CN105366579B - 起重机及其液压控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种起重机及其液压控制***，该液压控制***包括主阀和连接在主阀上的主卷扬液压***，主卷扬液压***包括卷扬马达，液压控制***还包括：能量储存装置，能量储存装置与卷扬马达的下降侧工作油口连接以存储卷扬下放过程中从卷扬马达流出的压力油。本发明中的液压控制***解决了现有技术中的起重机中的能量利用率较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种起重机及其液压控制***。
背景技术
目前，在现有技术中，如图1所示，起重机的液压控制***中的伸缩液压***1、变幅液压***2、主/副卷扬液压***3、回转控制阀4和先导控制阀5所进行的运转工作必须依靠发动机驱动液压动力阀。
然而，由发动机单独做动力源为液压***提供动力，发动机能耗较大，卷扬势能的不能得到有效的利用，起重机的能量利用率较低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种起重机及其液压控制***，以解决现有技术中的起重机中的能量利用率较低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种起重机的液压控制***，包括主阀和连接在主阀上的主卷扬液压***，主卷扬液压***包括卷扬马达，液压控制***还包括：能量储存装置，能量储存装置与卷扬马达的下降侧工作油口连接以存储卷扬下放过程中从卷扬马达流出的压力油。
进一步地，能量储存装置包括：蓄能器组件，蓄能器组件与卷扬马达的下降侧工作油口可通断地连接。
进一步地，蓄能器组件包括多个蓄能器，各个蓄能器的通油口均与蓄能器组件的进油口连接。
进一步地，能量储存装置还包括：能量回收阀，能量回收阀安装在主阀与卷扬马达之间的液压管路上，能量回收阀与蓄能器组件连接以连通蓄能器组件和卷扬马达。
进一步地，能量回收阀为优先阀，优先阀的进油口与卷扬马达的下降侧工作油口连接，优先阀的回油口与主阀连接，优先阀的优先出油口与蓄能器组件连接。
进一步地，能量回收阀与蓄能器组件之间的液压管路上安装有第一背压阀，第一背压阀的进油口与能量回收阀连接。
进一步地，液压控制***还包括能量回收马达，能量回收马达的转轴与液压控制***的发动机的输出轴连接，能量回收马达的进油口与蓄能器组件可通断地连接。
进一步地，液压控制***还包括：减压阀组，减压阀组的出油口与减压阀组的进油口或减压阀组的回油口连通；减压阀组的出油口与能量回收马达的控制油口连接，减压阀组的进油口与液压控制***的先导控制阀连接，减压阀组的回油口与液压控制***的液压油箱连接。
进一步地，液压控制***还包括：换向阀，换向阀安装在蓄能器组件与能量回收马达之间的液压管路上，换向阀的进油口与蓄能器组件连接，换向阀的出油口与能量回收马达的进油口连接。
进一步地，液压控制***还包括：补油阀，补油阀的进油口与主阀的回油口连接，补油阀的出油口连接在换向阀与能量回收马达之间的液压管路上。
进一步地，液压控制***还包括第二背压阀，第二背压阀的进油口与主阀的回油口连接，第二背压阀的出油口与液压控制***的液压油箱连接，补油阀的进油口连接在主阀与第二背压阀之间的液压管路上。
进一步地，液压控制***还包括溢流阀，溢流阀的进油口与蓄能器组件连接，溢流阀的出油口与液压控制***的液压油箱连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种起重机，包括液压控制***，液压控制***为上述的起重机的液压控制***。
本发明中的起重机的液压控制***包括能量储存装置，由于能量储存装置与该液压控制***的卷扬马达的下降侧工作油口连接，这样，当卷扬在下放过程中，卷扬势能便转化为液压能并储存到能量储存装置内，进而减少了起重机的能量消耗，解决了现有技术中的起重机中的能量利用率较低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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示出了根据现有技术中的起重机的液压控制***的实施例的结构示意图；以及
