CN105179356B - 副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机，其中副臂控制阀包括阀体，阀体上设有开关阀、换向阀和回油压力控制阀，其中开关阀的一个油口与阀体上的进油口连接，开关阀的另一个油口与换向阀的进油口连接，开关阀用于控制主供油油路的通断，换向阀用于阀体上至少两个工作油口之间的换向，回油压力控制阀的一个油口与换向阀的回油口连接，回油压力控制阀的另一个油口与阀体上的回油口连接，回油压力控制阀用于控制回油背压的大小，回油压力控制阀的无弹簧控制腔与开关阀和换向阀之间的连接油路连通。副臂控制阀能够在工作时减小回油背压，在不工作时增大回油背压，以防止重新工作时工作油缸快速下降发生危险。

Description

副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机。

背景技术

近几年来，随着国内大吨位、超大吨位起重机的迅速发展，用户对起重机有更高的要求，比如要求有更高的作业高度和更大的作业幅度等。为了增大起重机的吊装高度，通常在主臂臂头上配置固定副起重臂，主臂即通常所谓的吊臂，通过转台支撑和油缸变幅、伸缩实现角度变化和伸臂缩臂动作，用于吊起重物；而副起重臂也称为固定副臂或副臂，用以增加臂长。固定副臂安装在起重机主臂上，在空载时改变幅度，以调整吊钩或其他吊具的位置，而在重物吊装移动过程中，幅度不会改变，起到增加总臂长和作业幅度的作用。

为了实现大幅度作业，副臂通常设计成可变幅的机构。随着结构设计的不断优化和创新，起重机副臂的变幅由最早采用的拉板式机械变幅，发展为现在的油缸无级变幅，实现在一定范围内连续运动且能在范围内任意位置定位，油缸无级变幅一般通过油缸的伸缩来实现，这就需要一套专门的液压***进行驱动。由于动力泵一般安装在转台上，变幅油缸与副臂连接，而副臂在起重机臂头的最前端，故动力泵到变幅缸的距离较远，压力损失大，因此要求副臂液压***工作时的回油背压小，否则变幅效率低，甚至变幅无动作；而***停止工作时，油路中要有一定压力的液压油，否则重新工作时，变幅油缸平衡阀打开后，油缸会快速下降，发生危险。

现有的副臂液压***中控制副臂的阀体，其回油路上设置有双联单向阀，通流直径小，回油背压大，导致***工作时变幅效率低下；如果去掉双联单向阀，当***停止工作时不能锁住油路中的油液，此时变幅油缸再次工作，可能会快速下降，发生危险，因此此种副臂控制阀对液压***的控制效果不理想。

发明内容

本发明的目的是提出一种副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机，以解决现有技术中副臂控制阀对液压***的控制效果不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种副臂控制阀，包括阀体，所述阀体上设有开关阀、换向阀和回油压力控制阀，其中所述开关阀的一个油口与所述阀体上的进油口连接，所述开关阀的另一个油口与所述换向阀的进油口连接，所述开关阀用于控制主供油油路的通断，所述换向阀用于所述阀体上至少两个工作油口之间的换向，所述回油压力控制阀的一个油口与所述换向阀的回油口连接，所述回油压力控制阀的另一个油口与所述阀体上的回油口连接，所述回油压力控制阀用于控制回油背压的大小，所述回油压力控制阀的无弹簧控制腔与所述开关阀和所述换向阀之间的连接油路连通。

进一步地，所述回油压力控制阀为具有预设压力的顺序阀。

进一步地，所述换向阀为具有H型中位机能的三位四通电磁换向阀。

进一步地，还包括溢流阀，连接于所述阀体上的至少两个工作油口和所述阀体上的回油口之间。

为实现上述目的，本发明还提供了一种副臂液压控制***，包括上述的副臂控制阀和至少两个工作油缸，所述阀体上至少两个工作油口分别与所述至少两个工作油缸连接，用于控制所述至少两个工作油缸执行伸出或缩回的动作。

进一步地，所述副臂控制阀与所述至少两个工作油缸之间还连接有胶管卷筒，所述胶管卷筒能够根据所述至少两个工作油缸的伸缩来改变所述副臂控制阀与所述至少两个工作油缸之间的连接油路的长度。

