CN105712207B - 超起卷扬控制系统和起重机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超起卷扬控制系统和起重机械。超起卷扬控制系统包括闭式变量泵和液压马达，所述液压马达用于与超起卷扬驱动连接，所述闭式变量泵具有第一油口和第二油口，所述液压马达具有起升侧油口和下落侧油口，其中，所述第一油口与所述起升侧油口连接，所述第二油口与所述下落侧油口连接。该超起卷扬控制系统由闭式变量泵和液压马达构成闭式液压控制系统，可由闭式变量泵对液压马达直接进行控制，避开了采用比例阀进行调节时比例阀的死区较大的问题，因而能使超起卷扬的微动性能得到提升。

Description

超起卷扬控制系统和起重机械

技术领域

本发明涉及起重设备领域，特别涉及一种超起卷扬控制系统和起重机械。

背景技术

现有技术中，超大吨位全地面起重机等大型起重机械普遍配备超起装置。超起装置是一种行之有效的提高起重机吊重量的装置。超起装置一方面减小了起重臂的挠度，另一方面在一定程度上减小了起重臂的旁弯，增加了起重臂中远距离的吊重性能。

图1为具有超起装置的起重机械的结构示意图。图2为图1所示的起重机械的超起装置的局部结构示意图。

如图1和图2所示，起重机包括起重臂1'和超起装置。超起装置主要包括超起臂2'、超起卷扬3'、超起钢丝绳4'和后平衡装置5' 等。超起钢丝绳4'的第一端与超起卷扬3'连接，第二端连接至起重臂1'的头部。吊重作业时，通过设置在超起臂2'上的超起卷扬3'提供一定拉力张紧超起钢丝绳4'。与此同时，超起钢丝绳4'的反力会通过超起臂2'传递到超起装置的后平衡装置5'上，以减小起重臂1' 的变形量，提高吊重能力。起重臂1'伸臂时，起重臂1'带动超起钢丝绳4'拉出，此时超起卷扬3'需要将超起钢丝绳4'放出。起重臂1' 缩臂时，超起卷扬3'将超起钢丝绳4'卷入超起卷扬3'中。

超起卷扬3'在超起装置中起到重要的作用，不但起到收放超起钢丝绳4'的作用，还要进行安全锁紧。超起卷扬3'通过超起卷扬控制系统进行控制，超起卷扬控制系统直接影响超起卷扬3'的使用效果和安全性能。同时，超起卷扬3'实现超起钢丝绳4'的收放，必须和起重臂1'的速度进行有效的匹配，否则极易引起乱绳等故障。

图3为现有技术的超起卷扬控制系统原理示意图。

如图3所示，该超起卷扬控制系统包括开式泵1、压力阀2、单向阀3、补油阻尼4、超起阀5、比例阀6、背压阀7、压力选择阀8、液压马达9、平衡阀10和浮动阀11。

该超起卷扬控制系统为采用开式泵1与比例阀6进行控制的开式液压控制系统，其由压力阀2调定压力，由比例阀6进行方向和速度的控制，由平衡阀10实现负载的保持作用。超起阀5的P口经过补油阻尼4对液压马达9的下落侧油口进行补油。

收钢丝绳时，液压马达9起升，高压油经超起阀5的P口进油，经过平衡阀10进入到液压马达9的起升侧油口，通过比例阀6对液压马达9进行速度调节，此时浮动阀11不起作用。

放钢丝绳时，液压马达9下落，高压油经超起阀5的P口进油，进入到液压马达9的下落侧油口，同时打开平衡阀10，实现液压马达9的下落，此时浮动阀11依然不起作用。通过超起阀5的P口、补油阻尼4和T口及与T口连接的单向阀对液压马达9的下落侧油口进行补油，防止液压马达9失速现象的发生。

当起重臂1'伸臂时，连接在起重臂1'上的超起钢丝绳4'带动超起卷扬3'转动放绳，此时浮动阀11得电，液压马达9处于浮动状态，同时压力选择阀8得电，通过浮动阀11内部的背压阀保证超起钢丝绳4'的拉力。

