CN110759241B - 一种液压切换控制系统和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压切换控制系统和起重机，涉及工程机械技术领域，包括：在多条工作油路上分别设置有液控换向阀，多个液控换向阀分别通过工作油路与多个执行元件连接。多个二位三通阀分别通过切换油路与多个液控换向阀对应连接。每个二位三通阀分别与泄油系统连接；每个二位三通阀分别与操作系统系统连接；二位三通阀处于第一状态时，操作系统与泄油系统连通，第二状态时，操作系统与液控换向阀连通。本申请通过采用一个二位三通阀，取代多个电磁阀的切换组合，继而使得整个切换系统的油路更为简单，同时，因切换油路的简化以及阀门的数量的减少，可以轻松的将二位三通阀集成在主阀内，从而提高主阀的集成度。

Description

一种液压切换控制系统和起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种液压切换控制系统和起重机。

背景技术

随着经济的快速发展，人们生活水平得到了提高，对于基础设施建设的完备性有了更高的需求。而高质量的基础设施工程也对工程机械的性能提出了更高的要求。以起重机为例，其可以使重物在一定范围内做提升和转移。但传统的起重机实现上述操作主要依靠多根操作杆来实现，导致主阀集成度较低、操作室空间拥挤。随着科技的进步，已经逐渐使用先导手柄代替操作杆的方式，来实现上述的动作。

现有起重机中，需要使用四个二位二通电磁阀和两个二位四通电磁阀的组合才能完成伸缩机构和副卷扬机构的切换。由于该切换系统内的电磁阀较多，使其难以和主阀进行集成，导致主阀的集成度较低，同时使得切换控制系统的油路连接较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种液压切换控制系统和起重机，以解决现有液压切换系统中因电磁阀数量较多导致主阀集成度较低以及切换控制油路连接复杂的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供一种液压切换控制系统，包括：操作系统、驱动系统、切换系统以及泄油系统；驱动系统包括并联设置的多条驱动工作油路，在多条驱动工作油路上分别设置有液控换向阀，多个液控换向阀用于分别通过驱动工作油路与多个执行元件连接；切换系统包括并联设置的多条切换油路，在多条切换油路上分别设置有二位三通阀，多个二位三通阀的第一切换油口分别通过切换油路与多个液控换向阀对应连接，用于驱动液控换向阀的阀芯以使液控换向阀切换工作状态；每个二位三通阀的第二切换油口还分别与泄油系统连接；每个二位三通阀的进油口还分别与操作系统连接；二位三通阀处于第一状态时，操作系统与泄油系统连通，二位三通阀处于第二状态时，操作系统与液控换向阀连通。

可选的，二位三通阀为二位三通电磁阀，二位三通电磁阀的失电状态与第一状态对应，二位三通电磁阀的得电状态与第二状态对应。

可选的，液压切换控制系统还包括转换器以及与转换器电连接的控制器；控制器分别与多组二位三通电磁阀的电磁部连接，用于识别转换器的转换信号并根据转换新号分别控制每个二位三通电磁阀的状态切换。

可选的，在每个液控换向阀的阀芯两端均设置有控制腔，每个控制腔分别与每个二位三通阀的第一切换油口对应连接。

可选的，操作系统包括操作手柄、先导主油路以及多条并联设置的先导工作油路；操作手柄经先导主油路分别与多条先导工作油路连通；多条先导工作油路分别与多个二位三通阀的进油口连通；在多条先导工作油路上还分别设置有多个节流阀，节流阀位于二位三通阀与操作手柄之间。

可选的，节流阀的节流口直径为0.8毫米。

可选的，驱动系统还包括分别与并联设置的多条驱动工作油路连通的驱动主油路；驱动主油路用于与油泵连通。

可选的，液控换向阀为三位六通液控换向阀。

本发明实施例的另一方面，提供一种起重机，包括执行元件以及上述任一种的液压切换控制系统；液压切换控制系统中的液控换向阀分别与执行元件连接。

可选的，执行元件包括伸缩机构和副卷扬机构；液控换向阀为两个，两个液控换向阀分别与伸缩机构和副卷扬机构连接；液压切换控制系统中的二位三通阀为两组且分别与两个液控换向阀连接。

