CN111173799A - 平衡阀、液压缸控制系统、起重机及其下放伺服控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及平衡阀，其包括伺服作动阀杆(5)和增益调节控制活塞(1c)，该伺服作动阀杆在开闭通流口部位(S3)形成有第一液压作用面(S1)以承受朝向主弹簧腔(6)的轴向液压作用力，且该伺服作动阀杆还具有暴露于第二油腔(8)或与该第二油腔连通的油腔的第二液压作用面(S2)，以承受朝向活塞腔(12)的轴向液压作用力，其中第一液压作用面(S1)与第二液压作用面(S2)的轴向有效受压面积(S1a，S2a)相等。此外，本发明还公开了一种液压缸控制系统、起重机及其下放伺服控制方法。本发明采用特殊的阀芯结构及控制方式，使平衡阀可根据控制信号实现伺服控制调整，提高起重机变幅下放速度的均匀性，改善了变幅下放的操控性。

Description

平衡阀、液压缸控制系统、起重机及其下放伺服控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压阀，具体地，涉及一种液控伺服式平衡阀。此外，本发明还涉及一种液压缸控制系统以及起重机。进一步地，本发明涉及一种起重机自重下放伺服控制方法。

背景技术

随着工程机械的飞速发展，用户在操纵工程机械(例如起重机)作业时，对工程机械工作的平稳性、可控性要求越来越高。工程机械设备上一般采用平衡阀实现工作机构动作的平稳性，但是实际工况使用中普遍存在使用效果不理想的问题。例如，起重机液压系统中采用的自重下放平衡阀，在起重机进行倒变幅操作时，其随着倒变幅角度变小，负载(无杆腔压力)逐渐增大，变幅速度逐渐加快，下放均匀性和微动性均较差。

一般而言，常规的平衡阀通常采用顺序阀与单向阀并联的液压连接结构，其中单向阀的正向端口与顺序阀的输出端口连通，单向阀的反向端口与顺序阀的输入端口连通。工程机械中使用的平衡阀，一般专门进行密封结构、阻尼结构等进行设计，以增强工作机构动作的平稳性。

中国实用新型专利CN203856793U公开了一种平衡阀，参见图1所示，变幅下降时，控制活塞6在控制端口X处的油压作用下向主弹簧腔3方向移动，会推动副阀芯8也向主弹簧腔3方向滑动，使副阀芯8与主阀芯7间的密封接触被打开，同时，副阀芯8上的节流槽被主阀芯7封闭，主弹簧腔3内的液压油通过形成在副阀芯8上的内部油道20流向A口(油腔2)，从而使主弹簧腔3内油压降低，主阀芯7向主弹簧腔3方向滑动，此时，无杆腔经B口(油腔4)内的液压油沿主副阀芯运动相反的方向，通过节流槽13’向A口(油腔2)流动，无杆腔油液经A口回流至油箱。

这些现有类型的平衡阀，采用主阀芯和副阀芯结构形式，其活塞侧与阀芯侧均设置弹簧，主阀芯与副阀芯、主阀芯与阀套之间均采用锥面尖角密封，密封结构复杂，而且主阀芯上的节流槽形状也很复杂，导致加工困难，极大地增加了加工和设备成本。

尤其是，这种现有类型的平衡阀，在工程机械设备的操作系统给定控制信号后，副阀芯不能有效的进行位置调整，从而导致主阀芯位置不能及时随动调整，这种控制结构缺点最终导致液压缸回缩速度无法获得有效平稳精确的控制，例如起重机变幅油缸下降速度不能有效得到控制，在起重机进行变幅操作时，其随着倒变幅角度变小，负载(无杆腔压力)逐渐增大，变幅速度逐渐加快，下放均匀性和微动性均较差。本领域技术人员虽然一直致力于改善这一技术难题，例如中国实用新型专利CN203627327U尝试在阻尼结构上进行完善设计，但是始终无法比较完善地解决上述技术难题。

有鉴于此，需要设计一种能够克服上述技术难题、有效解决或缓解上述技术缺陷的平衡阀。

发明内容

本发明所要解决的基本技术问题是要提供一种平衡阀，该平衡阀能够根据液压控制信号实现阀杆的伺服自适应调整，从而能够提高液压工作机构的速度均匀性，改善操控稳定性。

进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种液压缸控制系统，该液压缸控制系统工作油路上的平衡阀能够实现伺服自适应调整，从而能够提高液压缸工作速度的均匀性，改善操控稳定性。

此外，本发明还要解决的技术问题是提供一种起重机，该起重机的变幅液压缸控制系统工作油路上的平衡阀能够根据液压控制信号实现阀杆的伺服自适应调整，从而提高起重机变幅下放速度的均匀性，改善变幅下放的操控稳定性。

配套地，本发明另外要解决的技术问题是提供一种起重机自重下放伺服控制方法，其能够改善起重机倒变幅操作的平稳性和速度均匀性。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种平衡阀，包括形成有第一端口和第二端口的阀体模块，其中，该平衡阀还包括：伺服作动阀杆，其能够滑动地容纳在所述阀体模块的中空腔内并在该中空腔内分隔出位于该伺服作动阀杆轴向一端的主弹簧腔以及轴向间隔分布且各自沿该伺服作动阀杆周向形成的第一油腔和第二油腔，其中所述第一油腔与所述第一端口连通，所述第二油腔与所述第二端口连通，所述主弹簧腔内设有用于对所述伺服作动阀杆的所述轴向一端施加预置弹性推力的主弹簧；以及增益调节控制活塞，其容纳在处于所述伺服作动阀杆轴向另一端的活塞腔内，并能够在所述平衡阀的液控端口引入的液控油驱动下推压所述伺服作动阀杆朝向所述主弹簧腔运动，以使得所述第一油腔与所述第二油腔连通；其中，所述伺服作动阀杆在对应于所述第一油腔和第二油腔的开闭通流口部位形成有第一液压作用面，该第一液压作用面能够在所述伺服作动阀杆移动使得所述第一油腔与所述第二油腔连通过程中逐渐暴露而承受朝向所述主弹簧腔的轴向液压作用力；以及该伺服作动阀杆还形成有第二液压作用面，该第二液压作用面暴露于所述第二油腔或与该第二油腔连通的油腔，以能够承受朝向所述活塞腔的轴向液压作用力，且所述第一液压作用面的轴向有效受压面积与所述第二液压作用面的轴向有效受压面积相等。