在实现本发明的过程中，本发明的设计人员发现以上现有技术的超起卷扬控制系统具有如下不足之处：

1、采用开式液压控制系统，由比例阀6对超起卷扬3'进行换向及速度控制，由于比例阀6的死区较大，超起卷扬3'的微动性较差，速度不易准确控制。同时，开式液压控制系统需要较大的液压油箱，发热量较大，元件较为分散驳杂，不易维修。

2、在松放钢丝绳时，通过超起阀5的T口对马达下落侧油口(低压侧)进行补油，T口作为系统回油口压力不能过高，必然导致液压马达9的补油效果差，且液压马达9的下落侧油口的压力无法得知，液压马达9容易出现失速现象，易引发安全事故。

3、开式液压控制系统采用在液压马达9的起升侧油口(高压口) 加装平衡阀10起到保持负载的作用，但由于液压马达9泄漏的存在，平衡阀10与起升侧油口之间的容腔中的液压油会随之泄漏，导致超起卷扬3'在钢丝绳拉力的作用下逐渐下滑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超起卷扬控制系统和起重机械，旨在使超起卷扬的微动性能得到提升。

本发明第一方面提供一种超起卷扬控制系统，包括闭式变量泵和液压马达，所述液压马达用于与超起卷扬驱动连接，所述闭式变量泵具有第一油口和第二油口，所述液压马达具有起升侧油口和下落侧油口，其中，所述第一油口与所述起升侧油口连接，所述第二油口与所述下落侧油口连接。

进一步地，所述液压马达为变量液压马达。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括补油泵，所述补油泵的出口与所述下落侧油口连接。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括设置于所述补油泵与所述下落侧油口之间的单向阀，所述单向阀的进口与所述补油泵的出口连接，所述单向阀的出口与所述下落侧油口连接。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括溢流阀，所述溢流阀的进口连接于所述补油泵的出口与所述单向阀的进口之间。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括用于控制所述液压马达的制动器。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括用于控制所述制动器的制动器控制阀。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括第一压力检测装置，所述第一压力检测装置与所述下落侧油口连接并与所述制动器耦合，所述第一压力检测装置用于在所述下落侧油口的压力低于第一压力时提供使所述制动器处于制动状态的检测信息以防止所述液压马达失速。

进一步地，所述第一压力检测装置为失速压力继电器或失速压力传感器。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括第二压力检测装置，所述第二压力检测装置与所述制动器的制动腔连接并与所述闭式变量泵耦合，所述第二压力检测装置用于在所述制动腔的压力低于第二压力时提供使所述闭式变量泵不能驱动所述液压马达转动的检测信息以防止所述液压马达强行转动。

进一步地，所述第二压力检测装置为制动器压力继电器或制动器压力传感器。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括用于检测所述闭式变量泵的输出压力的第三压力检测装置。

进一步地，所述超起卷扬控制系统还包括浮动阀，所述浮动阀的进油口与所述起升侧油口连接，所述浮动阀的出油口与所述下落侧油口连接。

本发明第二方面提供一种起重机械，包括超起卷扬和用于控制所述超起卷扬的超起卷扬控制系统，其中，所述超起卷扬控制系统为本发明第一方面中任一项所述的超起卷扬控制系统，所述超起卷扬控制系统的液压马达与所述超起卷扬驱动连接。

基于本发明提供的超起卷扬控制系统和起重机械，超起卷扬控制系统包括闭式变量泵和液压马达，液压马达与超起卷扬驱动连接，闭式变量泵具有第一油口和第二油口，液压马达具有起升侧油口和下落侧油口，第一油口与起升侧油口连接，第二油口与下落侧油口连接。该超起卷扬控制系统由闭式变量泵和液压马达构成闭式液压控制系统，可由闭式变量泵对液压马达直接进行控制，避开了采用比例阀进行调节时比例阀的死区较大的问题，因而能使超起卷扬的微动性能得到提升。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

