CN107934785A - 多路阀组电液比例控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多路阀组电液比例控制系统及起重机，包括多条主油路，每条所述主油路分别连接至对应的执行机构，每条主油路分别设置有一个用于控制所述执行机构的多路阀和一个三通比例减压阀，每个所述三通比例减压阀连接至所述多路阀，还包括多个电比例操控手柄，每个所述电比例操控手柄连接至两个所述三通比例减压阀，每个所述电比例操控手柄用于向对应的所述三通比例减压阀输出电信号，以使所述三通比例减压阀向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号。该多路阀组电液比例控制系统工作可靠、易检修维护、控制精度高，能够按比例控制先导油压信号，对执行元件的动作能够实现连续控制。

Description

多路阀组电液比例控制系统及起重机

技术领域

本发明涉及铁路救援技术领域，更具体地说，本发明涉及一种多路阀组电液比例控制系统及起重机。

背景技术

铁路起重机是铁路救援和铁路沿线起重作业的装备，其多路阀组是铁路起重机液压系统重要的控制元件，用于对铁路起重机的起升、变幅、吊臂伸缩、回转等各执行机构的动作进行控制。

在实际使用中，这种多路阀组一般采用液压先导控制方式，也就是通过液压先导手柄控制液压先导阀输出液压压力信号来控制多路阀组的某一联动作，实现起重机执行机构的动作控制。由于起重机安全作业的要求，一般起重机必须具备力矩限制与保护功能，即当作业力矩超出范围时要报警，进而限动，限动又要求仅限制危险方向动作，允许向安全方向动作，为了实现这些安全保护功能，就要在液压系统液压先导手柄控制多路阀组动作的先导油路中设置电磁换向阀。

然而，电磁换向阀的设置造成起重机液压系统液压先导油路管路复杂、密集，泄漏环节多、检修维护空间局促等不利影响，给液压系统的维护保养带来较大困难。

发明内容

本发明提供一种易维护保养、控制稳定、安全可靠的多路阀组电液比例控制系统及起重机。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供一种多路阀组电液比例控制系统，包括多条主油路，每条所述主油路分别连接至对应的执行机构，每条所述主油路分别设置有一个用于控制所述执行机构的多路阀和一个三通比例减压阀，每个所述三通比例减压阀连接至所述多路阀，用于向所述多路阀输出先导油压信号，以控制所述多路阀的导通与截止；还包括多个电比例操控手柄，其中，每个所述电比例操控手柄连接至两个所述三通比例减压阀，每个所述电比例操控手柄用于向对应的所述三通比例减压阀输出电信号，以使所述三通比例减压阀向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，所述三通比例减压阀包括电磁铁、阀体、复位弹簧和控制阀芯，所述阀体包括一个进液口和两个出液口，所述控制阀芯位于所述阀体内，所述电磁铁固定于所述阀体上，并可在所述电信号的控制下驱动所述控制阀芯在所述阀体内分别朝向所述两个出液口移动，以通过改变流经两个所述出液口的油液比例而产生所述先导油压信号，所述复位弹簧与所述控制阀芯抵接，用于使所述控制阀芯复位。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，还包括集成块，所述三通比例减压阀均设置在所述集成块上。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，所述三通比例减压阀为湿式比例电磁铁控制的三通电磁比例压力阀。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，所述电比例操控手柄包括电比例操纵阀和比例放大器，所述比例放大器用于将所述电比例操控手柄输出的电压信号相应地转化为可作为所述电信号的电流信号。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，所述电比例操控手柄输出电压信号的大小与所述电比例操控手柄角度的大小成正比。

如上所述多路阀组电液比例控制系统，所述电比例操控手柄为万铰式操纵手柄。

本发明另一方面提供一种起重机，所述起重机包括上述所述的多路阀组电液比例控制系统，其中所述电比例操控手柄包括第一电比例操控手柄和第二电比例操纵手柄，所述第一电比例操纵手柄控制吊钩升降和起重机回转，所述第二电比例操纵手柄控制吊臂起落和吊臂伸缩。

如上所述起重机，所述起重机包括限制器和控制器，所述限制器用于当监测到所述起重机的工作状态超过所述限制器的预设值时，将报警信号发送至所述控制器，所述控制器和所述三通比例减压阀电连接，用于通过控制三通比例减压阀的控制阀芯动作而限制所述起重机的动作。