优选地，所述阀体模块上沿所述伺服作动阀杆周向还形成有负载反馈油腔，该负载反馈油腔通过形成在所述阀体模块上的负载反馈油道与所述第二油腔相互连通，所述第二液压作用面暴露于所述负载反馈油腔。

具体地，所述主弹簧腔设有弹簧施压座，所述主弹簧安装在所述弹簧施压座与端盖弹簧座之间，所述主弹簧通过所述弹簧施压座对所述伺服作动阀杆的所述轴向一端施加弹性力。

优选地，所述增益调节控制活塞、所述伺服作动阀杆以及所述弹簧施压座的轴向中心位置形成有贯通的中心油道，各个所述中心油道在所述增益调节控制活塞、所述伺服作动阀杆和所述弹簧施压座相互抵压时彼此衔接而形成为液控油的回油通道。

优选地，所述增益调节控制活塞的中心油道内设有分压阻尼结构。

典型地，所述阀体模块内集成有溢流阀，该溢流阀的进油口与所述第一端口连通，出油口与所述第二端口连通。

典型地，所述阀体模块包括阀块本体和阀套，所述阀套衬设在所述中空腔内。

优选地，所述增益调节控制活塞将所述活塞腔分成液控腔和活动腔，所述伺服作动阀杆的所述轴向另一端伸入所述活动腔，所述液控口与所述液控腔连通。

更优选地，所述液控口与所述液控腔之间的连通油道上设有进油阻尼结构。

作为一种更优选的实施方案，所述平衡阀还包括设置在所述阀体模块上的补偿能力控制阀，该补偿能力控制阀包括能够滑动地设置在补偿活塞腔内的补偿控制活塞，所述补偿控制活塞将所述补偿活塞腔分成液压作用腔和补偿弹簧腔，所述液压作用腔与所述液控腔连通，所述补偿弹簧腔内设置有能够调节弹力的补偿控制弹簧，所述补偿控制弹簧预置为对所述补偿控制活塞施加弹力，所述补偿控制活塞的外周上设有止挡凸缘，所述补偿活塞腔的内周面上设有环周台阶，所述止挡凸缘与环周台阶在所述补偿控制活塞运动到位时能够相互止挡以限定所述补偿控制活塞的运动行程。

进一步优选地，所述补偿控制活塞内形成有轴向中心油道，所述补偿控制弹簧套设在弹簧推座并通过该弹簧推座的分叉端对所述补偿控制活塞的端面施加弹性推力，所述分叉端的叉口与所述补偿控制活塞的端面之间设有封堵所述轴向中心油道的端口的密封球。

具体地，所述补偿活塞腔的设有所述环周台阶的区段的内径大于所述液压作用腔和补偿弹簧腔，从而形成为所述止挡凸缘的凸缘部运动腔，该凸缘部运动腔通过泻油油道与所述活动腔连通。

典型地，所述阀体模块包括设置在其阀块本体一侧的伺服控制端盖，所述活塞腔、所述液控端口以及所述补偿能力控制阀均设置在所述伺服控制端盖。

在本发明平衡阀的上述技术方案的基础上，本发明提供一种液压缸控制系统，包括液压缸，该液压缸的有杆腔经由第一工作油路、无杆腔经由第二工作油路分别连接于换向阀，该换向阀连接于进油油路和回油油路，所述第二工作油路上设有平衡阀，其中，所述平衡阀为上述任一技术方案的平衡阀，该平衡阀的所述第一端口连接于所述换向阀，所述第二端口连接于所述液压缸的无杆腔，所述液控端口与液控油路连接。

进一步地，本发明还提供一种起重机，其包括变幅液压缸控制系统，其中，所述变幅液压缸控制系统为上述的液压缸控制系统。

此外，本发明提供一种上述起重机的自重下放伺服控制方法，所述方法包括如下步骤：第一，通过所述液控端口引入液控油驱动所述增益调节控制活塞推压所述伺服作动阀杆移动，而使得所述第一油腔与所述第二油腔相互连通并且所述第一液压作用面逐渐暴露而承受液压作用力；第二，控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围，从而使得所述伺服作动阀杆按照如下公式进行自适应动态位置调节：X1×S0-F＝S1a×；其中X1为所述液控腔内的液控油压，S0为所述增益调节控制活塞的轴向有效受压面积，F为所述主弹簧被压缩至所述第一油腔与所述第二油腔相互连通状态下的弹性推力，S1a为第一液压作用面的轴向有效受压面积，PB为所述第二油腔内的油压，PB1为所述第一油腔和第二油腔相互连通的开闭通流口部位的油压。

具体选择地，在所述第二步骤中，通过外部油压调节装置控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围；或者通过所述平衡阀内设置的补偿能力控制阀控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围。

本发明的平衡阀采用液控伺服控制方式，该平衡阀采用独特的阀芯结构形式，其阀芯采用具有第一液压作用面和第二液压作用面的伺服作动阀杆，并且该第一液压作用面和第二液压作用面的轴向有效受压面积相等且承受的轴向液压作用力方向相反，同时通过控制增益调节控制活塞承受的液控液压值，在伺服作动阀杆移动到使得第一油腔和第二油腔连通的位置时，第一液压作用面因阀口打开而逐渐暴露承受液压作用力，此时通过控制液控液压值信号至目标范围，使得伺服作动阀杆按照X1×S0-F＝S1a×(PB-PB1)进行自适应动态调节，其中X1为液控油压，S0为增益调节控制活塞的轴向有效受压面积，F为平衡阀的主弹簧被压缩至第一油腔与第二油腔相互连通状态下的弹性推力，S1a为第一液压作用面的轴向有效受压面积，PB为第二油腔内的油压，PB1为第一油腔和第二油腔相互连通的开闭通流口部位的油压。这样，通过液控控制信号与负载反馈信号PB和PB1形成不断的调整，决定伺服作动阀杆位置的不断自适应伺服调整，最终确保液压执行机构的速度趋于定值。

尤其是，在本发明的平衡阀应用于汽车起重机的变幅液压缸的液压控制系统等场合时，其能够有效地改善变幅下降速度的均匀性，使得变幅操作的可控性显著提升，其实现了变幅平衡阀在下放过程中的液压控制信号与下降速度之间形成伺服自适应调整关系，从而使变幅匀速性、可控性更加稳定，变幅操作更加舒适安全，实现了汽车起重机倒变幅时随着负载的变化进行流量补偿甚至过补偿，确保了变幅操作的稳定性和安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是现有技术CN203856793U公开的平衡阀的剖视结构示意图；

