CN105984809B - 液压系统及起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液压系统及起重机，涉及起重机械领域。其中液压系统包括：控制单元、落幅电控手柄、变量电控手柄及变量油泵系统，控制单元检测是否有任一个换向阀得电，在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄的指令信号，液压系统处于变幅下落模式，如果检测到变量电控手柄的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式，然后发出控制信号以控制变量油泵系统向该工作模式下的供油流量，从而实现模式识别的功能，并且该液压系统及起重机只需两个电控手柄就能实现多种工作模式的控制，简化了操作方式，降低了操作者的工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及起重机械领域，特别涉及一种液压系统及起重机。
背景技术
轮式起重机液压系统包括上车液压系统和下车液压系统两部分。其中，上车液压系统主要包括回转液压系统、变幅液压系统、伸缩液压系统、主卷扬液压系统和副卷扬液压系统等。
目前的轮式起重机液压系统没有模式识别功能。上车液压系统采用多个机械手柄或液压先导手柄控制多路阀，手柄数量太多、操作繁琐、操作者工作强度较大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提出一种液压系统及起重机。
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种液压系统，包括：控制单元、落幅电控手柄、变量电控手柄及变量油泵系统；落幅电控手柄、变量电控手柄及变量油泵系统分别与控制单元电连接；控制单元用于检测是否有任一换向阀得电；在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元根据变量电控手柄的指令信号向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向得电的换向阀的供油流量；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄的指令信号，则液压系统处于变幅下落模式，控制单元发出与落幅电控手柄的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀，以控制臂架下落；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄的指令信号，则液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元根据变量电控手柄的指令信号向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向下车多路阀的供油流量。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统包括主泵、阻尼孔、变量油缸和高速开关阀；主泵与变量油缸机械连接，阻尼孔的出口分别与变量油缸的有杆腔和高速开关阀的进口液压连接，阻尼孔的进口连接先导油路，高速开关阀的控制端与控制单元电连接；控制单元发出一定占空比的脉冲信号给高速开关阀以控制其开闭，阻尼孔和高速开关阀组成液压B型半桥，对变量油缸的有杆腔的压力进行控制，以控制主泵的排量。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括变量位移传感器，变量位移传感器的进口连接变量油缸的活塞杆，变量位移传感器的出口连接控制单元；变量位移传感器用于检测变量油缸的活塞杆的位移，并发送给控制单元，控制单元用于通过比较变量位移传感器的位移信号与变量电控手柄的指令信号调整输出给高速开关阀的脉冲信号的占空比，从而实现主泵排量的闭环控制。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括压力传感器，压力传感器的进口与主泵的高压口液压连接，其出口连接控制单元；压力传感器用于检测主泵的出口压力，并发送给控制单元，控制单元用于将主泵的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵的出口压力超出预设的压力值时停止输出脉冲信号，实现主泵的压力切断功能。
在液压系统的一个实施例中，液压系统还包括臂架位移传感器，其进口连接臂架，其出口连接控制单元；臂架位移传感器用于检测臂架伸出长度，并发送给控制单元，控制单元用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较以确定变幅下落的速度模式，在该速度模式相应的电流幅值范围内，发出与落幅电控手柄的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀，以控制臂架下落。
