CN201165455Y - 起重机回转速度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起重机回转速度控制系统，包括补充液压泵和分合流控制液压阀，补充液压泵从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者直通液压油箱；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选择工作在第一、第二两个工作位置之一上，其进口分别仅与第一出口连通，或者仅与第二出口连通。与现有技术相比，该起重机回转速度控制装置设置了由独立油源和分合流控制液压阀组成的补充液压流量管路，使先导手柄对回转速度控制的敏感度发生变化，获得良好的操控性能。

Description

起重机回转速度控制系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械回转速度液压控制技术，特别是涉及一种起重机回转速度控制系统。

背景技术

工程起重机，如汽车起重机、港口轮胎起重机、越野轮胎起重机、全路面起重机和塔式起重机等工程起重机械，绝大多数都具有起重机上车相对起重机下车的回转功能，使起重机能够完成作业操作。在起重机工作过程中，起重机上车吊起重物转动一定的角度后，将重物卸载，然后，起重机上车再执行回转作业，进而完成一个工作循环。

目前，实现起重机上车回转驱动和调速的液压系统主要包括闭式泵控调速系统和开式阀控调速系统，所述闭式泵控调速系统由液压泵和液压马达组成一个闭式液压回路，通过调节液压泵的排量来调节液压系统的流量，进而调节起重机上车的回转速度。所述开式阀控调速系统由液压泵、液压阀、液压马达组成，通过液压比例阀调节液压泵出口流量供应到液压马达的比例，据此控制起重机的回转速度，多余的油和马达回油回流到液压油箱中。开式阀控调速系统是目前主要使用的回转调速系统。

图1示出公知的开式阀控调速系统的结构图，以下对该系统的结构和原理作简要说明。

该开式阀控调速装置包括油箱1a、液压泵2a、液压比例控制阀4a、液压马达5a和先导控制液压阀6a，所述液压泵2a的进口连接油箱1a，其出口与所述液压比例阀4a的入口连接，所述液压马达5a的入口与所述液压比例控制阀4a的出口连接。

所述先导控制液压阀6a根据先导手柄M的倾斜角度以及倾斜方向，向液压比例控制阀4a提供一定大小的先导压力S1或者Sr，控制液压比例控制阀4a的阀芯动作。所述液压比例控制阀4a根据先导压力方向和工作位置，而处于不同的工作位置以及开口大小，从而在其出口提供不同方向和流量的液压油；该液压油提供给液压马达5a，使液压马达5a实现不同的旋转方向和速度，控制起重机上车的回转方向和速度。

回转速度是起重机工作的重要指标，提高回转速度，可以缩短作业循环的时间，提高作业效率。但是，起重机的回转速度越高，其操作的安全性和稳定性往往越差，因而，控制起重机以尽可能高的回转速度回转，但是又不致引起安全和稳定性问题，是提高起重机性能的重要方面。上述公知的开式阀控调速系统虽然能够控制起重机上车作不同转速的回转运动，但是，该装置提供的回转速度变化范围较小。如果为了满足高速回转的需求，该装置中可以选择较大额定流量的液压泵和液压比例控制阀，但是，这种配置会使先导手柄对回转速度的敏感度较大，使操作者无法很好的进行重载时的低速回转操控，造成安全隐患。相反，如果强调低速回转控制，则必须选择额定流量较小的液压泵和液压比例控制阀，这种配置可以使起重机低速操控性好，但是，当起重机处于轻载时，操作者即使将先导手柄打到极限位置，也不能获得很高回转速度，造成操作时间延长。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种起重机回转速度控制装置，该装置可以使起重机具有较好的低速回转操控性能，并且在需要进行高速回转时，起重机还能够获得足够的回转速度。

本实用新型提供的起重机回转速度控制系统，包括液压油箱、主液压泵、比例控制液压阀、回转液压马达、先导控制液压阀，其中主液压泵的进口从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到比例控制液压阀的进口，该比例控制液压阀在先导控制液压阀的控制下，对该液压油进行流量和方向控制后，提供给所述回转液压马达，该装置还包括补充液压泵和分合流控制液压阀，所述补充液压泵从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者连接直通液压油箱的管路；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选择工作在第一、第二两个工作位置之一上；当处于第一工作位置时，其进口仅与第一出口连通，当处于第二工作位置时，其进口仅与第二出口连通。

优选地，该分合流控制液压阀的控制部为电磁线圈，通过该电磁线圈的得失电控制该分合流控制液压阀所在的工作位置。

优选地，所述起重机的控制面板上具有控制分合流控制液压阀电磁线圈得、失电的切换开关。

优选地，该起重机具有检测起重机的负载状况的负载检测单元；起重机具有接收该负载检测单元的检测结果，并根据该负载检测结果判断起重机的负载处于轻、重何种状态，进而根据该状态以及预定的控制策略确定向分合流控制液压阀输出控制信号的控制器，该控制器具有连接所述分合流控制液压阀控制部输出线，通过该输出线可输出所确定的控制信号到所述分合流控制液压阀的电磁线圈。

