CN204003694U - 一种起重机的液压系统及其先导式控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起重机的液压系统及其先导式控制阀，能够提高先导油的卸荷速度，以便快速卸荷，避免起重机超载，保证起重机使用的安全性。所述先导式控制阀包括具有控制油口的主阀和与所述控制油口连通的先导阀，所述先导阀具有将所述控制油口与油泵连通的第一工作位和将所述控制油口与油箱连通的第二工作位，所述主阀的控制油口还通过开关与油箱连通。当需要泄掉先导油使得主阀停止动作时，可以将先导阀切换到第二工作位，以便控制油口的先导油排入油箱；同时，主阀的控制油口还通过开关与油箱连通，以形成两条卸荷油路，进而加快卸荷速度，完成先导油的快速卸荷，进而提高了主阀的响应速度，实现可靠控制。

Description

一种起重机的液压系统及其先导式控制阀

技术领域

本实用新型涉及起重机技术领域，特别是涉及一种起重机的液压系统及其先导式控制阀。

背景技术

起重机是工程建设中应用广泛的重要设备，主要包括起升、伸缩、变幅、回转等基本动作，这些动作均由液压系统来驱动。当然，在采用液压系统驱动起重机作业时，应防止起重机超载，并在检测到起重机超载时停止驱动起重机在超载方向的作业。

通常，起重机在做变幅起、缩臂、卷扬落的动作时，臂架所产生的转动力矩变小，不会增加起重机倾倒的风险，故其工作方向为安全方向；相反的，起重机在做变幅落、伸臂、卷扬起的动作时，工作方向为非安全方向。

现有技术中，液压系统采用先导式控制阀对液压油路进行控制，以驱动起重机完成上述作业。对于极限超载工况而言，如果先导控制油不能迅速卸荷，导致起重机在非安全方向继续作业，很可能会对起重机造成损害，甚至引发安全事故。

请参考图1，图1为现有技术中起重机的液压系统所采用的先导式控制阀一种设置方式的示意图。

现有的液压系统包括变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统，每个液压系统均设有一个先导式控制阀，每个先导式控制阀均包括主阀和先导阀。如图1所示，变幅液压系统包括第一主阀1’和与其两端的控制油口分别连通的第一先导阀4’和第二先导阀5’；伸缩臂液压系统包括第二主阀2’和与其两端的控制油口分别连通的第三先导阀6’和第四先导阀7’；卷扬液压系统包括第三主阀3’和与其两端的控制油口分别连通的第五先导阀8’和第六先导阀9’。其中，第一先导阀4’、第二先导阀5’、第三先导阀6’、第四先导阀7’、第五先导阀8’和第六先导阀9’均为电比例先导阀；第一主阀1’、第二主阀2’和第三主阀3’为三位五通液动比例阀，图1中的P口为进油口；且第一、第二等顺序词均为例区分不同的先导阀，并不表示某种特定的顺序。

以变幅液压系统为例，第一先导阀4’用于控制起重机进行变幅落，第二先导阀5’用于控制起重机进行变幅起，且两者均具有调节其电流大小的控制手柄。当起重机做变幅起动作时，逐渐增加第二先导阀5’的控制手柄的开度，则作用于第二先导阀5’的电流增大，第二先导阀5’的右位阀口开度逐渐增大，控制油通过第二先导阀5’作用于第一主阀1’的右侧控制油口，使得第一主阀1’的右位阀口开度增大，驱动变幅油缸完成变幅起的动作；当控制手柄回中位时，作用于第二先导阀5’的电流逐渐减小，使得第一主阀1’的右位阀口开度逐渐降低，控制油通过第二先导阀5’的左位缓慢卸荷。同理，当起重机做变幅落动作时，逐渐增加第一先导阀4’的控制手柄的开度，以便控制油通过第一先导阀4’作用于第一主阀1’的左侧，使得第一主阀1’的左侧阀口开度增大，驱动变幅油缸完成变幅落的动作；当控制手柄回中位时，第一主阀1’的左侧阀口开度逐渐降低，控制油通过第一先导阀4’的右位卸荷。