在液压系统的一个实施例中，液压系统还包括变幅位移传感器、变幅平衡阀、变幅油缸；变幅平衡阀的两个工作口分别与变幅换向阀和变幅油缸的无杆腔液压连接，变幅油缸的活塞杆与变幅位移传感器机械连接；变幅位移传感器用于检测变幅油缸的活塞杆的伸出长度，并将其转换为臂架旋转角速度信号后发送给控制单元，控制单元用于通过比较臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄的指令信号调整输出给变幅平衡阀的电流信号，从而实现臂架下落角速度的闭环控制。
在液压系统的一个实施例中，变量电控手柄包括至少两个机械档位；控制单元用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄的机械档位的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式下的与该机械档位相应的速度模式，在该速度模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向下车多路阀的供油流量，实现支腿伸缩模式下的不同速度模式。
在液压系统的一个实施例中，控制单元包括检测器、脉冲信号发生器及电流信号发生器；检测器与脉冲信号发生器和电流信号发生器分别电连接；检测器用于检测是否有任一换向阀得电，并检测落幅电控手柄或变量电控手柄是否发出指令信号；脉冲信号发生器用于在某一换向阀得电的情况下，则液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，根据变量电控手柄的指令信号向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向得电的换向阀的供油流量；或者，在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，根据变量电控手柄的指令信号向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向下车多路阀的供油流量；电流信号发生器用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄的指令信号，液压系统处于变幅下落模式，发出与落幅电控手柄的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀，以控制臂架下落。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统包括主泵、阻尼孔、变量油缸和高速开关阀；主泵与变量油缸机械连接，阻尼孔的出口分别与变量油缸的有杆腔和高速开关阀的进口液压连接，阻尼孔的进口连接先导油路，高速开关阀的控制端与控制单元电连接；控制单元发出一定占空比的脉冲信号给高速开关阀以控制其开闭，阻尼孔和高速开关阀组成液压B型半桥，对变量油缸的有杆腔的压力进行控制，以控制主泵的排量。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括变量位移传感器，变量位移传感器的进口连接变量油缸的活塞杆，变量位移传感器的出口连接控制单元；变量位移传感器用于检测变量油缸的活塞杆的位移，并发送给控制单元；控制单元还包括第一加法器，其两个输入端分别连接变量电控手柄和变量位移传感器，其输出端通过脉冲信号发生器连接高速开关阀，第一加法器将变量位移传感器的位移信号与变量电控手柄的指令信号的差值信息输出给脉冲信号发生器以控制其发出相应占空比的脉冲信息给高速开关阀，从而实现主泵排量的闭环控制。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括压力传感器，压力传感器的进口与主泵的高压口液压连接，其出口连接控制单元；压力传感器用于检测主泵的出口压力，并发送给控制单元，控制单元还包括第一比较器，其一个输入端连接压力传感器，其另一个输入端设置为预设的压力值，其输出端连接脉冲信号发生器，第一比较器用于将主泵的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵的出口压力超出预设的压力值时向脉冲信号发生器发出触发信号，以停止输出脉冲信号，实现主泵的压力切断功能。
在液压系统的一个实施例中，液压系统还包括臂架位移传感器，其进口连接臂架，其出口连接控制单元；臂架位移传感器用于检测臂架伸出长度，并发送给控制单元，控制单元还包括至少一个第二比较器用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较以确定变幅下落的速度模式，并向电流信号发生器发出触发信号，使电流信号发生器在该速度模式相应的电流幅值范围内，发出与落幅电控手柄的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀，以控制臂架下落。