图2是本发明具体实施方式的平衡阀的剖视结构示意图；

图3是沿图2中的K1-K1线剖切的剖视结构示意图；

图4是在图2所示的平衡阀剖视结构示意图，其在图2的基础上标示了伺服控制过程中的液压油路流向箭头；

图5是沿图4中的K2-K2线剖切的剖视结构示意图；

图6是本发明平衡阀的另一种具体实施方式的剖视结构示意图，其中显示了第一和第二液压作用面的另一种设置结构形式；以及

图7是本发明的起重机自重下放伺服控制方法的步骤框图。

本发明附图标记说明：

1伺服液控结构单元； 1a进油阻尼结构；

1b分压阻尼结构； 1c增益调节活塞；

2阀体模块； 2a阀块本体；

2b阀套； 2c伺服控制端盖；

3主弹簧； 4弹簧施压座；

5伺服作动阀杆； 6主弹簧腔；

7第一油腔； 8第二油腔；

9负载反馈油腔； 10a，10b，10c中心油道；

11溢流阀； 12活塞腔；

12a液控腔； 12b活动腔；

13补偿能力控制阀； 13a液压作用腔；

13b补偿控制活塞； 13c补偿弹簧腔；

13d密封圈； 13e轴向中心油道；

13f密封球； 13g补偿控制弹簧

13h环周台阶； 13i止挡凸缘；

13j泻油油道； 13k凸缘部运动腔；

13l弹簧推座； 13m弹簧调节盖；

A第一端口； B第二端口；

F主弹簧被压缩至第一油腔与第二油腔连通状态下的弹性推力；

Ls负载反馈油道；

PB第二油腔内的油压；

PB1第一油腔和第二油腔相互连通的开闭通流口部位的油压；

S0为增益调节控制活塞的轴向有效受压面积；

S1第一液压作用面； S2第二液压作用面；

S3第一油腔和第二油腔相互连通的开闭通流口部位；

S1a第一液压作用面的轴向有效受压面积；

S2a第二液压作用面的轴向有效受压面积；

X液控端口； X1液控腔内的液控油压；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

首先需要说明的是，尽管在下文的说明中，以本发明的平衡阀应用于汽车起重机的变幅液压缸控制系统为例来描述本发明平衡阀的工作过程和独特优点，但是本发明的平衡阀可以广泛应用于液压执行机构(例如液压缸、液压马达等)的液压控制系统，其采用独特结构的阀芯结构(即下述的伺服作动阀杆5)，建立液控信号与阀芯运动位置之间的动态平衡，使得液压执行机构的工作更加平稳可控。另外，适当参见图3和图5，在下文描述中，提及的相关液压作用面的轴向有效受压面积，主要是指液压油作用在该液压作用面形成的沿伺服作动阀杆5轴向的作用力除以液压油油压，也就是说，由于液压作用面的具体结构对于液压领域的技术人员可以存在各种结构变型形式，例如液压作用面可以形成为斜面，在此情形下，该液压作用面承受的液压作用力是垂直于倾斜的液压作用面的，这种倾斜形式的液压作用面承受的液压作用力具有沿伺服作动阀杆5轴向的作用力分力，此时需要以该轴向作用力分力除以液压油压。也就是说，液压作用面的轴向有效受压面积，应当是液压作用面在垂直于伺服作动阀杆5轴向的平面上的投影的面积。

以下先参考图2至图7按照层次递进的方式描述本发明平衡阀的主要结构，在描述过程中将会附带说明一些本领域技术人员容易想到的变型结构形式和相关的工作过程，需要注意的是，液压领域的阀门结构形式可以进行多种变化，但是只要其属于本发明技术构思范围之内，均应当属于本发明的保护范围，本发明不局限于下文为了具体说明而例举的细节结构。进一步地，在清楚描述了本发明的平衡阀主要结构的基础上，将描述本发明应用的液压缸控制系统、起重机以及该起重机的自重下放伺服控制方法。在此基础上，为了更便于理解本发明平衡阀的独创性，将结合图2至图5的一个优选实施例，更全面细致地完整描述本发明平衡阀应用于汽车起重机变幅液压缸控制系统的工作过程和技术优点。

参见图2至图5，本发明基本技术方案的平衡阀，其包括形成有第一端口A和第二端口B的阀体模块2；伺服作动阀杆5，其能够滑动地容纳在阀体模块2的中空腔内并在该中空腔内分隔出位于该伺服作动阀杆5轴向一端的主弹簧腔6以及轴向间隔分布且各自沿伺服作动阀杆5周向形成的第一油腔7和第二油腔8，其中第一油腔7与第一端口A连通，第二油腔8与第二端口B连通，主弹簧腔6内设有用于对伺服作动阀杆5的轴向一端施加预置弹性推力的主弹簧3；以及增益调节控制活塞1c，其容纳在处于伺服作动阀杆5轴向另一端的活塞腔12内，并能够在平衡阀的液控端口X引入的液控油驱动下推压伺服作动阀杆5朝向主弹簧腔6运动，以使得第一油腔7与所述第二油腔8连通；其中，更独特地，伺服作动阀杆5在对应于第一油腔7和第二油腔8的开闭通流口部位S3形成有第一液压作用面S1，该第一液压作用面S1能够在伺服作动阀杆5移动使得第一油腔7与第二油腔8连通过程中逐渐暴露而承受朝向主弹簧腔6的轴向液压作用力，此外，该伺服作动阀杆5还形成有第二液压作用面S2，该第二液压作用面S2暴露于第二油腔8或与该第二油腔8连通的油腔，以能够承受朝向活塞腔12的轴向液压作用力，且第一液压作用面S1的轴向有效受压面积S1a与第二液压作用面S2的轴向有效受压面积S2a相等。

在本发明上述基本技术方案的平衡阀中，可以看出本发明的平衡阀通过伺服作动阀杆5即可实现平衡阀的基本功能，其主要采用液控方式(更具体的参见下文描述)。一般而言，对于本领域技术人员熟知地，平衡阀应用于液压控制系统时一般设置在液压执行机构的工作油路上，其中第一端口A连接于换向阀(换向阀一般连接于进油油路和回油油路)，第二端口B连接到液压执行机构(例如液压缸的无杆腔或者液压马达的油口)。在液压执行机构正向工作时(例如液压缸的活塞杆伸出)，换向阀换向为使得进油油路的液压油从平衡阀的第一端口A进入，通过对平衡阀的控制(本发明采用外部液控方式)使得平衡阀的第一端口A与第二端口B通过平衡阀的内部油路连通，从而使得液压执行机构进油实现正向工作。在液压执行机构反向工作时，换向阀切换为使得第一端口A与回油油路连通，此时液压执行机构的回油从第二端口B经由平衡阀的内部油路到第一端口A流出回油。