优选地，所述起重机为具有桁架臂的起重机，所述负载检测单元具体是安装在起重机钢丝绳上的拉力传感器。

优选地，所述起重机为箱形伸缩臂的起重机，所述负载检测单元具体是检测起重臂液压油缸的压力传感器和安装在起重臂根部检测起重臂抬起角度的角度传感器，根据起重臂液压油缸油压和起重臂抬起角度两者与起重机负载之间的关系公式，即可获得起重机负载状态。

优选地，还具有从主管路连接到液压油箱的溢流回路。

与现有技术起重机回转速度控制装置相比，本实用新型提供起重机回转速度控制装置设置了由独立油源和分合流控制液压阀组成的补充液压流量管路，该管路通过分合流液压阀的控制，可根据对回转速度的控制要求，改变液压油的流向。当需要高速回转时，则该分合流控制液压阀将该油源的液压油提供给回转液压马达，回转液压马达由于获得来自两个独立供油的油源的流量，从而使其可以提供较高的回转速度输出。当需要工作在低速回转状态时，则该分合流控制液压阀不向回转液压马达提供所述独立油源输出的液压油，使回转液压马达获得的液压油流量较低，从而使先导手柄对回转速度控制的敏感度降低，获得良好的低速操控性能。

本实用新型的进一步的优选实施例中，设置若干传感器检测起重机负载量，通过该检测值，并结合预先设置的控制阀值，可以判断起重机当前负载属于高、低何种状况，并据此切换所述分合流控制阀的通断状况，从而使起重机的操控性始终符合实际需求。

附图说明

图1为现有技术回转速度控制系统原理图；

图2为本实用新型第一实施例液压系统原理图；

图3为本实用新型第一实施例起重机手柄倾角和回转速度关系的示意图；

图4为本实用新型第二实施例的单元框图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参阅图2，该图为本实用新型第一实施例液压系统原理图。

本实用新型第一实施例的回转速度控制系统主要包括：液压油箱1、主液压泵2-1、补充液压泵2-2、分合流控制液压阀3、比例控制液压阀4、回转液压马达5和先导控制液压阀6。

所述主液压泵2-1的进口连接液压油箱1，用于抽取液压油箱1中的液压油，并从其出口泵送到比例控制液压阀4的进口。所述比例控制液压阀4为三相六通阀，该三相六通阀的进口包括左进口A、中间进口B、右进口C，所述主液压泵2-1的出口连接的是左进口A和中间进口B；该三相六通阀的出口包括左出口D、中间出口E、右出口F。该三相六通阀的三个工作位置分别是图1所示的左侧的第一工作位置、中间的第二工作位置、右侧的第三工作位置。当该液压阀处于第一工作位置时，其左进口A和左出口D连通，右进口C和右出口F连通，中间进口B和中间进口E均处于关断状态；当该液压阀处于第二工作位置时，其中间进口B与中间出口E连通，其左出口D、右出口F均与右进口C连通；当该液压阀处于第三工作位置时，其左进口A与右出口F连通，其右进口C与左出口D连通，中间进口B和中间进口E均处于关断状态。该液压阀的左出口D和右出口F分别连接回转液压马达5的第一端口G和第二端口H，其右进口C、中间出口E连接液压油箱1。该比例控制液压阀4的左右两端为先导压力的加载端，其中左加载端加载先导压力S1，右加载端加载先导压力Sr；上述两个先导压力均由先导控制液压泵6在先导手柄M的控制下提供。图中示出先导控制液压阀6通过第一输入端口T、第二输入端口P获得来自先导泵(图未示)的压力油，并通过输出端口P1提供先导压力Sr，通过输出端口P2提供先导压力S1。这两个先导压力在先导手柄M的控制下相互切换输出，并且随着操作手柄的倾斜角度增大而增大。所述比例控制液压阀4随着先导压力的增大，其进出口开度增大，可以通过更多的液压油流量，这样，通过控制先导手柄就可以获得对比例液压控制阀4的输出流量控制。

该回转速度控制装置还包括补充液压泵2-2，该补充液压泵2-2的进口连接液压油箱1，其出口连接分合流控制液压阀3的进口I。该分合流控制液压阀3为两相三通阀；其进口I如上所述连接补充液压泵2-2出口，其左出口J连接到主液压泵2-1的出口管，其右出口K连接其它需油管路，例如连接到冷却系统等，该右出口K也可以通过管路直接连接到液压油箱1。该分合流控制液压阀3为电磁控制液压阀，通过电磁线圈Y1的得失电，该分合流控制液压阀3位于不同的工作位置上。当电磁线圈Y1得电时，该分合流控制液压阀3处于第一工作位置，进口I与左出口J连通；当电磁线圈Y1失电时，该控制阀处于第二工作位置，进口I与出口K连通。