在液压系统的一个实施例中，液压系统还包括变幅位移传感器、变幅平衡阀、变幅油缸；变幅平衡阀的两个工作口分别与变幅换向阀和变幅油缸的无杆腔液压连接，变幅油缸的活塞杆与变幅位移传感器机械连接；变幅位移传感器用于检测变幅油缸的活塞杆的伸出长度，转换为臂架旋转角速度信号后发送给控制单元，控制单元还包括第二加法器和第三加法器，第二加法器的两输入端分别连接变幅位移传感器和落幅电控手柄，其输出端连接第三加法器的一个输入端，第三加法器的另一个输入端连接落幅电控手柄，其输出端连接电流信号发生器，第二加法器用于将臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄的指令信号的差值发送给第三加法器，第三加法器用于将该差值和落幅电控手柄的指令信号的和值发送给电流信号发生器，以控制其输出相应幅值的电流信号给变幅平衡阀从而实现臂架下落角速度的闭环控制。
在液压系统的一个实施例中，变量电控手柄包括至少两个机械档位；脉冲信号发生器还用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测器检测到变量电控手柄的机械档位的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式下的与该机械档位相应的速度模式，在该速度模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，向变量油泵系统发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统向下车多路阀的供油流量，实现支腿伸缩的不同速度模式。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括减压阀，设置在先导泵与阻尼孔之间的油路上。
在液压系统的一个实施例中，变量油泵系统还包括先导泵和溢流阀，先导泵的出口与溢流阀的进口液压连接，溢流阀的出口连通油箱，先导泵和溢流阀组成恒压源，以提供恒定先导压力。
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种起重机，包括前述任一个实施例中的液压系统。
本发明实施例具有模式识别功能，并且只需两个电控手柄就能实现多种工作模式的控制，简化了操作方式，降低了操作者的工作强度。
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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明液压系统一个实施例的结构示意图。
图2是本发明液压系统再一个实施例的结构示意图。
图3是本发明实现控制单元14对主泵2排量的闭环控制功能的原理示意图。
图4是本发明实现控制单元14对主泵2压力切断功能的原理示意图。
图5是本发明实现控制单元14对变幅下落速度模式的控制功能的原理示意图。
图6是本发明实现控制单元14对臂架下落角速度的闭环控制功能的原理示意图。
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。
图1是本发明液压系统一个实施例的结构示意图。
图2是本发明液压系统再一个实施例的结构示意图。
如图1和图2所示，液压系统包括：控制单元14、落幅电控手柄15、变量电控手柄16及变量油泵系统20。落幅电控手柄15、变量电控手柄16及变量油泵系统20分别与控制单元14电连接。
控制单元14用于检测是否有任一换向阀得电，在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄15的指令信号，液压系统处于变幅下落模式，如果检测到变量电控手柄16的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式，并发出控制信号以控制变量油泵系统20向该工作模式下的供油流量，从而实现模式识别的功能。
上述换向阀位于上车部分，例如包括变幅换向阀111，伸缩换向阀112，回转换向阀113，主卷扬换向阀114，副卷扬换向阀115，这些上车换向阀可以为插装式结构，并可以集成在一个阀块上。各上车换向阀可以通过换向阀电控按钮17与控制单元14连接(图中示出此种情况)，也可以分别直接与控制单元14连接(图中未示出此种情况)。在通过换向阀电控按钮17连接控制单元14的情况下，任一换向阀得电，则换向阀电控按钮17得电，所有换向阀均不得电时换向阀电控按钮17不得电，因此，控制单元14通过换向阀电控按钮17可以得知各换向阀得电的情况。
具体地，控制单元14用于检测是否有任一换向阀得电；在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，例如，变幅换向阀111得电，处于变幅上升模式，伸缩换向阀112得电，处于臂架伸缩模式(伸缩换向阀112左/右端得电分别对应臂架伸出/缩回模式)，回转换向阀113得电，处于回转模式，主卷扬换向阀114得电，处于主卷扬模式，副卷扬换向阀115得电，处于副卷扬模式，然后在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，在变量电控手柄16的控制下(即，根据变量电控手柄16的指令信号)向变量油泵系统20发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