如上所述起重机，所述限制器包括以下的一种或多种：起重量限制器、力矩限制器、高度限制器、行程限制器、幅度限制器。

本发明的多路阀组电液比例控制系统，三通比例减压阀通过电比例操控手柄控制，电比例操控手柄向三通比例减压阀输出电信号，以使所述三通比例减压阀向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号控制所述多路阀的导通与截止，本发明提供的多路阀组电液比例控制系统比液压先导控制系统工作可靠、易检修维护、控制精度高，能够按比例控制先导油压信号，对执行元件的动作能够实现连续控制。

本发明提供的起重机，通过设置第一电比例操控手柄和第二电比例操控手柄，第一电比例操控手柄控制吊钩升降和起重机回转，第二电比例操控手柄控制吊臂起落和吊臂伸缩，起重机的执行机构通过三通比例减压阀输出的先导油压信号控制，三通比例减压阀通过电比例操控手柄输出的电信号控制，较之间的液压先导控制方式减少了电磁换向阀的使用，减少了先导油路的泄露，检修、维护方便易保养，而且三通比例减压阀控制稳定灵敏度高，能在高温高压环境下可靠工作。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为带有电磁换向阀的液压先导控制系统原理图；

图2为本发明实施例提供的多路阀组电液比例控制系统原理图；

图3为本发明实施例提供的三通比例减压阀的剖视图；

图4为本发明实施例提供的电比例操控手柄的运动方向示意图。

附图标记说明：

1＇、液压先导阀

2＇、电磁换向阀

1、主油路

2、三通比例减压阀

3、电比例操控手柄

21、电磁铁

22、阀体

23、复位弹簧

24、控制阀芯

31、第一电比例操控手柄

32、第二电比例操控手柄

A、第一工作油口

B、第二工作油口

P、进油口

T、泄油口

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

现有起重机液压系统采用液压先导控制，图1为带有电磁换向阀的液压先导控制系统原理图，请参阅图1所示，现有起重机液压先导控制系统包括液控手柄、液压先导阀1＇及相应的电磁换向阀2＇，液控手柄在平面上能够向四个方向运动，液压先导手柄与液压先导阀连接，液压先导阀在每个导通位置时，导通液压先导阀中的一个控制油路，每个液压先导阀与一个多路阀连接，控制该多路阀的动作，进而控制相应主油路的导通与截止。由于起重机在人为不规范的操作中难免会产生危险工况，因此需要对人在做出危险动作时进行限动以避免危险发生。现有起重机的保护处理的方式一般为在先导手柄的控制油路上增加一个由控制器控制的电磁换向阀2＇，当起重机作业力矩超出范围时控制系统会发出警报，控制器控制电磁换向阀2＇动作，将电磁换向阀2＇断电从而切断液压先导手柄在此方向上的控制油路，达到手柄在这个方向上的动作保护。

现有液压先导控制主要有以下缺点：油路管路复杂、密集，泄漏环节多检修维护空间局促，给液压系统的维护保养带来较大困难；而且由于起重机属于全天候作业装备，既要在高海拔、高寒环境下工作，又要在高湿、高温环境下工作，在不同环境下液压油的粘度会发生变化，造成液压先导信号迟滞、灵敏度下降等控制不稳定问题，影响起重机的良好使用。

本发明基于上述问题提供一种多路阀组电液比例控制系统及起重机。

以下对本申请中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

执行机构，使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用，本申请主要指液压驱动的执行机构。

多路阀，液压系统中控制元件的一种，它将多种控制元件的功能结合在一起，如换向、调速、限压、合流等，用于驱动多个执行机构的液压元件。

湿式比例电磁铁，是一种可以在液压油液中工作的电磁铁。

比例放大器，一种工程电子控制器，为比例电磁铁提供特定性能的控制电流,对电液比例器件进行控制和调节,是电液比例控制新技术的重要组成部分。

实施例一：

图2为本发明实施例提供的多路阀组电液比例控制系统原理图，请参阅图2所示，本实施例提供的多路阀组电液比例控制系统，包括多条主油路1，每条所述主油路1分别连接至对应的执行机构，每条所述主油路分别设置有一个用于控制所述执行机构的多路阀(图中未示出)和一个三通比例减压阀2，每个所述三通比例减压阀2连接至所述多路阀，用于向所述多路阀输出先导油压信号，以控制所述多路阀的导通与截止，还包括多个电比例操控手柄3，其中，每个所述电比例操控手柄3连接至两个所述三通比例减压阀2，每个所述电比例操控手柄用于向对应的所述三通比例减压阀2输出电信号，以使所述三通比例减压阀2向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号。