可见，现有技术中通过先导阀进行卸荷，但是由于先导阀为电比例先导阀，且电比例先导阀存在较大的滞缓特性，导致主阀的先导油延迟卸荷；同时，电比例先导阀的动作平稳且缓慢，导致卸荷的速度较为缓慢，进一步延长了起重机在非安全方向超载作业的时间。当起重机在非安全方向继续进行超载等极限工况操作时，会对起重机造成不可预料的损害，甚至引发安全事故。

因此，如何设计一种先导式控制阀，以提高先导油的卸荷速度，进而防止起重机超载，保证起重机的安全性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种先导式控制阀，能够提高先导油的卸荷速度，以便快速卸荷，实现有效控制。

本实用新型的另一目的是提供一种起重机的液压系统，采用上述先导式控制阀对液压油路进行控制，以实现先导油的快速卸荷，进而提高液压油路的响应速度，避免起重机超载，保证起重机使用的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种先导式控制阀，包括具有控制油口的主阀和与所述控制油口连通的先导阀，所述先导阀具有将所述控制油口与油泵连通的第一工作位和将所述控制油口与油箱连通的第二工作位，所述主阀的控制油口还通过开关与油箱连通。

本实用新型的先导式控制阀，当需要泄掉先导油使得主阀停止动作时，可以将先导阀切换到第二工作位，以便控制油口的先导油排入油箱；同时，主阀的控制油口还通过开关与油箱连通，则可以同时开启开关，以便控制油口的先导油同时通过开关与油箱连通。也就是说，本实用新型的先导式控制阀通过先导阀和开关同时与油箱连通，以形成两条卸荷油路，进而加快卸荷速度，完成先导油的快速卸荷，进而提高了主阀的响应速度，实现可靠控制。

优选地，所述控制油口通过所述开关与油箱连通的油路上还设有单向阀，以保证控制油口的先导油单向流动到油箱，避免其他油路中的油对先导油路产生干扰。

优选地，所述控制油口包括第一控制油口和第二控制油口，所述先导阀包括与所述第一控制油口连通的第一先导阀和与所述第二控制油口连通的第二先导阀，所述第一先导阀和所述第二先导阀均具有所述第一工作位和所述第二工作位，所述第一控制油口和所述第二控制油口通过所述开关连通。

本实用新型的主阀可以设置两个控制油口，并通过开关将两个控制油口连通，由于两个控制油口均连接有先导阀，且先导阀能够切换到与油箱连通的工作位，则当其中一个控制油口需要泄掉先导油时，不仅可以通过与其连通的先导阀连通，还可以开启开关以便将其与另一个控制油口连通的先导阀连通，即该控制油口同时通过两个先导阀与油箱连通，形成两条卸荷油路，实现快速卸荷。

采用上述结构，仅需在两个控制油口之间设置开关，其结构较为简单；更为重要的是，两个先导阀不仅可以独立地对两个控制油口进行控制，还可以在需要卸荷时并联，以同时供一个控制油口进行卸荷，提高卸荷效率。

优选地，所述开关为具有开启和闭合两个工作位的电磁阀，电磁阀的响应速度较快，能够快速开启卸荷油路。

优选地，所述电磁阀为零泄漏换向阀，以提高切换的可靠性。

优选地，所述零泄漏换向阀为二位二通换向阀，当处于闭合工作位时，其两个工作油口被单向阀截止；当处于开启工作位时，其两个工作油口连通。上述结构较为简单，切换可靠性较高，能够实现快速启闭。

优选地，所述电磁阀为二位四通换向阀，包括两个截止油口和两个工作油口，当处于闭合工作位时，两所述工作油口分别与两所述截止油口连通，当处于开启工作位时，两所述工作油口连通。

