專利名稱：起重機及其卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及工程機械技術(shù)領域，具體涉及一種起重機及其卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在起重機正常作業(yè)過程中，利用卷揚馬達與制動油缸的配合動作對重物進行提升、下放是起重機的主要功能之一。具體而言，卷揚處于非工作狀態(tài)時，油控卷揚制動器處于常閉狀態(tài)；卷揚起升重物時，液壓系統(tǒng)通常同時供油至液壓馬達和卷揚制動器油缸，從而釋放卷揚制動器，使得卷揚可以無障礙轉(zhuǎn)動。實際吊裝過程中，許多工況經(jīng)常需要將重物在某個高度停留一段時間，然后再繼續(xù)起升；即二次起升操作?，F(xiàn)有技術(shù)中，重物在空中的停留保持是依靠安裝在液壓馬達上的平衡閥以及安裝在卷揚內(nèi)部的油控卷揚制動器對卷揚機構(gòu)進行制動來實現(xiàn)的，在進行二次起升操作時，由于重物產(chǎn)生的阻力矩的存在，且液壓馬達需要足夠的時間去建立起足夠大的起升力矩以克服重物產(chǎn)生的阻力矩，因此，在二次起升操作的啟動瞬間，馬達產(chǎn)生的力矩不足已使重物繼續(xù)向上起升，反而會在重物力矩的作用下出現(xiàn)重物下滑的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生不可控制的危險；即二次下滑現(xiàn)象。顯然，在給液壓馬達供油的同時能夠確保卷揚制動器不能被打開，就可以有效控制此工況下不會出現(xiàn)二次下滑現(xiàn)象。針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)采用電氣控制式壓力記憶技術(shù)，利用壓力記憶閥和PLC 邏輯控制的密切配合，通過PLC控制程序?qū)崟r檢測起升過程中的壓力變化和負載大小，并計算出液壓馬達需要產(chǎn)生多大的起升力矩以克服負載力矩，從而去控制壓力記憶閥內(nèi)部的電磁閥何時開啟和關閉，進而達到精確控制卷揚制動器打開和關閉時間的目的，以消除二次下滑的現(xiàn)象。該方案的工作原理如圖1所示。該方案雖然能解決二次起升下滑問題，但受電氣控制自身特點的限制，仍然存在以下兩方面的問題(1)電氣控制式壓力記憶閥結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，成本高；(2)系統(tǒng)出現(xiàn)壓力沖擊時，壓力繼電器會記錄此沖擊值，造成誤計。有鑒于此，亟待另辟蹊徑針對卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，以有效克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)， 以在有效降低制造成本的基礎上，提高系統(tǒng)工作的可靠性。在此基礎上，本發(fā)明還提供一種采用該液壓控制系統(tǒng)的起重機。本發(fā)明提供的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動卷筒的馬達和制動卷筒的油缸，在所述馬達與液壓泵和油箱之間設置有換向閥；還包括液動換向閥和蓄能器所述液動換向閥設置在所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口和所述油缸的解除制動進液口之間；所述液動換向閥具有兩個工作位置在第一工作位置，所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口與所述油缸的解除制動進液口導通；在第二工作位置，所述油缸的解除制動進液口與回油油路導通；所述馬達的卷揚收繩進液口至所述蓄能器的油口之間單向?qū)?；且所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口與所述閥芯的一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第一工作位置滑動的趨勢；所述蓄能器的油口與所述閥芯的另一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第二位置滑動的趨勢。