进一步地，还包括平衡阀，对所述至少两个工作油缸起保护和锁止作用。

进一步地，还包括压力传感器，用于检测所述至少两个工作油缸内的压力大小。

进一步地，所述至少两个工作油缸之间设有贯通阀，用于保持所述至少两个工作油缸之间的同步性。

为实现上述目的，本发明还提供了一种起重机，包括上述的副臂控制阀或者上述的副臂液压控制***。

基于上述技术方案，本发明的副臂控制阀通过设置开关阀、换向阀和回油压力控制阀，使得当开关阀打开时，阀体上进油口通过换向阀与阀体上的一个工作油口连通，同时由于回油压力控制阀的无弹簧腔与开关阀和换向阀之间的连接油路连通，从阀体上进油口进入阀体内的液压油一部分进入回油压力控制阀的无弹簧腔，使得回油压力控制阀打开，液压油可经回油压力控制阀回油箱，回油背压较小；当开关阀关闭时，回油压力控制阀的无弹簧腔压力减小，回油压力控制阀关闭，回油背压增大，能够有效锁住油路上的部分油液。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明副臂控制阀一个实施例的结构示意图。

图2为本发明副臂液压控制***一个实施例的结构示意图。

图中：1-油箱，2-动力泵，3-副臂控制阀，31-第一溢流阀，32-第二溢流阀，33-回油压力控制阀，34-换向阀，35-开关阀，4-胶管卷筒，5-第一平衡阀，6-工作油缸，7-压力传感器，8-第二平衡阀，9-贯通阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明副臂控制阀一个实施例的结构示意图。参考图2，该副臂控制阀3包括阀体，所述阀体上设有开关阀35、换向阀34和回油压力控制阀33，其中所述开关阀35的一个油口与所述阀体上的进油口P连接，所述开关阀35的另一个油口与所述换向阀34的进油口连接，所述开关阀35用于控制主供油油路的通断，所述换向阀34用于所述阀体上至少两个工作油口之间的换向，所述回油压力控制阀33的一个油口与所述换向阀34的回油口连接，所述回油压力控制阀33的另一个油口与所述阀体上的回油口T连接，所述回油压力控制阀33用于控制回油背压的大小，所述回油压力控制阀33的无弹簧控制腔与所述开关阀35和所述换向阀34之间的连接油路连通。

上述实施例中的副臂控制阀通过设置开关阀、换向阀和回油压力控制阀，使得当开关阀打开时，阀体上进油口通过换向阀与阀体上的一个工作油口连通，同时由于回油压力控制阀的无弹簧腔与开关阀和换向阀之间的连接油路连通，从阀体上进油口进入阀体内的液压油一部分进入回油压力控制阀的无弹簧腔，使得回油压力控制阀打开，液压油可经回油压力控制阀回油箱，回油背压较小；当开关阀关闭时，回油压力控制阀的无弹簧腔压力减小，回油压力控制阀关闭，回油背压增大，能够有效锁住油路上的部分油液。

在一个优选的实施例中，所述回油压力控制阀33为具有预设压力的顺序阀，回油压力控制阀33包括弹簧腔和无弹簧腔，回油压力控制阀33上设有进油口和回油口，参考图2，当开关阀35打开时，一部分液压油通过开关阀35进入回油压力控制阀33的无弹簧腔，当液压油积累到无弹簧腔的油压大于弹簧腔压力(即回油压力控制阀的预设压力)时，回油压力控制阀33打开，其进油口与回油口连通，这样回油油路上的液压油可通过回油压力控制阀33回到油箱，***回油背压较小，有利于提升副臂的变幅效率；当开关阀35关闭时，回油压力控制阀33的无弹簧腔的液压油压力变小，当无弹簧腔的油压小于弹簧腔压力时，回油压力控制阀33关闭，其进油口与回油口断开，回油背压增大，回油油路上的液压油不能再通过回油压力控制阀33回油箱，而是被锁住在回油油路上，使得***重新工作时，***中的平衡阀打开后，工作油缸不会快速下降，避免发生危险。

换向阀34可以为液控换向阀，也可以为电控换向阀，优选地，所述换向阀34为具有H型中位机能的三位四通电磁换向阀，换向阀34的中位机能选用H型可以避免回油压力控制阀33的无弹簧腔憋油，防止回油压力控制阀33无法关闭，进而无法锁住回油油路上的液压油。

换向阀34的工作油口可以根据实际需要设置多个，当与副臂控制阀3连接工作油路有两个以上时，换向阀34的工作油口可以相应设置两个以上，比如换向阀34可选用三位六通换向阀，控制三个油路之间的切换。

