CN108483264A - 起重机械的液压控制系统和起重机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机械的液压控制系统和起重机械。起重机械的液压控制系统包括第一液压泵和第二液压泵；第一执行元件和第二执行元件；控制阀组，设置于液压泵组与第一执行元件和第二执行元件之间；在单动作状态，控制阀组控制液压泵组中的至少一个液压泵为第一执行元件和第二执行元件中的一个执行元件供油；在复合动作状态，控制阀组控制第一液压泵为第一执行元件供油且控制第二液压泵为第二执行元件供油，而且控制阀组控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。本发明的起重机械的液压控制系统在复合动作时通过将第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流量再生，系统能耗低。

Description

起重机械的液压控制系统和起重机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种起重机械的液压控 制系统和起重机械。

背景技术

起重机作为工程机械的主要机型之一，由于其产品品种多、数量 大、耗油高、排放差，其节能问题已受到业界的广泛关注，国内各大 起重机生产厂家均将节能研究作为起重机发展的重要突破口。据统 计，传统液压起重机作业时的总能量利用率不到30％，能耗存在于 起重机作业的各个能量传递环节中，其中，主要集中在发动机工作时 自身的能耗、液压系统的能耗、负载功率与发动机提供功率不匹配时 产生的能耗等。其中，液压系统的能耗主要来源于多路阀节流损失、 平衡阀节流损失、安全阀溢流损失、液压管路的沿程压力损失和工作 元件的能耗损失。

而液压系统所损失的大部分能量都转化为热能，其中部分散发到 空气中，另外大部分传到工作元件和液压油中，从而导致液压系统温 度升高，引起系统故障等问题。由此，研究起重机系统节能液压技术， 不仅有助于节省系统损耗能量，更能提高系统的可靠性和工作寿命， 减少设备的成本维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起重机械的液压控制系统和起重机 械，以降低液压控制系统的能耗。

本发明第一方面提供一种起重机械的液压控制系统，包括：

液压泵组，包括第一液压泵和第二液压泵；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于液压泵组与第一执行元件和第二执行元件之间 且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；

液压控制系统具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态， 控制阀组控制液压泵组中的至少一个液压泵为第一执行元件和第二 执行元件中的一个执行元件供油；在复合动作状态，控制阀组控制第 一液压泵为第一执行元件供油且控制第二液压泵为第二执行元件供 油，而且控制阀组控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作 油口以为第二执行元件供油。

在一些实施例中，第一执行元件为伸缩油缸，第二执行元件为卷 扬马达，在复合动作状态，伸缩油缸处于缩回状态且伸缩油缸的回油 流向卷扬马达的工作油口以为卷扬马达供油。

在一些实施例中，控制阀组包括设置于第一执行元件的回油口与 油箱之间的第一控制阀，在单动作状态，第一控制阀控制第一执行元 件的回油流向油箱；在复合动作状态，第一控制阀控制第一执行元件 的回油流向第二执行元件的工作油口。

在一些实施例中，第一控制阀具有第一油口、第二油口和第三油 口，第一控制阀的第一油口与第二执行元件的工作油口连接，第一控 制阀的第二油口与油箱连接，第一控制阀的第三油口与第一执行元件 的回油口连接，在单动作状态，第一控制阀的第三油口与第一控制阀 的第二油口连通；在复合动作状态，第一控制阀的第三油口与第一控 制阀的第一油口连通。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第一控制阀与第二执行 元件的进油口之间的第一单向阀，第一单向阀控制油液从第一控制阀 流向第二执行元件。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第二执行元件的进油口 与第二液压泵之间的第二单向阀，第一单向阀的出油口与第二单向阀 的出油口连接，第二单向阀防止第二执行元件的工作油口的油液流向 第二液压泵。

在一些实施例中，控制阀组还包括用于控制第一执行元件和第二 执行元件动作的多路阀，多路阀包括与第一执行元件对应设置的第一 换向阀、与第二执行元件对应设置的第二换向阀以及设置于第一换向 阀的进油口与第二换向阀的进油口之间的合流阀，在单动作状态，合 流阀控制第一换向阀的进油口与第二换向阀的进油口之间断开或连 通；在复合动作状态，合流阀控制第一换向阀的进油口与第二换向阀 的进油口之间断开。

在一些实施例中，合流阀为通断控制阀。

在一些实施例中，第一执行元件为伸缩油缸，控制阀组还包括设 置于伸缩油缸的无杆腔与第一换向阀之间的第一平衡阀，第一平衡阀 包括平衡阀主阀和第三单向阀，第一换向阀的进油口与第一液压泵连 接，第一换向阀的排油口与油箱连接，第一换向阀的第一油口通过第 三单向阀与伸缩油缸的无杆腔连接，第一换向阀的第二油口与伸缩油 缸的有杆腔连接，伸缩油缸的无杆腔通过平衡阀主阀与油箱连接。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第一执行元件的回油口 处的第一平衡阀，第一平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置；和/ 或，控制阀组还包括设置于第二执行元件的回油口处的第二平衡阀， 第二平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置。