優(yōu)選地，所述液動換向閥具體為液動二位三通換向閥；該二位三通換向閥的第一油口與所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口連通、第二油口與回油油路連通、第三油口與所述油缸的解除制動進液口連通；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置，其第一油口與第三油口導通；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第二工作位置，其第二油口與第三油口導通。優(yōu)選地，常態(tài)下，所述液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置。優(yōu)選地，在所述馬達的卷揚收繩進液口與所述蓄能器之間設置有單向閥；常態(tài)下， 所述單向閥的進、出液口非導通。優(yōu)選地，還包括梭閥，所述梭閥的兩個進液口分別與所述液動二位三通換向閥的第三油口和所述馬達的卷揚放繩進液口連通，所述梭閥的出液口與所述油缸的解除制動進液□連通。優(yōu)選地，還包括液控單向閥，其設置于所述蓄能器的油口與系統(tǒng)回油油路之間，其控制油口與所述馬達的卷揚放繩進液口連通。優(yōu)選地，還包括減壓閥，設置在所述梭閥的出液口和所述油缸的解除制動進液口之間。優(yōu)選地，所述換向閥具體為三位四通換向閥，其第一油口與所述馬達的卷揚放繩進液口連通、第二油口與所述馬達的卷揚收繩進液口連通、第三油口與所述液壓泵的出液口導通、第四油口與油箱導通；在第一工作位置，其第一油口與第四油口導通、第二油口與第三油口導通；在第二工作位置，其第一油口、第二油口與第四油口導通；在第三工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口與第四油口導通。優(yōu)選地，還包括平衡閥，設置在所述三位四通換向閥的第二油口與所述馬達的收繩進液口之間，且所述平衡閥的控制油口與所述三位四通換向閥的第一油口連通。本發(fā)明提供的起重機，包括具有液壓控制系統(tǒng)的卷揚裝置，所述液壓控制系統(tǒng)具體如前所述。本發(fā)明從穩(wěn)定制動器開啟壓力的角度出發(fā)，通過液壓式壓力記憶裝置對系統(tǒng)工作壓力進行記憶。具體而言，本方案利用蓄能器和液壓閥等元件共同作用，液動換向閥設置在換向閥的與馬達的卷揚收繩進液口連通的油口和油缸的解除制動進液口之間，蓄能器與馬達起升壓力油路連通并實時儲備起升油路的工作壓力；其中，蓄能器和馬達起升壓力油路分別作用于液動換向閥的閥芯兩端。這樣，進行重物二次提升操作時，若馬達起升壓力油路的工作壓力不能滿足馬達啟動力矩的要求時，液動換向閥在蓄能器的壓力作用下保持在第二工作位置，此時系統(tǒng)壓力無法達到制動油缸，制動器處于制動狀態(tài)；也就是說，只有系統(tǒng)二次起升的工作壓力大于蓄能器記憶的壓力時，才能打開卷揚制動器，從而有效避免了二次下滑的現(xiàn)象發(fā)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)采用液控技術(shù)實現(xiàn)壓力記憶的功能，大大降低了制造成本；同時，本方案中實現(xiàn)壓力記憶功能的元件設置在卷揚起升工作油路上，工作過程中僅記錄卷揚起升時進油路的工作壓力，這樣，有效規(guī)避了系統(tǒng)壓力沖擊對于系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的影響。在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，在蓄能器的油口與系統(tǒng)回油油路之間增設有液控單向閥，其控制油口與馬達的卷揚放繩進液口連通。當進行下降操作時，壓力油液作用于液控單向閥的控制口，閥芯打開后，蓄能器存儲的壓力油液經(jīng)過液控單向閥直接回油箱，實現(xiàn)蓄能器的壓力清零，從而為下次壓力記憶做好準備，進而提高了本發(fā)明可操作性。
圖1是現(xiàn)有電氣控制式壓力記憶的卷揚控制系統(tǒng)原理圖；圖2是具體實施方式
中所述起重機的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實施方式
中所述卷揚的液壓控制系統(tǒng)原理圖。圖中液壓泵1、油箱2、三位四通換向閥3、馬達4、卷揚放繩進液口 41、卷揚收繩進液口 42、平衡閥5、液動換向閥6、油缸7、解除制動進液口 71、蓄能器8、單向閥9、梭閥10、液控單向閥11、減壓閥12、溢流閥13。