图2示出了本发明的起重机的液压控制***的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、主阀；20、主卷扬液压***；21、卷扬马达；30、蓄能器组件；31、蓄能器；40、能量回收阀；50、第一背压阀；60、能量回收马达；70、发动机；80、减压阀组；90、换向阀；110、先导控制阀；120、液压油箱；130、补油阀；140、第二背压阀；150、溢流阀；160、散热器；170、滤油器；181、伸缩液压***；182、变幅液压***；183、副卷扬液压***；191、回转控制阀；192、回转液压***；210、变量泵；220、第一齿轮泵；230、第二齿轮泵。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供一种起重机的液压控制***，请参考图2，该液压控制***包括主阀10和连接在主阀10上的主卷扬液压***20，主卷扬液压***20包括卷扬马达21，液压控制***还包括：能量储存装置，能量储存装置与卷扬马达21的下降侧工作油口连接以存储卷扬下放过程中从卷扬马达21流出的压力油。
本实施例中的起重机的液压控制***包括能量储存装置，由于能量储存装置与该液压控制***的卷扬马达21的下降侧工作油口连接，这样，当卷扬在下放过程中，卷扬势能便转化为液压能并储存到能量储存装置内，进而减少了起重机的能量消耗，解决了现有技术中的起重机中的能量利用率较低的问题。
本实施例中的卷扬马达21的下降侧工作油口是指在卷扬下放过程中卷扬马达21的进行排油的油口，卷扬马达21的上升侧工作油口是指卷扬上升过程中卷扬马达21的进行排油的油口。
在本实施例中，能量储存装置包括：蓄能器组件30，蓄能器组件30与卷扬马达21的下降侧工作油口可通断地连接。
本实施例通过使能量储存装置包括蓄能器组件30，可以比较方便地将卷扬马达21排出的压力油储存在该蓄能器组件30内。该蓄能器组件30包括进油口和回油口，蓄能器组件30的进油口与卷扬马达21的下降侧工作油口可通断地连接，蓄能器31的回油口与溢流阀150连接。
在本实施例中，蓄能器组件30包括多个蓄能器31，各个蓄能器31的通油口均与蓄能器组件30的进油口连接。
本实施例中的蓄能器31用于存储卷扬下放过程中的液压能，蓄能器组件30中的蓄能器31的数量为四个，但并不局限于四个。
本实施例中的多个蓄能器31依次并联，且各个蓄能器31的通油口均与蓄能器组件30的进油口连接，这样，在卷扬下放过程中，卷扬马达21排出的压力油会经蓄能器组件30的进油口流到最先与蓄能器组件30的进油口连接的蓄能器31内，然后依次流到各个蓄能器31内，进而将压力油存到各个蓄能器31内。
在本实施例中，能量储存装置还包括：能量回收阀40，能量回收阀40安装在主阀10与卷扬马达21之间的液压管路上，能量回收阀40与蓄能器组件30连接以连通蓄能器组件30和卷扬马达21。
本实施例通过设置能量回收阀40，可以比较方便地控制卷扬马达21与蓄能器组件30之间的通断。
在本实施例中，能量回收阀40为优先阀，优先阀的进油口与卷扬马达21的下降侧工作油口连接，优先阀的回油口与主阀10连接，优先阀的优先出油口与蓄能器组件30连接。
为了使从卷扬马达21内流出的压力油优先流入到蓄能器组件30内，本实施例中的能量回收阀40有A、B、P'三个工作油口，利用优先阀作为能量回收阀40时，该优先阀的优先出油口为P'口、回油口为A口和进油口为B口，且该能量回收阀40的控制油口与卷扬马达21的上升侧工作油口连接。此处的优先阀的进油口、优先出油口和回油口是针对在卷扬下放过程中的各工作油口进、出油情况。
在本实施例中，能量回收阀40与蓄能器组件30之间的液压管路上安装有第一背压阀50，第一背压阀50的进油口与能量回收阀40连接。
本实施例通过设置第一背压阀50，可以防止蓄能器组件30中的压力油反向流到能量回收阀40内。
在卷扬在下放过程中，从卷扬马达21的C口(下降侧工作油口)流出的液压油经能量回收阀40的B口进入能量回收阀40中，能量回收阀40将卷扬势能转化为液压能，并优先从P'口流出，经第一背压阀50存储到蓄能器组件30中。当蓄能器组件30的各个蓄能器31中液压油充满后，能量回收阀40内的液压油经能量回收阀40的A口、主阀10的A4口、T1口流入到液压油箱120中。
在本实施例中，液压控制***还包括能量回收马达60，能量回收马达60的转轴与液压控制***的发动机70的输出轴连接，能量回收马达60的进油口与蓄能器组件30可通断地连接。
本实施例中的能量回收马达60的转轴与发动机70的输出轴连接，而发动机70用于驱动液压控制***中的液压泵，即发动机70的输出轴与各个液压泵连接。
在本实施例中，该起重机的液压控制***的液压动力单元包括发动机70和相应的液压泵，液压泵由变量泵210、第一齿轮泵220和第二齿轮泵230，现又在液压动力单元内新增能量回收马达60。发动机70的输出轴为通轴，各液压泵的转轴和能量回收马达60的转轴均与该发动机70的输出轴连接。
当蓄能器组件30没有向该能量回收马达60输送压力油时，发动机70带动能量回收马达60空转；当蓄能器组件30向能量回收马达60内输送压力油时，能量回收马达60将压力油的液压能转化为其转轴的机械能，能量回收马达60的扭矩传送到发动机70的输出轴上，带动各个液压泵转动，抵消了一部分的发动机70的做功，解决了能耗。