在一些实施例中，第一平衡阀包括电磁比例控制阀；和/或，第 二平衡阀包括电磁比例控制阀。

本发明第二方面提供一种起重机械，包括如本发明第一方面任一 项提供的起重机械的液压控制系统。

基于本发明提供的起重机械的液压控制系统和起重机械，起重机 械的液压控制系统包括液压泵组，包括第一液压泵和第二液压泵；第 一执行元件和第二执行元件；控制阀组，设置于液压泵组与第一执行 元件和第二执行元件之间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动 作；液压控制系统具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态， 控制阀组控制液压泵组中的至少一个液压泵为第一执行元件和第二 执行元件中的一个执行元件供油；在复合动作状态，控制阀组控制第 一液压泵为第一执行元件供油且控制第二液压泵为第二执行元件供 油，而且控制阀组控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。本发明的起重机械的液压控制系统在复 合动作时通过将第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流 量再生，此时系统可以只给第一执行元件供油，系统能耗低。

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为本发明实施例的液压控制系统的结构示意图。

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。

下面根据图1对本发明具体实施例的液压控制系统的结构进行 详细说明。

如图1所示，本发明实施例的起重机械的液压控制系统包括：

液压泵组1，包括第一液压泵11和第二液压泵12；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于液压泵组1与第一执行元件和第二执行元件之 间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；

液压控制系统具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态， 控制阀组控制液压泵组1中的至少一个液压泵为第一执行元件和第 二执行元件中的一个执行元件供油；在复合动作状态，控制阀组控制 第一液压泵11为第一执行元件供油且控制第二液压泵12为第二执行 元件供油，而且控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油 口以为第二执行元件供油。

本发明实施例的起重机械的液压控制系统在复合动作时通过将 第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流量再生，此时系统 可以只给第一执行元件供油，系统能耗低。而且与只有单泵供油的液 压系统相比，该液压控制系统的两个执行元件分别由不同的泵独立供 油，工作效率提高而且两个执行元件之间的工作互不干扰。

例如，在本实施例中，如图1所示，第一执行元件为伸缩油缸6， 第二执行元件为卷扬马达4，在复合动作状态，伸缩油缸6处于缩回 状态且伸缩油缸的回油流向卷扬马达4的工作油口以为卷扬马达供 油。在复合动作时，伸缩油缸6处于缩回状态，而卷扬马达4可以正 转也可以反转，也就是说伸缩油缸6的回油可以驱动卷扬起升或下 落。由于伸缩油缸6回缩时流量较大因此驱动卷扬起落的速度也较 快，系统的工作效率高。

在其他附图未示出的实施例中，第一执行元件也可以是卷扬马 达，第二执行元件也可以是伸缩油缸，此时卷扬马达的回油为伸缩油 缸供油。在此需要说明的是，伸缩油缸动作所需的液压油的压力较大， 因此仅仅卷扬马达的回油压力不够，需要额外提供加压装置等。

在其他附图未示出的实施例中，第一执行元件和第二执行元件还 可以是起重机械液压系统中的其他任意的两个执行元件，在此并不做 限制，只要其在复合工作时可以共同动作即可。

本实施例的控制阀组包括用于控制伸缩油缸6和卷扬马达4动作 的多路阀2。多路阀2包括与伸缩油缸6对应设置的第一换向阀21、 与卷扬马达4对应设置的第二换向阀22以及设置于所述第一换向阀 21的进油口与所述第二换向阀22的进油口之间的合流阀25，在所述 单动作状态，所述合流阀25控制所述第一换向阀21的进油口与所述 第二换向阀22的进油口之间断开或连通；在所述复合动作状态，所 述合流阀25控制所述第一换向阀21的进油口与所述第二换向阀22 的进油口之间断开。

具体在本实施例中，合流阀25为通断控制阀。

为了实现将伸缩油缸6的回油控制流向卷扬马达4实现流量再 生，本实施例的控制阀组包括设置于伸缩油缸6的回油口与油箱之间 的第一控制阀7，在单动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的回 油流向油箱。在复合动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的回油 流向卷扬马达4的工作油口。

具体地，如图1所示，第一控制阀7设置于伸缩油缸6的无杆腔 的回油路上。在单动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的无杆腔 的回油直接回到油箱。在复合动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸 6的无杆腔的回油流到第二换向阀22的进油口从而实现对卷扬马达4 的供油。