本发明的有益效果包括：

本发明提供了一种液压切换控制系统，包括：操作系统、驱动系统、切换系统以及泄油系统。其中，驱动系统包括并联设置的多条工作油路，在多条工作油路上分别设置有液控换向阀，多个液控换向阀分别通过工作油路与多个执行元件连接，从而形成基本的驱动结构。切换系统包括并联设置的多条切换油路以及多个二位三通阀，多个二位三通阀的第一切换油口分别通过切换油路与多个液控换向阀对应连接，从而能够驱动液控换向阀的阀芯使得液控换向阀换位，继而使得每一个执行元件执行不同的命令。每个二位三通阀的第二切换油口还分别与泄油系统连接；每个二位三通阀的进油口还分别与操作系统连接；二位三通阀处于第一状态时，操作系统与泄油系统连通，二位三通阀处于第二状态时，操作系统与液控换向阀连通。本申请通过在控制液控换向阀换位的切换系统中，采用一个二位三通阀，即可取代原本的一个二位二通电磁阀和一个二位四通电磁阀的切换组合，继而使得整个切换系统的油路更为简单，同时，因切换油路的简化以及阀门的数量的减少，可以轻松的将二位三通阀集成在主阀内，从而提高主阀的集成度。

本发明还提供了一种起重机，将上液压切换控制系统应用于起重机，同时，使液压切换控制系统中的液控换向阀分别与执行元件连接。即可简便的完成对伸缩、变幅、主卷扬或副卷扬完成迅速的切换，从而方便进行操作控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中的切换控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种液压切换控制系统的示意图之一；

图3为本发明实施例提供的一种液压切换控制系统的示意图之二。

图标：01-换向阀；02-二位二通电磁阀；03-二位四通电磁阀；04-先导手柄；100-液控换向阀；101-二位三通阀；102-操作手柄；200-切换油路；300-先导主油路；301-先导工作油路；400-驱动主油路；500-泄油系统；600-回油路；700-集成主阀；800-节流阀。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本发明的保护范围内。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有液压控制系统中实现两个不同的执行元件(以伸缩机构和副卷扬机构为例)进行切换时，其切换液压原理如图1所示，当上车操作开关打开后，二位二通电磁阀02上的电磁铁均处于得电状态，保证伸缩和副卷扬的三位六通换向阀01的阀杆两端的先导油路均与泄油油路断开。当控制面板上的伸缩和副卷扬切换开关未得电时，二位四通电磁阀03上电磁铁均处于失电状态，此时从先导手柄04传导过来的先导油将控制伸缩机构的换向阀01杆运动，达到实现吊臂伸缩动作的目的；反之亦然，控制面板上的伸缩副卷扬切换开关按下得电时，将实现副卷扬起落动作。

上述液压控制系统主要通过四个二位二通电磁阀02和两个二位四通电磁阀03的电磁铁失电与得电来实现伸缩机构与副卷扬机构的动作切换，由于该控制系统使用到的电磁铁较多，极易受电磁铁故障的影响，且系统成本较高。基于此基础，本申请提出了如下控制方式，目的在于解决上述中电磁阀数量较多导致主阀集成度较低以及切换控制油路连接复杂的问题。以下将以实施例的方式对本发明的技术方案进行示例性的说明。需要说明的是，以下实施例中均以两个执行元件(即对应两个液控换向阀100)的切换为例，进行说明，但不代表本申请仅适用于两个执行元件的切换，相应的还可以是三个、四个，具体切换方式与两个执行元件的切换同理。

