CN117623145A - 一种开式回转比例制动系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开式回转比例制动系统及起重机，该系统包括回转控制阀，回转马达、制动器；回转控制阀内置主阀芯和制动梭阀；制动梭阀一个进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A、主阀芯的第一工作油口连通，另一进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B、主阀芯的第二工作油口连通；制动梭阀出油侧与回转控制阀阀体上的油口P间通过缓冲油道连接，缓冲油道上设比例阻尼元件；回转马达连接在回转控制阀阀体上的工作油口A、B之间；通过调节比例阻尼元件的阻尼，来改变停止回转过程中压力升高侧的油压，从而控制液压系统产生的对回转马达的制动力矩。本发明的制动系统采用液压制动，解决了机械式比例制动带来的成本高、寿命短、可靠性差的问题。

Description

一种开式回转比例制动系统及起重机

技术领域

本发明属于汽车起重机回转动作液压传动系统领域，具体涉及一种开式回转比例制动系统及起重机。

背景技术

汽车起重机上车转台需要在操控者停止回转动作指令后具备回转缓冲、自由滑转等功能。在一些使用场景中，吊臂受到斜拉作用力，需要使转台能够在外力作用下随外力自由滑转，以配合和其他设备完成吊装作业或对斜拉方向的冲击作用进行卸荷等；在另一些使用场景中，需要回转控制阀能使转台在回转动作停止后对惯性反作用力进行缓冲从而能够平稳停止转动；还有一些特定工况下，又要求转台能在操控者停止回转指令后能够迅速停止下来。

可以看出，在不同工况下，要求转台制动力矩是不同的，转台制动力矩越大，转台停止越迅速，但带来的停止冲击越强；转台制动力矩越小，停止操作后转台前溜的距离越大，但相应的，停止冲击感受也越弱。面对这些不同的需求，需要系统具备能够按照操控者意图按比例去改变回转制动力矩的能力。

目前现有的起重机设计比例制动功能多采用减速机的制动器提供比例制动力矩，原理如附图1所示。从附图1中可以看出，回转过程中P口控制油进入制动缸的有杆腔打开制动器，比例制动时S口的控制油进入制动缸的无杆腔，制动力矩的大小由制动缸无杆腔控制压力的大小决定，控制压力越大制动力矩越大，从而实现回转机构的比例制动功能。但是，现有技术存在以下缺陷：1)现有的技术是一种机械式的制动方式，在制动过程中要求回转马达两腔连通，制动器摩擦片保持接触和摩擦，因此对制动片耐磨性、导热性要求更高，因此使用成本也更高；2)经常的摩擦会降低制动器的使用寿命；3)噪声和振动明显；4)容易产生磨损并使颗粒物进入减速机齿轮箱中，油液污染速度加快。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种开式回转比例制动系统及起重机，采用液压制动，解决了机械式比例制动带来的成本高、寿命短、可靠性差的问题。

技术方案：本发明的一种开式回转比例制动系统，包括回转控制阀，回转马达、制动器；所述回转控制阀内部设置主阀芯和制动梭阀；所述制动梭阀的一个进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A、主阀芯的第一工作油口连通，其另一进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B、主阀芯的第二工作油口连通；所述制动梭阀的出油侧与回转控制阀阀体上的油口P之间通过缓冲油道连接，缓冲油道上设置有比例阻尼元件，比例阻尼元件用于控制其自身两个油口之间的连接通道的阻尼；所述回转马达连接在回转控制阀阀体上的工作油口A和工作油口B之间；通过调节比例阻尼元件的阻尼，来改变停止回转过程中压力升高侧的油压，从而控液压系统产生的对对回转马达的制动力矩。

本方案中，在主阀芯回到中位，回转动作停止的瞬间，台转动惯性下有继续沿原先转动方向转动的趋势，如果此时无法泄压，回转马达回油侧的油液会因为受到挤压而产生一定的压力陡增，进而产生一个与回转马达转动方向相反的制动力矩，该力矩与回油侧压力成正比，通过调节比例阻尼元件的阻尼，可以改变回油侧的泄压情况，从而改变制动力矩的大小。

所述回转控制阀阀体上的油口P与主阀芯的中位泄漏节流口、油泵分别连通，主阀芯的中位泄漏节流口的另一侧与回转控制阀阀体上的回油口T连通，主阀芯在中位时中位泄漏节流口两侧导通。