可以采用四通换向阀作为开关阀，并设置两个截止油口，以保证其启闭的可靠性。

本实用新型还提供一种起重机的液压系统，包括变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统，所述变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统均采用上述任一项所述的先导式控制阀对液压油路进行控制。

由于本实用新型包括上述任一项所述的先导式控制阀，故上述任一项所述的先导式控制阀所产生的技术效果均适用于本实用新型的液压系统，此处不再赘述。

优选地，所述变幅液压系统的主阀具有分别控制变幅起落的两个控制油口，仅控制变幅落的控制油口通过所述开关与油箱连通；所述伸缩臂液压系统的主阀具有分别控制伸臂和缩臂的两个控制油口，仅控制伸臂的控制油口通过所述开关与油箱连通；所述卷扬液压系统的主阀具有分别控制卷扬起落的两个控制油口，仅控制卷扬起的控制油口通过所述开关与油箱连通。

由于变幅落、伸臂和卷扬起为起重机作业的非安全方向，当起重机在非安全方向工作时，容易因超载引发安全事故，故当其超载时需要及时泄掉先导油，防止起重机在非安全方向继续作业，因此可以仅在非安全方向的先导油路上设置开关，以加快卸荷速度，防止起重机超载，提高起重机的安全性能。

优选地，控制变幅落的控制油口、控制伸臂的控制油口和控制卷扬起的控制油口通过一个所述开关与油箱连通，且三者均设有单向阀。此时，可以通过一个开关同时控制三个控制油口的卸荷，又由于单向阀的设置能够使得三个控制油口相互独立，避免变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统相互干扰。

附图说明

图1为现有技术中起重机的液压系统所采用的先导式控制阀一种设置方式的示意图；

图2为本实用新型所提供起重机的液压系统在一种具体实施方式中的示意图；

图3为本实用新型所提供起重机的液压系统在另一种具体实施方式中的示意图。

图1中：

1’ 第一主阀、2’ 第二主阀、3’ 第三主阀、4’ 第一先导阀、5’ 第二先导阀、6’ 第三先导阀、7’ 第四先导阀、8’ 第五先导阀、9’ 第六先导阀

图2-3中：

1 主阀、2 先导阀、21 第一先导阀、22 第二先导阀、3 开关、4单向阀

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种先导式控制阀，能够提高先导油的卸荷速度，以便快速卸荷，实现有效控制。

本实用新型的另一核心是提供一种起重机的液压系统，采用上述先导式控制阀对液压油路进行控制，以实现先导油的快速卸荷，进而提高液压油路的响应速度，避免起重机超载，保证起重机使用的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地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。

请参考图2，图2为本实用新型所提供起重机的液压系统在一种具体实施方式中的示意图。

本实用新型提供一种起重机的液压系统，所述液压系统包括变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统，且三者均采用先导式控制阀对液压油路进行控制，以提高液压油路的响应速度，防止起重机在超载等极限工况下继续作业，保证起重机工作的安全性。

以下结合附图，以其中变幅液压系统为例，对本实用新型的先导式控制阀进行具体说明。

在一种具体实施方式中，本实用新型的先导式控制阀包括主阀1和先导阀2，主阀1具有控制油口，先导阀2可以设置一个先导工作油口，并以先导工作油口与主阀1的控制油口连通，且先导阀2的进油口与油泵连通，出油口与油箱连通。先导阀2具有能够相互切换的两个工作位，分别为第一工作位和第二工作位，当处于第一工作位时，先导工作油口与进油口连通，以便油泵通过先导阀2的先导工作油口与主阀1的控制油口连通，向主阀1的控制油口输送高压油，驱动主阀1开始动作；当处于第二工作位时，先导阀2的先导工作油口与出油口连通，从而将主阀1的控制油口与油箱连通，以便控制油口的控制油排入油箱，使得主阀1停止相应动作。