具體實施例方式本發(fā)明的核心是提供一種卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，從穩(wěn)定制動器開啟壓力的角度出發(fā)，通過液壓式壓力記憶裝置對系統(tǒng)工作壓力進行記憶；以在有效降低制造成本的基礎上，提高系統(tǒng)工作的可靠性。下面結(jié)合說明書附圖具體說明本實施方式。請參見圖1，該圖是本實施方式所述起重機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，該起重機的行走系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、吊臂系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等主要功能部件與現(xiàn)有技術(shù)完全相同，本領域的技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)無需付出創(chuàng)造性的勞動就可以實現(xiàn)，故文不再贅述。該起重機的卷揚通過液壓控制系統(tǒng)的馬達帶動卷筒轉(zhuǎn)動，同時配合常閉式制動， 從而實現(xiàn)卷揚的收繩或者放繩操作；也就是說，啟動馬達時需要輸出壓力油液至制動油缸， 以解除制動。為詳見闡述該起重機卷揚的液壓控制系統(tǒng)，請一并參見圖3。換向閥設置在馬達4與液壓泵1和油箱2之間。應當理解，該換向閥可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，只要滿足馬達換向的基本需要均可。本方案中，換向閥具體為三位四通換向閥 3，其第一油口 A與馬達4的卷揚放繩進液口 41連通、第二油口 B與馬達4的卷揚收繩進液口 42連通、第三油口 P與液壓泵1的出液口導通、第四油口 T與油箱2導通；在第一工作位置，其第一油口 A與第四油口 T導通、第二油口 B與第三油口 P導通，此狀態(tài)下，馬達4帶動卷揚卷筒進行收繩作業(yè)；在第二工作位置，其第一油口 A、第二油口 B與第四油口 T導通；在第三工作位置，其第一油口 A與第三油口 P導通、第二油口 B與第四油口 T導通，此狀態(tài)下， 馬達4帶動卷揚卷筒進行放繩作業(yè)。平衡閥5設置在三位四通換向閥3的第二油口 B與馬達4的卷揚收繩進液口 42 之間，且平衡閥5的控制油口與三位四通換向閥3的第一油口 A連通。
液動換向閥6設置在三位四通換向閥3的與馬達4的卷揚收繩進液口 42連通的油口(即第二油口 B)和油缸7的解除制動進液口 71之間；該液動換向閥6具有兩個工作位置在第一工作位置，三位四通換向閥3的與馬達4的卷揚收繩進液口 42連通的油口(即第二油口 B)與油缸7的解除制動進液口 71導通；在第二工作位置，油缸7的解除制動進液口 71與回油油路導通。三位四通換向閥3的與馬達4的卷揚收繩進液口 42與液動換向閥6的閥芯一端所在的腔室連通，并推動其閥芯產(chǎn)生向第一工作位置滑動的趨勢；蓄能器8的油口與液動換向閥6的閥芯另一端所在的腔室連通，并推動其閥芯產(chǎn)生向第二位置滑動的趨勢。馬達4的卷揚收繩進液口 42至蓄能器8的油口之間單向?qū)?，即，在馬達4的卷揚收繩進液口 42與蓄能器8之間設置有單向閥9 ；常態(tài)下，該單向閥9的進、出液口非導通。同樣需要說明的是，該液動換向閥6也可以采用多種結(jié)構(gòu)形式。具體地，本方案中的液動換向閥6具體為液動二位三通換向閥；該二位三通換向閥的第一油口 a與三位四通換向閥3的與馬達4的卷揚收繩進液口 42連通的油口(即第二油口 B)連通、第二油口 b與回油油路連通、第三油口 c與油缸7的解除制動進液口 71連通；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置，其第一油口 a與第三油口 c導通，此狀態(tài)下，壓力油液輸出至馬達的同時，輸出至制動油缸，以解除制動；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第二工作位置，其第二油口 b與第三油口 c導通，此狀態(tài)下，制動油缸泄油后制動。常態(tài)下，液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置。