统20向得电的换向阀的供油流量；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄15的指令信号，液压系统处于变幅下落模式，发出与落幅电控手柄15的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀12，以控制臂架下落；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄16的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，在变量电控手柄16的控制下向变量油泵系统20发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统20向下车多路阀18的供油流量。
下面列举一个不同工作模式下，变量电控手柄16、脉冲信号占空比幅值范围、及变量油泵系统输出流量的参考实例。如表1所示：
表1
由表1可见，同样的变量电控手柄(0～60°)对应的脉冲信号占空比幅值范围不同。以变幅上升模式为例，60°对应的脉冲信号占空比最大幅值是60％，此时主泵输出最大流量是200L/min。
上述液压系统具有模式识别功能，并且只需两个电控手柄就能实现多种工作模式的控制，简化了操作方式，降低了操作者的工作强度。
控制单元14可以采用不同的方式实现。参见图2所示，下面示例性的提供控制单元14的一种实现方案。
控制单元14包括检测器141、脉冲信号发生器142及电流信号发生器143；检测器141与脉冲信号发生器142和电流信号发生器143分别电连接；检测器141用于检测是否有任一换向阀得电，并检测落幅电控手柄15或变量电控手柄16是否发出指令信号；脉冲信号发生器142用于在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，在变量电控手柄16的控制下向变量油泵系统20发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统20向得电的换向阀的供油流量；或者，在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄16的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，在变量电控手柄16的控制下向变量油泵系统20发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统20向下车多路阀18的供油流量；电流信号发生器143用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄15的指令信号，液压系统处于变幅下落模式，发出与落幅电控手柄15的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀12，以控制臂架下落。
参考图1和图2所示，变量油泵系统20包括主泵2、阻尼孔6、变量油缸7和高速开关阀8，阻尼孔6、变量油缸7和高速开关阀8组成主泵变量装置；主泵2与变量油缸7机械连接，阻尼孔6的进口连接先导油路，阻尼孔6的出口分别与变量油缸7的有杆腔和高速开关阀8的进口液压连接，阻尼孔6的进口连接先导油路，高速开关阀8的控制端与控制单元14电连接；控制单元14(具体可以由脉冲信号发生器142)发出一定占空比的脉冲信号给高速开关阀8以控制其开闭，阻尼孔6和高速开关阀8组成液压B型半桥，对变量油缸7的有杆腔的压力进行控制，以控制主泵2的排量。
上述液压系统采用泵控方式，基本消除了系统节流损失。主泵2采用数字控制方式，可以提高抗污染能力，电控信号容易得到并且功耗低。
参考图1和图2，变量油泵系统20还包括变量位移传感器91，变量位移传感器91的进口连接变量油缸7的活塞杆，变量位移传感器91的出口连接控制单元14；变量位移传感器91用于检测变量油缸7的活塞杆的位移，并发送给控制单元14，控制单元14用于通过比较变量位移传感器91的位移信号与变量电控手柄16的指令信号调整输出给高速开关阀8的脉冲信号的占空比，从而实现主泵2排量的闭环控制，提高控制精度。
上述控制单元14对主泵2排量的闭环控制功能可以采用不同方式实现。下面提供一种示例性的实现控制单元14对主泵2排量的闭环控制功能的方案。
参见图3所示的实现控制单元14对主泵2排量的闭环控制功能的原理示意图，控制单元14还包括第一加法器144，其两个输入端分别连接变量电控手柄16和变量位移传感器91，其输出端通过脉冲信号发生器142连接高速开关阀8，根据需要还可以在第一加法器144与脉冲信号发生器142之间设置信号放大器，第一加法器144将变量位移传感器91的位移信号Uf1与变量电控手柄16的指令信号Uc1的差值信息Ue1输出给脉冲信号发生器142以控制其发出相应占空比的脉冲信息给高速开关阀8，从而实现主泵2排量的闭环控制，提高控制精度。