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为具有超起装置的起重机械的结构示意图。

图2为图1所示的起重机械的超起装置的局部结构示意图。

图3为现有技术的超起卷扬控制系统原理示意图。

图4为本发明实施例的超起卷扬控制系统原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图4为本发明实施例的超起卷扬控制系统原理示意图。

如图4所示，该实施例的超起卷扬控制系统包括闭式变量泵101 和液压马达102 ，液压马达102 与超起卷扬驱动连接以控制超起卷扬，闭式变量泵1具有第一油口A1和第二油口B1，液压马达102 具有起升侧油口A2和下落侧油口B2，第一油口A1与起升侧油口A2连接，第二油口B1与下落侧油口B2连接。

如图4所示，本实施例中，第一油口A1与起升侧油口A2通过一个快速接头112连接。第二油口B1与下落侧油口B2也通过一个快速接头连接。

该超起卷扬控制系统由闭式变量泵101和液压马达102构成闭式液压控制系统，可由闭式变量泵101对液压马达102直接进行控制，如可直接对液压马达102的转向和转速进行控制，避开了采用比例阀进行调节时比例阀的死区较大的问题，因而能使超起卷扬的微动性能得到提升。

进一步地，该超起卷扬控制系统还能实现系统发热量小、液压油箱体积较小、系统集成度高、元件数量减少、维修方便和抗污染能力加强的效果。

本实施例中，液压马达102为变量液压马达。采用闭式变量泵 101与变量液压马达双变量的控制方式，可对超起卷扬进行精准控制，使其和起重臂的伸缩速度进行准确匹配，从而可以防止超起钢丝绳的松紧变化产生的超起钢丝绳乱绳等现象的发生。当然，在其它实施例中，液压马达也可以为定量液压马达，而仅由闭式变量泵对液压马达102进行控制。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括补油泵105，补油泵105 的出口与下落侧油口B2连接。通过单独的补油泵105对超起卷扬控制系统进行补油，相比于现有技术利用超起阀的T口的回油背压对液压马达的下落侧油口进行补油，补油效果得到较大的提升。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括设置于补油泵5的出口与下落侧油口B2之间的单向阀110，单向阀110的进口与补油泵105 的出口连接，单向阀110的出口与下落侧油口B2连接。单向阀110 可以防止下落测油口B2的液压油流向补油泵105。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括溢流阀106，溢流阀106 的进口连接于补油泵105的出口与单向阀110的进口之间。溢流阀 106的设置可以对补油泵105的补油压力进行限制。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括用于控制液压马达102 的制动器111。采用制动器111对液压马达102进行制动也即对超起卷扬进行制动，由于制动器111可直接对液压马达102和超起卷扬进行制动，避免了液压马达102的泄漏引起的超起卷扬下滑现象。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括用于控制制动器111的制动器控制阀104。

如图4所示，制动器控制阀104包括压力油口P、工作油口A 和排油口T。压力油口P与补油泵105的出口连接，工作油口A与制动器111的制动腔连接，排油口T与油箱连接。制动器控制阀104 可以在第一工作位(图4所示的左位)和第二工作位(图4所示的右位)之间切换。在第一工作位其压力油口P与工作油口A连通，排油口T截止，此时，压力油进入制动器111的制动腔，可以控制制动器111处于制动解除状态。在第二工作位其压力油口P截止，工作油口A与排油口T连通，此时，制动器111的制动腔与油箱连通，制动器111处于制动状态。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括第一压力检测装置，第一压力检测装置与下落侧油口B2连接并与制动器111耦合，用于在下落侧油口B2的压力低于第一压力时提供使制动器111处于制动状态的检测信息以防止液压马达102 失速。

本实施例中优选地，第一压力检测装置为失速压力继电器107。例如，可通过控制器接收压力继电器107的检测信息，并对制动器控制阀104发出控制信号，从而实现对制动器111的控制。

在其它实施例中，第一压力检测装置也可以为失速压力传感器等其它压力检测装置。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括第二压力检测装置，第二压力检测装置与制动器111的制动腔连接并与闭式变量泵101耦合，用于在制动腔的压力低于第二压力时提供使闭式变量泵101不能驱动液压马达102转动的检测信息以防止液压马达102强行转动。