本发明实施例的一方面，参照图2，提供一种液压切换控制系统，包括：操作系统、驱动系统、切换系统以及泄油系统500；驱动系统包括并联设置的多条驱动工作油路，在多条驱动工作油路上分别设置有液控换向阀100，多个液控换向阀100用于分别通过驱动工作油路与多个执行元件连接；切换系统包括并联设置的多条切换油路200，在多条切换油路200上分别设置有二位三通阀101，多个二位三通阀101的第一切换油口分别通过切换油路200与多个液控换向阀100对应连接，用于驱动液控换向阀100的阀芯以使液控换向阀100切换工作状态；每个二位三通阀101的第二切换油口还分别与泄油系统500连接；每个二位三通阀101的进油口还分别与操作系统连接；二位三通阀101处于第一状态时，操作系统与泄油系统500连通，二位三通阀101处于第二状态时，操作系统与液控换向阀100连通。

示例的，如图2所示，先对驱动系统进行说明：驱动主油路400通过供油口P与油泵连通，油泵即与液压油的油箱进行连通，同时，还设置有两条并联的工作油路(两条仅是示意性的举例)和驱动主油路400进行连接，在工作油路上还设置有液控换向阀100，同时液控换向阀100还与工作油口连接，工作油口用于外接执行元件，从而形成从驱动主油路400到工作油路到液控换向阀100到工作油口A1或B1，再到执行元件，然后到工作油口B1或A1经液控换向阀100返回到回油路600并经回油口T进入油箱的完整驱动的油路走向。此外，多条并联的工作油路的供油还可以是单独与油泵连接进行供油，本申请对其供油的方式不做具体限制。

当液控换向阀100需要进行换位，从而改变执行元件的执行状态时，通过油液推动液控换向阀100的阀芯(阀杆)，来使得驱动工作油路通过液控换向阀100连通或使得分别和两个工作油口连通的油路完成换向等等。在液控换向阀100的阀芯一端设置有二位三通阀101，如图2所示，其一侧的第一切换油口通过切换油路200与液控换向阀100的阀芯的端部进行连接。同时，其第二切换油口还与泄油系统500中的油路连通，并通过泄油口L完成泄油，在其另一侧的进油口则与操作系统连通。

在实际的使用中，其控制方式如下：当与工作油口A1、B1连通的执行元件在工作状态时，为避免干涉，此时与工作油口A2、B2连通的执行元件则不动作，即与工作油口A1、B1连接的驱动工作油路上的液控换向阀100(即图2中的左侧的液控换向阀100)的阀芯的两端的二位三通阀101均处于第二状态，即由操作系统流向该二位三通阀101的先导油经二位三通阀101到切换油路200到液控换向阀100的阀芯的端部的控制腔内，从而通过液压的方式驱动其位于某一工作状态。右侧的液控换向阀100的阀芯的两端的二位三通阀101均处于第一状态，即由操作系统流向该二位三通阀101的先导油经二位三通阀101流向了泄油系统500。即在此时，操作系统中的先导油仅能完成对左侧的液控换向阀100的工作状态的调整和控制。当需要切换时，仅需控制左侧液控换向阀100阀芯两端的二位三通阀101处于第一状态，同时控制右侧液控换向阀100阀芯两端的二位三通阀101处于第二状态即可完成切换。该种方式明显相对于现有技术简化了切换油路200，使得切换的相应速度更快，切换更加灵敏。同时，仅有一个二位三通阀101即取代了一个二位四通阀和二位二通阀的组合，有效的降低了电磁阀的数量以及故障发生的概率。因数量的降低，可以将二位三通阀101与主阀进行集成，从而形成集成主阀700，有效的提高集成度。

可选的，二位三通阀101为二位三通电磁阀，二位三通电磁阀失电状态与第一状态对应，二位三通电磁阀得电状态与第二状态对应。

示例的，如图2所示，为了使得控制更加高效，采用二位三通电磁阀完成对液控换向阀100的控制。同时，也提高了采用该液压切换控制系统的工程机械电控程度。相比于液控的方式，控制更加灵敏，提高了相应的速度。在实际控制中，可以通过控制二位三通电磁阀的电磁部的得失电，来轻松完成其状态的控制。

可选的，液压切换控制系统还包括转换器以及与转换器电连接的控制器；控制器分别与多组二位三通电磁阀的电磁部连接，用于识别转换器的转换信号并根据转换信号分别控制每个二位三通电磁阀的状态切换。