本发明上述基本技术方案的平衡阀，其独创性的阀芯结构及其配套的伺服液控结构单元，尤其在液压执行机构反向工作回油时对于提高工作的稳定性、液压执行机构工作速度的均匀性、以及工程机械的操控精确性具有显著的提升。具体地，在液压执行机构需要反向回油时，通过液控端口X引入液控油，液控油驱动增益调节控制活塞1c进而推动伺服作动阀杆5克服主弹簧3的弹性推力运到第一油腔7和第二油腔8相互连通的位置，即第一油腔7和第二油腔8通过开闭通流口部位S3相互连通。在此情形下，本发明的平衡阀通过调整液控端口X引入到液控腔12a内的液控油压X1至目标压力值范围，建立液控油压X1的目标控制信号与伺服作动阀杆5的位置之间的伺服动态调整关系(在第一端口A与第二端口B连通状态下的微动范围调整)，实现伺服作动阀杆5位置的自适应调整。

具体地，首先调整液控端口X引入到液控腔12a内的液控油压X1的至目标压力值范围，此处需要说明的是，尽管在本发明下文的优选实施例中，液控腔12a内的液控油压X1可以通过本发明阀块单元2内集成的伺服液控结构单元1实现相对精微的调整，但是对此需要理解的是，液控油压X1的目标压力值范围，对于本领域技术人员而言，可以通过本领域多种油压调整方式实现，例如外部油压调整装置(溢流阀等)、外部液控调节油路等。在此情形下，增益调节控制活塞1c承受的朝向主弹簧腔6的轴向液压作用力为X1×S0，其中S0为增益调节控制活塞1c的轴向有效受压面积，此外，由于伺服作动阀杆5的第二液压作用面S2暴露于第二油腔8或与该第二油腔8连通的油腔，第二油腔8的油压为PB,该第二液压作用面S2承受朝向活塞腔12的液压作用力为PB×S2a，其中S2a为第二液压作用面S2的轴向有效受压面积。进一步地，在伺服作动阀杆5朝向主弹簧腔6运动过程中，液压油从第二端口B流向第一端口A处的开闭通流口部位S3打开，即伺服作动阀杆5上的第一液压作用面S1(本领域技术人员也称为等轴作用面)逐渐打开，在开闭通流口部位S3逐渐打开过程中，第一液压作用面S1逐渐暴露，同时开闭通流口部位S3(类似于阀口)前后因为节流等形成等轴压力PB1(即开闭通流口部位S3的油压)，此时第一液压作用面S1承受的朝向主弹簧腔6的轴向液压作用力为：PB1×S1a,其中S1a为第一液压作用面S1的轴向有效受压面积,并且S1a和S2a相等。

由于液压执行机构反向工作状态下，第二端口B与第一端口A保持连通伺服作动阀杆5需要维持在相应的位置范围之内，在此情形下，主弹簧3的弹性推力F为主弹簧3被压缩至第一油腔7与第二油腔8相互连通状态下的弹性推力。根据伺服作动阀杆5左右两边形成的压力差值可以建立伺服作动阀杆5液压平衡公式为：

X1×S0+PB1×S1a＝PB×S2a+F.........(1)

将(1)公式进行变等式转换(2)

X1×S0＝(PB×S2-PB1×S1)+F.........(2)

及(S1a＝S2a)

X1×S0-F＝S1a×(PB-PB1).........(3)

在上述最终的液压作用力平衡公式(3)中，PB-PB1压力的差值决定了伺服作动阀杆5的流量补偿能力，随着液压执行机构的反向工作状态出现波动或者回油压力过大导致不平稳时(例如汽车起重机变幅液压缸在倒变幅角度变小时)，PB-PB1差值会越来越大，其会作用在伺服作动阀杆5上推动阀杆朝向活塞腔12运动，自动跟随减少开闭通流口部位S3的通流开度，减少流量通过，建立伺服作动阀杆5位置的动态微幅自适应调整。其中，X1×S0-F的差值决定了伺服先导液控油压的控制目标值，而液控压力目标值的信号增益(即增益调节控制活塞1c的轴向有效受压面积S0)和PB-PB1差值范围则决定了伺服作动阀杆5是否具备过补偿能力以及补偿能力的强弱。

由此可见，通过本发明平衡阀的上述基本技术方案，其中，在X1×S0-F的液控油压目标值确定后，伺服作动阀杆5左右因第二油腔油压PB逐渐变化而引起的PB-PB1的差值变化，会导致伺服作动阀杆5自动寻找并跟踪平衡点来满足公式(3)，从而使通过开闭通流口部位S3的流量调节来进行自适应以维持平衡，最终使得液压执行机构的工作速度趋于均值，达到速度相对平稳可控的动态平衡状态。因此，本发明的平衡阀改善了液压执行机构工作速度的均匀性、可控性，建立了液压控制信号与阀芯位置的伺服关系，从而使液压执行机构的匀速性、可控性更加稳定，操作更加舒适安全。

此处需要附加说明的是，上述公式(3)实际在平衡阀内部形成了伺服反馈控制系统，最终实现平衡阀随着负载的变化来进行流量补偿调节甚至过补偿调节。但是需要注意的是，上述的平衡是一种动态平衡，在实际应用中，液控油压X1、主弹簧3因为伺服作动阀杆5位置的小幅变化，均会存在动态变化，但是这并不影响本发明平衡阀动态平衡关系的实现和建立。

在本发明平衡阀的上述基本技术方案基础上，参见图4所示，阀体模块2上沿伺服作动阀杆5周向可以形成有负载反馈油腔9，该负载反馈油腔9通过形成在阀体模块2上的负载反馈油道Ls与第二油腔8相互连通，第二液压作用面S2可以暴露于负载反馈油腔9。当然，本发明的第二液压作用面S2的形成方式可以具有多种变型结构形式，只要其属于本发明的技术构思，均应当属于本发明的保护范围，例如，参见图6，其中第二液压作用面S2可以直接形成为暴露于第二油腔8，在此情形下，无需形成负载反馈油道Ls，第二油腔8的形状相应进行调整以确保第二油腔8的油压到达第二液压作用面S2即可。

