CN111891949A - 一种开式回转控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了起重机安全控制技术领域的一种开式回转控制系统，旨在解决现有技术中起重机回转系统的微动性、平顺性欠佳以及回转自转的技术问题。所述系统包括具有分体式阀芯的液控换向阀，所述分体式阀芯采用进油与回油相独立的阀芯布置方式和锥阀芯结构，所述液控换向阀通过分体式阀芯与齿轮泵构成第一回路，通过分体式阀芯与回转马达构成第二回路。

Description

一种开式回转控制系统

技术领域

本发明涉及一种开式回转控制系统，属于起重机安全控制技术领域。

背景技术

轮式臂架型起重机的工作场所不受限制，能在带载或空载情况下不需要固定轨道而工作，并依靠受力平衡保持稳定。目前，起重机回转系统主要采用两种：第一种是闭式泵控系统，该系统微动性和舒适性好，控制精度高，但是成本高；第二种采用普通的齿轮泵加回转换向阀和缓冲阀，在小吨位起重机上运用广泛，效果良好。

随着用户要求起重重量和起升高度越来越大，90T以上大吨位产品吊臂长、重量大，回转时回转惯性矩大，通常采用闭式泵控系统以提高控制精度，同时也导致成本较高。70吨以下小吨位产品回转惯性矩较小，通过普通的齿轮泵加回转换向阀和缓冲阀就能很好地解决回转微动性，但目前常规的回转缓冲阀存在着微动区间小、先加油门后动手柄回转转不动、回转自转、启停瞬间冲击大、缓冲性差等问题。前述微动性，即操作微动性，是指在起重机操作过程中，用来衡量液压阀小开口的情况下操作所能达到的细微程度。前述缓冲性，即回转缓冲性，是指手柄回中位、主阀关闭瞬间，用在短暂释放负载和回转机构惯性的过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种开式回转控制系统，以解决现有技术中起重机回转系统的微动性、平顺性欠佳以及回转自转的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种开式回转控制系统，包括具有分体式阀芯的液控换向阀，所述分体式阀芯采用进油与回油相独立的阀芯布置方式和锥阀芯结构，所述液控换向阀通过分体式阀芯与齿轮泵构成第一回路，通过分体式阀芯与回转马达构成第二回路。

进一步地，所述液控换向阀包括分别与齿轮泵连通的进油口和回油口，所述齿轮泵通过进油口和回油口分别与分体式阀芯连通以构成第一回路。

进一步地，还包括连通于第一回路与第二回路之间且与分体式阀芯相适配的回转缓冲阀。

进一步地，所述液控换向阀包括控制源、与分体式阀芯连通的控制口；

所述控制源响应于换向控制指令，从第一回路中提取先导油经控制口输入分体式阀芯，以实现液控换向阀的换向。

进一步地，所述液控换向阀还包括连通于分体式阀芯与控制口之间的单向阻尼阀。

进一步地，所述液控换向阀还包括两输出口，所述分体式阀芯通过两输出口与回转马达连通以构成第二回路；

所述控制源包括彼此适配的主溢流阀和先导溢流阀，所述齿轮泵与主溢流阀、先导溢流阀、控制口、分体式阀芯顺序连通。

进一步地，所述液控换向阀还包括连通于两输出口之间的电磁换向阀。

进一步地，所述液控换向阀还包括连通于两输出口之间的固定阻尼孔。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：固定阻尼孔起到旁通分流功能，消除回转机构启停瞬间压力冲击，实现启停平稳；电磁换向阀可实现转台自由滑转状态；回转缓冲阀既是一个制动阀，又是一个缓冲阀，其作用一方面限制锁住转台时的最高制动油压值，另一方面可消除停止瞬间的峰值压力，起到缓冲作用，同时此溢流阀具备补油功能，当液压马达被外力驱动时，其内置单向阀可构成供油回路向马达供油，避免马达产生气蚀；分体式阀芯采用进油与回油相独立的阀芯布置方式，具有流量控制和负载保持双重作用，相较于现有技术方案中的单体式阀芯，一方面不再受空间限制，阀杆节流槽特性可以更加优化，全面提升其微动性和平顺性，另一方面采用锥阀芯结构，具有良好的负载保持特性，消除车辆未完全水平状态时的自转风险；单向阻尼阀布置在分体式阀芯处以控制油口，在回转机构停止瞬间起到缓冲作用。

附图说明

图1是现有技术方案1的原理结构图；

图2是现有技术方案2的原理结构图；

图3是本发明系统实施例的原理结构图。

图中：1、主溢流阀；2、先导溢流阀；3、固定阻尼孔；4、电磁换向阀；5、回转缓冲阀；6、分体式阀芯；7、单向阻尼阀；11、单体式阀芯；12、电比例减压阀；13、先导式溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