上述回转速度控制装置中，还具有溢流回路，图2中示出，该溢流回路将所述比例控制液压阀4与主液压泵2-1连接的进口通过溢流阀7连接至液压油箱1。所述主液压泵2-1以及补充液压泵2-2泵送的液压油中无法完全通过比例控制液压阀4送出到液压马达5的流量部分，可通过该溢流管路直接回流到液压油箱1。实际上，该溢流回路只要安装在主管路和液压油箱之间即可，例如可以连接在液压马达5的一个进口位置，或者所述比例控制液压阀4的出口位置。该回转速度控制装置中还具有第一单向阀8和第二单向阀9，上述单向阀分别连接在主液压泵2-1的出口和补充液压泵2-2的出口，其作用是保证液压油的单向流动，防止液压油回流。

上述回转速度控制装置的工作原理如下所述。

当起重机处于轻载状态，其回转速度要求较高时，所述分合流控制液压阀3在电磁铁Y1的控制下处于第一工作位置，其进口I与左出口J连通，使补充液压泵2-2泵出的液压油通过主液压泵2-1的出口管流向比例控制液压阀4的进口，从而使补充液压泵2-2泵送的液压流量可以在所述比例控制液压阀4的控制下，提供给所述回转液压马达5。此时，由于总供油量大，所述先导手柄M的一定倾角可以使回转液压马达5的液压流量发生较大的变化，从而使回转速度发生较大的变化，并最终获得较大的最高回转速度。图3示出为先导手柄倾角和回转速度关系图，该工作状态下手柄倾角和回转速度的关系为图3的斜线XI。

当起重机处于重载状态，其回转速度要求较低，对回转的低速控制性能要求较高。此时，所述分合流控制液压阀3在电磁铁Y1的控制下处于第二工作位置，其进口I与右出口K连通，使补充液压泵2-2泵出的液压油通过该分合流控制液压阀3输出到其它需油回路，例如输出到冷却系统的液压回路，使补充液压泵2-2泵送的液压油流量提供驱动冷却风扇等，实现一些辅助功能。此时，由于提供到液压马达5的总供油量小，所述先导手柄M的一定倾角使回转液压马达5的液压流量发生的变化较小，从而使回转速度发生较小的变化，最终获得的最高回转速度也比较小。图3示出该工作状态下手柄倾角和回转速度的关系为图3的斜线XII。

可以看出，上述两种工作状态可以分别满足轻载时高速回转的要求，以及重载时所需的低速回转的操控性能要求，克服了现有技术下两种控制要求无法兼顾的弊端。

在上述起重机回转速度控制系统中，其关键是控制所述分合流控制液压阀3的工作状态，在该第一实施例中，可以通过手动切换开关控制电磁铁Y1，使其通电或者失电，从而使分合流控制液压阀3在两个工作状态间选择。上述手动切换开关具体可以是安装在驾驶室中操作面板上的一个专用操作开关，当然也可以采用其它形式。

在进行上述选择之前，需要判断起重机的负载情况，这一判断可以由操作者根据自己的经验目测判断。

上述第一实施例尽管提供了一个能够兼顾低速、高速性能的起重机回转速度控制装置，但是，该装置需要操作者根据情况进行工作状态的选择。本实用新型第二实施例提供一种起重机回转速度控制系统，该系统在上述第一实施例的基础上，在起重机的相关部位设置若干检测元件，这些检测元件能够检测出起重机负载的重量，并根据检测结果控制所述分合流控制液压阀的工作位置，从而获得与起重机当前工作状况相适应的手柄倾角和回转速度曲线。

请参看图4，该图为本实用新型第二实施例的控制框图。该实施例的液压控制部分和第一实施例相同，只是增加了对分合流控制液压阀的自动控制部分，因此该控制框图仅示出该部分的控制原理，液压系统的其它部分不予说明。

如图4所示，该起重机回转速度控制系统包括负载检测装置41、控制器42以及分合流控制液压阀控制部43。

所述负载检测装置41用于检测起重机负载量。

具体的检测装置根据起重机的具体形式有所不同。对于具有桁架臂的起重机，该检测装置为安装在钢丝绳上的拉力传感器，该拉力传感器直接通过检测钢丝绳上承受的拉力，即可获得起重机负载量。

