一種起重機液壓先導控制系統、控制方法及其起重機與流程

本發明涉及工程機械技術領域，尤其涉及一種起重機液壓先導控制系統、控制方法及其起重機。

背景技術：

目前，國內廠家生產的中小噸位起重機普遍采用液壓先導操縱方式，與大噸位電控操縱相比具有成本低、控制簡單、可靠性和維修方便性高等優點。但是，根據市場用戶對操控舒適性、作業安全性的不斷提升，以及為適應不同地區設計標準的需要，液控操縱起重機反映出一些不足，主要表現在：1.由于液壓先導控制輸出壓力只與手柄控制傾角有關，無法進行電氣越權干涉，因此當需要減速控制時，無法實現自動減速。2.現有的液壓供油模塊，僅能夠提供單一的供油壓力，在起重機的不同作業工況下，由于供油壓力單一，無法實現分級控制。例如在重載吊裝工況下，要求系統作業速度慢，以往的產品需要通過操作者的精準操作來進行速度控制，如果操作不當存在加速的風險。

例如，如圖1所示，現有的起重機液壓先導控制系統包括：溢流閥1、電磁閥2、蓄能器3。采用溢流閥1作為供油模塊，提供穩定的控制壓力，電磁閥2作為壓力開關，失電時來自齒輪泵的油從電磁閥2直接回油箱，A口無壓力輸出。電磁閥2得電時來自齒輪泵的油從溢流閥溢流回油箱，A口具有一定的輸出壓力，蓄能器3起到壓力穩定作用。使用溢流閥1作為供油單元，設定壓力與齒輪泵輸出流量有關，當發動機處于不同轉速時，供油模塊調壓偏差較大。起重機液壓先導控制系統輸出的壓力單一，不能根據系統作業工況調整輸出壓力，控制不靈活。不能對系統作業工況進行檢測，并且根據作業工況，提供不同的控制壓力。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明要解決的一個技術問題是提供一種起重機液壓先導控制系統、控制方法及其起重機，能夠對作業工況進行檢測，根據作業工況調節先導油壓。

根據本發明的一個方面，提供一種起重機液壓先導控制系統，包括：先導油路、力限器和比例減壓閥；所述先導油路用于為執行機構輸出壓力油，所述比例減壓閥設置在所述先導油路中，并與所述力限器電連接；所述力限器檢測起重機的載荷，并根據所述載荷向所述比例減壓閥發送控制信號，所述比例減壓閥根據所述控制信號調整所述先導油路中的油壓。

可選地，包括：第一電磁閥、第二電磁閥和油泵；所述力限器與所述第二電磁閥電連接，控制所述第二電磁閥得電或失電；所述第二電磁閥的第一工作口通過第一油路輸出壓力油，所述第二電磁閥的第二工作口與所述比例減壓閥的出口相連接，所述比例減壓閥的入口通過第二油路與所述油泵連接，所述第二電磁閥的第三工作口通過第三油路與所述第一電磁閥的第一工作口連接，所述第一電磁閥的第二工作口通過第四油路與油箱連接，形成所述先導油路。

可選地，在所述第二電磁閥失電的狀態下，所述第二電磁閥的第一工作口與第三工作口導通，在所述第二電磁閥得電的狀態下，所述第二電磁閥的第一工作口與第二工作口導通；在所述第一電磁閥失電的狀態下，所述第一電磁閥的第一工作口與第二工作口導通。

可選地，還包括：定壓單向閥；第五油路的一端連接在所述第二油路上，所述第五油路另一端與所述定壓單向閥的入口連接，并且所述第五油路與所述第三油路相連通，所述定壓單向閥的出口與所述油箱連接。

