回转液压控制系统、方法及起重机 |
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| 申请号 | CN201510874844.3 | 申请日 | 2015-12-03 | 公开(公告)号 | CN105351276A | 公开(公告)日 | 2016-02-24 |
| 申请人 | 徐州重型机械有限公司; | 发明人 | 张鹏; 张付义; 张鸿生; 周忠华; 杨爱军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种回转液压控制系统、方法及 起重机 ，回转液压控制系统用于实现回转 马 达(2)的液压控制，其包括：液控 截止 阀 (7)、回转缓冲换向阀(1)和回转马达 制动 器(4)，所述回转缓冲换向阀(1)设置在所述回转马达(2)的供油回路上，用于对所述回转马达(2)的供油与否以及进回油方向进行切换，所述液控 截止阀 (7)并联设置在所述回转马达(2)的两侧油口上，且所述液控截止阀(7)的两端控制口分别与所述回转马达制动器(4)的制动油路和所述回转缓冲换向阀(1)的阀前油口连通，能够根据所述制动油路和所述阀前油口之间的压 力 关系开启或截止。本发明能够有效地提高了回转系统停止过程中的平稳性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种回转液压控制系统，用于实现回转马达(2)的液压控制，其特征在于，包括：液控截止阀(7)、回转缓冲换向阀(1)和回转马达制动器(4)，所述回转缓冲换向阀(1)设置在所述回转马达(2)的供油回路上，用于对所述回转马达(2)的供油与否以及进回油方向进行切换，所述液控截止阀(7)并联设置在所述回转马达(2)的两侧油口上，且所述液控截止阀(7)的两端控制口分别与所述回转马达制动器(4)的制动油路和所述回转缓冲换向阀(1)的阀前油口连通，能够根据所述制动油路和所述阀前油口之间的压力关系开启或截止。 |
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| 说明书全文 | 回转液压控制系统、方法及起重机技术领域[0001] 本发明涉及液压控制领域，尤其涉及一种回转液压控制系统、方法及起重机。 背景技术[0002] 对于传统中小吨位的越野轮胎起重机来说，其回转系统一般采用液控方式。如图1所示，为传统回转液压系统的液压原理图。在图中，回转缓冲换向阀a1由换向滑阀a7、缓冲阀a4、梭阀a6和溢流阀a5等液压元件组成。缓冲阀a4和梭阀a6设置在回转马达a2的进出油口之间，溢流阀a5的进口与梭阀a6的出口连通，梭阀a6的另一出口和溢流阀a5的进口分别连接在缓冲阀a4的无弹簧侧和有弹簧侧的两个控制端上。 [0003] 随着操纵手柄回到中位，回转缓冲换向阀a1的控制油口a(或者b)的压力逐渐降低，使回转马达a2的进回油口关闭。由于回转系统的惯性，回转马达a2的回油口将逐渐建立高压，直到达到溢流阀a5的设定压力后，使该溢流阀a5打开并卸荷，进而通过梭阀a6的另一出口的压力使缓冲阀a4的通道打开，实现回转马达a2的进回油口的贯通，进而使回转马达a2的回油口卸荷，以达到回转系统停止过程的缓冲效果。 [0004] 制动器控制阀a3通过翘板开关直接控制，当翘板开关被按下时，制动器控制阀a3得电，制动器a8的活塞杆缩回，呈现解除制动的状态，而当翘板开关被按回时，制动器控制阀a3失电，制动器a8的活塞杆伸出，呈现制动状态。当操纵手柄快速回到中位时，溢流阀a5由于存在高压打开、低压关闭的特性，因此在回转系统的惯性作用下会出现时开时闭的现象，造成回转系统的抖动。同时，制动器a8的开闭直接由翘板开关控制，存在着因人为原因忘记将其按回的情况，而当出现忘记按回翘板开关时，回转系统仅通过液压系统锁止。考虑到液压马达存在泄漏等方面的问题，回转系统将会存在自动旋转的风险。 发明内容[0005] 本发明的目的是提出一种回转液压控制系统、方法及起重机，提高回转系统停止过程中的平稳性。