本实用新型的先导式控制阀还包括开关3，主阀1的控制油口还通过开关3与油箱连通，如图2所示。当主阀1中的控制油需要卸荷时，先导阀2切换到第二工作位，则控制油口的控制油可以通过先导阀2与油箱连通，以泄掉控制油；与此同时，开关3开启，控制油口通过开关3与油箱连通，控制油同时还可以通过开关3与油箱连通，实现卸荷。可见，本实用新型的先导式控制阀中，主阀1的控制油口具有两条卸荷油路，以便快速泄掉控制油，提高主阀1的响应速度，进而对液压油路进行精确控制，尤其能够快速切断非安全方向的液压油路，保证作业安全性。

此外，还可以在控制油口通过开关3与油箱连通的油路上设置单向阀4，以防止控制油口的压力变化对该卸荷油路的影响，保证控制油单向排入油箱中。

具体地，开关3可以为结构简单的开关阀门，可以采用手动、电动或者液压驱动；或者，开关3可以为具有开启和闭合这两个工作位的电磁阀，以提高启闭可靠性。

当开关3设置为电磁阀时，具体可以为二位四通电磁阀，包括两个截止油口和两个工作油口；其中一个工作位为开启工作位，此时两个工作油口连通，以便将卸荷油路连通，另一个工作位为闭合工作位，此时两个工作油口分别与两个截止油口连通，电磁阀处于闭合状态，从而将卸荷油路封闭，如图2所示。

以变幅液压系统为例，主阀1用于控制变幅油缸的伸缩，主阀1可以包括两个控制油口，即第一控制油口和第二控制油口，其中，第一控制油口用于控制变幅落，第二控制油口用于控制变幅起；此时，先导阀2可以包括第一先导阀21和第二先导阀22，第一先导阀21与第一控制油口连通，第二先导阀22与第二控制油口连通，两个先导阀均具有上述第一工作位和第二工作位，以便分别控制主阀1进行变幅起和变幅落。

当进行变幅落动作时，第一先导阀21切换到第一工作位，以便将油泵与第一控制油口连通，从而向第一控制油口输送高压控制油，使得主阀1切换到左位，将进油口P与变幅落的工作油口连通，驱动起重机进行变幅落；当进行变幅起时，第二先导阀22切换到第一工作位，使得油泵与第二控制油口连通，向第二控制油口输送高压控制油，主阀1切换到右位，将进油口P与变幅起的工作油口连通，起重机进行变幅起动作。

需要说明的是，为表述方便，本文中采用附图中的方位区分阀的不同工作位，并不能理解为对阀的结构和/或功能进行了任何限定。

诚如背景技术所述，变幅落的方向为起重机工作的非安全方向，因此，可以仅将控制变幅落的第一控制油口通过开关3与油箱连通，从而在起重机进行变幅落作业时为其提供两个卸荷油路，如图2所示；当然，也可以将第二控制油口通过开关3与油箱连通，提高变幅起时控制油的卸荷速度。

同理，在伸缩臂液压系统和卷扬液压系统中，主阀1也可以设置第一控制油口和第二控制油口，以便两个控制油口分别用于控制伸臂和缩臂，或者两个控制油口分别用于控制卷扬起和卷扬落；由于伸臂和卷扬起的工作方向为非安全方向，故还可以仅在控制伸臂或者卷扬起的控制油口设置开关3，通过开关3与油箱连通；亦或者，每个控制油口均通过开关3与油箱连通。

进一步，整个起重机的液压系统可以仅设置一个开关3，通过一个开关3控制变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统中主阀1的控制油口与油箱的连通关系；详细地，可以在变幅液压系统、伸缩臂液压系统以及卷扬液压系统的主阀1中，各个控制油口均设置单向阀4，然后再通过一个开关3将各个控制油口与油箱连通。