参见图2和图5，作为一种优选实施方式，为了确保主弹簧3有效地对伺服作动阀杆5的轴向一端施加弹性推力，主弹簧腔6内可以设有弹簧施压座4，主弹簧3安装在弹簧施压座4与端盖弹簧座之间，主弹簧3可以通过弹簧施压座4对伺服作动阀杆5的轴向一端施加弹性力。更优选地，增益调节控制活塞1c、伺服作动阀杆5以及弹簧施压座4的轴向中心位置形成有贯通的中心油道10a,10b,10c，各个中心油道10a,10b,10c在增益调节控制活塞1c、伺服作动阀杆5和弹簧施压座4相互抵压时彼此衔接而形成为液控油的回油通道。这种优选结构的优点在于，由于平衡阀的主弹簧腔在实际使用过程中一般通过接口或内部油道连接到回油油路，其可以有效地实现液控油的回油，避免液控油在增益调节控制活塞1c附近回油，影响伺服调节的精确性。另外，液控油一般油量较少，其经过主弹簧腔6，可以有效地对主弹簧3等主弹簧腔6内的元件进行一定的润滑，避免锈蚀或其他原因影响使用寿命。

进一步优选地，参见图5，尽管上述中心油道10a,10b,10c一般直径较为细小，正常情况下不会影响液控油压X1，从而影响到伺服控制，为了保证液控伺服操作更加稳定可靠，避免液控油回油导致影响液控油压，增益调节控制活塞1c的中心油道10a内可以设有分压阻尼结构1b。这种分压阻尼结构可以为设置在中心油道10a内的阻尼阀，也可以是直接形成在中心油道10a内壁面上的液压阻尼结构。这种分压阻尼结构1b可以有效地保证液控油的回油速度相对缓慢，不会因为液控油回油速度过快导致影响液控油压，同时可以对液控油压起到平稳稳压作用，保证伺服作动阀杆5自适应位置调整的可靠性。

典型地，参见图2，本发明的平衡阀的阀体模块2内还可以集成油溢流阀11，该溢流阀11的进油口与第一端口A连通，出油口与第二端口B连通。由于液压执行机构正向工作时，进油油路的液压油从换向阀进入平衡阀的第一端口A，由于是工作油路，油量和油压均较大，为了防止工作油路油压过大，损坏液压控制系统的液压元件，通过设置进油口与第一端口A连通的溢流阀11，可以有效地控制主工作油路的油压，确保液压系统安全性和可靠性。

本发明平衡阀的阀体模块2可以包括阀块本体2a，也可以在阀块本体2a的基础上根据安装需要增加相关的端盖或者其他阀块，对于本领域技术人员而言，阀体模块2根据安装需要可以有多种变型，优选地，参见图5，本发明平衡阀的阀体模块2可以包括阀块本体2a和阀套2b，阀套2b衬设在上述中空腔内，由于伺服作动阀杆5需要在中空腔内来回密封性滑动，要求的加工精度比较高，通过设置阀套2b，不但可以确保平衡阀内部配合的精度，而且能够有效地降低加工成本，便于加工。此外，阀体模块2还可以包括根据安装需要设置的端盖，例如，本发明平衡阀的阀体模块2还可以包括设置在其阀块本体2a一侧的伺服控制端盖2c，以用于设置本发明平衡阀的伺服液控结构单元1，例如上述的活塞腔12、液控端口X以及下述的补偿能力控制阀1d均可以设置在该伺服控制端盖2c上。这种阀体模块2的结构方式多样，一般将阀体模块2设置为分体结构，更便于安装、调节和加工等。

参见图2至图5所示，具体地，增益调节控制活塞1c将活塞腔12分成液控腔12a和活动腔12b，伺服作动阀杆5的轴向另一端伸入活动腔12b，这样增益调节控制活塞1c受到液控油驱动时，能够有效地与伺服作动阀杆5的轴向另一端接触，并对伺服作动阀杆5施加推力以推动其朝向主弹簧腔6运动，确保伺服作动阀杆5能够运动到位使得第一端口A与第二端口B相互连通。另外，液控口X与液控腔12a连通，以便于引入液控油到液控腔12a内，一般液控口X用于连接外部液控油路，外部液控油路根据工程机械操作人员的操作向液控口X输送液控油，根据应用需要，外部液控油路可以为连接到液压执行机构工作油路上的简单油路，也可以是设有油压调节装置的专门液控油路。

优选地，作为本发明伺服液控结构单元1的优化实施形式，液控口X与液控腔12a之间的连通油道上可以设有进油阻尼结构1a，与上述分压阻尼结构类似，其可以为设置在连通油道上的阻尼阀，也可以为直接形成在连通油道上的液压阻尼结构。作为本发明伺服液控结构单元优化形式的组成元件，进油阻尼结构1a可以对液控油的输入起到梳理过滤平稳液压作用，从而使得液控油压X1的分辨率(即精度)更加精确，更便于液控油压X1的调整。此外，上文提及的分压阻尼结构1b也能通过泄压阻尼过滤的功能对液控油压起到平稳液压作用，其对液控油压X1的精度同样能够起到改善的效果。

作为更优选的技术方案，参见图3和图5，本发明的平衡阀还可以包括设置在阀体模块2上的补偿能力控制阀13，该补偿能力控制阀13包括能够滑动地设置在补偿活塞腔内的补偿控制活塞13b，补偿控制活塞13b将补偿活塞腔分成液压作用腔13a和补偿弹簧腔13c，液压作用腔13a与液控腔12a连通，补偿弹簧腔13c内设置有能够调节弹力的补偿控制弹簧13g，补偿控制弹簧13g预置为对补偿控制活塞13b施加弹力，补偿控制活塞13b的外周上设有止挡凸缘13i，补偿活塞腔的内周面上设有环周台阶13h，止挡凸缘13i与环周台阶13h在补偿控制活塞13b运动到位时能够相互止挡以限定补偿控制活塞13b的运动行程。这种补偿能力控制阀13类似于一种油压弹性调节装置，其补偿控制活塞13b在补偿活塞腔内具有一个相对较小的预设行程，在该行程内补偿控制活塞13b能够压缩补偿控制弹簧13g，通过调节补偿控制弹簧13g的预置弹力(由弹簧调节盖13m调节)，能够使得与液控腔12a连通的液压作用腔13a的液控油压在预设的目标范围内变化，这使得液控油压X1的调节相对便利容易，即只要补偿能力控制阀13的补偿控制活塞13b不会被液控油推压到运动行程终点(止挡凸缘13i与环周台阶13b彼此止挡)，均可以认为液控油压X1处于有效平衡目标范围之内，属于有效的液控油压目标控制值。