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种回转液压控制系统，用于实现回转马达的液压控制，其中包括：液控截止阀、回转缓冲换向阀和回转马达制动器，所述回转缓冲换向阀设置在所述回转马达的供油回路上，用于对所述回转马达的供油与否以及进回油方向进行切换，所述液控截止阀并联设置在所述回转马达的两侧油口上，且所述液控截止阀的两端控制口分别与所述回转马达制动器的制动油路和所述回转缓冲换向阀的阀前油口连通，能够根据所述制动油路和所述阀前油口之间的压力关系开启或截止。 [0007] 进一步的，还包括先导压力检测装置和制动控制装置，所述先导压力检测装置设置在所述回转缓冲换向阀的先导控制油路上，能够检测所述回转缓冲换向阀两端的先导控制油压，所述制动控制装置设置在所述回转马达制动器的制动油路上，能够根据所述先导控制油压控制所述回转马达制动器开启或关闭。 [0008] 进一步的，所述液控截止阀具体包括：先导液控开关阀、第一阻尼、第二阻尼、第一单向阀和油过滤器，所述先导液控开关阀的进油口和出油口分别与所述回转马达的两侧油口连通，所述先导液控开关阀的无弹簧侧控制口与所述回转马达制动器的制动油路连通，所述先导液控开关阀的弹簧侧控制口与所述回转缓冲换向阀的阀前油口连通，在所述弹簧侧控制口还串联有所述油过滤器、并联设置的第一阻尼和第一单向阀，所述第二阻尼设置在所述先导液控开关阀的进油口或出油口处。 [0010] 进一步的，所述制动控制装置包括电控切换阀，能够根据所述先导控制油压的取值控制所述回转马达制动器开启或关闭。 [0011] 进一步的，所述制动控制装置还包括单向节流阀，所述单向节流阀串联设置在所述电控切换阀和所述回转马达制动器之间的制动油路上，所述先导液控开关阀的无弹簧侧控制口连接在所述回转马达制动器和所述单向节流阀之间。 [0012] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于前述的回转液压控制系统的回转液压控制方法，其中包括： [0013] 先导压力检测装置获取回转缓冲换向阀两端的先导控制油压； [0014] 制动控制装置根据所述先导控制油压控制回转马达制动器开启或关闭，以使液控截止阀根据所述回转马达制动器的制动油路和所述回转缓冲换向阀的阀前油口之间的压力关系开启或截止。 [0015] 进一步的，所述制动控制装置根据所述先导控制油压控制回转马达制动器开启或关闭的操作具体包括： [0016] 当所述先导控制油压低于第一预设油压阈值时，所述回转缓冲换向阀处于关闭状态，此时所述回转缓冲换向阀的阀前压力为回转系统回油压力，通过控制所述回转马达制动器关闭，以使所述液控截止阀在自身弹簧力和所述回转缓冲换向阀的阀前压力的作用下处于截止状态，所述第一预设油压阈值为回转准备设定压力。 [0017] 进一步的，所述制动控制装置根据所述先导控制油压控制回转马达制动器开启或关闭的操作还包括： [0018] 当所述先导控制油压高于第一预设油压阈值时，控制所述回转马达制动器开启； [0019] 随着所述先导控制油压的增加达到第二预设油压阈值时，所述回转缓冲换向阀开始换向，并实现回转运动，此时所述回转缓冲换向阀的阀前压力为回转系统工作压力，所述液控截止阀在自身弹簧力和所述回转缓冲换向阀的阀前压力的作用下处于截止状态，所述第二预设油压阈值为所述回转缓冲换向阀的开启压力。 [0020] 进一步的，所述制动控制装置包括电控切换阀和单向节流阀，所述单向节流阀串联设置在所述电控切换阀和所述回转马达制动器之间的制动油路上，所述先导液控开关阀的无弹簧侧控制口连接在所述回转马达制动器和所述单向节流阀之间；其中所述制动控制装置根据所述先导控制油压控制回转马达制动器开启或关闭的操作具体包括： [0021] 当所述先导控制油压达到第四预设油压阈值时，所述回转缓冲换向阀关闭，此时所述回转缓冲换向阀的阀前压力为回转系统回油压力，所述电控切换阀维持所述回转马达制动器的开启状态，所述液控截止阀在所述制动油路的油压作用下开启，以实现停止缓冲功能，所述第四预设油压阈值为所述回转缓冲换向阀的关闭压力； [0022] 当所述先导控制油压小于第三预设油压阈值时，所述电控切换阀切换为失电状态，以使所述回转马达制动器在所述单向节流阀的作用下逐渐关闭，所述第三预设油压阈值为所述电控切换阀的关闭设定压力，所述第三预设油压阈值小于所述第四预设油压阈值。 [0023] 为实现上述目的，本发明还提供了一种起重机，包括前述的回转液压控制系统。 [0024] 基于上述技术方案，本发明在回转液压控制系统中加入了液控截止阀，并使液控截止阀的控制信号源取自回转马达制动器的制动油路和回转缓冲换向阀的阀前油口，通过对液控截止阀相比于回转缓冲换向阀和回转马达制动器开闭时序的控制，实现回转停止过程中回转马达的两端油口贯通、回转停止后使其截止的功能，有效地提高了回转系统停止过程中的平稳性。附图说明 [0026] 图1为传统回转液压系统的液压原理图。 [0027] 图2为本发明回转液压控制系统实施例中的液控截止阀的液压原理示意图。 [0028] 图3为本发明回转液压控制系统的一实施例的液压原理示意图。 具体实施方式[0029] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 [0030] 如图3所示，为本发明回转液压控制系统的一实施例的液压原理示意图。在本实施例中，回转液压控制系统用于实现回转马达2的液压控制，其包括：液控截止阀7、回转缓冲换向阀1和回转马达制动器4，回转缓冲换向阀1设置在回转马达2的供油回路上，液控截止阀7并联设置在回转马达2的两侧油口上，且液控截止阀7的两端控制口分别与回转马达制动器4的制动油路和回转缓冲换向阀1的阀前油口连通，能够根据制动油路和阀前油口之间的压力关系开启或截止。 [0031] 回转缓冲换向阀1能够给回转马达2的供油与否以及进回油的方向提供切换功能，图3中示出了一种回转缓冲换向阀的液压结构实例，该回转缓冲换向阀1包括回转换向滑阀11、溢流阀12、缓冲阀13、第二梭阀14和换向阀15，回转液压控制系统的进油油路P1和回油油路T1分别与回转换向滑阀11的进油口和回油口连通，回转换向滑阀11的两个工作油口分别与回转马达2的两端油口连通，缓冲阀13和第二梭阀14设置在回转马达2的进出油口之间，溢流阀12的进口与第二梭阀14的出口连通，第二梭阀14的另一出口和溢流阀12的进口分别连接在缓冲阀13的无弹簧侧和有弹簧侧的两个控制端上。溢流阀12和缓冲阀13在回转液压控制系统中能够起到辅助和保护系统的作用，根据具体功能和要求可以选择增加或去掉这些部件。 [0032] 换向阀15设置在溢流阀12的进口和回转换向滑阀11的进油口之间的油路上，在换向阀15与回转换向滑阀11的进油口之间还设有实现从换向阀15到回转换向滑阀11的进油口的可调弹力的单向阀。在回转换向滑阀11的回油口连接有反向并联的两个单向阀16，且连接到回转换向滑阀11阀后中位与进油口连通的中位油口上，中位油口分别通过单向阀连接在阀后的两个工作油路上。此外，还可以采用其他形式的回转缓冲换向阀的结构形式，只要能够实现回转马达2的供油与否以及进回油的方向的切换功能即可。 [0033] 在另一个实施例中，回转液压控制系统还可以进一步包括先导压力检测装置和制动控制装置，其中先导压力检测装置设置在回转缓冲换向阀1的先导控制油路上，例如图3中回转换向滑阀11的左侧先导控制油路a和右侧先导控制油路b，通过先导压力检测装置能够检测回转缓冲换向阀1两端先导控制油路的先导控制油压。制动控制装置设置在回转马达制动器4的制动油路上，能够根据先导控制油压控制回转马达制动器4开启或关闭。通过先导压力检测装置对先导控制油压的检测，能够将回转换向滑阀11的阀芯运动状态以及对应的工作油液的供油和流向等与回转马达制动器4的启闭联系起来，进而使制动操作能够与回转马达的实际运动状态以及时序关系关联起来，进而实现回转液压控制系统的分阶段控制功能。 [0034] 液控截止阀7能够根据制动油路和阀前油口之间的压力关系开启或截止，图2示出了液控截止阀7的一种结构实例的液压原理示意图，液控截止阀7具体包括：先导液控开关阀71、第一阻尼73、第二阻尼75、第一单向阀72和油过滤器74，先导液控开关阀71的进油口和出油口分别与回转马达2的两侧油口连通，先导液控开关阀71的无弹簧侧控制口与回转马达制动器4的制动油路连通，先导液控开关阀71的弹簧侧控制口与回转缓冲换向阀1的阀前油口连通，在弹簧侧控制口还串联有油过滤器74、并联设置的第一阻尼73和第一单向阀72，第二阻尼75设置在先导液控开关阀71的进油口或出油口处。 [0035] 液控截止阀7中的先导液控开关阀71具有弹簧侧控制口和无弹簧侧控制口，忽略液控截止阀7的液动力和摩擦力等影响，其平衡方程为： [0036] (Pmp＋Ps)A1＝PpstA2 [0037] 其中，Pmp——回转缓冲换向阀1的阀前油口的油压； [0038] Ppst——回转马达制动器4的制动油路的油压； [0039] Ps——先导液控开关阀71的弹簧复位压力； [0040] A1、A2——先导液控开关阀71的左右控制腔面积。 [0041] 当上述公式的左侧算式结果大于右侧算式结果，则液控截止阀7处于截止状态，反之则处于贯通状态。 [0042] 此外，第一阻尼73能够对来自阀前油口的液压油进行节流，避免因过大流量的工作压力油冲击先导液控开关阀71的阀芯，与其并联的第一单向阀72能够在回转马达制动油路油压较大时，使阀芯更快的压向弹簧一侧，油过滤器74能够对通到先导液控开关阀71的弹簧侧控制腔的压力油进行过滤，避免堵塞第一阻尼73，第二阻尼75能够在先导液控开关阀71导通时限制回转马达两端油口油液流通的流量，以实现平稳的停止过程。 [0043] 先导压力检测装置8用于检测回转缓冲换向阀1两端先导控制油路的先导控制油压，其具体可以包括第一梭阀8和压力传感器6，第一梭阀8的两个进油口分别与回转缓冲换向阀1两侧先导控制油口连通，压力传感器6设置在第一梭阀8的出油口，这样压力传感器6能够检测到回转缓冲换向阀1两侧先导控制油路a、b中最大的油压信号，换句话说，无论先导液控开关阀71在先导控制油压的作用下左移还是右移，压力传感器6都能够检测到先导控制油压的存在，无需设置更多的压力传感器。 [0044] 制动控制装置能够根据先导控制油压控制回转马达制动器4开启或关闭，其具体可包括电控切换阀3，制动控制油路的进油油路P2和回油油路T2分别与电控切换阀3的进油口和回油口连通，电控切换阀3的一个工作油口与回转马达制动器4连通，通过给电控切换阀3通电，能够使进油油路P2向回油马达制动器4供油，从而使回油马达制动器松开对回油马达的制动作用，而当给电控切换阀3断电时，能够断开进油油路P2和回油马达制动器4之间的供油油路。 [0045] 制动控制装置还可以进一步包括单向节流阀5，单向节流阀5串联设置在电控切换阀3和回转马达制动器4之间的制动油路上，先导液控开关阀71的无弹簧侧控制口连接在回转马达制动器4和单向节流阀5之间的位置，即回转马达制动器4的油口位置。当电控切换阀3断电时，回油马达制动器4内的液压油在单向节流阀的作用下逐渐关闭。 [0046] 上述回转液压控制系统实施例可适用于各种需要回转操作的作业设备，也适用于起重机的回转系统，而包括了上述回转液压控制系统实施例的起重机也能够实现上述回转液压控制系统的技术效果。 [0047] 在上述回转液压控制系统实施例中，通过先导控制油压能够自动识别回转液压控制系统的当前状态，并能够基于该状态来确定回转系统的不同阶段。而液控截止阀7能够基于体现系统压力的回转缓冲换向阀1的阀前油口和回转马达制动器4的制动油路的油压关系实现截止或者开启，当液控截止阀7导通时能够实现旁通泄露作用，通过液控截止阀7内的第二阻尼75自身的阻尼耗能，提升回转平稳性。 [0048] 基于上述回转液压控制系统实施例，下面提供一种回转液压控制方法，包括：先导压力检测装置获取回转缓冲换向阀1两端的先导控制油压；制动控制装置根据所述先导控制油压控制回转马达制动器4开启或关闭，以使液控截止阀7根据所述回转马达制动器4的制动油路和所述回转缓冲换向阀1的阀前油口之间的压力关系开启或截止。 [0049] 在控制过程中，可以采用体现系统压力的阀前油口压力和制动油路压力共同对液控截止阀7控制，实现了回转液压控制系统的分阶段控制功能。