对于使用箱形伸缩臂的起重机，由于不存在直接承受重量的钢丝绳，其负载检测装置是安装在起重臂液压油缸上的压力传感器和安装在起重臂根部的角度传感器，所述压力传感器用于检测该油缸中液压油的油压，该油压取决于加载在油缸上的负荷，因此使用该油压既可以较好反映该起重臂液压油缸的负荷程度。由于起重臂抬起角度不同，该起重臂液压油缸分担的负荷不同，因此，实际负载的大小不仅仅和油压相关，还与起重臂抬起角度相关。根据上述关系，可以通过检测起重臂抬起角度和液压油缸的油压，计算出起重机的实际负载。由于起重臂抬起角度和液压油缸油压两者与实际负载之间的关系与各类起重机的结构相关，需要根据不同机型和臂架质量分布情况建立一个计算公式计算负载重量，该公式可以在样机试验中修正和标定，其具体方式现有技术中存在多种实现途径，而且并非本实用新型关注的要点，在此不予详述。

所述控制器42为起重机的核心控制器件，该控制器42在本实施例中的作用是接收所述负载检测装置41输出的负载检测结果，并根据该结果判断负载的轻、重，并以该判断结果为依据，根据预定的控制策略，输出对分合流控制液压阀控制部33的控制信号。

所述分合流控制液压阀控制部43接收所述控制器42输出的控制信号，并在该信号作用下使分合流控制液压阀工作在所需的工作位置。第一实施例中的分合流控制液压阀的电磁线圈即为其控制部，对于该实施例，控制信号为向电磁线圈提供的高低电平，该高低电平控制电磁线圈的磁性，从而控制分合流控制液压阀的所处的工作位置。

上述控制系统控制的具体方式依赖于控制器42执行的控制策略。该控制器42采用的具体控制策略可以根据需要制定，以下提供一种较为简单的控制策略。

首先，预设第一负载门槛值G1和第二负载门槛值G2，并且G1＜G2；当检测获得的负载大于G2时，说明起重机处于重载工作状态，此时，向分合流控制液压阀控制部43输出的控制信号使该液压阀处于第一工作位置，补充液压泵输出的液压油提供给其它油路或者直接回到液压油箱，使手柄倾角和回转速度的关系处于图3的XII斜线上。当检测获得的负载小于G1时，说明起重机处于轻载工作状态，此时，向分合流控制液压阀控制部43输出的控制信号使该液压阀处于左工作位置，补充液压泵输出的液压油提供给回转液压马达，使手柄倾角和回转速度的关系处于图3的XI斜线上。第一负载门槛值G1和第二负载门槛值G2之间有适当的差值，使回转速度控制装置不至于在两种工作状态之间反复跳变，造成工作状态不稳定。

通过上述控制过程，可以实现起重机自动根据负载状态工作在合适的特性曲线上。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种起重机回转速度控制系统，包括液压油箱、主液压泵、比例控制液压阀、回转液压马达、先导控制液压阀，其中主液压泵的进口从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到比例控制液压阀的进口，该比例控制液压阀在先导控制液压阀的控制下，对该液压油进行流量和方向控制后，提供给所述回转液压马达，其特征在于，该装置还包括补充液压泵和分合流控制液压阀，所述补充液压泵从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者连接直通液压油箱的管路；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选择工作在第一、第二两个工作位置之一上；当处于第一工作位置时，其进口仅与第一出口连通，当处于第二工作位置时，其进口仅与第二出口连通。

2、根据权利要求1所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，该分合流控制液压阀的控制部为电磁线圈，通过该电磁线圈的得失电控制该分合流控制液压阀所在的工作位置。

3、根据权利要求2所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，所述起重机的控制面板上具有控制分合流控制液压阀电磁线圈得、失电的切换开关。

4、根据权利要求2所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，该起重机具有检测起重机的负载状况的负载检测单元；起重机具有接收该负载检测单元的检测结果，并根据该负载检测结果判断起重机的负载处于轻、重何种状态，进而根据该状态以及预定的控制策略确定向分合流控制液压阀输出控制信号的控制器，该控制器具有连接所述分合流控制液压阀控制部输出线，通过该输出线可输出所确定的控制信号到所述分合流控制液压阀的电磁线圈。

5、根据权利要求4所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，所述起重机为具有桁架臂的起重机，所述负载检测单元具体是安装在起重机钢丝绳上的拉力传感器。

6、根据权利要求4所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，所述起重机为箱形伸缩臂的起重机，所述负载检测单元具体是检测起重臂液压油缸的压力传感器和安装在起重臂根部检测起重臂抬起角度的角度传感器，根据起重臂液压油缸油压和起重臂抬起角度两者与起重机负载之间的关系公式，即可获得起重机负载状态。

7、根据权利要求1-6任一项所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，还具有从主管路连接到液压油箱的溢流回路。

Images