可選地，還包括：阻尼元件；第六油路的兩端分別與所述第一油路和油箱連接，所述阻尼元件設置在所述第六油路中。

可選地，在所述第六油路中串聯設置多個所述阻尼元件。

可選地，所述第二電磁閥和所述第一電磁閥都為二位三通閥；所述油泵包括：齒輪泵、柱塞泵。

根據本發明的另一方面，提供一種起重機，包括：如上所述的起重機液壓先導控制系統。

根據本發明的又一方面，提供一種如上所述的起重機液壓先導控制系統的控制方法，包括：在正常供油模式下，所述力限器控制所述第二電磁閥為失電狀態；當控制所述第一電磁閥也為失電狀態時，所述油泵輸出的壓力油通過所述第一電磁閥的第一工作口、第二工作口以及所述第四油路流入油箱；當控制所述第一電磁閥為得電狀態時，所述油泵輸出的壓力油通過所述第二電磁閥的第三工作口、第一工作口以及所述第一油路輸出。

可選地，在分級供油模式下，所述力限器控制所述第二電磁閥為得電狀態，所述第一電磁閥為得電狀態；所述油泵輸出的壓力油通過所述第二油路、所述比例減壓閥、所述第二電磁閥的第二工作口、第一工作口以及所述第一油路輸出；所述力限器根據檢測的載荷向所述比例減壓閥發送控制信號，控制所述比例減壓閥輸出的油壓。

可選地，在限速工作模式下，當所述力限器判斷載荷在預定的載荷閾值以下時，所述力限器控制所述第二電磁閥為失電狀態，并且，控制所述第一電磁閥為得電狀態，所述油泵輸出的壓力油通過所述第二電磁閥的第三工作口、第一工作口以及所述第一油路輸出；當所述力限器判斷載荷達到預定的載荷閾值時，所述力限器控制所述第二電磁閥為得電狀態，并且，控制所述第一電磁閥為得電狀態，所述油泵輸出的壓力油通過所述第二油路、所述比例減壓閥、所述第二電磁閥的第二工作口、第一工作口以及所述第一油路輸出；所述力限器預先控制所述比例減壓閥輸出的油壓為預設的油壓。

可選地，所述力限器向所述比例減壓閥發送控制信號包括：PMW信號。

本發明的起重機液壓先導控制系統、控制方法及其起重機，通過力限器檢測系統作業工況，根據不同作業工況設定不同先導壓力，力限器輸出相應的控制信號，調整先導油路輸出的控制壓力，可以根據作業工況提供先導油壓；通過電磁閥切換供油壓力，減少壓力調節時間，響應速度快；采用單向閥+旁通阻尼作為供油模塊，具有調壓偏差小，控制精度高，低成本的優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中的起重機液壓先導控制系統的示意圖；

圖2為根據本發明的起重機液壓先導控制系統的一個實施例的示意圖；

圖3為根據本發明的起重機液壓先導控制系統的另一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合各個圖和實施例對本發明的技術方案進行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等僅為描述上相區別，并沒有其它特殊的含義。

如圖2所示，本發明提供一種起重機液壓先導控制系統，包括：先導油路、力限器17和比例減壓閥13。先導油路用于為執行機構輸出壓力油，比例減壓閥13設置在先導油路中，并與力限器17電連接。比例減壓閥13采用節流耗能達到降壓的功能，能使高壓的油壓降低至所需的壓力后排出。力限器17檢測起重機的載荷，并根據載荷向比例減壓閥13發送控制信號，比例減壓閥13根據控制信號調整先導油路中的油壓。力限器向比例減壓閥發送控制信號可以有多種，例如為PMW信號。

執行機構包括液控先導手柄等。液控先導手柄為一種輸出壓力隨著手柄扳動傾角的增大而變化的壓力控制閥，其輸出壓力連續變化，但是不可能超過其進油壓力。先導油路用于進行先導供油，采用液壓先導操縱的起重機安裝液控先導手柄，先導供油給液控先導手柄提供一定數值的穩定進油壓力。力限器(力矩限制器)或力限器系統作為安裝在起重機上的超載保護裝置，進行起重作業時，當實際吊重量超過額定吊重量時，力限器或力限器系統將限制起重向危險方向的動作，包括吊臂伸、變幅落和卷揚起，以提升起重機的操作安全。