参考图1和图2，变量油泵系统20还包括压力传感器10，压力传感器10的进口与主泵2的高压口液压连接，压力传感器10的出口连接控制单元14；压力传感器10用于检测主泵2的出口压力，并发送给控制单元14，控制单元14用于将主泵2的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵2的出口压力超出预设的压力值时停止输出脉冲信号，实现主泵2的压力切断功能，主泵2只输出满足其内部泄露的流量，提高油泵系统的安全性。
上述控制单元14对主泵2的压力切断功能可以采用不同方式实现。下面提供一种示例性的实现控制单元14对主泵2压力切断功能的方案。
参考图4所示的实现控制单元14对主泵2压力切断功能的原理示意图，控制单元14还包括第一比较器145，其一个输入端连接压力传感器10，其另一个输入端设置为预设的压力值，其输出端连接脉冲信号发生器142，第一比较器145用于将主泵2的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵2的出口压力超出预设的压力值时向脉冲信号发生器142发出触发信号，以停止输出脉冲信号，实现主泵2的压力切断功能，主泵2只输出满足其内部泄露的流量，提高油泵系统的安全性。
参考图1和图2，变量油泵系统20还包括减压阀5，设置在先导泵3与阻尼孔6之间的油路上。减压阀5将先导压力减压之后提供给主泵变量装置，经过减压之后的先导压力将更加稳定。
参考图1和图2，变量油泵系统20还包括先导泵3和溢流阀4，先导泵3的出口与溢流阀4的进口液压连接，溢流阀4的出口连通油箱1，先导泵3和溢流阀4组成恒压源，以提供恒定先导压力。先导泵3与主泵2机械连接，先导泵3与主泵2的吸油口均与油箱1液压连接。
在一些示例性的实现方式中，先导泵3可以采用定量齿轮泵实现，主泵2可以采用变量柱塞泵实现，主泵2既可以为上车液压系统供油，也可以为下车液压系统供油。
参考图1和图2，液压系统还包括臂架位移传感器92，其进口连接臂架，其出口连接控制单元14；臂架位移传感器92用于检测臂架伸出长度，并发送给控制单元14，由臂架位移传感器92检测到的臂架伸出长度x2作为变幅下落速率的判定信号，控制单元14用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较以确定变幅下落的速度模式，在该速度模式相应的电流幅值范围内，发出与落幅电控手柄15的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀12，以控制臂架下落，从而实现不同速度模式的变幅下落。
其中，速度模式的种类由设置的阈值数量确定，即，速度模式的种类＝阈值数量+1。例如，如果设置两个阈值，则可以实现三种速度模式；如果设置一个阈值，则可以实现两种速度模式。以高中低三种速度模式为例，设置阈值L1和L2。若x2小于设定值L1，则与变幅电控手柄15指令信号对应的控制器14输出电流的幅值最大，变幅下落处于高速模式；若x2大于设定值L1小于设定值L2，则与变幅电控手柄15指令信号对应的控制器14输出电流的幅值居中，变幅下落处于中速模式；若x2大于设定值L2，则与变幅电控手柄15指令信号对应的控制器14输出电流的幅值最小，变幅下落处于低速模式。
上述控制单元14对变幅下落速度模式的控制功能可以采用不同方式实现。下面提供一种示例性的实现控制单元14对变幅下落速度模式的控制功能的方案
参考图5所示的实现控制单元14对变幅下落速度模式的控制功能的原理示意图，控制单元14还包括至少一个第二比较器146用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较以确定变幅下落的速度模式，并向电流信号发生器143发出触发信号，使电流信号发生器143在该速度模式相应的电流幅值范围内，发出与落幅电控手柄15的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀12，以控制臂架下落。其中，第二比较器146的数量由变幅下落的速度模式的种类确定，第二比较器146的数量＝变幅下落的速度模式的种类-1。例如，如果实现变幅下落的三种速度模式，则可以设置两个第二比较器146；如果实现变幅下落的两种速度模式则可以设置一个第二比较器146。图5中示出的是实现变幅下落的两种速度模式的原理示意图，设置的阈值设为L0。
参考图1和图2，液压系统还包括变幅位移传感器93、变幅平衡阀12、变幅油缸13；变幅平衡阀12的两个工作口分别与变幅换向阀111和变幅油缸13的无杆腔液压连接，变幅油缸13的活塞杆与变幅位移传感器93机械连接；变幅位移传感器93用于检测变幅油缸13的活塞杆的伸出长度，转换为臂架旋转角速度信号后发送给控制单元14，控制单元14用于通过比较臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄15的指令信号调整输出给变幅平衡阀12的电流信号，进而对变幅油缸13的无杆腔进行控制，从而实现臂架下落角速度的闭环控制。其中，变幅平衡阀12可以用布赫平衡阀实现。