示例的，可以在控制室内或驾驶室内的控制面板上设置转换器，同时内置控制器，形成从转换器到控制器再到二位三通电磁阀的电磁部的电连接。转换器可以是按钮，也可以是旋钮，也可以是多档位开关等等。通过驾驶室内的驾驶员对当前作业的需求，人为的使转换器处于某一状态，此时转换器会向控制器相应的发出一个转换信号，控制器通过识别该转换信号，从而判断出需要使图2中左侧或右侧的液控换向阀100的阀芯的两端的二位三通阀101均处于得电或失电的状态，从而利用操作系统中的先导油完成对执行元件的控制。

可选的，在每个液控换向阀100的阀芯两端均设置有控制腔，每个控制腔分别与每个二位三通阀101的第一切换油口对应连接。

示例的，为了提高对液控换向阀100的控制的精确度，还可以在每个液控换向阀100的阀芯两端均设置有一个控制腔，即如图2所示，通过将每一个控制腔与每一个二位三通阀101的第一切换油口进行连接，即可在实现调节时，通过控制流向液控换向阀100两端的流量或液压，轻松的完成对液控换向阀100的位置的精确调整，即比例控制液控换向阀100的阀芯的开合面积。此外，还需说明的是，在本申请的其他实施例中，还可以是只采用液控换向阀100的一端的端部有控制腔，即在液控换向阀100的两端的某一端部仅设置有一个二位三通阀101，配合另一端的回位弹簧实现控制或调节。

可选的，操作系统包括操作手柄102、先导主油路300以及多条并联设置的先导工作油路301；操作手柄102经先导主油路300分别与多条先导工作油路301连通；多条先导工作油路301分别与多个二位三通阀101的进油口连通；在多条先导工作油路301上还分别设置有多个节流阀800，节流阀800位于二位三通阀101与操作手柄102之间。

示例的，如图3所示，操作系统还可以包括有操作手柄102、先导主油路300等，其连接关系可以是操作手柄102经先导主油路300分别与多条先导工作油路301连通；多条先导工作油路301分别与多个二位三通阀101的进油口连通，即按照先导油的流向形成从操作手柄102出发，到先导主油路300，然后分不同的并联的先导工作油路301流向对应的二位三通阀101的进油口。为了更好的分配先导油，如图3，在二位三通阀101的进油口和先导主油路300与先导工作油路301连通处之间还可以是设置有节流阀800，即在处于第一状态的二位三通阀101的油路上，仅使得少部分的先导油进入泄油系统500内的油路，避免先导油无法经处于第二状态的二位三通阀101完成对液控换向阀100的阀芯的推动。

可选的，节流阀800的节流口直径为0.8毫米。

示例的，可以是使得节流阀800的节流口的直径为0.8毫米，而操作系统中的操作手柄102的先导油的流量一般为8L/min～10L/min，通过薄壁孔流量特性公式计算后得出泄油流量为1.52L/min，因此只有少部分先导油通过处于第一状态的二位三通阀101进入泄油系统500；另一路先导油通过处于第二状态的二位三通阀101控制该路的液控换向阀100的阀芯(阀杆)运动，达到实现该路执行元件动作的目的。

可选的，驱动系统还包括分别与并联设置的多条驱动工作油路连通的驱动主油路400；驱动主油路400用于与油泵连通。

示例的，如图2所示，驱动系统中还包括有驱动主油路400，其与并联设置的多条驱动工作油路连通，即油泵向供油口P供油，液压油进入驱动主油路400后分别流向多条并联的驱动工作油路。通过一条驱动主油路400可以有效的降低在需要协同工作或切换时，液压的不稳定导致执行元件突然波动的情况。

可选的，液控换向阀100为三位六通液控换向阀100。

示例的，如图3所示，液控换向阀100为三位六通液控换向阀100，通过其可以控制执行元件完成不同的动作。有效提高了执行元件的控制的多功能性。

本发明实施例的另一方面，提供一种起重机，包括执行元件以及上述任一种的液压切换控制系统；液压切换控制系统中的液控换向阀100分别与执行元件连接。

示例的，将上液压切换控制系统应用于起重机，同时，使液压切换控制系统中的液控换向阀100分别与执行元件连接。即可简便的完成对伸缩、变幅、主卷扬或副卷扬完成迅速的切换，从而方便进行操作控制。

