：通过在液控换向阀(3)的液控端设置阻尼(6)，并通过调整阻尼(6)的规格，达到调整卷扬制动器(2)开启时间和关闭时间的目的。

10.一种起重机，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的卷扬制动器控制系统。