其中，臂架机构可以等效为一个三角形，活塞杆的伸出长度为该三角形中的一个可变边，基于构造的关于臂架旋转角速度的三角函数，可以将变幅油缸13的活塞杆的伸出长度转换为臂架旋转角速度。为了以便比较，还可以将臂架旋转角速度信号处理成与落幅电控手柄15的指令信号一致的电压信号。
上述控制单元14对臂架下落角速度的闭环控制功能可以采用不同方式实现。下面提供一种示例性的实现控制单元14对臂架下落角速度的闭环控制功能的方案。
参考图6所示的实现控制单元14对臂架下落角速度的闭环控制功能的原理示意图，控制单元14还包括第二加法器1471和第三加法器1472，第二加法器1471的两输入端分别连接变幅位移传感器93和落幅电控手柄15，其输出端连接第三加法器1472的一个输入端，第三加法器1472的另一个输入端连接落幅电控手柄15，其输出端连接电流信号发生器143，根据需要还可以在落幅电控手柄15与第三加法器1472之间及第二加法器1471与第三加法器1472之间设置信号放大器(图中未示出)，第二加法器1471用于将臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄15的指令信号的差值发送给第三加法器1472，第三加法器1472用于将该差值和落幅电控手柄15的指令信号的和值发送给电流信号发生器143，以控制其输出相应幅值的电流信号给变幅平衡阀12，进而对变幅油缸13的无杆腔进行控制，从而实现臂架下落角速度的闭环控制。
上述通过检测变幅油缸活塞杆的位移，实现动力变幅系统的闭环控制，提高变幅动作的稳定性。
变量电控手柄16包括至少两个机械档位；控制单元14(具体可由脉冲信号发生器142)用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄16的机械档位的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式下的与该机械档位相应的速度模式，在该速度模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，向变量油泵系统20发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统20向下车多路阀18的供油流量，实现支腿伸缩模式下的不同速度模式，例如实现支腿伸缩的高速模式和低速模式。
上述液压系统可用于起重机等机械设备。此处，起重机中还可以包括底盘、机体、臂架等部件。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种液压系统，其特征在于，包括：控制单元(14)、落幅电控手柄(15)、变量电控手柄(16)及变量油泵系统(20)；落幅电控手柄(15)、变量电控手柄(16)及变量油泵系统(20)分别与控制单元(14)电连接；控制单元(14)用于检测是否有任一换向阀得电；在某一换向阀得电的情况下，液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元(14)根据变量电控手柄(16)的指令信号向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向得电的换向阀的供油流量；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄(15)的指令信号，则液压系统处于变幅下落模式，控制单元(14)发出与落幅电控手柄(15)的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀(12)，以控制臂架下落；在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄(16)的指令信号，则液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元(14)根据变量电控手柄(16)的指令信号向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向下车多路阀(18)的供油流量。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)包括主泵(2)、阻尼孔(6)、变量油缸(7)和高速开关阀(8)；主泵(2)与变量油缸(7)机械连接，阻尼孔(6)的出口分别与变量油缸(7)的有杆腔和高速开关阀(8)的进口液压连接，阻尼孔(6)的进口连接先导油路，高速开关阀(8)的控制端与控制单元(14)电连接；控制单元(14)发出一定占空比的脉冲信号给高速开关阀(8)以控制其开闭，阻尼孔(6)和高速开关阀(8)组成液压B型半桥，对变量油缸(7)的有杆腔的压力进行控制，以控制主泵(2)的排量。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括变量位移传感器(91)，变量位移传感器(91)的进口连接变量油缸(7)的活塞杆，变量位移传感器(91)的出口连接控制单元(14)；变量位移传感器(91)用于检测变量油缸(7)的活塞杆的位移，并发送给控制单元(14)，控制单元(14)用于通过比较变量位移传感器(91)的位移信号与变量电控手柄(16)的指令信号调整输出给高速开关阀(8)的脉冲信号的占空比，从而实现主泵(2)排量的闭环控制。