当回转系统停止时，在系统压力和液控截止阀弹簧力共同作用下液控截止阀7处于截止状态；当回转系统工作时，系统压力和弹簧力抵抗回转马达制动器4压力使其处于截止状态；回转停止过程中，回转马达制动器7后关闭，系统压力和弹簧力之和小于制动油路压力，使其处于贯通状态，从而实现缓冲功能，制动油路压力在单向节流阀的作用下逐渐减小，使液控截止阀先截止、制动器后关闭。 [0050] 下面，体现分阶段控制回转缓冲的控制过程具体如下： [0051] (1)回转停止状态，即设备开机后，回转系统未动或者回转系统已停稳之后，尚未发出新的回转命令所对应的停止状态。由压力传感器6检测先导控制油压，当先导控制油压低于第一预设油压阈值P1时，回转缓冲换向阀1处于关闭状态，此时回转缓冲换向阀1的阀前压力为回转系统回油压力，通过使电控切换阀3失电来控制回转马达制动器4关闭，以使液控截止阀7在自身弹簧力和回转缓冲换向阀1的阀前压力的作用下(此时回转马达制动器7的油口的油压)处于截止状态，第一预设油压阈值P1为回转准备设定压力。 [0052] (2)回转启动过程。当压力传感器6检测到的先导控制油压高于第一预设油压阈值P1时，通过使电控切换阀3得电来控制回转马达制动器4开启，此后先导控制油压继续增加，而随着先导控制油压的增加达到第二预设油压阈值P2(P1 [0053] (3)回转过程。压力传感器6检测到先导控制油压大于第二预设油压阈值P2后，此时通过使电控切换阀3得电来维持制动马达制动器4的开启状态，此时回转系统处于正常的回转运动状态，而回转缓冲换向阀1的阀前压力为回转系统工作压力，高于制动油路压力，即使之前公式的左侧算式结果大于右侧算式结果，从而使液控截止阀7处于截止状态。 [0054] (4)回转停止过程，即回转命令执行完毕后，达到预定回转位置，开始停止到停稳的过程。当压力传感器6检测到的先导控制油压达到第四预设油压阈值P4时，回转缓冲换向阀1关闭，此时回转缓冲换向阀1的阀前压力切换为回转系统回油压力，而电控切换阀3维持回转马达制动器4的开启状态，这时回转马达制动器4的油口压力(即制动控制油路的油压)高于回转系统回油压力，使得之前公式的左侧算式结果小于右侧算式结果，从而使液控截止阀7开启贯通，此时回转马达2内进出油腔的液压油通过液控截止阀7连通，并且在第二阻尼75的作用下降低油液的流动速度，以实现停止缓冲功能，第四预设油压阈值P4为回转缓冲换向阀1的关闭压力。 [0055] 随着先导控制油压的逐渐减小，当先导控制油压小于第三预设油压阈值P3(P3 [0056] 当回转马达制动器4的控制油路油压逐渐减小为第五预设油压阈值P5时，之前公式恢复回左侧算式结果大于右侧算式结果，因此液控截止阀7复位处于截止状态；当回转马达制动器4的控制油路油压继续减小为第六预设油压阈值P6(P6 [0057] 在上述分阶段控制过程中，涉及的多个预设油压阈值个可以根据所选元件的工作范围和系统设定压力综合确定。先导压力可以通过操作手柄来确定，上述涉及压力比较和阀控制的部分可以利用作业设备的电控系统编程或者以固件方式实现。 [0058] 基于前述的回转液压控制系统、方法以及起重机的各个实施例，至少能达到以下一种技术效果： [0059] (1)提高回转系统的控制性能 [0060] 通过先导压力检测装置获取的先导控制油压，实现回转系统状态的自动识别功能，并结合制动控制油路的压力情况共同对液控截止阀控制，实现了回转系统的分阶段控制功能。 [0061] (2)提高了回转停止过程平稳性 [0062] 采用体现系统压力的阀前油口压力和制动油路压力共同对液控截止阀的控制，能够在回转停止过程中实现回转马达进回油口常贯通，实现旁通泄能，进而使整车的平稳性提高。 [0063] (3)有效避免人为原因导致回转系统自动旋转的风险 [0064] 回转马达制动器的控制方式由翘板开关直接控制更改为自动控制，有效地避免了因人为失误未及时按回翘板开关，回转马达制动器一直保持打开状态，消除了回转系统自动旋转的风险。 |
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