由于单向阀4能够保证控制油单向输送至油箱，故各个控制油口的控制油不会相互干扰，保证了各个液压系统的独立性；同时，可以采用一个开关3实现对各个控制油口的控制，其结构简单，操作更为便捷，成本较低。

更进一步，由于变幅落、伸臂和卷扬起的工作方向为非安全方向，故可以仅在控制变幅落的控制油口、控制伸臂的控制油口以及控制卷扬起的控制油口设置单向阀4，即变幅液压系统、伸缩臂液压系统以及卷扬液压系统中各个主阀1的第一控制油口均设置单向阀4；然后通过将这三个控制油口通过一个开关3与油箱连通，如图2所示。此时，单向阀4不仅可以保证控制油口的控制油单向排入油箱中，还可以防止各个控制油口之间控制油的相互干扰，保证各个液压系统的独立性。

当采用一个开关3进行控制时，可以将开关3与控制起重机完成变幅起落、伸缩臂以及卷扬起落等作业的控制手柄连接，以便通过控制手柄判断起重机的作业状态，从而在起重机处于极限工作状态时将控制油及时排出，尤其是能够快速停止起重机在非安全方向的作业，保证起重机工作的安全性。

此外，本实用新型的先导式控制阀中，可以在各个控制油口单独设置开关3，即每个控制油口对应设置一个开关3，以实现与油箱的单独连通，则各个控制油口的卸荷相互独立，可以通过控制与其对应的开关3实现某个控制油口的单独卸荷，系统的独立性较强，使用更为便捷。

可以理解，当在各个控制油口分别设置开关3时，可以不设置单向阀4，此时同样可以保证各个卸荷油路之间的独立性，以便进一步精简先导式控制阀的结构。

请进一步参考图3，图3为本实用新型所提供起重机的液压系统在另一种具体实施方式中的示意图。

在另一种具体实施方式中，开关3可以采用零泄漏换向阀，还可以采用电磁驱动，以加快切换可靠性，提高其反应速度，进而加快卸荷速度。

零泄漏换向阀可以为二位二通换向阀，并具有开启和闭合两个工作位，当处于开启工作位时，两个工作油口相互连通，当处于闭合工作位时，两个工作油口被单向阀截止，即两个工作油口不连通。

如上所述，本实用新型的先导式控制阀中，先导阀2可以包括第一先导阀21和第二先导阀22，第一先导阀21与主阀1的第一控制油口连通，第二先导阀22与主阀1的第二控制油口连通；第一先导阀21和第二先导阀22均具有两个工作位，当处于第一工作位时，先导工作油口与油泵连通，当处于第二工作位时，先导工作油口与油箱连通；可以将主阀1的第一控制油口和第二控制油口通过开关3连通，如图3所示。

详细地，由于第一先导阀21和第二先导阀22均具有与油箱连通的第二工作位，当第一控制油口需要卸荷时，将第一先导阀21切换至第二工作位，则第一控制油口通过第一先导阀21与油箱连通；同时开启开关3，将第一控制油口与第二控制油口连通，由于第二控制油口与第二先导阀2连通，且在第一先导阀21对主阀1进行控制时，第二先导阀22始终处于第二工作位，故开关3开启时，第一控制油口通过开关3和第二先导阀2与油箱连通。也就是说，此时的第一控制油口分别通过第一先导阀21和第二先导阀22与油箱连通，形成两条卸荷油路，以加快卸荷速度。

同理，当第二先导阀22对主阀1进行控制时，如果第二控制油口需要卸荷，也可以开启开关3，使得第二控制油口分别通过第一先导阀21和第二先导阀22与油箱连通，形成两条卸荷油路，如图3所示。

具体地，开关3可以为上述零泄漏换向阀，可以采用上述二位二通换向阀的结构，或者采用其他开关阀。显然，当开关3采用上述二位二通换向阀的结构时，关闭状态下，开关3的两端均通过单向阀截止，以封堵卸荷油路，避免第一先导阀21和第二先导阀22的先导控制油路相互干扰，其响应速度快，能够实现零泄漏，具有较高的切换可靠性。