请参阅图2所示，每条主油路1通过一个三通比例减压阀2连接两条控制油路(图中分别为a₁、b₁，a₂、b₂，a₃、b₃，a₄、b₄)控制油路连接多路阀(图中未示出)，电比例操控手柄3用于向对应的所述三通比例减压阀2输出电信号，以使三通比例减压阀2向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号。

本发明中所述主油路1可根据执行机构的数量进行设置，本实施例对执行机构的数量不做特别限制。

本发明中所述多路阀指由两个或两个以上换向阀为主体构成的多路组合阀，在实际应用中可根据执行机构的数量进行设置。本实施例对多路阀组的具体结构不做特别限制。

本发明的电比例操控手柄3为向所述三通比例减压阀输出电信号的装置，能够实现向三通比例减压阀输出电信号的其他形式的装置均在本发明的保护范围之内。

本发明提供的多路阀组电液比例控制系统可应用于采用液压先导控制系统的多种液压系统中，本实施例对具体的应用不做特别限制，例如可以是挖掘机、起重机等。

本发明的多路阀组电液比例控制系统，三通比例减压阀通过电比例操控手柄控制，电比例操控手柄向三通比例减压阀输出电信号，以使所述三通比例减压阀向所述多路阀输出与所述电信号对应的所先导油压信号控制所述多路阀的导通与截止，比液压先导控制系统工作可靠、易检修维护、控制精度高，能够按比例控制先导油压信号，对执行元件的动作能够实现连续控制。

实施例二

图3为本发明实施例提供的三通比例减压阀的剖视图，请参阅图3所示，本实施例对实施例一中的三通比例减压阀的具体结构进行介绍，所述三通比例减压阀包括电磁铁21、阀体22、复位弹簧23和控制阀芯24，所述阀体22包括一个进液口和两个出液口，所述控制阀芯24位于所述阀体22内，所述电磁铁21固定于所述阀体22上，并可在所述电信号的控制下驱动所述控制阀芯24在所述阀体22内分别朝向所述两个出液口移动，以通过改变流经两个所述出液口的油液比例而产生先导油压信号，所述复位弹簧23与所述控制阀芯24抵接，用于使所述控制阀芯24复位。

进一步地，所述三通比例减压阀2为湿式比例电磁铁控制的三通电磁比例压力阀。

请参阅图3，本实施例的三通比例减压阀的阀体22上设置有进油口P、泄油口T、第一工作油口A及第二工作油口B。在阀体22的主孔的内表面依次设有五个环形凹槽，这五个环形凹槽分别与泄油口T、第一工作油口A、进油口P、第二工作油口B及泄油口T对应相连，在阀体22内形成第一泄油腔T腔、第一工作油腔A腔、进油腔P腔、第二工作油腔B腔及第二泄油腔T腔，并且第一泄油腔与第二泄油腔在阀体22内相连通。本发明的比例减压阀当控制阀芯24向左或向右移动时进油腔P腔与第一工作油腔A腔或第二工作油腔B腔相通；而当电信号减小时，电磁力随之减小，控制阀芯24移动，使进油腔P腔与第一工作油腔A腔或第二工作油腔B腔间的开口减小甚至关闭，从而减小或阻断了进油腔P腔的高压对第一工作油腔A腔或第二工作油腔B腔的影响，由此保证第一工作油腔A腔或第二工作油腔B腔的压力恒定。

本实施例的三通比例减压阀的具体工作原理如下，其中当阀体22两端的电磁铁21不输入电气信号时控制阀芯24在复位弹簧23的作用下保持在中位，此时第一工作油腔A腔和第二工作油腔B腔分别与第一泄油腔T腔及第二泄油腔T腔连通，由此压力油可回到油箱。当其中一端的比例电磁铁21输入电气信号时，比例电磁铁21产生电磁力，电磁力作用在控制阀芯24上，使控制阀芯24移动，当控制阀芯24经过一定的行程后，进油腔P腔会与第一工作油腔A腔或第二工作油腔B腔连通，在该工作油腔内建立压力，产生的压力克服电磁力直到两种力保持平衡，使该工作油腔内压力保持恒定。例如：当阀体22左端的比例电磁铁21(a)输入电气信号时，控制阀芯24会根据电磁铁21端输入的电气信号按比例右移，这样在控制阀芯24经过一定的行程后，进油腔P腔与第二工作油腔B腔及第一工作油腔A腔与第一泄油腔T腔分别连通，在第二工作油腔B腔内建立压力，同时第二工作油腔B腔内的压力作用在控制阀芯24的右端，产生的压力克服电磁力直到两种力保持平衡，使第二工作油腔B腔内的压力保持恒定。当阀体22右端的比例电磁铁21(b)输入电气信号时，工作过程与上述过程类似。