另外，副臂控制阀3还包括溢流阀，连接于所述阀体上的至少两个工作油口和所述阀体上的回油口T之间。该溢流阀可以根据需要进行配置，如图1所示，第一溢流阀31位于阀体上工作油口B与回油口T之间，第二溢流阀32位于阀体上工作油口A与回油口T之间，分别用于对应油路上多余液压油的溢流。

如图1所示，本发明中的副臂控制阀3的一个实施例中可以由独立的包括设置于阀体上的第一溢流阀31、第二溢流阀32、回油压力控制阀33、换向阀34、开关阀35，各个阀可以设置于阀体的表面，由阀体上不同的安装孔进行油路连接，也可以设置于阀体的内部，组成，也可以将各个阀在阀体内集成在一起，相当于将副臂控制阀3分成多个阀块，当然还可以有其他的连接方式，只要原理相同且，能够实现本发明的目的即可。

上述各实施例中的副臂控制阀3不仅可以用于副臂控制***以控制副臂的变幅动作，还可以用于其他的液压控制***，比如主臂控制***、转向控制***或者翻斗缸控制***等等，只要是需要实现本发明副臂控制阀3作用的***均可适用。

基于上述副臂控制阀3，本发明提出一种副臂液压控制***，如图2所示，包括上述的副臂控制阀3和至少两个工作油缸6，所述阀体上至少两个工作油口分别与所述至少两个工作油缸6连接，用于控制所述至少两个工作油缸6执行伸出或缩回的动作。

如图2所示，该实施例中工作油缸6内设有活塞杆，活塞杆将工作油缸6分为有杆腔和无杆腔，副臂控制阀3阀体上的油口A与两个工作油缸6的无杆腔连通，油口B与两个工作油缸6的有杆腔连通。在另一个实施例中，根据工作油缸6内部结构的不同，副臂控制阀3与工作油缸6之间也可以有其他的连接方式。在图2中，当开关阀35打开，换向阀34的右位处于工作位置时，液压油经换向阀34，并通过阀体上的油口B进入工作油缸6的有杆腔，随着液压油的积累，工作油缸6的活塞杆收回，副臂执行收缩动作；当开关阀35打开，换向阀34的左位处于工作位置时，液压油经换向阀34，并通过阀体上的油口A进入工作油缸6的无杆腔，随着液压油的积累，工作油缸6的活塞杆伸出，副臂执行伸出动作。

在一个优选的实施例中，所述副臂控制阀3与所述至少两个工作油缸6之间还连接有胶管卷筒4，所述胶管卷筒4能够根据所述至少两个工作油缸6的伸缩来改变所述副臂控制阀3与所述至少两个工作油缸6之间的连接油路的长度。

在副臂液压***中，动力泵2一般安装在转台上，工作油缸6(一般为变幅油缸)与副臂连接，而副臂在起重机臂头的最前端，故动力泵2到工作油缸6的距离较远，压力损失大。在副臂控制阀3与至少两个工作油缸6之间连接胶管卷筒4，卷筒把液压胶管缠绕在一起，伸臂时，卷筒放出液压胶管，缩臂时，卷筒收液压胶管。当***停止工作时，胶管卷筒4中可以保留有一定压力的液压油，当***重新工作时，工作油缸6的平衡阀打开后，工作油缸不会快速下降，避免发生危险。

在另一个实施例中，副臂液压控制***还包括平衡阀，对所述至少两个工作油缸起保护和锁止作用，在***停止工作时，平衡阀可以对工作油缸6进行锁止，防止油缸内的活塞杆快速下降。如图2所示，工作油缸6的有杆腔和无杆腔内均设有平衡阀，平衡阀的具体结构形式可采用现有技术中已有的结构形式，各个平衡阀的具体结构可以相同，也可以不同，只要能够实现其作用即可。

如图2所示的实施例中，工作油缸6内设置的平衡阀包括位于工作油缸小腔内的第一平衡阀5和位于工作油缸大腔内的第二平衡阀8，第一平衡阀5和第二平衡阀8的具体结构有稍许不同，但所起的作用是相同的。其作用原理为：

