CN116239040A - 回转缓冲系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转缓冲系统，包括回转缓冲阀、先导压力检测装置和回转马达，回转缓冲阀控制回转马达换向与回转；回转缓冲阀的阀体内设有主换向阀芯、第一主溢流阀和第二主溢流阀，第一主溢流阀的压力油口连通阀体的A口，第二主溢流阀的压力油口连通阀体的B口；回转缓冲阀内还设有第一补油单向阀和第二补油单向阀，第一补油单向阀和第二补油单向阀的进油口与阀体的T口连通；回转缓冲阀的阀体内还设置有梭阀和回转缓冲油道；回转缓冲油道分成低压缓冲油道和高压缓冲油道；低压缓冲油道设有低压缓冲阻尼，高压缓冲油道设有高压缓冲阻尼。本发明使转台在回转停止瞬间产生不同惯性力矩时都得到缓冲，避免了转台持续转动过程中速度波动的现象。

Description

回转缓冲系统

技术领域

本发明涉及汽车起重机回转动作液压传动系统，尤其涉及一种回转缓冲系统。

背景技术

汽车起重机作为一种工程机械，起重机的上车能够实现回转、起重臂变幅、起重臂伸缩与吊重起落等关键动作。其中，由于上车转台回转动作频繁、回转惯量大、回转动作的微动性与平稳性要求高等特点，因此对回转动作的控制要求非常高。

在现有技术中，对回转动作的驱动主要靠液压传动的方式。其中，对于大吨位的起重机，习惯采用闭式系统进行调速控制，将变量泵进回油口直接与回转驱动马达的两侧油口连接，通过控制油泵的排量控制机构来实现对回转驱动马达速度与转向的控制。闭式系统采用容积调速原理，具有调速性好，起动、停止与持续动作平稳的优点，但是成本高，不适用于中小吨位汽车起重机产品。因此对于小吨位汽车起重机，多采用回转控制阀驱动回转马达的控制方式。

通过节流调速的阀控方式虽然由于成本优势被广泛应用，但在现有技术手段中存在诸多问题亟需解决，如回转停止冲击大、对不同回转惯性力矩适用性差。

现有技术CN1350126A中，提供了一种回转缓冲阀。如图1所示，1为缓冲阀，2为选择阀，3为自由滑转控制阀，4为背压阀，5为先导阀，6为阻尼，7为主阀芯，8为双联单向阀，9为补油油道，10为补油单向阀。具体为，阀体内部设置有缓冲阀1，该缓冲阀本质上为三通溢流阀，进出油两端油口分别连接回转马达的A、B两侧油口。A、B两侧油口分别连接选择阀2的两个进油口，选择阀2的出油口分为两路，一路通往溢流阀阀芯1的弹簧腔对腔，另一路经过阻尼6后通过阀体内部油道通往溢流阀阀芯1的弹簧腔，并连接先导阀5的进油口。阀体内还设置有自由滑转控制阀3与背压阀4，背压阀4的出口通过阀体内部油道连接阀体P口，进油口连接自由滑转控制阀3的出油口，自由滑转控制阀3的另一进油口通过油道与溢流阀阀芯1的弹簧腔连通，当给自由滑转控制阀3通电时，其进、出油口连通，断电时，其进、处油口断开。

本发明的缓冲原理为：当马达A、B侧油口压力升高至足以使先导阀5打开时，高压侧油口的油液先后经过选择阀2、阻尼6、先导阀5流动起来，由于阻尼6的存在，溢流阀阀芯1的两腔将出现压差，当足以克服弹簧力时，推动其运动将A、B口接通，将压力释放，达到缓冲的目的。

申请号为CN108757613A的专利：回转控制阀组、回转控制系统和起重机，如图2所示，在上述专利CN1350126A的基础上，在内部设置了一个切换控制阀35，在先导阀33进油口处分出一个油道连接切换控制阀35进油口，切换控制阀35的出油口通过内部油道连接阀体P口。切换控制阀35为一电比例溢流阀，给定不同电流能实现对其进出油口导通压力的改变。该发明通过检测进油口P与梭阀36出口的压力来给切换控制阀35不同的电流值，进而改变回转缓冲功能打开的压力值，实现对较低压力时进行卸荷缓冲，并根据实际情况对缓冲开启压力进行调整，适用性加强。