上述實施例中的起重機液壓先導控制系統，采用力限器檢測起重機不同的作業工況，根據作業工況條件，力限器輸出相應的控制信號，調整先導油路輸出的控制壓力，可以根據作業工況提供先導油壓，能夠根據作業工況自動限制最高作業速度，即使扳動手柄至最大傾角，也不會超過限定作業速度，從而降低了操作者的勞動強度，減少不必要的安全隱患。

先導油路可以有多種結構。例如，第二電磁閥12的第一工作口A2通過第一油路21輸出壓力油，第二電磁閥12的第二工作口P2與比例減壓閥13的出口相連接，比例減壓閥13的入口通過第二油路22與油泵16連接，第二電磁閥12的第三工作口T2通過第三油路23與第一電磁閥11的第一工作口A1連接，第一電磁閥11的第二工作口T1通過第四油路24與油箱18連接，形成先導油路。力限器17與第二電磁閥12電連接，控制第二電磁閥12得電或失電。可以通過其它的控制器控制第二電磁閥12得電或失電。

第二電磁閥和第一電磁閥可以都為二位三通閥，或為其它類型的電磁閥。油泵包括：齒輪泵、柱塞泵等。在第二電磁閥12失電的狀態下，第二電磁閥12的第一工作口A2與第三工作口T2導通，在第二電磁閥12得電的狀態下，第二電磁閥12的第一工作口A2與第二工作口P2導通。在第一電磁閥11失電的狀態下，第一電磁閥11的第一工作口A1與第二工作口T1導通。

第五油路25的一端連接在第二油路22上，第五油路25另一端與定壓單向閥14的入口連接，并且第五油路25與第三油路23相連通，定壓單向閥14的出口與油箱18連接。如圖3所示，還可以設置阻尼元件15，第六油路26的兩端分別與第一油路21和油箱18連接，阻尼元件15設置在第六油路26中。可以在第六油路26中串聯設置多個阻尼元件。

在一個實施例中，本發明提供一種起重機，包括如上的起重機液壓先導控制系統。

上述實施例中的起重機液壓先導控制系統，采用力限器檢測起重機不同的作業工況，根據作業工況條件，力限器輸出相應的控制信號，并通過電磁閥切換壓力控制油路，實現先導供油壓力可調，從而提高控制的靈活性，實現不同的速度控制；并且提供單向閥+阻尼分流的供油形式，代替現有的溢流閥+蓄能器的供油設計，可以在保證性能的條件下，大幅降低設計成本。

起重機液壓先導控制系統可以采用多種模式進行供油。在正常供油模式下，力限器17控制第二電磁閥12為失電狀態。當控制第一電磁閥11也為失電狀態時，油泵16輸出的壓力油通過第一電磁閥的第一工作口A1、第二工作口T1以及第四油路24流入油箱18。當控制第一電磁閥11為得電狀態時，油泵18輸出的壓力油通過第二電磁閥的第三工作口T2、第一工作口A2以及第一油路21輸出。

力限器17控制第二電磁閥12為失電，即沒有提供電流，力限器17沒有向比例減壓閥13的輸出控制信號，工作壓力由第一電磁閥11控制。當第一電磁閥11失電時，來自齒輪泵16的液壓油通過第一電磁閥11直接回油箱，此時系統工作輸出A口無壓力，整車動作處于卸荷狀態。

當第一電磁閥11得電時，來自齒輪泵的液壓油無法通過第一電磁閥11回油箱，需要通過定壓單向閥14回油箱，由于定壓單向閥14具有一定開啟壓力，因此，與定壓單向閥14相連接的系統工作壓力輸出A口具有壓力，該壓力通過阻尼元件5進行濾波穩壓，供系統操縱所用。