进一步优选地，参见图5，补偿控制活塞13b内可以形成有轴向中心油道13e，补偿控制弹簧13g套设在弹簧推座13l并通过该弹簧推座13l的分叉端对补偿控制活塞13b的端面施加弹性推力，所述分叉端的叉口与补偿控制活塞13b的端面之间设有封堵轴向中心油道13e的端口的密封球13f。这种结构的优点在于，如同上文所述，本发明的平衡阀由于采用单独伺服作动阀杆5作为阀芯，其平衡阀基本功能的实现、甚至在补偿平衡动态调节过程中，液控油压X1会在需要时会超出补偿能力控制阀13的调节范围，即补偿控制活塞13b被液控油推压到运动行程终点，在此情形下，补偿能力控制阀13的油压调节功能失效，也就是说，其中，补偿能力控制阀13限制了液控油压X1目标控制信号的范围，一般补偿能力控制阀13的设置调节压力范围需要适当，以保证液控油压X1目标控制信号的有效性。在补偿能力控制阀13失效的情况下，由于补偿能力控制阀13属于相对精密的液压元件，为了避免液控油压X1过大，到时补偿能力控制阀13损坏，液控油可以经由该优选结构形式下的轴向中心油道13e，推动密封球13f继续压缩补偿控制弹簧13g，从而使得液控油达到补偿弹簧腔13c，液控油油压在补偿控制活塞13b的弹簧腔端施加液压作用力，一定程度上抵消液压作用腔13a内液控油对补偿控制活塞13b的液压作用腔一端的作用力，从而减小止挡凸缘13i与环周台阶13b之间、以及补偿控制活塞13b对伺服控制端盖2c盖体的挤压，防止补偿能力控制阀13内部元件损坏，提高系统工作可靠性和使用寿命。

此外，参见图5，补偿活塞腔的设有环周台阶13h的区段的内径一般大于液压作用腔13a和补偿弹簧腔13c，从而形成为止挡凸缘13i的凸缘部运动腔13k，为了避免凸缘部运动腔13k中积累汇集液控油，导致补偿能力控制阀13的油压调剂精度降低，该凸缘部运动腔13k可以通过泻油油道13j与活动腔12b连通，在本发明的平衡阀使用过程中，活动腔12b一般需要通过外部油道或者接口连接到回油油路上。

以上描述了本发明平衡阀的基本技术方案以及多种优选技术方案，在此基础上，本发明还提供一种液压缸控制系统，由于液压缸控制系统的油路连接对于本领域技术人员比较常用，因此未采用附图显示。具体地，本发明的液压缸控制系统，包括液压缸，该液压缸的有杆腔经由第一工作油路，其无杆腔则经由第二工作油路分别连接于换向阀的两个工作端口(例如三位四通换向阀)，该换向阀的进油端口和回油端口连接于进油油路和回油油路，其中，与无杆腔连接的第二工作油路上设有平衡阀，该平衡阀可以为本发明上述任一技术方案的平衡阀，该平衡阀的第一端口A连接于所述换向阀，第二端口B连接于液压缸的无杆腔(即第二工作油路上设置油平衡阀，该第二工作油路的一端连接到无杆腔，另一端经由平衡阀连接到换向阀)，液控端口X则与液控油路连接。

此外，进一步地，本发明还提供一种起重机，该起重机的变幅液压缸控制系统采用上述的液压缸控制系统。本发明的这种起重机的变幅液压缸控制系统采用了具有本发明平衡阀的液压缸控制系统，其在自重下放操作过程中(即倒变幅操作)，会形成自己独特的控制方法，参见图7，具体包括如下步骤：

第一，通过液控端口X引入液控油驱动增益调节控制活塞1c推压伺服作动阀杆5移动，而使得第一油腔7与第二油腔8相互连通并且第一液压作用面S1逐渐暴露而承受液压作用力；

第二，控制液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围，从而使得伺服作动阀杆5按照如下公式进行自适应动态位置调节：

X1×S0-F＝S1a×(PB-PB1)；

其中如上所述，X1为液控腔内的液控油压，S0为增益调节控制活塞1c的轴向有效受压面积，F为主弹簧3被压缩至第一油腔7与第二油腔8相互连通状态下的弹性推力，其随着伺服作动阀杆5的位置小幅调整也会有所变化，S1a为第一液压作用面S1的轴向有效受压面积，PB为第二油腔8内的油压，PB1为第一油腔7和第二油腔8相互连通的开闭通流口部位S3的油压。

如同上文所述，可选择地，可以通过外部油压调节装置控制液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围；或者通过平衡阀内设置的上述补偿能力控制阀13控制液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围。

以上按照层次递进的方式描述了本发明的平衡阀、液压缸控制系统、起重机的基本技术方案以及多种优选实施方式，其中在起重机应用本发明的液压控制系统时未对其倒变幅操作的特殊技术效果进行详细说明，以下结合图2至图5的最优实施方式的平衡阀，相对完整地描述本发明的平衡阀在应用于起重机的变幅液压缸系统时实现的基本功能和技术优点，以能够更深刻地理解本发明的技术独创性。由于图2至图5的平衡阀主要结构及其相关的简单变型结构在上文中已经描述，此处不再重复赘述。

参见图2至图5，在起重机的变幅液压缸控制系统应用该平衡阀时，首先在起重机正变幅操作时，进油油路的液压油经由换向阀进入平衡阀的第一端口A，在此情形下，本发明的平衡阀通过液控端口X引入液控油，该正向操作，液控端口X可以引入具有较大油压的液控油，使得补偿能力控制阀13失效，达到快速切换使得伺服作动阀杆5相对较快地移动到第一油腔7和第二油腔8相互连通的阀杆位置，进油油路进入倒第一端口A的液压油，经第一油腔7、开闭通流口部位S3、第二油腔8、第二端口B输送倒变幅液压缸的无杆腔，从而使得变幅液压缸的活塞杆伸出，形成正向变幅操作。

在起重机的正向变幅操作到位，起重机吊臂保持在一定位置时，通过使得液控腔内的液控油泄压，使得伺服作动阀杆5在主弹簧3的弹性推力作用下回复到第一油腔7和第二油腔8相互截止的位置，变幅液压缸的无杆腔内的液压油经由第二油腔8无法回油，从而使得起重机的吊臂被锁止在需要的位置上。