可选的，执行元件包括伸缩机构和副卷扬机构；液控换向阀100为两个，两个液控换向阀100分别与伸缩机构和副卷扬机构连接；液压切换控制系统中的二位三通阀101为两组且分别与两个液控换向阀100连接。

示例的，当执行元件包括有伸缩机构和副卷扬机构时，对应的液控换向阀100为两个，如图2所示，可以是将工作油口A1、B1与副卷扬机构连接，工作油口A2、B2与伸缩机构连接。对应的，二位三通电磁阀分为两组，每组两个，分别位于液控换向阀100的阀芯的两端。从而可以依据前述切换原理，在需要时，完成对其的切换。有效的提高了起重机的作业效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种液压切换控制系统，其特征在于，包括：操作系统、驱动系统、切换系统以及泄油系统；所述驱动系统包括并联设置的多条驱动工作油路，在多条所述驱动工作油路上分别设置有液控换向阀，多个所述液控换向阀用于分别通过多条所述驱动工作油路与多个执行元件连接；

所述切换系统包括并联设置的多条切换油路，在多条所述切换油路上分别设置有二位三通阀，多个所述二位三通阀的第一切换油口分别通过所述切换油路与多个所述液控换向阀对应连接，用于驱动所述液控换向阀的阀芯以使所述液控换向阀切换工作状态；每个所述二位三通阀的第二切换油口还分别与所述泄油系统连接；每个所述二位三通阀的进油口还分别与所述操作系统连接；所述二位三通阀处于第一状态时，所述操作系统与所述泄油系统连通，所述二位三通阀处于第二状态时，所述操作系统与所述液控换向阀连通。

2.如权利要求1所述的液压切换控制系统，其特征在于，所述二位三通阀为二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀的失电状态与所述第一状态对应，所述二位三通电磁阀的得电状态与所述第二状态对应。

3.如权利要求2所述的液压切换控制系统，其特征在于，还包括转换器以及与所述转换器电连接的控制器；所述控制器分别与多组所述二位三通电磁阀的电磁部连接，用于识别所述转换器的转换信号并根据所述转换信号分别控制每个所述二位三通电磁阀的状态切换。

4.如权利要求1至3任一项所述的液压切换控制系统，其特征在于，在每个所述液控换向阀的阀芯两端均设置有控制腔，每个所述控制腔分别与每个所述二位三通阀的第一切换油口对应连接。

5.如权利要求1至3任一项所述的液压切换控制系统，其特征在于，所述操作系统包括操作手柄、先导主油路以及多条并联设置的先导工作油路；所述操作手柄经所述先导主油路分别与多条所述先导工作油路连通；多条所述先导工作油路分别与多个二位三通阀的进油口连通；在多条所述先导工作油路上还分别设置有多个节流阀，所述节流阀位于所述二位三通阀与所述操作手柄之间。

6.如权利要求5所述的液压切换控制系统，其特征在于，所述节流阀的节流口直径为0.8毫米。

7.如权利要求1所述的液压切换控制系统，其特征在于，所述驱动系统还包括分别与并联设置的多条所述驱动工作油路连通的驱动主油路；所述驱动主油路用于与油泵连通。

8.如权利要求3所述的液压切换控制系统，其特征在于，所述液控换向阀为三位六通液控换向阀。

9.一种起重机，其特征在于，包括执行元件以及如权利要求1至8任一项所述的液压切换控制系统；所述液压切换控制系统中的液控换向阀分别与所述执行元件连接。

10.如权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述执行元件包括伸缩机构和副卷扬机构；所述液控换向阀为两个，两个所述液控换向阀分别与所述伸缩机构和副卷扬机构连接；所述液压切换控制系统中的二位三通阀为两组且分别与两个所述液控换向阀连接。

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