本实施例中优选地，第二压力检测装置为制动器压力继电器 108。例如，可通过控制器接收制动器压力继电器108的检测信息，并对闭式变量泵101发出控制信号，从而闭式变量泵101的控制。

在其它实施例中，第二压力检测装置也可以为制动器压力传感器等其它压力检测装置。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括用于检测闭式变量泵101 的输出压力的第三压力检测装置。

本实施例中优选地，第三压力检测装置为压力传感器109。如图 4所示，压力传感器109通过一梭阀分别与闭式变量泵101的第一油口A1和第二油口B1连接，从而压力传感器109可以检测到第一油口A1和第二油口B1两者之中压力大者的压力，因此，能检测出闭式变量泵1的输出压力，即检测出超起卷扬控制系统的系统压力。

本实施例中，超起卷扬控制系统还包括浮动阀103，浮动阀103 的进油口A3与起升侧油口A2连接，浮动阀103的出油口B3与下落侧油口B2连接。

如图4所示，浮动阀103包括互相串联的切换阀和背压阀，切换阀可以控制背压阀内是否有液压油通过，当浮动阀103断开时背压阀中无液压油通过。当浮动阀103打开时，背压阀中有液压油通过，背压阀能控制进油口A3的压力大于出油口B3的压力，也即控制起升侧油口A2的压力大于下落侧油口B2的压力。浮动阀103的切换阀为两位两通电磁阀。

本实施例的超起卷扬控制系统为闭式液压控制系统，由闭式变量泵101驱动液压马达102实现超起卷扬的起落及收放超起钢丝绳的作用。

收超起钢丝绳时，液压马达102起升，闭式变量泵101根据其变量控制阀1011的信号提供高压油，经其第一油口A1至液压马达102 的起升侧油口A2，同时制动器控制阀104控制制动器111处于制动解除状态，此时浮动阀103处于关闭状态，闭式变量泵101和液压马达102均可以通过电流改变排量，实现超起卷扬速度的控制。

放超起钢丝绳时，液压马达102下落，闭式变量泵101根据变量控制阀1011的信号提供液压油，经其第二油口B1至液压马达102 的下落侧油口B2，同时制动器控制阀104控制制动器111处于制动解除状态，此时浮动阀103仍处于关闭状态，闭式变量泵101和液压马达102均可以通过电流改变排量，实现超起卷扬速度的控制。

在液压马达102下落过程中，补油泵105对液压马达102及整个超起卷扬控制系统进行补油，同时设置在液压马达102下落侧油口 B2处的失速压力继电器107对液压马达102的下落测油口B2的压力进行检测，一旦下落测油口B2的压力低于第一压力时，即使制动器111处于制动状态，使液压马达102制动，从而防止液压马达102 及超起卷扬失速现象的发生。

在起重臂伸臂时，和起重臂连接的超起钢丝绳带着超起卷扬转动，此时液压马达102处于浮动状态，浮动阀103开启，制动器111 亦处于制动解除状态，浮动阀103将液压马达102的高压侧和低压侧贯通，由于在浮动阀103内部预设了背压阀，可以保证液压马达102的起升侧油口A2的压力大于下落侧油口B2的压力，从而液压马达 102的转动具有一定的阻力，使超起钢丝绳在运动过程中始终存在一定的可控压力，防止超起钢丝绳在重力的作用下下滑失控。

在起重臂缩臂时，超起卷扬执行收回超起钢丝绳的动作，通过对闭式变量泵101和液压马达102的排量进行控制，可以实现超起卷扬和起重臂缩臂速度匹配。

本发明实施例还提供一种起重机械，包括超起卷扬和用于控制超起卷扬的超起卷扬控制系统，该超起卷扬控制系统为前述的超起卷扬控制系统，卷扬控制系统的液压马达与超起卷扬驱动连接。