本方案還包括梭閥10，以便于在馬達4正、反轉(zhuǎn)時均能夠可靠地輸出壓力油液至油缸7，解除制動。如圖所示，該梭閥10的兩個進液口分別與液動二位三通換向閥的第三油口 c和馬達4的卷揚放繩進液口 41連通，梭閥10的出液口與油缸7的解除制動進液口 71 連通。另外，在蓄能器8的油口與系統(tǒng)回油油路之間設置有液控單向閥11，其控制油口與馬達4的卷揚放繩進液口 41連通；這樣，當進行下降操作時，壓力油液作用于液控單向閥 11的控制口，閥芯打開后，蓄能器8存儲的壓力油液經(jīng)過液控單向閥11直接回油箱。同時，本方案所述卷揚液壓控制系統(tǒng)還包括減壓閥12和溢流閥13。其中，減壓閥 12設置在梭閥10的出液口和油缸7的解除制動進液口 71之間；溢流閥13設置在液壓泵1 的出液口，以確保系統(tǒng)的工作可靠性。以下結(jié)合不同的使用工況，簡要說明本實施方式的工作原理。(一 )重物起升過程當進行起升操作時，液壓泵1打出的壓力油經(jīng)過三位四通換向閥3，并且通過平衡閥5的旁通單向閥進入馬達4的工作油口(卷揚收繩進液口 42)，驅(qū)動馬達4旋轉(zhuǎn)；同時， 壓力油通過液動換向閥6，經(jīng)過梭閥10、減壓閥12進入油缸7，保證起升時馬達4順利旋轉(zhuǎn)。 起升過程當中，壓力油經(jīng)過單向閥9給蓄能器8充液，蓄能器8開始記憶起升油路的壓力。 壓力記憶過程中，液控單向閥11處于關閉狀態(tài)，液動換向閥6處于第一工作位置。(二)重物中途停留過程當重物起升到中途需要停留時，則三位四通換向閥3處于中位(第二工作位置)， 液壓泵1打出的液壓油經(jīng)過溢流閥13進行卸荷。由于主油路與油箱相通，則液動換向閥6 在蓄能器8的壓力油液作用下，處于第二工作位置。同時，油缸7的壓力油經(jīng)過減壓閥12、梭閥10、液動換向閥6進入油箱，從而實現(xiàn)對卷揚的制動。此時，蓄能器8在單向閥9和液控單向閥11共同作用下，保持記憶壓力。(三)重物二次起升過程當重物進行二次起升時，液壓泵1打出的壓力油經(jīng)過三位四通換向閥3，并且通過平衡閥5的旁通單向閥進入馬達4的工作油口(卷揚收繩進液口 42)。與此同時，壓力油達到液動換向閥6的下端，與蓄能器8的壓力進行比較，若系統(tǒng)主油路所建立的壓力達到蓄能器8所記憶的壓力，則液動換向閥6換向，處于第一工作位置。此狀態(tài)，壓力油通過液動換向閥6，并經(jīng)過梭閥10、減壓閥12進入油缸7，以解除制動保證馬達4順利旋轉(zhuǎn)。顯然，只有系統(tǒng)壓力達到蓄能器8所記憶的壓力時，制動器才能夠打開，此時系統(tǒng)建立起的壓力足以保證重物不會出現(xiàn)“二次下滑”現(xiàn)象。若系統(tǒng)的壓力高于蓄能器8記憶壓力，壓力油會自動對蓄能器8進行充壓，蓄能器8自動記憶系統(tǒng)起升工作壓力，為下次二次起升做準備。(四)重物下降過程當重物進行下降操作時，液壓泵1打出的壓力油經(jīng)三位四通換向閥3后，直接進入馬達4的另一個工作油口(卷揚放繩進液口 41)，驅(qū)動馬達4進行旋轉(zhuǎn)。工作油液從馬達4 的出口流出后，作用于平衡閥5的控制油口，推動平衡閥5的閥芯換向，使工作油液可以從平衡閥5內(nèi)部通過，再經(jīng)三位四通換向閥3流回油箱。在這過程中，壓力油通過梭閥10、減壓閥12達到卷揚制動器的油缸7，推開制動器，使卷揚順利下降。在進行下降操作的過程中，蓄能器8的壓力需要清零，為下次壓力記憶做準備。具體來說，當進行下降操作時，壓力油推開液動液控單向閥11，蓄能器8存儲的壓力油經(jīng)過液控單向閥11直接回油箱，實現(xiàn)壓力清零。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動卷筒的馬達和制動卷筒的油缸，在所述馬達與液壓泵和油箱之間設置有換向閥；其特征在于，還包括液動換向閥，設置在所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口和所述油缸的解除制動進液口之間；所述液動換向閥具有兩個工作位置在第一工作位置，所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口與所述油缸的解除制動進液口導通；在第二工作位置，所述油缸的解除制動進液口與回油油路導通；和蓄能器，所述馬達的卷揚收繩進液口至所述蓄能器的油口之間單向?qū)ǎ磺宜鰮Q向