进一步地，本实施例的多路阀组电液比例控制系统还包括集成块，所述三通比例减压阀均设置在所述集成块上，在实际应用过程中将三通比例减压阀设置在集成块上可以共用进油口和卸泄油口，使液压油路结构紧凑、检修、维护方便。

本发明实施例通过三通比例减压阀按比例控制先导油压信号，对执行元件的动作能够实现连续控制，控制精度高，通过将三通比例减压阀设置在集成块上可以共用压力油口，使液压油路结构紧凑，检修、维护方便。

实施例三

本实施例提供一种起重机，包括实施例一提供的多路阀组电液比例控制系统和实施例二提供的三通比例减压阀。

请参阅图1所示，本实施例提供的起重机包括多条主油路1，每条主油路1通过一个三通比例减压阀2连接两条控制油路(图中分别为a1、b1，a2、b2，a3、b3，a4、b4)控制油路连接多路阀(图中未示出)，本实施例的控制油路控制a1、b1控制起重机吊钩的升降，控制油路控制a2、b2控制起重机左右回转，控制油路a3、b3控制吊臂起落，控制油路a4、b4控制吊臂伸缩，每条所述控制油路分别连接至对应的执行机构，每条所述主油路1分别设置有一个用于控制所述执行机构的多路阀和一个三通比例减压阀2，每个所述三通比例减压阀2通过控制油路连接至所述多路阀，用于向所述多路阀输出先导油压信号，以控制所述多路阀的导通与截止。例如，控制油路a1一端与上述第一工作油口A连接，另一端与执行机构连接，控制起重机吊钩的上升，控制油路b1一端与上述第二工作油口B连接，另一端与执行机构连接，控制起重机吊钩的下降。

本实施例的电比例操控手柄3包括第一电比例操控手柄31和第二电比例操控手柄32，所述第一电比例操控手柄31和第二电比例操控手柄32均为万铰式操纵手柄，所述第一电比例操控手柄31位于司机座椅左边扶手侧，所述第二电比例操控手柄32位于司机座椅右边扶手侧，所述第一电比例操控手柄31与两个三通比例减压阀2连接控制吊钩升降和起重机左右回转。所述第二电比例操控手柄32与两个三通比例减压阀2连接控制吊臂起落和吊臂伸缩。

进一步地，所述电比例操控手柄3包括电比例操纵阀和比例放大器，所述比例放大器用于将所述电比例操控手柄3输出的电压信号相应地转化为可作为所述电信号的电流信号。

更进一步地，所述电比例操控手柄3输出电压信号的大小与所述电比例操控手柄3所处的角度的大小成正比。在实际操作过程中，操纵人员可以根据电比例操控手柄3角度调节的大小判断执行机构运行幅度的大小。

进一步地，为了使起重机的安全可靠工作，所述起重机包括限制器和控制器，所述限制器用于当监测到所述起重机的工作状态超过所述限制器的预设值时，将报警信号发送至所述控制器，所述控制器和所述三通比例减压阀电连接，用于通过控制三通比例减压阀的电磁铁动作从而限制所述起重机的动作。

具体地，所述限制器包括以下的一种或多种：起重量限制器、力矩限制器、高度限制器、行程限制器、幅度限制器。所述起重量限制器用于使起重机不致超负荷运行，当起重机吊重超过额定起升重量时，起重量限制器将超重信号发送至控制器，控制器控制三通比例减压阀的控制阀芯动作从而限制所述起重机的起升动作，此时操作人员将电比例操控手柄向控制吊钩下降的方向移动，从而限制起重机向危险方向动作，允许其向安全方向动作。对于变幅起重机一定的幅度只允许起吊一定的重量，如果超重起重机就会有倾翻的危险，所述力矩限制器用于起重机在某一定幅度限制吊物重量。所述高度限制器一般装在起重臂的头部，当吊钩滑升到极限位置，高度限制器将发出报警信号至控制器。所述行程限制器是将起重机的行程限制在在一定范围内，当起重机吊臂运行到限制位置时，行程限制器将报警信号发送至控制器。所述幅度限制器用于限制起重机吊臂在各种幅度下的额定起重，当起重机的臂杆运行到极限位置时，幅度限制器将报警信号发送至控制器。关于力矩限制器、高度限制器、行程限制器、幅度限制器的具体工作原理与所述起重量限制器相同在此不再赘述。