本方案中，回转控制阀阀体上的油口P口与油泵连接，主阀芯在中位时，P口与T口通过主阀芯上的中位泄漏口连通。此时回转压力陡增的一侧可以通过比例阻尼元件与T口连接进行泄压。

所述回转控制阀阀体内部设置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侧均与回转控制阀阀体上的T油口连通，第一补油单向阀的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A连通，第二补油单向阀的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B连通。

还包括控制器，所述控制器通过制动器控制阀与制动器连接，控制器与比例阻尼元件连接。

所述控制器与制动器控制阀的电磁线圈连接，控制器向制动器控制阀制动器控制阀的电磁线圈输出电流，从而打开制动器。

所述控制器调节比例阻尼元件的阻尼孔的开度，进而调节阻尼。

所述回转控制阀外部设置有检测梭阀，检测梭阀两个进油口分别和主阀芯两侧的先导油路连通，检测梭阀的出油口上安装压力开关；所述压力开关与控制器连接，压力开关用于检测检测梭阀出油侧的压力并向控制器输出电信号。

所述控制器与制动指令发生器连接，制动指令发生器向控制器发送电信号，控制器根据该电信号控制比例阻尼元件的阻尼孔的开度。在设定时长内如果一直未检测到控制主阀芯换向的压力信号，控制器控制制动器控制阀关闭制动器，锁定转台转动。

所述回转控制阀外部设置有第一电控比例方向控制阀和第二电控比例方向控制阀；所述第一电控比例方向控制阀和第二电控比例方向控制阀的电磁线圈与控制器连接；所述第一电控比例方向控制阀、第二电控比例方向控制阀的第一工作油口相连，并与油箱连接；所述第一电控比例方向控制阀、第二电控比例方向控制阀的第二工作油口相连；所述第一电控比例方向控制阀的第三工作油口与主阀芯一侧的先导油路连通，第二电控比例方向控制阀的第三工作油口与主阀芯另一侧的先导油路连通。

基于相同的发明构思，本发明还包括一种起重机，该起重机包括上述开式回转比例制动系统。

有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)通过在回转控制阀中设置梭阀、缓冲油道、比例阻尼元件，构成可调节回转制动力矩的液压系统，实现用户在回转停止过程中可以按照自己的意图改变回转制动力矩，以开启自由滑转功能或改变制动滑移距离，从而满足用户不同使用场景下的操控需求并带来更好的操控体验；

(2)通过控制比例阻尼元件的开度来调节其阻尼，进而控制连通回转马达两腔液阻的大小，从而控制回转制动力矩，避免了机械式比例制动带来的成本高、寿命短、可靠性差等缺点；

(3)本发明技术方案中的比例阻尼元件既可以是液控形式的，通过不同的先导压力，开启不同的阻尼孔；也可以是电控式的，直接通过电信号控制阻尼孔大小；还可以是机械形式的，通过一定的机械传动机构手动控制其开度；

(4)通过制动指令发生器的电信号或者压力开关检测操控指令并发出电信号，并利用控制器控制比例阻尼元件的开度，对回转停止动作的制动效果进行控制。

附图说明

图1为现有技术的原理图；

图2为本发明实施例1公开的一种开式回转比例制动系统的原理图；

图3为本发明实施例2公开的一种开式回转比例制动系统的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行详细介绍。

实施例1

请参阅图2，本实施例中，回转比例制动系统采用液控形式，其包括回转控制阀、油泵1、主阀芯2、第一补油单向阀31、第二补油单向阀32、制动梭阀4、回转马达5、制动器6、缓冲油道7、比例阻尼元件8、制动器控制阀9、控制器10、制动指令发生器11、压力开关12、检测梭阀13。其中，主阀芯2、第一补油单向阀31、第二补油单向阀32、制动梭阀4、缓冲油道7、比例阻尼元件8设置在回转控制阀内部。各元件的具体连接方式如下：油泵1与回转控制阀阀体上的油口P连通，回转控制阀阀体上的油口P还与主阀芯2的中位泄漏节流口连通，主阀芯2的中位泄漏节流口的另一侧与回转控制阀阀体上的回油口T连通。主阀芯2的回油口与回转控制阀阀体上的回油口T连通，主阀芯2在中位时中位泄漏节流口两侧才能导通。主阀芯2的第一工作油口与第二补油单向阀32的出油侧连通，主阀芯2的第二工作油口与第一补油单向阀31的出油侧连通。当主阀芯2工作在中位时，回转控制阀阀体上的油口P通过内部油道和主阀芯2上的中位泄漏节流口和阀体上的回油口T连通。