然而专利CN1350126A存在以下不足：第一，该泄压原理适用范围小，只有在回转动作停止时产生较大惯性力矩的情况下才起到缓冲作用；第二，当马达工作压力过高时，将导致溢流阀阀芯1连通马达A、B腔，马达A、B两腔连通瞬间，其转向与转速失控；第三，由于高压时溢流阀1开启，低压时溢流阀1关闭，容易造成回转过程中速度不稳定，引起不同程度的回转抖动。

专利CN108757613A提出的方案需要配合更复杂的检测与控制技术，一方面成本高，另一方面压力检测元件本身的精度、压力冲击、检测与控制系统的延时问题，使得控制器给定切换控制阀35的电流值并不一定匹配当前工况，并且使用过多电子元件，降低了系统可靠性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种回转缓冲系统，使转台在回转动作停止瞬间产生不同惯性力矩时，都得到缓冲，解决现有技术中只能在惯性力矩较大时才起到缓冲作用的问题；以及解决了现有技术中工作压力过高时缓冲元件连通回转马达两腔，出现回转马达失控的问题；且本发明中的缓冲元件避免了转台持续转动过程中不断开合、出现速度波动的现象，使持续回转动作过程更加平稳。

技术方案：本发明回转缓冲系统包括回转缓冲阀、先导压力检测装置和回转马达，回转缓冲阀控制回转马达换向与回转；

回转缓冲阀的阀体内设有主换向阀芯、第一主溢流阀和第二主溢流阀，第一主溢流阀的压力油口连通阀体的A口，第二主溢流阀的压力油口连通阀体的B口；

回转缓冲阀内还设有第一补油单向阀和第二补油单向阀，第一补油单向阀和第二补油单向阀的进油口与阀体的T口连通；

回转缓冲阀的阀体内还设置有梭阀和回转缓冲油道,梭阀的两侧进油口与阀体上的A口和B口连通，梭阀的出油口与阀体上的P口通过缓冲油道连接；

回转缓冲油道分成了低压缓冲油道和高压缓冲油道两路；低压缓冲油道设有低压缓冲阻尼，高压缓冲油道设有高压缓冲阻尼。

先导压力检测装置包括先导梭阀和压力继电器，压力继电器设置在先导梭阀的出油口上。

高压缓冲油道中还设置了一个与高压缓冲阻尼连接的高压侧背压阀。

低压缓冲油道内设有与低压缓冲阻尼连接的低压侧背压阀。

梭阀的出口与阀体的P口之间设有自由滑转油道。

自由滑转油道带有自由滑转控制阀。

回转缓冲通道上设置了回转缓冲控制阀控制回转缓冲通道的通断。

工作原理：回转缓冲是指在汽车起重机上车转台的回转动作停止过程中，由于停止瞬间转台速度快速下降，加上转台惯量大，因此带来大的惯性力矩，此时回转马达一侧油口油液的压力具有快速升高的趋势，另一侧油口油液的压力有快速下降的趋势，如果高压侧油液得不到卸荷，低压侧油液得不到补充，转台突然停止转动，受到冲击反作用力。本发明中提到的回转缓冲就是指在转台回转停止过程中，将高压侧油液卸荷，并通过阻尼将转台动能消耗，同时给低压侧补充一定量的油液，来使转台在回转停止过程中，速度缓慢下降，从而减弱冲击的功能。本发明中的回转缓冲系统中，通过设置一组并联的缓冲油道分别对高、低压力冲击进行卸荷，适用于不同大小的回转惯性力矩。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过两个缓冲油道对回转动作停止时产生的压力冲击进行卸荷，具体为，通过梭阀、缓冲油道连接马达两侧的工作油口与回转缓冲阀P口，将缓冲油道分为两路实现对高、低压力冲击的分别泄压，并设置回转缓冲控制阀来控制缓冲油路的通断，实现对缓冲功能的开关控制，在不同程度的压力冲击下均提供缓冲作用，适用范围广，且成本低，可靠性高。

(2)通过梭阀、自由滑转油道连接马达两侧的工作油口与回转缓冲阀P口，并在自由滑转油道上设置自由滑转控制阀，实现对自由滑转功能的开关控制。

(3)现有技术中持续回转动作中，如果马达两侧油压过高时，缓冲元会不断开合，带来回转速度不稳定的问题。本发明中，当回转马达持续回转时，缓冲油道出口油压始终大于入口油压，保证持续回转过程中驱动回转马达的油液不从缓冲油路分流，本发明中的缓冲元件不在转台持续转动过程中不断开合，出现速度波动，使持续回转动作过程更平稳。