为更好地阐述本发明技术方案和对比本发明技术效果，首先针对背景技术中所提到的第二种起重机回转系统，简单介绍一下现有技术情况。

如图1所示，是现有技术方案1的原理结构图，齿轮泵输出的液压油自P口进油，经过回转换向阀进入到回转马达中，高压液压油驱动马达旋转来带动回转机构进行工作。当回转系统瞬间压力过高并达到溢流阀设定值时，马达进、回油口A、B相通，起到回转缓冲的效果；当液压马达被外力驱动时，单向阀可构成供油回路由T口进行补油，避免马达出现负压产生气蚀现象。

该技术方案存在如下缺点：

①当先加油门后动手柄时，瞬间系统压力过高并达到溢流阀设定值，此时马达进、回油口压力相等，会出现回转转不动故障；

②微动区间小，回转微动速度不易控制。

如图2所示，是现有技术方案2的原理结构图，齿轮泵输出的压力油从P口进油，然后经回转换向阀进入到回转马达，驱动回转机构工作。其中，主溢流阀1在该回转系统中起到安全阀的作用，先导溢流阀2控制主溢流阀1的先导压力；从压力油路取先导油源，经电比例减压阀12减压后控制单体式阀芯11的换向；通过操纵室电比例手柄输出不同的控制信号，控制电比例减压阀12输出不同的先导压力油，从而控制回转的换向并获得不同的回转速度。其缓冲阀由四个单向阀和一个先导式溢流阀13组成，回转换向阀的负载反馈口XL口取先导油，来控制该先导式溢流阀13的先导口，当回转系统瞬间压力过高并达到溢流阀设定值时，回转马达进、回油口A、B相通，起到回转缓冲的作用。

该技术方案存在如下缺点：

①回转机构必须有机械制动，若无机械制动，在手柄处于中位状态且车辆未完全水平时，存在自转风险；

②微动区间小，回转微动速度不易控制。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种开式回转控制系统，本发明系统在现有技术方案2基础上作进一步改进。其采用负载敏感系统原理和双阀芯结构型式，旨在从设计源头上解决微动区间小、先加油门后动手柄回转转不动、回转自转等问题。如图3所示，是本发明系统实施例的原理结构图，采用齿轮泵加回转换向阀和缓冲阀的结构设计，所述回转换向阀采用具有分体式阀芯6的液控换向阀，所述缓冲阀采用与分体式阀芯6相适配的回转缓冲阀5，液控换向阀与回转缓冲阀5共同构成回转控制阀，即图3所表示内容。该回转控制阀共有7个油口，其中P、T、L分别为液控换向阀的进油口、回油口、泄漏口，用于提供动力源；a、b为液控换向阀的控制口，用于控制实现液控换向阀的换向；A、B为回转控制阀的输出口，输出的高压油驱动回转马达带动回转机构工作。

更具体地，所述分体式阀芯6采用进油路与回油路相独立的阀芯布置方式，液控换向阀通过分体式阀芯6与齿轮泵构成第一回路，即：齿轮泵通过进油口和回油口分别与分体式阀芯6连通，构成第一回路。液控换向阀通过分体式阀芯6与回转马达构成第二回路，即：分体式阀芯6通过输出口A和B分别与回转马达连通，构成第二回路。所述回转缓冲阀5连通于第一回路与第二回路之间。所述液控换向阀还包括控制源，用于响应起重车操纵手柄发出的换向控制指令，从第一回路中提取先导油经控制口输入分体式阀芯6，以实现液控换向阀的换向。本实施例中，该控制源为彼此适配的主溢流阀1和先导溢流阀2，齿轮泵与进油口P、主溢流阀1、先导溢流阀2、控制口ab、分体式阀芯6顺序连通，分体式阀芯6与控制口a、b之间还对应连通有单向阻尼阀7。所述液控换向阀还包括连通于两输出口AB之间的固定阻尼孔3和电磁换向阀4。

基于上述结构原理上可以看出，主溢流阀1和先导溢流阀2起到负载敏感功能和安全保护功能，类似前述现有技术方案2中主溢流阀1和先导溢流阀2所发挥作用，在此不再赘述。固定阻尼孔3起到旁通分流功能，消除回转机构启停瞬间压力冲击，实现启停平稳；电磁换向阀4可实现转台自由滑转状态；回转缓冲阀5既是一个制动阀，又是一个缓冲阀，其作用一方面限制锁住转台时的最高制动油压值，另一方面可消除停止瞬间的峰值压力，起到缓冲作用，同时此溢流阀具备补油功能，当液压马达被外力驱动时，其内置单向阀可构成供油回路向马达供油，避免马达产生气蚀；分体式阀芯6采用进油与回油相独立的阀芯布置方式，具有流量控制和负载保持双重作用，相较于现有技术方案2中的单体式阀芯11，一方面不再受空间限制，阀杆节流槽特性可以更加优化，全面提升其微动性和平顺性，另一方面采用锥阀芯结构，具有良好的负载保持特性，消除车辆未完全水平状态时的自转风险；单向阻尼阀7布置在分体式阀芯6处以控制油口，在回转机构停止瞬间起到缓冲作用。