在起重机的吊臂倒变幅操作时，一般通过起重机吊臂自身的重量压迫变幅液压缸的活塞杆，即可使得变幅液压缸的无杆腔回油，但是起重机吊臂的重量较重，在倒变幅操作中，借助起重机吊臂自重，需要确保倒变幅操作的安全性、速度均匀性和可控性，通过设置有本发明平衡阀的变幅液压缸控制系统，可以有效地实现倒变幅操作的要求。具体地，如图5所示，起重机倒变幅时，液控端X进液控油，液控油经进油阻尼结构1a和分压阻尼结构1b调节后(初期液控油油压X1可以较大一些，以利于平衡阀快速切换)，液控油压X1作用在增益调节活塞1c上，通过增益调节活塞1c向右运动推动伺服作动阀杆5一起向右运动，同时抵抗主弹簧3压缩形成的弹性推力F。

第二油腔8内的油压PB(即变幅液压缸的无杆腔中的负载反馈压力)通过负载反馈油路LS传递至第二液压作用面S2处，作用在伺服作动阀杆5的右端，在伺服作动阀杆5向右运动过程中，油液流向第一端口A的伺服作动阀杆5上的第一液压作用面S1(即本领域普通技术人员称作的等轴液压作用面)逐渐打开，在第一液压作用面S1逐渐打开过程中开闭通流口部位S3(类似于通流阀口)前后形成的第一油腔和第二油腔相互连通的开闭通流口部位的油压PB1(即等轴压力)产生，其中S1a为第一液压作用面S1的轴向有效受压面积,并且S1a和第二液压作用面S2的轴向有效受压面积S2a相等。

由于在起重机倒变幅操作工作状态下，第二端口B与第一端口A保持连通伺服作动阀杆5需要维持在相应的位置范围之内，在此情形下，根据伺服作动阀杆5左右两边形成的压力差值可以建立伺服作动阀杆5液压平衡公式为：

X1×S0+PB1×S1a＝PB×S2a+F.........(1)

将(1)公式进行变等式转换(2)

X1×S0＝(PB×S2-PB1×S1)+F.........(2)

及(S1a＝S2a)

X1×S0-F＝S1a×(PB-PB1).........(3)

在上述最终的液压作用力平衡公式(3)中，PB-PB1压力的差值决定了伺服作动阀杆5的流量补偿能力，随着变幅液压缸的倒变幅工作进行，在起重机变幅液压缸在倒变幅角度变小时，PB-PB1差值会越来越大，其会作用在伺服作动阀杆5上推动阀杆朝向活塞腔12运动，自动跟随减少开闭通流口部位S3的通流开度，减少流量通过，建立伺服作动阀杆5位置的动态微幅自适应调整。其中，X1×S0-F的差值决定了伺服先导液控油压的控制目标值，而液控压力目标值的信号增益(即增益调节控制活塞1c的轴向有效受压面积S0)和PB-PB1差值范围则决定了伺服作动阀杆5是否具备过补偿能力以及补偿能力的强弱。在X1×S0-F的差值确定后，伺服作动阀杆5左右因PB压力逐渐变化而引起的PB-PB1差值变化，会导致伺服作动阀杆5自动寻找并跟踪平衡点来满足公式(3)，从而使通过开闭通流口部位S3的流量自适应平衡，最终导致起重机倒变幅的下放速度趋于均值，达到速度可控状态。

综上描述可见，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的平衡阀采用独创性的阀芯结构及其配套的伺服液控结构单元，尤其在液压执行机构反向工作回油时对于提高工作的稳定性、液压执行机构工作速度的均匀性、以及工程机械的操控精确性具有显著提升的技术效果。在液压执行机构需要反向回油时，通过液控端口X引入液控油，液控油驱动增益调节控制活塞1c进而推动伺服作动阀杆5克服主弹簧3的弹性推力运到第一油腔7和第二油腔8相互连通的位置，即第一油腔7和第二油腔8通过开闭通流口部位S3相互连通。在此情形下，本发明平衡阀的通过调整液控端口X引入到液控腔12a内的液控油压X1的至目标压力值范围，建立液控油压X1的目标控制信号与伺服作动阀杆5的位置之间的伺服动态调整关系(在第一端口A与第二端口B连通状态下的微动范围调整)，实现伺服作动阀杆5位置自适应调整。具体地，在X1×S0-F的液控油压目标值确定后，伺服作动阀杆5左右因第二油腔油压PB逐渐变化而引起的PB-PB1的差值变化，会导致伺服作动阀杆5自动寻找并跟踪平衡点来满足公式(3)，从而使通过开闭通流口部位S3的流量调节来进行自适应以维持平衡，最终使得液压执行机构的工作速度趋于均值，达到速度相对平稳可控的动态平衡状态。因此，本发明的平衡阀改善了液压执行机构工作速度的均匀性、可控性，建立了液压控制信号与阀芯位置的伺服关系，从而使液压执行机构的匀速性、可控性更加稳定，操作更加舒适安全。

尤其是，在本发明的优选实施方式中，本发明平衡阀的伺服液控结构单元1采用带补偿能力控制阀功能的控制方式，同时配合具有提高分辨率的油路型式，将液控油压目标值传递给伺服作用阀杆5，而伺服作用阀杆自动跟随满足目标值，目标控制信号液控油压X1可连续变化，从而实现各区段需求。控制信号与负载反馈信号形成不断的调整，决定伺服作动阀杆5的位置的伺服调整，最终确保液压执行机构的速度趋于平稳，例如改善起重机变幅下降大角度过慢、小角度过快问题，均匀性和操控性明显得到提升。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (17)

1.平衡阀，包括形成有第一端口(A)和第二端口(B)的阀体模块(2)，其中，该平衡阀还包括：

伺服作动阀杆(5)，其能够滑动地容纳在所述阀体模块(2)的中空腔内并在该中空腔内分隔出位于该伺服作动阀杆(5)轴向一端的主弹簧腔(6)以及轴向间隔分布且各自沿该伺服作动阀杆(5)周向形成的第一油腔(7)和第二油腔(8)，其中所述第一油腔(7)与所述第一端口(A)连通，所述第二油腔(8)与所述第二端口(B)连通，所述主弹簧腔(6)内设有用于对所述伺服作动阀杆(5)的所述轴向一端施加预置弹性推力的主弹簧(3)；以及增益调节控制活塞(1c)，其容纳在处于所述伺服作动阀杆(5)轴向另一端的活塞腔(12)内，并能够在所述平衡阀的液控端口(X)引入的液控油驱动下推压所述伺服作动阀杆(5)朝向所述主弹簧腔(6)运动，以使得所述第一油腔(7)与所述第二油腔(8)连通；