根据以上描述可知，本发明以上实施例的超起卷扬控制系统能安全、有效的对超起卷扬进行控制，并能实现如下技术效果至少之一：

1、采用闭式液压控制系统，超起卷扬的微动性能得到提升。进一步地，系统发热量小、液压油箱体积较小、系统集成度高、元件数量减少、维修方便、抗污染能力加强。

2、通过单独的补油泵对闭式液压控制系统进行补油，补油效果得到较大的提升。

3、采用制动器对液压马达也即对超起卷扬进行制动，避免了液压马达的泄漏引起的超起卷扬下滑现象。

4、采用闭式变量泵与变量液压马达双变量的控制方式，对超起卷扬进行精准控制，使其和起重臂的伸缩速度进行准确匹配，防止超起钢丝绳的松紧变化产生的超起钢丝绳乱绳等现象的发生。

5、在液压马达的下落侧油口处加装第一压力检测装置，可根据第一压力检测装置提供的检测信息及时对超起卷扬控制系统进行控制，防止失速现象的发生。

6、设置与制动器的制动腔连通的第二压力检测装置，实时对超起卷扬控制系统进行保护，防止在制动器由于故障等原因未开启而强行伸臂导致超起钢丝绳拉力过大，损坏起重臂等相关零件。

7、在超起卷扬控制系统中设置有第三压力检测装置，实时对超起卷扬控制系统的压力进行检测，以便于超起卷扬控制系统的控制和故障排查。

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 (12)

1.一种超起卷扬控制系统，其特征在于，包括闭式变量泵(101)和液压马达(102)，所述液压马达(102)用于与超起卷扬驱动连接，所述闭式变量泵(101)具有第一油口(A1)和第二油口(B1)，所述液压马达(102)具有起升侧油口(A2)和下落侧油口(B2)，其中，所述第一油口(A1)与所述起升侧油口(A2)连接，所述第二油口(B1)与所述下落侧油口(B2)连接，所述超起卷扬控制系统还包括用于控制所述液压马达(102)的制动器(111)和第二压力检测装置，所述第二压力检测装置与所述制动器(111)的制动腔连接并与所述闭式变量泵(101)耦合，所述第二压力检测装置用于在所述制动腔的压力低于第二压力时提供使所述闭式变量泵(101)不能驱动所述液压马达(102)转动的检测信息以防止所述液压马达(102)强行转动。

2.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述液压马达(102)为变量液压马达。

3.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括补油泵(105)，所述补油泵(105)的出口与所述下落侧油口(B2)连接。

4.根据权利要求3所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括设置于所述补油泵(105)与所述下落侧油口(B2)之间的单向阀(110)，所述单向阀(110)的进口与所述补油泵(105)的出口连接，所述单向阀(110)的出口与所述下落侧油口(B2)连接。

5.根据权利要求4所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括溢流阀(106)，所述溢流阀(106)的进口连接于所述补油泵(105)的出口与所述单向阀(110)的进口之间。

6.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括用于控制所述制动器(111)的制动器控制阀(104)。

7.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括第一压力检测装置，所述第一压力检测装置与所述下落侧油口(B2)连接并与所述制动器(111)耦合，所述第一压力检测装置用于在所述下落侧油口(B2)的压力低于第一压力时提供使所述制动器(111)处于制动状态的检测信息以防止所述液压马达(102)失速。

8.根据权利要求7所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述第一压力检测装置为失速压力继电器(107)或失速压力传感器。

9.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述第二压力检测装置为制动器压力继电器(108)或制动器压力传感器。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括用于检测所述闭式变量泵(101)的输出压力的第三压力检测装置。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统还包括浮动阀(103)，所述浮动阀(103)的进油口(A3)与所述起升侧油口(A2)连接，所述浮动阀(103)的出油口(B3)与所述下落侧油口(B2)连接。

12.一种起重机械，包括超起卷扬和用于控制所述超起卷扬的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起卷扬控制系统为根据权利要求1至11中任一项所述的超起卷扬控制系统，所述超起卷扬控制系统的液压马达(102)与所述超起卷扬驱动连接。