工作油缸6伸出时，动力泵2的压力油通过副臂控制阀3，流经A口，中间由胶管卷筒4连接，到达工作油缸6大腔的第二平衡阀8，压力油经过第二平衡阀8内部的单向阀到达工作油缸6的大腔，此时，由于工作油缸6的第一平衡阀5的外控端X口连接压力油，与工作油缸6大腔的压力相通，故此时第一平衡阀5的A、B口经过内部的两位两通换向阀的节流位相通，工作油缸6小腔内的油液经过第一平衡阀5内部的两位两通换向阀的节流位回油；

工作油缸6回缩时，动力泵2的压力油通过副臂控制阀3，流经B口，中间由胶管卷筒4连接，到达工作油缸6小腔的第一平衡阀5，压力油经过第一平衡阀5内部的两位两通换向阀的单向换向阀，到达工作油缸6的小腔，此时，由于工作油缸6的第二平衡阀8的外控端P口连接压力油，与工作油缸6小腔的压力相通，故此时第二平衡阀8内部的溢流阀打开，工作油缸6大腔内的油液经过第二平衡阀8内部的溢流阀回油。

进一步地，副臂液压控制***还包括压力传感器7，用于检测所述至少两个工作油缸内的压力大小。如图2所示，工作油缸6的有杆腔和无杆腔内均可以设置压力传感器7，压力传感器7可以与***中设置的控制器连接，当压力传感器7检测到工作油缸6相应控制腔内的油压大于预设值时，可以使控制器控制开关阀35断开，使***停止工作，避免工作油缸6压力太大发生危险。

另外，所述至少两个工作油缸6之间可以设有贯通阀9，用于保持所述至少两个工作油缸6之间的同步性。如图2，两个工作油缸6的无杆腔和无杆腔之间通过贯通阀9贯通，有杆腔和有杆腔之间也通过贯通阀贯通，以保证两个工作油缸6动作的同步性。

图2中贯通阀9用于工作油缸6大小腔的贯通，保持同步，如果出现贯通管路爆裂，还可以起到防爆的作用。以与工作油缸6大腔连通的贯通阀9为例，具体工作过程如下：工作油缸6正常动作时，贯通阀9一直处于直通状态，保持两个工作油缸6大腔的油液相通，以使两个工作油缸6的伸缩保持同步；如果因刮磨等原因，贯通的管路突然破裂，此时贯通阀9进出油两端的压力差突然加大，贯通阀9能迅速的回到截止位，保持工作油缸6内的压力，防止发生危险。

本发明还提出一种起重机，包括上述的副臂控制阀3或者上述的副臂液压控制***。

下面结合图1和图2对本发明副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机的一个实施例的工作过程进行说明：

如图1所示，副臂控制阀3包括第一溢流阀31和第二溢流阀32，其中第一溢流阀31的预设压力可以设定为320bar，第二溢流阀32的预设压力可以设定为100bar。溢流阀压力的设定可以根据负载与油缸的面积比来决定，在图2所示的连接关系中，工作油缸6回缩时，工作油缸6的小腔进油，但由于小腔面积较小，此时负载大，故第一溢流阀31的压力设定相对较高；工作油缸6伸出时，工作油缸6的大腔进油，但由于大腔面积大，此时负载小(数值为负的负载)，故第二溢流阀32的压力设定相对较低。当然，在其他实施例中，各结构的连接关系不同，第一溢流阀31和第二溢流阀32的预设压力也可以有其他选择，大小关系也并不限制于此。

副臂控制阀3还包括换向阀34和开关阀35，其中换向阀34用于控制副臂变幅油缸的伸缩，开关阀35作为换向阀34的压力开关，当开关阀35得电后，换向阀34才可以达到控制目的；当开关阀35断电后，换向阀34无法实现副臂的控制。这样可以有效防止换向阀34误得电使得副臂误动作；另外，若换向阀34采用滑阀的结构形式，会导致其泄漏较大，而在换向阀34前增加开关阀35(开关阀35可采用锥阀形式)之后，可以防止因泄漏导致的副臂变幅油缸误动作，有效提高副臂控制的安全性。

副臂液压控制***如图2所示，动力泵2给该***供液压油，通过辅助元件胶管卷筒4，到达执行元件无级变幅工作油缸，平衡阀用于锁住变幅油缸，贯通阀9用于变幅油缸大小腔的贯通，保持同步。