(4)与现有技术不同，本发明工作压力过高时缓冲元件不连通回转马达两腔，因此也不产生失控现象。

附图说明

图1为现有技术中的回转缓冲阀结构示意图；

图2为现有技术中的回转控制阀组、回转控制系统和起重机结构示意图；

图3为本发明回转缓冲系统结构图；

图4为本发明回转缓冲系统工作原理图；

图5为本发明的回转缓冲油道结构图；

图6为增加低压侧背压阀的回转缓冲油道图。

具体实施方式

本发明的回转缓冲系统如图3所示，该回转缓冲系统上的P口与油泵出口连接，T口连接油箱，A、B口分别连接回转马达4的两侧油口。其中，1为回转缓冲阀，2为回转制动器油路，3为先导压力检测装置，4为回转马达，201为回转制动器，202为回转制动器控制阀，301为先导梭阀，302为压力继电器。

如图4所示，在回转缓冲阀1的阀体内部设置有主换向阀芯101，主换向阀芯101在中位状态下，回转缓冲阀1的阀体上的P口与T口通过主换向阀芯上的中位泄漏节流口连通，阀体上的A口、B口和P口、T口连接的通道被切断。当先导油口a通有压力油时，主换向阀芯101切换到左工作位，此时P口与T口之间的连接通道随着a口压力升高被逐渐切断，P口连接A口的通道和B口连接T口的两个通道被逐渐打开；当先导油口b通有压力油时，主换向阀芯101切换到右工作位，P口与T口之间的连接通道随着b口压力升高被逐渐切断，P口连接B口的通道和A口连接T口的两个通道被逐渐打开。

回转缓冲阀1内部设置有两个主溢流阀106，即第一主溢流阀和第二主溢流阀，第一主溢流阀的压力油口通过内部油道连通阀体上的A口，第二主溢流阀的压力油口通过内部油道连通阀体上的B口；第一主溢流阀和第二主溢流阀的出油口均与回转缓冲阀1的阀体上的T口连通。

回转缓冲阀1内部还设置有两个补油单向阀107，即第一补油单向阀和第二补油单向阀，第一补油单向阀和第二补油单向阀的进油口均通过油道与回油口T连通；第一补油单向阀的出油口与回转缓冲阀1的阀体上的A口连通，第二补油单向阀的出油口与回转缓冲阀1的阀体上的B口连通。

在回转缓冲阀1的阀体内部还设置有梭阀102，梭阀102的两侧进油口均通过阀体内部的油道分别和A口与B口连通，梭阀102的出油口与阀体上的P口之间通过回转缓冲油道109连接。回转缓冲油道109上设置了回转缓冲控制阀103控制回转缓冲油道109的通断。

如图5所示，缓冲油道109在中途分成了低压缓冲油道110和高压缓冲油道113两路，对应的，在低压缓冲油道110中设置有低压缓冲阻尼112，在高压缓冲油道113中设置有高压缓冲阻尼105。高压缓冲油道113中还设置了一个高压侧可调背压阀114，与高压缓冲阻尼105串联。低压缓冲油道110和高压缓冲油道113的末端连接在一起。

高压缓冲油道113中的高压侧可调背压阀114大于低压侧可调背压阀111的开启压力。低压缓冲阻尼112大于高压缓冲阻尼105的液阻。

如图4所示，梭阀102的出口与阀体的P口还通过一条自由滑转油道108连接，自由滑转油道108中还设置了一个控制该油道通断的自由滑转控制阀104。

对于使用液控先导装置的系统，则通过先导压力检测装置3检测回转动作是否被触发：如图3所示，先导压力检测装置3由一个先导梭阀301与压力继电器302组成，先导梭阀301的进油口连接先导口a和先导口b。压力继电器302设置在先导梭阀301的出油口上。

本发明回转缓冲系统的回转缓冲控制方法包括以下步骤：

(1)回转缓冲系统判断回转指令是否发出；

(2)回转缓冲系统检测到回转指令发出，回转缓冲控制阀103得电，回转缓冲控制阀103的进出油口导通，回转缓冲油道109的进油端连接梭阀102的出口，回转缓冲油道109的出油端连接阀体的P口，导通回转缓冲油道109；

(3)回转指令停止后：回转缓冲控制阀103的进油口和出油口导通，回转马达4的回油一侧的油液受到挤压，压力升高，而此时回转马达4的回油一侧的油液经过缓冲油道109流向P口再经过主换向阀芯101上的中位泄漏节流口流向T口，在此过程中，油液流经缓冲油道109中的高压缓冲阻尼105、低压缓冲阻尼112，将转台转动的动能转化为内能消耗；回转马达另一侧油口压力降低，P口的油液通过补油单向阀107进入回转马达另一侧进行补油。这样一方面经过对马达高压侧泄压、低压侧补油避免马达两侧产生剧烈的压力波动，另一方面通过阻尼消耗转台动能，实现对回转动作停止过程的缓冲作用。