4.根据权利要求2或3所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括压力传感器(10)，压力传感器(10)的进口与主泵(2)的高压口液压连接，其出口连接控制单元(14)；压力传感器(10)用于检测主泵(2)的出口压力，并发送给控制单元(14)，控制单元(14)用于将主泵(2)的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵(2)的出口压力超出预设的压力值时，控制单元(14)停止输出脉冲信号，实现主泵(2)的压力切断功能。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液压系统，其特征在于，液压系统还包括臂架位移传感器(92)，其进口连接臂架，其出口连接控制单元(14)；臂架位移传感器(92)用于检测臂架伸出长度，并发送给控制单元(14)，控制单元(14)用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较，以确定变幅下落的速度模式，在该速度模式相应的电流幅值范围内，控制单元(14)发出与落幅电控手柄(15)的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀(12)，以控制臂架下落。
6.根据权利要求1-3任一项所述的液压系统，其特征在于，液压系统还包括变幅位移传感器(93)、变幅平衡阀(12)、变幅油缸(13)；变幅平衡阀(12)的两个工作口分别与变幅换向阀(111)和变幅油缸(13)的无杆腔液压连接，变幅油缸(13)的活塞杆与变幅位移传感器(93)机械连接；变幅位移传感器(93)用于检测变幅油缸(13)的活塞杆的伸出长度，并将其转换为臂架旋转角速度信号后，发送给控制单元(14)，控制单元(14)用于通过比较臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄(15)的指令信号，调整输出给变幅平衡阀(12)的电流信号，从而实现臂架下落角速度的闭环控制。
7.根据权利要求1-3任一项所述的液压系统，其特征在于，变量电控手柄(16)包括至少两个机械档位；控制单元(14)用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果控制单元(14)检测到变量电控手柄(16)的机械档位的指令信号，则液压系统处于支腿伸缩模式下的与该机械档位相应的速度模式，在该速度模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，控制单元(14)向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向下车多路阀(18)的供油流量，实现支腿伸缩模式下的不同速度模式。
8.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，控制单元(14)包括检测器(141)、脉冲信号发生器(142)及电流信号发生器(143)；检测器(141)与脉冲信号发生器(142)和电流信号发生器(143)分别电连接；检测器(141)用于检测是否有任一换向阀得电，并检测落幅电控手柄(15)或变量电控手柄(16)是否发出指令信号；脉冲信号发生器(142)用于在某一换向阀得电的情况下，则液压系统处于该换向阀相应的工作模式，在该工作模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，根据变量电控手柄(16)的指令信号向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向得电的换向阀的供油流量；或者，在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到变量电控手柄(16)的指令信号，则液压系统处于支腿伸缩模式，在支腿伸缩模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，根据变量电控手柄(16)的指令信号向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向下车多路阀(18)的供油流量；电流信号发生器(143)用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测到落幅电控手柄(15)的指令信号，则液压系统处于变幅下落模式，发出与落幅电控手柄(15)的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀(12)，以控制臂架下落。