第一补油单向阀31和第二补油单向阀32的进油侧均与回转控制阀阀体上的T油口连通，第一补油单向阀31的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A连通，第二补油单向阀32的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B连通。回转控制阀阀体上的工作油口A和工作油口B之间连接回转马达5，制动器6的作用相当于是驻车制动器，在驻车时锁定转台。

制动梭阀4的一个进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A、主阀芯2的第一工作油口连通，其另一进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B、主阀芯2的第二工作油口连通。制动梭阀4的出油侧与回转控制阀阀体上的油口P之间通过缓冲油道7连接，缓冲油道7上设置有比例阻尼元件8，比例阻尼元件8可以控制其自身两个油口之间的连接通道的阻尼的大小。

在转台回转动作停止时，由于惯性，转台会有继续沿原先的转动方向运动的趋势，这也会带动回转马达5，挤压回转马达5转动停止前回油一侧油腔的油液，这一侧油腔的压力升高，带来与转动方向相反的制动力矩。由于在回转控制阀中设置了制动梭阀4和缓冲油道7，压力升高一侧的油液会先后通过制动梭阀4、缓冲油道7、比例阻尼元件8、主阀芯2的中位泄漏节流口到达回转控制阀上的回油口T，完成泄压。在此过程中，通过调节缓冲油道7中比例阻尼元件8的阻尼，可以改变停止回转过程中压力升高侧的油压，从而控制液压系统产生的对回转马达5的制动力矩；具体如下：

比例阻尼元件8的阻尼孔越小，转台受到的制动力矩越大，回转停止后的滑移的距离越小，当比例阻尼元件8完全将阻尼孔关闭后，回转停止将无法得到任何缓冲作用；相反，阻尼孔越大，停止过程中所需的滑移距离越大，停止带来的冲击越小，使转台在外力下进行自由回转的斜拉作用力也越小。因此，用户可以根据实际的使用工况人为控制制动力矩，以获得更适合当前工况的制动效果。

制动器控制阀9与制动器6连接，制动器控制阀9控制制动器6动作，控制器10通过制动器控制阀9与制动器6连接，控制器10向制动器控制阀9发送电信号，控制器10通过制动器控制阀9控制制动器6的开启和关闭。本实施例中，控制器10与制动器控制阀9的电磁线圈连接，控制器10向制动器控制阀9的电磁线圈输出电流，从而打开制动器6。控制器10与比例阻尼元件8连接，具体的，控制器10与比例阻尼元件8的电磁线圈连接，控制器10向比例阻尼元件8的电磁线圈发送电信号，调节比例阻尼元件8的阻尼孔的开度，进而调节阻尼。控制器10与制动指令发生器11连接，制动指令发生器11向控制器10发送电信号。

在实际动作过程中，当控制器10检测到回转指令发出后立即将比例阻尼元件8的阻尼孔的开度调节到最大，同时，控制器10向制动器控制阀9上的电磁线圈输出电流，打开制动器9。

在回转动作停止过程中，控制器10通过实时检测制动指令发生器11发出的电信号控制比例阻尼元件8中阻尼孔的开度。

在控制器10检测到回转动作指令停止后，在设定好的一段延时时间内，将继续按照制动指令发生器11的信号控制比例阻尼元件8的阻尼大小。在超出这段延时时间后，控制器10将关闭比例阻尼元件8中的阻尼孔。在比例阻尼元件8关闭后，控制器10再控制制动器控制阀9上的电磁线圈失电，制动器控制阀9关闭制动器6，锁定转动动作。

在使用液控手柄的系统上，在回转控制阀阀体外部设置有检测梭阀13，检测梭阀13两个进油口分别和主阀芯2两侧的先导油路a和先导油路b连通，检测梭阀13的出油口上安装压力开关12；压力开关12与控制器10连接，压力开关12检测检测梭阀13出油侧的压力并向控制器输出电信号。当操控者推动手柄，先导油流向主阀芯任意一侧后，压力开关检测到压力并向控制器输出电信号，控制器即判定操控者触发了回转指令。