对步骤(3)的进一步解释是，回转指令停止，失去先导压力，主换向阀芯关闭，转台失去驱动回转动作将停止，此时如果不进行干预，马达背压侧油液将在转台惯性下受到挤压，压力陡升，相反，马达另一侧压力骤降，对外部产生的现象就是转台受到一个与转动方向相反的反作用力，使转台速度迅速降低，产生剧烈的制动冲击。

(4)回转缓冲系统检测回转指令，如果在超出设定时间后检测不到回转指令，按照设置的延迟时间将回转缓冲控制阀103断电，关闭回转缓冲通道109。

本发明的实施过程中，当压力继电器302检测到先导压力时，即判定为操作人员触发了回转动作。

当回转缓冲系统检测到回转动作被触发后，回转缓冲控制阀103与回转制动器控制阀202得电，回转制动器201打开，允许转台转动，同时回转缓冲控制阀103得电，进出油口导通。当回转指令信号消失后，回转缓冲控制阀103与回转制动器控制阀202延迟一段时间，在回转马达4两侧压力稳定后关闭，延迟时间通过显示屏等交互方式进行设定。

当控制器检测到自由滑转动作信号时，自由滑转控制阀104与回转制动器控制阀202同时得电，梭阀102出口与阀体P口连通，回转制动器201打开，允许转台转动。

本发明回转缓冲系统的具体工作原理与各部件的功能如下：

回转缓冲阀1控制回转马达4换向与持续回转：

当先导口a有压力时，主换向阀芯101在先导压力的作用下切换到左位工作，阀体上的P口与回转马达4的A口通过主换向阀芯101与阀体之间的节流口连通，油液从P口经过主换向阀芯101流向回转马达4的A口，同时回转马达4的B口的油液流回油箱。相反地，当先导口b有压力时，油液从P口进入回转马达4的B口，回转马达4的A口侧的油液流回油箱，先导口a和b分别通压力，实现对回转马达4正反向转动的控制。当a口和b口都未通压力时，主换向阀芯101与阀体之间形成中位泄漏节流口，连通P口与T口。在先导口a或b压力升高过程中，连通P口与T口的中位泄漏节流口将逐渐关闭，回转压力逐渐建立起来，减小压力突然升高带来的冲击；与此同时，P口、T口连接A口、B口的节流口的开度逐渐增大，马达转速逐渐升高。

在给出回转动作信号后，回转缓冲控制阀103的进出油口立刻导通，但由于此时回转缓冲油道109进油端连接梭阀102出口，出油端连接阀体的P口，正常情况下阀体P口的压力大于梭阀102出口的压力，两个背压阀始终关闭，因此，回转马达4上A、B两侧油口的油液并不经缓冲油道109流出，也避免了如现有技术(专利CN1350126A)，当工作压力过高时，回转马达两腔连通，转向与转速失控问题的产生。

回转动作停止时的缓冲：

当先导口a或b口的压力消失后，主换向阀芯101从左位(或右位)切换到中位，在切换过程中，P口与T口通向A口或B口的节流口被逐渐关闭，同时，中位泄漏节流口被逐渐打开，使P口的压力缓慢降低。在回转动作停止时，转台由于惯性带动回转马达4挤压回油侧的油液，如果这一侧的油液不能排除，则油压突增，并产生与回转方向相反的冲击作用力，这一冲击作用又将转台速度迅速降到零后又转向另一个方向运动，并挤压回转马达4另一侧油口的油液产生冲击反作用力，进而循环下去，使转台在停止位置来回摆动一段时间后才停止并稳定下来。

在本发明中，回转动作停止后，回转缓冲控制阀103的进油口和出油口导通，回转马达4回油口一侧的油液受到挤压后经过缓冲油道109流至P口，再经过中位泄漏节流口流到T口，将回油口一侧的压力释放，并通过缓冲阻尼将转台动能转化为内能消耗掉，使转台快速、平稳地停止下来。

同时，另有一部分油液从P口经过中位泄漏节流口与补油单向阀107流入回转马达4低压侧，进行补油，进而避免低压侧压力骤减而产生冲击。通过对高压侧释放压力、对低压侧补油，消除冲击，并将回转动能转化消耗，实现对回转动作停止的缓冲作用。