图4为本发明实施例提供的电比例操控手柄的运动方向示意图，请参阅图4所示，本实施例的起重机电比例操控手柄控制起重机动作及限制器实现起重机安全保护的工作原理如下：电比例操控手柄的四个运动方向如图所示，包括+X、-X和+Y、-Y四个方向，假设第一电比例操控手柄向+X的方向运动时对应的起重机的动作为吊钩上升，此时起重机的控制原理为电比例操控手柄向+X方向运动时，三通比例减压阀接收电比例操控手柄的电信号，导通了三通比例减压阀的先导油压信号，控制吊钩上升的相应主油路导通，起重机吊钩上升。液压先导手柄其余三个方向动作工作原理与此相同。当起重机的起升重量超过起重量限制器的预设值时，起重机发出报警信号，同时起重量限制器将超重信号发送至控制器，控制器控制三通比例减压阀的控制阀芯作而限制所述起重机的起升动作，此时操作人员将电比例操控手柄向控制吊钩下降的方向-X方向移动，从而将起重机朝向危险方向的动作切断，使其向安全方向动作以避免危险发生，起重机其他限制器的工作原理与起重量限制器的工作原理相同，在此不再赘述。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，

包括多条主油路，每条所述主油路分别连接至对应的执行机构，每条所述主油路分别设置有一个用于控制所述执行机构的多路阀和一个三通比例减压阀，每个所述三通比例减压阀连接至所述多路阀，用于向所述多路阀输出先导油压信号，以控制所述多路阀的导通与截止；

还包括多个电比例操控手柄，其中，每个所述电比例操控手柄连接至两个所述三通比例减压阀，每个所述电比例操控手柄用于向对应的所述三通比例减压阀输出电信号，以使所述三通比例减压阀向所述多路阀输出与所述电信号对应的所述先导油压信号。

2.根据权利要求1所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，所述三通比例减压阀包括电磁铁、阀体、复位弹簧和控制阀芯，所述阀体包括一个进液口和两个出液口，所述控制阀芯位于所述阀体内，所述电磁铁固定于所述阀体上，并可在所述电信号的控制下驱动所述控制阀芯在所述阀体内分别朝向所述两个出液口移动，以通过改变流经两个所述出液口的油液比例而产生先导油压信号，所述复位弹簧与所述控制阀芯抵接，用于使所述控制阀芯复位。

3.根据权利要求2所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，还包括集成块，所述三通比例减压阀均设置在所述集成块上。

4.根据权利要求1所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，所述三通比例减压阀为湿式比例电磁铁控制的三通电磁比例压力阀。

5.根据权利要求1所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，所述电比例操控手柄包括电比例操纵阀和比例放大器，所述比例放大器用于将所述电比例操控手柄输出的电压信号相应地转化为可作为所述电信号的电流信号。

6.根据权利要求1所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，所述电比例操控手柄输出电压信号的大小与所述电比例操控手柄角度的大小成正比。

7.根据权利要求1所述的多路阀组电液比例控制系统，其特征在于，所述电比例操控手柄为万铰式操纵手柄。

8.一种起重机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的多路阀组电液比例控制系统，其中电比例操控手柄包括第一电比例操控手柄和第二电比例操控手柄，所述第一电比例操控手柄控制吊钩升降和起重机回转，所述第二电比例操控手柄控制吊臂起落和吊臂伸缩。

9.根据权利要求8所述的起重机，其特征在于，所述起重机包括限制器和控制器，所述限制器用于当监测到所述起重机的工作状态超过所述限制器的预设值时，将报警信号发送至所述控制器，所述控制器和三通比例减压阀电连接，用于通过控制所述三通比例减压阀的控制阀芯动作而限制所述起重机的动作。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述限制器包括以下的一种或多种：起重量限制器、力矩限制器、高度限制器、行程限制器、幅度限制器。