如图1所示，第一控制阀7具有第一油口、第二油口和第三油口。 第一控制阀7的第一油口与卷扬马达4的工作油口连接(具体地，通 过第二换向阀22与卷扬马达4的工作油口连接)，第一控制阀的7 第二油口与直接油箱1连接，第一控制阀7的第三油口与伸缩油缸6的无杆腔连接，在单动作状态，第一控制阀7的第三油口与第一控制 阀7的第二油口连通；在复合动作状态，第一控制阀7的第三油口与 第一控制阀7的第一油口连通。

本实施例的第一控制阀7具有第一工作位和第二工作位。在第一 工作位(图1中的右位)，第一控制阀7的第一油口截止，第二油口 与第三油口连通；在第二工作位(图1中的左位)，第一控制阀7 的第二油口截止，第一油口与第三油口连通。

为了防止油液反向流动，本实施例的控制阀组还包括设置于第一 控制阀7与卷扬马达4的工作油口之间的第一单向阀9。第一单向阀 9控制油液从第一控制阀7流向卷扬马达4。

本实施例的控制阀组还包括设置于卷扬马达4的工作油口与液 压泵1之间的第二单向阀8，第二单向阀8防止卷扬马达4的工作油 口流回到第二液压泵12。在单动作状态，第二单向阀8允许第二液 压泵12向卷扬马达4的工作油口供油；在复合动作状态，伸缩油缸 6的回油为卷扬马达4的工作油口供油，因此此时第二单向阀8防止 伸缩油缸6的回油流向第二液压泵12。由于该实施例的液压控制系 统包括液压泵组1，而第一液压泵11和第二液压泵12是可以独立控 制的，因此在复合动作状态时，控制第一液压泵11工作而控制第二 液压泵12停止工作从而使伸缩油缸6的回油来为卷扬马达4供油。 若需要提高卷扬马达4的动作速度也可以控制第二液压泵12工作以 与伸缩油缸6的回油一并驱动卷扬马达4动作。

相关技术的液压控制系统中，通常在执行元件的回油路上设置液 压平衡阀，而液压平衡阀一般为通断阀，其为了保证重载下落时速度 可控，液压平衡阀的开度一般都较小，其不能随工况进行实时的调节。

为了进一步降低液压控制系统的能耗，本实施例的控制阀组还包 括设置于伸缩油缸6的回油口处的第一平衡阀5，第一平衡阀5的阀 口开度可被主动调节地设置。控制阀组还包括设置于卷扬马达4的回 油口处的第二平衡阀3，第二平衡阀3的阀口开度可被主动调节地设 置。本实施例的平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置，因此在执行 元件处于轻载下落时，可以将平衡阀的开度适当调大，从而减小平衡 阀的节流损失；而在执行元件处于重载下落时，可以将平衡阀的开度 适当调小，从而避免下落速度过快。平衡阀的阀口开度可被主动调节 地设置既可以使单动作状态下的能耗降低，也可以使复合动作状态下的能耗降低。

为了使伸缩油缸的无杆腔的进油和回油相互独立，本实施例的第 一平衡阀5包括平衡阀主阀52和第三单向阀51，第一换向阀21的 进油口与第一液压泵11连接，第一换向阀21的排油口与油箱连接， 第一换向阀的第一油口通过第三单向阀51与伸缩油缸的无杆腔连 接，第一换向阀的第二油口与伸缩油缸的有杆腔连接，伸缩油缸的无 杆腔通过平衡阀主阀52与油箱连接。

具体地，如图1所示，第一平衡阀5的平衡阀主阀52为电磁比 例控制阀。第二平衡阀3包括电磁比例控制阀。本实施例的液压控制 系统的平衡阀增加电控单元，从而实现对平衡阀的开度的主动调节控 制。

本实施例的液压控制系统的工作过程如下：

单动作状态

卷扬动作时，卷扬起落均由第二液压泵12通过第二换向阀22 供油。在卷扬下落时，通过主动调节第二平衡阀3的开度大小进行节 流控制下落速度，这样使得在卷扬空钩或轻载下落工况时，第二平衡 阀3的压损降至最低，从而使得驱动卷扬马达4的压力最小，降低卷 扬系统的工作能耗。

伸缩油缸动作时，伸缩油缸的伸缩均由第一液压泵11通过第一 换向阀21供油。在缩回动作时，通过主动调节第一平衡阀5的开度 大小，调节伸缩油缸6的缩回速度，这样使得缩回动作工况时，第一 平衡阀5的压损降至最低，直接经过第一控制阀7和多路阀2伸缩联 后回油进入油箱1，降低伸缩系统回缩工作能耗。