在泄压过程中，当压力过高时，需要更大的流量通道来实现将压力及时卸荷，而此时高压侧背压阀114打开，高压缓冲油道113和低压缓冲油道110均打开，满足这一要求；当压力冲击不高或者压力冲击下降到高压侧背压阀114开启压力之下后，只需要一个比较大的液阻来快速实现对能量的消耗，使回转动作尽快停止下来即可，低压缓冲油道110中的低压缓冲阻尼112实现这一需求。

高压缓冲油道与低压缓冲油道的搭配，使回转缓冲阀1在不同程度的压力冲击下都起到有效的缓冲作用，使回转动作的停止过程更平顺、更稳定，并使回转缓冲阀适配更多种车型、伸臂状态、回转速度和负载状态。

在回转动作停止一段时间后，若控制器没有检测到回转动作信号，则按照设定好的延迟时间将回转缓冲控制阀103断电，关闭缓冲油道109，随后回转制动器控制阀202断电，回转制动器201关闭，锁定转台回转动作。

在持续动作与起动、停止过程中，当A口、B口的压力高于主溢流阀106的开启压力时，油液从主溢流阀106流出，起到限制系统压力，保护系统的作用；在回转停止瞬间，冲击压力如果超过主溢流阀106的开启压力，一部分油液也从主溢流阀106进行卸荷。

自由滑转：

当给自由滑转控制阀104得电时，自由滑转油道108导通，开启自由滑转功能，此时主换向阀芯101工作在中位，如果汽车起重机上车受到斜拉作用力，回转马达4的A口或B口侧压力升高，油液先后经过回转马达4的高压侧油口、梭阀102、自由滑转油道108、主换向阀芯101与阀体之间的中位泄漏节流口、补油单向阀107到达回转马达的另一侧，使马达4转动，进而使转台在斜拉作用力下自由滑转。

本发明除用在汽车起重机上外，还可以用在其他任何需要频繁往复地做回转动作的机电液一体化设备中。

在本发明实施例的基础上，如图6所示，在低压缓冲油道110中添加低压侧背压阀111与该低压缓冲阻尼112串联；将低压缓冲油道110与高压缓冲油道113中使用的背压阀更换为顺序阀。

其次，针对动作触发判断方式，在使用电控手柄或其它电子指令装置进行动作控制的系统中，直接通过电子指令装置的信号来判定操作人员触发了回转动作。

Claims (7)

1.一种回转缓冲系统，其特征在于：包括回转缓冲阀(1)、先导压力检测装置(3)和回转马达(4)，所述回转缓冲阀(1)控制回转马达(4)换向与回转；

所述回转缓冲阀(1)的阀体内设有主换向阀芯(101)、第一主溢流阀和第二主溢流阀，第一主溢流阀的压力油口连通阀体的A口，第二主溢流阀的压力油口连通阀体的B口；

所述回转缓冲阀(1)内还设有第一补油单向阀和第二补油单向阀，第一补油单向阀和第二补油单向阀的进油口与阀体的T口连通；

所述回转缓冲阀(1)的阀体内还设置有梭阀(102)和回转缓冲油道(109),所述梭阀(102)的两侧进油口与阀体上的A口和B口连通，梭阀(102)的出油口与阀体上的P口通过缓冲油道(109)连接；

所述回转缓冲油道(109)分成了低压缓冲油道(110)和高压缓冲油道(113)两路；所述低压缓冲油道(110)设有低压缓冲阻尼(112),所述高压缓冲油道(113)设有高压缓冲阻尼(105)。

2.根据权利要求1所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述先导压力检测装置(3)包括先导梭阀(301)和压力继电器(302)，所述压力继电器(302)设置在先导梭阀(301)的出油口上。

3.根据权利要求1所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述高压缓冲油道(113)中还设置了一个与高压缓冲阻尼(105)连接的高压侧背压阀(114)。

4.根据权利要求1所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述低压缓冲油道(110)内设有与低压缓冲阻尼(112)连接的低压侧背压阀(111)。

5.根据权利要求1所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述梭阀(102)的出口与阀体的P口之间设有自由滑转油道(108)。

6.根据权利要求5所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述自由滑转油道(108)带有自由滑转控制阀(104)。

7.根据权利要求1所述的回转缓冲系统，其特征在于：所述回转缓冲通道(109)上设置了回转缓冲控制阀(103)控制回转缓冲通道(109)的通断。

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