下面，结合工作原理对本发明技术方案作进一步阐述：

⑴当回转机构未进行任何动作时，液控换向阀处于关闭状态，反馈油路无压力输出，由于主溢流阀1自身弹簧设定值低，P口油液直接从主溢流阀1卸荷；

⑵当拉动操纵手柄，先导油进入液控换向阀的控制口a、b，驱动液控换向阀进行换向，液压油经液控换向阀进入到回转马达中，驱动回转机构工作；当瞬间压力过高并达到溢流阀设定值时，油液直接从先导溢流阀2卸掉，起到消除压力冲击的作用；

⑶当操纵手柄回中位瞬间，单向阻尼阀7控制液控换向阀延迟关闭，起到缓冲作用，消除回转机构停止瞬间晃动量大、往复摆动次数多等问题；

⑷当负载处于侧拉状态时，按下电磁换向阀4的控制开关，使电磁换向阀4得电，回转机构自动对正，起到自由滑转作用；

⑸分体式阀芯6的回油单元的开口度取决于P口压力，当重物由于惯性因素瞬间速度超过回转机构速度时，P口压力降低，回油单元的开口度变小，起到稳压稳速作用，消除回转过程中速度忽快忽慢的问题。

本发明技术方案相对于现有技术，主要存在如下优点：

1、采用负载敏感原理，回转速度仅受换向阀开口度影响，启停瞬间和回转过程中平稳；

2、采用中位贯通型原理，具有旁通分流功能，可消除回转机构启停瞬间压力冲击；

3、采用两侧独立布置的回转缓冲阀5且集成补油功能，由于马达进、回油口非直接贯通，解决了先加油门后动手柄回转转不动问题，另一方面无需额外配置补油单向阀，相较于现有技术方案降低了应用成本；同时采用先导式溢流阀，具有外置式泄漏口，其设定值不受背压因素影响，避免了缓冲阀设定值存在差异的问题；

4、采用分体式布置原理，将进油单元和回油单元独立布置，一方面由于不再受空间限制，阀杆节流槽特性可以更加优化，全面提升其微动性和平顺性，另一方面采用锥阀芯结构，具有良好的负载保持特性，消除车辆未完全水平状态时的自转风险；此外分体式阀芯回油单元的开口度取决于P口压力，当重物由于惯性因素瞬间速度超过回转机构速度时，P口压力降低，回油单元的开口度变小，起到稳压稳速作用，消除回转过程中速度忽快忽慢的问题；

5、采用延迟关闭原理，液控换向阀控制口设计单向阻尼阀，换向阀具有延迟关闭功能，在回转机构停止瞬间起到缓冲作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种开式回转控制系统，其特征是，包括具有分体式阀芯（6）的液控换向阀，所述分体式阀芯（6）采用进油与回油相独立的阀芯布置方式和锥阀芯结构，所述液控换向阀通过分体式阀芯（6）与齿轮泵构成第一回路，通过分体式阀芯（6）与回转马达构成第二回路。

2.根据权利要求1所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀包括分别与齿轮泵连通的进油口和回油口，所述齿轮泵通过进油口和回油口分别与分体式阀芯（6）连通以构成第一回路。

3.根据权利要求1所述的开式回转控制系统，其特征是，还包括连通于第一回路与第二回路之间且与分体式阀芯（6）相适配的回转缓冲阀（5）。

4.根据权利要求1所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀包括控制源、与分体式阀芯（6）连通的控制口；

所述控制源响应于换向控制指令，从第一回路中提取先导油经控制口输入分体式阀芯（6），以实现液控换向阀的换向。

5.根据权利要求4所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀还包括连通于分体式阀芯（6）与控制口之间的单向阻尼阀（7）。

6.根据权利要求4所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀还包括两输出口，所述分体式阀芯（6）通过两输出口与回转马达连通以构成第二回路；

所述控制源包括彼此适配的主溢流阀（1）和先导溢流阀（2），所述齿轮泵与主溢流阀（1）、先导溢流阀（2）、控制口、分体式阀芯（6）顺序连通。

7.根据权利要求6所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀还包括连通于两输出口之间的电磁换向阀（4）。

8.根据权利要求6所述的开式回转控制系统，其特征是，所述液控换向阀还包括连通于两输出口之间的固定阻尼孔（3）。

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