在分級供油模式下，力限器17控制第二電磁閥12為得電狀態，第一電磁閥11為得電狀態。油泵16輸出的壓力油通過第二油路22、比例減壓閥13、第二電磁閥的第二工作口P2、第一工作口A2以及第一油路21輸出。力限器17根據檢測的載荷向比例減壓閥13發送控制信號，控制比例減壓閥13輸出的油壓。

當進行較大負載吊裝作業時，用戶選擇自動分級速度控制模式即分級供油模式，此時第一電磁閥11和第二電磁閥12同時得電。系統工作輸出A口壓力由定壓單向閥14和比例減壓閥13提供，比例減壓閥13能夠接受力限器17的控制信號，根據所檢測的負載壓力的高低，按照預先設定的算法，自動調整A口工作壓力，負載越大，A口供油壓力越低。用戶操縱手柄時，最大輸出壓力不超過A口供油壓力，系統作業速度受限，負載越重速度越低，從而降低了操縱難度，防止超速風險。

在限速工作模式下，當力限器17判斷載荷在預定的載荷閾值以下時，力限器17控制第二電磁閥12為失電狀態，并且，控制第一電磁閥11為得電狀態，油泵18輸出的壓力油通過第二電磁閥的第三工作口T2、第一工作口A2以及第一油路21輸出。

當力限器17判斷載荷達到預定的載荷閾值時，力限器17控制第二電磁閥12為得電狀態，并且，控制第一電磁閥11為得電狀態，油泵16輸出的壓力油通過第二油路22、比例減壓閥13、第二電磁閥的第二工作口P2、第一工作口A2以及第一油路21輸出。力限器控制比例減壓閥13輸出的油壓為預設的油壓。

例如，在限速工作模式下，根據標準要求，當系統載荷低于100％性能表時，系統全速動作，當載荷處于100％和110％時，系統最高作業速度不高于額定的25％。當載荷低于100％性能表時，通過第二電磁閥12的T2→A2工作口通道供油，此時供油壓力較高，能夠滿足系統最高作業速度要求。

力限器17檢測系統的載荷量，并將實際載荷量與該工況下的額定載荷量進行比較，隨著載荷比的增加，比例減壓閥13根據力限器17發送的PMW信號預先設定先導壓力，使之在該先導壓力下，能夠滿足額定速度不超過25％的要求。當載荷比達到100％時，第二電磁閥12得電，系統供油壓力迅速切換至比例減壓閥13設定的壓力，此時運動速度迅速將為額定速度的25％，從而滿足相關標準要求。

上述實施例中的起重機液壓先導控制系統、控制方法及其起重機，通過力限器檢測系統作業工況，根據不同作業工況設定不同先導壓力，力限器輸出相應的控制信號，調整先導油路輸出的控制壓力，可以根據作業工況提供先導油壓；可以采用壓力預先調整，實現壓力可調的功能上，具有預先壓力調定功能，通過電磁閥切換供油壓力時，具有快速調壓的優勢，當到達工況設定點時，直接切換供油壓力，減少壓力調節時間，響應速度快；采用單向閥+旁通阻尼作為供油模塊，具有調壓偏差小，控制精度高，低成本的優點，能夠實現液控先導起重機分級速度控制，提升操控舒適性、作業安全性以及滿足相關出口標準要求。

上述本發明所公開的任一技術方案除另有聲明外，如果其公開了數值范圍，那么公開的數值范圍均為優選的數值范圍，任何本領域的技術人員應該理解：優選的數值范圍僅僅是諸多可實施的數值中技術效果比較明顯或具有代表性的數值。由于數值較多，無法窮舉，所以本發明才公開部分數值以舉例說明本發明的技術方案，并且，上述列舉的數值不應構成對本發明創造保護范圍的限制。

同時，上述本發明如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接(例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為：不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當然，互相固定連接也可以為一體式結構(例如使用鑄造工藝一體成形制造出來)所取代(明顯無法采用一體成形工藝除外)。

另外，上述本發明公開的任一技術方案中所應用的用于表示位置關系或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態或形狀。本發明提供的任一部件既可以是由多個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨部件。

最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。