复合动作状态

伸缩油缸缩回动作与卷扬轻载起升或下落复合，当控制器接收到 复合动作指令后，先是第一换向阀21得电换向，第一液压泵11的液 压油供给伸缩油缸6的有杆腔，同时控制第一平衡阀5和第一控制阀 7得电，伸缩油缸6无杆腔的油液经过第一平衡阀5、第一控制阀7 以及第一单向阀9进入多路阀2的第二换向阀22的进油口处，油液 经第二平衡阀3驱动卷扬马达4旋转，实现卷扬轻载起升或下落动作。

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)

1.一种起重机械的液压控制系统，其特征在于，包括：

液压泵组(1)，包括第一液压泵(11)和第二液压泵(12)；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于所述液压泵组(1)与所述第一执行元件和所述第二执行元件之间且控制所述第一执行元件和/或所述第二执行元件动作；

所述液压控制系统具有单动作状态和复合动作状态，在所述单动作状态，所述控制阀组控制所述液压泵组(1)中的至少一个液压泵为所述第一执行元件和所述第二执行元件中的一个执行元件供油；在所述复合动作状态，所述控制阀组控制所述第一液压泵(11)为所述第一执行元件供油且控制第二液压泵(12)为所述第二执行元件供油，而且所述控制阀组控制所述第一执行元件的回油流向所述第二执行元件的工作油口以为所述第二执行元件供油。

2.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述第一执行元件为伸缩油缸(6)，所述第二执行元件为卷扬马达(4)，在所述复合动作状态，所述伸缩油缸(6)处于缩回状态且所述伸缩油缸(6)的回油流向所述卷扬马达(4)的工作油口以为所述卷扬马达(4)供油。

3.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀组包括设置于所述第一执行元件的回油口与油箱之间的第一控制阀(7)，在所述单动作状态，所述第一控制阀(7)控制所述第一执行元件的回油流向所述油箱；在所述复合动作状态，所述第一控制阀(7)控制所述第一执行元件的回油流向所述第二执行元件的工作油口。

4.根据权利要求3所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述第一控制阀(7)具有第一油口、第二油口和第三油口，所述第一控制阀(7)的第一油口与所述第二执行元件的工作油口连接，所述第一控制阀(7)的第二油口与油箱连接，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一执行元件的回油口连接，在所述单动作状态，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一控制阀(7)的第二油口连通；在所述复合动作状态，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一控制阀(7)的第一油口连通。

5.根据权利要求3所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第一控制阀(7)与所述第二执行元件的进油口之间的第一单向阀(9)，所述第一单向阀(9)控制油液从所述第一控制阀(7)流向所述第二执行元件。

6.根据权利要求5所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第二执行元件的进油口与所述第二液压泵(12)之间的第二单向阀(8)，所述第一单向阀(9)的出油口与所述第二单向阀(8)的出油口连接，所述第二单向阀(8)防止所述第二执行元件的工作油口的油液流向所述第二液压泵(12)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀组还包括用于控制所述第一执行元件和所述第二执行元件动作的多路阀(2)，所述多路阀(2)包括与所述第一执行元件对应设置的第一换向阀(21)、与所述第二执行元件对应设置的第二换向阀(22)以及设置于所述第一换向阀(21)的进油口与所述第二换向阀(22)的进油口之间的合流阀(25)，在所述单动作状态，所述合流阀(25)控制所述第一换向阀(21)的进油口与所述第二换向阀(22)的进油口之间断开或连通；在所述复合动作状态，所述合流阀(25)控制所述第一换向阀(21)的进油口与所述第二换向阀(22)的进油口之间断开。

8.根据权利要求7所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述合流阀(25)为通断控制阀。

9.根据权利要求7所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述第一执行元件为伸缩油缸(6)，所述控制阀组还包括设置于所述伸缩油缸(6)的无杆腔与所述第一换向阀(21)之间的第一平衡阀(5)，所述第一平衡阀(5)包括平衡阀主阀(52)和第三单向阀(51)，所述第一换向阀(21)的进油口与所述第一液压泵(11)连接，所述第一换向阀(21)的排油口与油箱连接，所述第一换向阀(21)的第一油口通过所述第三单向阀(51)与所述伸缩油缸(6)的无杆腔连接，所述第一换向阀(21)的第二油口与所述伸缩油缸(6)的有杆腔连接，所述伸缩油缸(6)的无杆腔通过所述平衡阀主阀(52)与所述油箱连接。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第一执行元件的回油口处的第一平衡阀(5)，所述第一平衡阀(5)的阀口开度可被主动调节地设置；和/或，所述控制阀组还包括设置于所述第二执行元件的回油口处的第二平衡阀(3)，所述第二平衡阀(3)的阀口开度可被主动调节地设置。

11.根据权利要求10所述的起重机械的液压控制系统，其特征在于，所述第一平衡阀(5)包括电磁比例控制阀；和/或，所述第二平衡阀(3)包括电磁比例控制阀。

12.一种起重机械，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的起重机械的液压控制系统。