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口與所述閥芯的一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第一工作位置滑動的趨勢；所述蓄能器的油口與所述閥芯的另一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第二位置滑動的趨勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液動換向閥具體為液動二位三通換向閥；該二位三通換向閥的第一油口與所述換向閥的與所述馬達的卷揚收繩進液口連通的油口連通、第二油口與回油油路連通、第三油口與所述油缸的解除制動進液口連通；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置，其第一油口與第三油口導通；該液動二位三通換向閥的閥芯位于第二工作位置，其第二油口與第三油口導通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，常態(tài)下，所述液動二位三通換向閥的閥芯位于第一工作位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述馬達的卷揚收繩進液口與所述蓄能器之間設置有單向閥；常態(tài)下，所述單向閥的進、出液口非導通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括梭閥，所述梭閥的兩個進液口分別與所述液動二位三通換向閥的第三油口和所述馬達的卷揚放繩進液口連通，所述梭閥的出液口與所述油缸的解除制動進液口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括液控單向閥， 其設置于所述蓄能器的油口與系統(tǒng)回油油路之間，其控制油口與所述馬達的卷揚放繩進液 □連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括減壓閥， 設置在所述梭閥的出液口和所述油缸的解除制動進液口之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述換向閥具體為三位四通換向閥，其第一油口與所述馬達的卷揚放繩進液口連通、第二油口與所述馬達的卷揚收繩進液口連通、第三油口與所述液壓泵的出液口導通、第四油口與油箱導通；在第一工作位置，其第一油口與第四油口導通、第二油口與第三油口導通；在第二工作位置，其第一油口、第二油口與第四油口導通；在第三工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口與第四油口導通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括平衡閥，設置在所述三位四通換向閥的第二油口與所述馬達的收繩進液口之間，且所述平衡閥的控制油口與所述三位四通換向閥的第一油口連通。
10.起重機，包括具有液壓控制系統(tǒng)的卷揚裝置，其特征在于，所述液壓控制系統(tǒng)具體如權(quán)利要求1至9中任一項所述。
全文摘要
本發(fā)明公開一種卷揚裝置的液壓控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動卷筒的馬達和制動卷筒的油缸；還包括具有兩個工作位置的液動換向閥和蓄能器液動換向閥設置在換向閥的與馬達的卷揚收繩進液口連通的油口和油缸的解除制動進液口之間；在第一工作位置，換向閥的與馬達的卷揚收繩進液口連通的油口與油缸的解除制動進液口導通；在第二工作位置，油缸的解除制動進液口與回油油路導通；馬達的卷揚收繩進液口至蓄能器的油口之間單向?qū)?；且換向閥的與馬達的卷揚收繩進液口與閥芯的一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第一工作位置滑動的趨勢；蓄能器的油口與閥芯的另一端所在的腔室連通，并推動閥芯產(chǎn)生向第二位置滑動的趨勢。本發(fā)明還提供采用該液壓控制系統(tǒng)的起重機。
文檔編號B66D1/08GK102336372SQ20101023226
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者馮文昌, 劉邦才, 王清送, 胡小冬 申請人:徐州重型機械有限公司