其中，所述伺服作动阀杆(5)在对应于所述第一油腔(7)和第二油腔(8)的开闭通流口部位(S3)形成有第一液压作用面(S1)，该第一液压作用面(S1)能够在所述伺服作动阀杆(5)移动使得所述第一油腔(7)与所述第二油腔(8)连通过程中逐渐暴露而承受朝向所述主弹簧腔(6)的轴向液压作用力；以及该伺服作动阀杆(5)还形成有第二液压作用面(S2)，该第二液压作用面(S2)暴露于所述第二油腔(8)或与该第二油腔连通的油腔，以能够承受朝向所述活塞腔(12)的轴向液压作用力，且所述第一液压作用面(S1)的轴向有效受压面积(S1a)与所述第二液压作用面(S2)的轴向有效受压面积(S2a)相等。

2.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述阀体模块(2)上沿所述伺服作动阀杆(5)周向还形成有负载反馈油腔(9)，该负载反馈油腔(9)通过形成在所述阀体模块(2)上的负载反馈油道(Ls)与所述第二油腔(8)相互连通，所述第二液压作用面(S2)暴露于所述负载反馈油腔(9)。

3.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述主弹簧腔(6)设有弹簧施压座(4)，所述主弹簧(3)安装在所述弹簧施压座(4)与端盖弹簧座之间，所述主弹簧(3)通过所述弹簧施压座(4)对所述伺服作动阀杆(5)的所述轴向一端施加弹性力。

4.根据权利要求3所述的平衡阀，其中，所述增益调节控制活塞(1c)、所述伺服作动阀杆(5)以及所述弹簧施压座(4)的轴向中心位置形成有贯通的中心油道(10a,10b,10c)，各个所述中心油道(10a,10b,10c)在所述增益调节控制活塞(1c)、所述伺服作动阀杆(5)和所述弹簧施压座(4)相互抵压时彼此衔接而形成为液控油的回油通道。

5.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述增益调节控制活塞(1c)的中心油道(10a)内设有分压阻尼结构(1b)。

6.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述阀体模块(2)内集成有溢流阀(11)，该溢流阀(11)的进油口与所述第一端口(A)连通，出油口与所述第二端口(B)连通。

7.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述阀体模块(2)包括阀块本体(2a)和阀套(2b)，所述阀套(2b)衬设在所述中空腔内。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的平衡阀，其中，所述增益调节控制活塞(1c)将所述活塞腔(12)分成液控腔(12a)和活动腔(12b)，所述伺服作动阀杆(5)的所述轴向另一端伸入所述活动腔(12b)，所述液控口(X)与所述液控腔(12a)连通。

9.根据权利要求8所述的平衡阀，其中，所述液控口(X)与所述液控腔(12a)之间的连通油道上设有进油阻尼结构(1a)。

10.根据权利要求8所述的平衡阀，其中，所述平衡阀还包括设置在所述阀体模块(2)上的补偿能力控制阀(13)，该补偿能力控制阀(13)包括能够滑动地设置在补偿活塞腔内的补偿控制活塞(13b)，所述补偿控制活塞(13b)将所述补偿活塞腔分成液压作用腔(13a)和补偿弹簧腔(13c)，所述液压作用腔(13a)与所述液控腔(12a)连通，所述补偿弹簧腔(13c)内设置有能够调节弹力的补偿控制弹簧(13g)，所述补偿控制弹簧(13g)预置为对所述补偿控制活塞(13b)施加弹力，所述补偿控制活塞(13b)的外周上设有止挡凸缘(13i)，所述补偿活塞腔的内周面上设有环周台阶(13h)，所述止挡凸缘(13i)与环周台阶(13h)在所述补偿控制活塞(13b)运动到位时能够相互止挡以限定所述补偿控制活塞(13b)的运动行程。

11.根据权利要求10所述的平衡阀，其中，所述补偿控制活塞(13b)内形成有轴向中心油道(13e)，所述补偿控制弹簧(13g)套设在弹簧推座(13l)并通过该弹簧推座(13l)的分叉端对所述补偿控制活塞(13b)的端面施加弹性推力，所述分叉端的叉口与所述补偿控制活塞(13b)的端面之间设有封堵所述轴向中心油道(13e)的端口的密封球(13f)。

12.根据权利要求10所述的平衡阀，其中，所述补偿活塞腔的设有所述环周台阶(13h)的区段的内径大于所述液压作用腔(13a)和补偿弹簧腔(13c)，从而形成为所述止挡凸缘(13i)的凸缘部运动腔(13k)，该凸缘部运动腔(13k)通过泻油油道(13j)与所述活动腔(12b)连通。

13.根据权利要求10所述的平衡阀，其中，所述阀体模块(2)包括设置在其阀块本体(2a)一侧的伺服控制端盖(2c)，所述活塞腔(12)、所述液控端口(X)以及所述补偿能力控制阀(1d)均设置在所述伺服控制端盖(2c)。

14.液压缸控制系统，包括液压缸，该液压缸的有杆腔经由第一工作油路、无杆腔经由第二工作油路分别连接于换向阀，该换向阀连接于进油油路和回油油路，所述第二工作油路上设有平衡阀，其中，所述平衡阀为根据权利要求1至13中任一项所述的平衡阀，该平衡阀的所述第一端口(A)连接于所述换向阀，所述第二端口(B)连接于所述液压缸的无杆腔，所述液控端口(X)与液控油路连接。

15.起重机，包括变幅液压缸控制系统，其中，所述变幅液压缸控制系统为根据权利要求14的液压缸控制系统。

16.起重机自重下放伺服控制方法，其中，所述起重机为根据权利要求15所述的起重机，所述方法包括如下步骤：

第一，通过所述液控端口(X)引入液控油驱动所述增益调节控制活塞(1c)推压所述伺服作动阀杆(5)移动，而使得所述第一油腔(7)与所述第二油腔(8)相互连通并且所述第一液压作用面(S1)逐渐暴露而承受液压作用力；

第二，控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围，从而使得所述伺服作动阀杆(5)按照如下公式进行自适应动态位置调节：

X1×S0-F＝S1a×(PB-PB1)；

其中X1为所述液控腔内的液控油压，S0为所述增益调节控制活塞(1c)的轴向有效受压面积，F为所述主弹簧(3)被压缩至所述第一油腔(7)与所述第二油腔(8)相互连通状态下的弹性推力，S1a为第一液压作用面(S1)的轴向有效受压面积，PB为所述第二油腔(8)内的油压，PB1为所述第一油腔(7)和第二油腔(8)相互连通的开闭通流口部位(S3)的油压。

17.起重机自重下放伺服控制方法，其中，在所述第二步骤中，

通过外部油压调节装置控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围；或者

通过所述平衡阀内设置的补偿能力控制阀(13)控制所述液控腔内的液控油压处于目标控制油压范围。

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