实施例2

请参阅图3，本实施例中，回转比例制动系统采用电控形式。本实施例在实施例1的基础上，将检测梭阀13和压力开关12替换为第一电控比例方向控制阀141和第二电控比例方向控制阀142。具体地，回转控制阀外部设置有第一电控比例方向控制阀141和第二电控比例方向控制阀142；第一电控比例方向控制阀141和第二电控比例方向控制阀142的电磁线圈与控制器10连接；第一电控比例方向控制阀141、第二电控比例方向控制阀142的第一工作油口相连，并与油箱连接；第一电控比例方向控制阀141、第二电控比例方向控制阀142的第二工作油口相连；第一电控比例方向控制阀141的第三工作油口与主阀芯2一侧的先导油路连通，第二电控比例方向控制阀142的第三工作油口与主阀芯2另一侧的先导油路连通。在使用电控手柄的系统上，当操控者推动手柄，手柄直接向控制器10反馈电信号，控制器10以此为据来判断操控者是否触发了回转指令。

实施例3

本发明还包括一种起重机，该起重机包括上述开式回转比例制动系统。

Claims (10)

1.一种开式回转比例制动系统，其特征在于：包括回转控制阀，回转马达(5)、制动器(6)；所述回转控制阀内部设置主阀芯(2)和制动梭阀(4)；

所述制动梭阀(4)的一个进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A、主阀芯(2)的第一工作油口连通，其另一进油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B、主阀芯(2)的第二工作油口连通；所述制动梭阀(4)的出油侧与回转控制阀阀体上的油口P之间通过缓冲油道(7)连接，缓冲油道(7)上设置有比例阻尼元件(8)，比例阻尼元件(8)用于控制其自身两个油口之间的连接通道的阻尼；

所述回转马达(5)连接在回转控制阀阀体上的工作油口A和工作油口B之间；

通过调节比例阻尼元件(8)的阻尼，来改变停止回转过程中压力升高侧的油压，从而控制液压系统产生的对回转马达(5)的制动力矩。

2.根据权利要求1所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述回转控制阀阀体上的油口P与主阀芯(2)的中位泄漏节流口、油泵(1)分别连通，主阀芯(2)的中位泄漏节流口的另一侧与回转控制阀阀体上的回油口T连通，主阀芯(2)在中位时中位泄漏节流口两侧导通。

3.根据权利要求1所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述回转控制阀阀体内部设置有第一补油单向阀(31)和第二补油单向阀(32)，第一补油单向阀(31)和第二补油单向阀(32)的进油侧均与回转控制阀阀体上的T油口连通，第一补油单向阀(31)的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口A连通，第二补油单向阀(32)的出油侧与回转控制阀阀体上的工作油口B连通。

4.根据权利要求1所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：还包括控制器(10)，所述控制器(10)通过制动器控制阀(9)与制动器(6)连接，用于通过制动器控制阀(9)控制制动器(6)的开启和关闭，控制器(10)与比例阻尼元件(8)连接。

5.根据权利要求4所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述控制器(10)与制动器控制阀(9)的电磁线圈连接，控制器(10)向制动器控制阀(9)的电磁线圈输出电流，从而打开制动器(6)。

6.根据权利要求4所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述控制器(10)调节比例阻尼元件(8)的阻尼孔的开度，进而调节阻尼。

7.根据权利要求4所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述回转控制阀外部设置有检测梭阀(13)，检测梭阀(13)两个进油口分别和主阀芯(2)两侧的先导油路连通，检测梭阀(13)的出油口上安装压力开关(12)；

所述压力开关(12)与控制器(10)连接，压力开关(12)用于检测检测梭阀(13)出油侧的压力并向控制器输出电信号。

8.根据权利要求4所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述控制器(10)与制动指令发生器(11)连接，制动指令发生器(11)向控制器(10)发送电信号，控制器(10)根据该电信号控制比例阻尼元件(8)的阻尼孔的开度。

9.根据权利要求4所述的开式回转比例制动系统，其特征在于：所述回转控制阀外部设置有第一电控比例方向控制阀(141)和第二电控比例方向控制阀(142)；

所述第一电控比例方向控制阀(141)和第二电控比例方向控制阀(142)的电磁线圈与控制器(10)连接；

所述第一电控比例方向控制阀(141)、第二电控比例方向控制阀(142)的第一工作油口相连，并与油箱连接；

所述第一电控比例方向控制阀(141)、第二电控比例方向控制阀(142)的第二工作油口相连；

所述第一电控比例方向控制阀(141)的第三工作油口与主阀芯(2)一侧的先导油路连通，第二电控比例方向控制阀(142)的第三工作油口与主阀芯(2)另一侧的先导油路连通。

10.一种起重机，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的开式回转比例制动系统。