副臂无级变幅起升时，变幅油缸(即工作油缸6)大腔进油，此时开关阀35得电，换向阀34左位得电，压力油经电开关阀35右位、换向阀34左位，中间通过胶管卷筒4到达变幅油缸的大腔平衡阀，进入大腔；变幅油缸小腔的液压油经过小腔平衡阀，通过胶管卷筒4到达副臂控制阀3，由于开关阀35得电，回油压力控制阀33的先导控制口与压力油口相通，回油压力控制阀33完全打开，变幅油缸小腔液压油经回油压力控制阀33回到油箱1，此时回油背压较小，变幅效率提升。

副臂无级变幅下降时，变幅油缸小腔进油，此时开关阀35得电，换向阀34右位得电，压力油经开关阀35右位、换向阀34右位，中间通过胶管卷筒4到达变幅油缸的小腔平衡阀，进入小腔；变幅油缸大腔的液压油经过大腔平衡阀，通过胶管卷筒4到达副臂控制阀3，由于开关阀35得电，回油压力控制阀33的先导控制口与压力油口相通，回油压力控制阀33完全打开，变幅油缸大腔液压油经回油压力控制阀33回到油箱1，此时回油背压较小，变幅效率提升。

***停止工作时，开关阀35失电，处于左位，换向阀34失电，处于中位，此时回油压力控制阀33关闭，***中回油增加了背压，保证液压油能充满胶管卷筒4中的液压管路；当重新工作时，能防止变幅油缸的快速下降，发生危险。

通过对本发明副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机的多个实施例的说明，可以看到本发明副臂控制阀、副臂液压控制***及起重机实施例至少具有的优点是：副臂控制阀3集成度高，可减少安装空间，应用于该***中可以满足***换向、安全保护等基本功能，***工作时，回油压力控制阀33打开，有效的减小了回油背压，通流直径大，大大提升了副臂变幅工作效率；***停止工作时，回油压力控制阀33关闭，回油路有一定的背压，有效锁住胶管卷筒中的油液，当重新工作时，能防止变幅油缸的快速下降，发生危险。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种副臂控制阀(3)，其特征在于，包括阀体，所述阀体上设有开关阀(35)、换向阀(34)和回油压力控制阀(33)，其中所述开关阀(35)的一个油口与所述阀体上的进油口(P)连接，所述开关阀(35)的另一个油口与所述换向阀(34)的进油口连接，所述开关阀(35)用于控制主供油油路的通断，所述换向阀(34)用于所述阀体上至少两个工作油口之间的换向，所述回油压力控制阀(33)的一个油口与所述换向阀(34)的回油口连接，所述回油压力控制阀(33)的另一个油口与所述阀体上的回油口(T)连接，所述回油压力控制阀(33)用于控制回油背压的大小，所述回油压力控制阀(33)的无弹簧控制腔与所述开关阀(35)和所述换向阀(34)之间的连接油路连通。

2.根据权利要求1所述的副臂控制阀(3)，其特征在于，所述回油压力控制阀(33)为具有预设压力的顺序阀。

3.根据权利要求1所述的副臂控制阀(3)，其特征在于，所述换向阀(34)为具有H型中位机能的三位四通电磁换向阀。

4.根据权利要求1所述的副臂控制阀(3)，其特征在于，还包括溢流阀，连接于所述阀体上的至少两个工作油口和所述阀体上的回油口(T)之间。

5.一种副臂液压控制***，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的副臂控制阀(3)和至少两个工作油缸(6)，所述阀体上至少两个工作油口分别与所述至少两个工作油缸(6)连接，用于控制所述至少两个工作油缸(6)执行伸出或缩回的动作。

6.根据权利要求5所述的副臂液压控制***，其特征在于，所述副臂控制阀(3)与所述至少两个工作油缸(6)之间还连接有胶管卷筒(4)，所述胶管卷筒(4)能够根据所述至少两个工作油缸(6)的伸缩来改变所述副臂控制阀(3)与所述至少两个工作油缸(6)之间的连接油路的长度。

7.根据权利要求5所述的副臂液压控制***，其特征在于，还包括平衡阀，对所述至少两个工作油缸起保护和锁止作用。

8.根据权利要求5所述的副臂液压控制***，其特征在于，还包括压力传感器(7)，用于检测所述至少两个工作油缸内的压力大小。

9.根据权利要求5所述的副臂液压控制***，其特征在于，所述至少两个工作油缸(6)之间设有贯通阀(9)，用于保持所述至少两个工作油缸(6)之间的同步性。

10.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的副臂控制阀(3)或者如权利要求5～9任一项所述的副臂液压控制***。