9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)包括主泵(2)、阻尼孔(6)、变量油缸(7)和高速开关阀(8)；主泵(2)与变量油缸(7)机械连接，阻尼孔(6)的出口分别与变量油缸(7)的有杆腔和高速开关阀(8)的进口液压连接，阻尼孔(6)的进口连接先导油路，高速开关阀(8)的控制端与控制单元(14)电连接；控制单元(14)发出一定占空比的脉冲信号给高速开关阀(8)以控制其开闭，阻尼孔(6)和高速开关阀(8)组成液压B型半桥，对变量油缸(7)的有杆腔的压力进行控制，以控制主泵(2)的排量。
10.根据权利要求9所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括变量位移传感器(91)，变量位移传感器(91)的进口连接变量油缸(7)的活塞杆，变量位移传感器(91)的出口连接控制单元(14)；变量位移传感器(91)用于检测变量油缸(7)的活塞杆的位移，并发送给控制单元(14)；控制单元(14)还包括第一加法器(144)，其两个输入端分别连接变量电控手柄(16)和变量位移传感器(91)，其输出端通过脉冲信号发生器(142)连接高速开关阀(8)，第一加法器(144)将变量位移传感器(91)的位移信号与变量电控手柄(16)的指令信号的差值信息输出给脉冲信号发生器(142)以控制其发出相应占空比的脉冲信息给高速开关阀(8)，从而实现主泵(2)排量的闭环控制。
11.根据权利要求9或10所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括压力传感器(10)，压力传感器(10)的进口与主泵(2)的高压口液压连接，其出口连接控制单元(14)；压力传感器(10)用于检测主泵(2)的出口压力，并发送给控制单元(14)，控制单元(14)还包括第一比较器(145)，其一个输入端连接压力传感器(10)，其另一个输入端设置为预设的压力值，其输出端连接脉冲信号发生器(142)，第一比较器(145)用于将主泵(2)的出口压力与预设的压力值进行比较，当主泵(2)的出口压力超出预设的压力值时向脉冲信号发生器(142)发出触发信号，以停止输出脉冲信号，实现主泵(2)的压力切断功能。
12.根据权利要求8-10任一项所述的液压系统，其特征在于，液压系统还包括臂架位移传感器(92)，其进口连接臂架，其出口连接控制单元(14)；臂架位移传感器(92)用于检测臂架伸出长度，并发送给控制单元(14)，控制单元(14)还包括至少一个第二比较器(146)用于将臂架伸出长度与预设的至少一个阈值进行比较以确定变幅下落的速度模式，并向电流信号发生器(143)发出触发信号，使电流信号发生器(143)在该速度模式相应的电流幅值范围内，发出与落幅电控手柄(15)的指令信号成比例的电流信号给变幅平衡阀(12)，以控制臂架下落。
13.根据权利要求8-10任一项所述的液压系统，其特征在于，液压系统还包括变幅位移传感器(93)、变幅平衡阀(12)、变幅油缸(13)；变幅平衡阀(12)的两个工作口分别与变幅换向阀(111)和变幅油缸(13)的无杆腔液压连接，变幅油缸(13)的活塞杆与变幅位移传感器(93)机械连接；变幅位移传感器(93)用于检测变幅油缸(13)的活塞杆的伸出长度，转换为臂架旋转角速度信号后发送给控制单元(14)，控制单元(14)还包括第二加法器(1471)和第三加法器(1472)，第二加法器(1471)的两输入端分别连接变幅位移传感器(93)和落幅电控手柄(15)，其输出端连接第三加法器(1472)的一个输入端，第三加法器(1472)的另一个输入端连接落幅电控手柄(15)，其输出端连接电流信号发生器(143)，第二加法器(1471)用于将臂架旋转角速度信号与落幅电控手柄(15)的指令信号的差值发送给第三加法器(1472)，第三加法器(1472)用于将该差值和落幅电控手柄(15)的指令信号的和值发送给电流信号发生器(143)，以控制其输出相应幅值的电流信号给变幅平衡阀(12)从而实现臂架下落角速度的闭环控制。
14.根据权利要求8-10任一项所述的液压系统，其特征在于，变量电控手柄(16)包括至少两个机械档位；脉冲信号发生器(142)还用于在全部换向阀均不得电的情况下，如果检测器(141)检测到变量电控手柄(16)的机械档位的指令信号，液压系统处于支腿伸缩模式下的与该机械档位相应的速度模式，在该速度模式相应的脉冲信号占空比幅值范围内，向变量油泵系统(20)发出相应占空比的脉冲信号，以控制变量油泵系统(20)向下车多路阀(18)的供油流量，实现支腿伸缩的不同速度模式。
15.根据权利要求2、3、9或10所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括减压阀(5)，设置在先导泵(3)与阻尼孔(6)之间的油路上。
16.根据权利要求2、3、9或10所述的液压系统，其特征在于，变量油泵系统(20)还包括先导泵(3)和溢流阀(4)，先导泵(3)的出口与溢流阀(4)的进口液压连接，溢流阀(4)的出口连通油箱(1)，先导泵(3)和溢流阀(4)组成恒压源，以提供恒定先导压力。
17.一种起重机，其特征在于，包括权利要求1-16任一项所述的液压系统。
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