通常情况下，先导阀2可以采用电比例阀，故可以将开关3设置为电磁换向阀，其相应速度比电比例阀要快，以快速开启由开关3控制的卸荷油路，从而保证控制油的迅速卸荷，使得违规危险操作及时停止，保证起重机操作的安全性。

在起重机正常作业时，可以使得开关3不得电，以封闭由其控制的卸荷油路，主阀1在先导阀2的控制下正常作业；当需要卸荷时，使得开关3得电，控制卸荷油路开启，并在该卸荷油路上设置单向阀，进而将变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统相互隔开，避免各个液压油路之间相互干扰。

本实用新型的先导式控制阀，在主阀1和先导阀2之间并联开关3，以通过开关3为控制油的卸荷增加了一条卸荷通道，进而加快卸荷速度，提高主阀1的响应速度，尤其适用于起重机的液压系统，能够快速终止起重机危险方向的作业，保证起重机使用的安全性。

需要说明的是，起重机的液压系统较为复杂，本文仅对其液压油路进行控制的先导式控制阀进行说明，其他部分请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供的起重机的液压系统及其先导式控制阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种先导式控制阀，包括具有控制油口的主阀(1)和与所述控制油口连通的先导阀(2)，所述先导阀(2)具有将所述控制油口与油泵连通的第一工作位和将所述控制油口与油箱连通的第二工作位，其特征在于，所述主阀(1)的控制油口还通过开关(3)与油箱连通。

2.如权利要求1所述的先导式控制阀，其特征在于，所述控制油口通过所述开关(3)与油箱连通的油路上还设有单向阀(4)。

3.如权利要求1所述的先导式控制阀，其特征在于，所述控制油口包括第一控制油口和第二控制油口，所述先导阀(2)包括与所述第一控制油口连通的第一先导阀(21)和与所述第二控制油口连通的第二先导阀(22)，所述第一先导阀(21)和所述第二先导阀(22)均具有所述第一工作位和所述第二工作位，所述第一控制油口和所述第二控制油口通过所述开关(3)连通。

4.如权利要求1-3任一项所述的先导式控制阀，其特征在于，所述开关(3)为具有开启和闭合两个工作位的电磁阀。

5.如权利要求4所述的先导式控制阀，其特征在于，所述电磁阀为零泄漏换向阀。

6.如权利要求5所述的先导式控制阀，其特征在于，所述零泄漏换向阀为二位二通换向阀，当处于闭合工作位时，其两个工作油口被单向阀截止；当处于开启工作位时，其两个工作油口连通。

7.如权利要求4所述的先导式控制阀，其特征在于，所述电磁阀为二位四通换向阀，包括两个截止油口和两个工作油口，当处于闭合工作位时，两所述工作油口分别与两所述截止油口连通，当处于开启工作位时，两所述工作油口连通。

8.一种起重机的液压系统，包括变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统，其特征在于，所述变幅液压系统、伸缩臂液压系统和卷扬液压系统均采用上述权利要求1-7任一项所述的先导式控制阀对液压油路进行控制。

9.如权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述变幅液压系统的主阀(1)具有分别控制变幅起落的两个控制油口，仅控制变幅落的控制油口通过所述开关(3)与油箱连通；所述伸缩臂液压系统的主阀(1)具有分别控制伸臂和缩臂的两个控制油口，仅控制伸臂的控制油口通过所述开关(3)与油箱连通；所述卷扬液压系统的主阀(1)具有分别控制卷扬起落的两个控制油口，仅控制卷扬起的控制油口通过所述开关(3)与油箱连通。

10.如权利要求9所述的液压系统，其特征在于，控制变幅落的控制油口、控制伸臂的控制油口和控制卷扬起的控制油口通过一个所述开关(3)与油箱连通，且三者均设有单向阀(4)。