在本实施例中，液压控制***还包括：减压阀组80，减压阀组80的出油口与减压阀组80的进油口或减压阀组80的回油口连通；减压阀组80的出油口与能量回收马达60的控制油口连接，减压阀组80的进油口与液压控制***的先导控制阀110连接，减压阀组80的回油口与液压控制***的液压油箱120连接。
为了比较方便地调节该能量回收马达60的排油量，本实施例在本液压控制***的先导控制阀110与该能量回收马达60之间连接一根液压管路，并在该液压管路上安装减压阀组80。
本实施例中的减压阀组80还包括控制油口K口，该控制油口连接在蓄能器组件30与能量回收马达60之间的液压管路上。如图2所示，减压阀组80的出油口为G口，减压阀组80的进油口为P4口，减压阀组80的回油口为P'口。
如图2所示，当蓄能器组件30与能量回收马达60之间的液压管路内有压力油通过时，减压阀组80的K口处出现压力，使得减压阀组80的G口与P4口导通。由于先导控制阀110的E口始终有一恒定的液压油源，此时，该先导控制阀110的E口处的液压油源流到减压阀组80的P4口，压力油经减压后从G口输出，最后该压力油流到能量回收马达60的控制油口LW口。其中，减压阀组80的G口压力油大小与K口压力正比关系，K口压力越大说明能量回收阀40输出的液压能越多。
本实施例在液压动力单元中新增液压变量马达(能量回收马达60)，此液压变量马达初始变量为0ml/rr，液压变量马达的工作排量的大小与其外控口LW口的压力大小有关，LW口的工作压力(即减压阀组80的G口压力)越大，液压变量马达工作排量越大，可输出扭矩就也越大。当能量回收阀40的P'无压力油输出时，减压阀组80的G口无压力油输出，此时液压变量马达最小工作排量为0ml/rr。
在本实施例中，液压控制***还包括：换向阀90，换向阀90安装在蓄能器组件30与能量回收马达60之间的液压管路上，换向阀90的进油口与蓄能器组件30连接，换向阀90的出油口与能量回收马达60的进油口连接。
本实施例通过设置换向阀90，可以比较方便地控制蓄能器组件30与能量回收马达60之间的液压油的通断。
在本实施例中，液压控制***还包括：补油阀130，补油阀130的进油口与主阀10的回油口连接，补油阀130的出油口连接在换向阀90与能量回收马达60之间的液压管路上。
由于当发动机70带动能量回收马达60空转时，能量回收马达60没有液压油，此时，能量回收马达60内的干摩擦较为严重。为了减少干摩擦对能量回收马达60的损坏，本实施例利用补油阀130将该液压控制***的回油油路中的液压油引入能量回收马达60内。
当能量回收阀40的P'无压力油输出且蓄能器组件30中也无压力油输出时，能量回收马达60处于最小排量，由发动机70驱动其运转，为补充能量回收马达60空运转所产生的泄露，液压回油管路中的液压油经补油阀130进入该能量回收马达60中，防止因该马达干摩擦运转而造成损坏。本实施例中的能量回收马达60为液压变量马达。
优选地，该补油阀130为单向阀。这样，可以防止能量回收马达60内的液压油经过该补油阀130回流到液压油箱120内。
在本实施例中，液压控制***还包括第二背压阀140，第二背压阀140的进油口与主阀10的回油口连接，第二背压阀140的出油口与液压控制***的液压油箱120连接，补油阀130的进油口连接在主阀10与第二背压阀140之间的液压管路上。这样，可以确保***回油管路中的液压油有一定的压力，且第二背压阀140开启压力大于补油阀130开启压力。
为了保证补油阀130的进油口处的液压油有一定的压力，本实施例在该液压控制***的回油油路上安装第二背压阀140，将补油阀130的进油口连接在第二背压阀140的上游。这样，可以保证回油油路内的液压油顺利地经补油阀130流到能量回收马达60内。
在本实施例中，液压控制***还包括溢流阀150，溢流阀150的进油口与蓄能器组件30连接，溢流阀150的出油口与液压控制***的液压油箱120连接。这样，可以防止蓄能器组件30中的压力油过大。
本实施例还提供了一种起重机，包括液压控制***，液压控制***为上述的起重机的液压控制***。
液压起重机是一种用量大、能耗高、排放差的工程机械，因此研究液压起重机的节能在当前社会能源紧缺和环境恶化问题日趋严重的情况下具有重要的现实意义。液压起重机作为一种典型的工程机械，其节能的研究将为同类型的其它工程机械相关问题的解决提供借鉴。
针对现有液压起重机能量利用率低的现实状况，本发明中的液压控制***对液压起重机的现有液压***进行优化设计与匹配。本发明中的液压控制***为卷扬势能回收再利用液压控制***，在卷扬可控、安全、高效、平稳运行的前提下，尽可能回收再利用卷扬下放时的重力势能，提高起重机发动机燃油经济性。本实施例中的液压控制***在工程机械节能环保技术应用方面具有重要的理论意义和实际应用价值。
本实施例在主卷扬液压***20中设置能量回收阀40，将卷扬下放过程中的重物重力势能转换化液压能，实时驱动液压动力单元中的液压变量马达(能量回收马达60)，由液压变量马达实时驱动液压动力单元中的变量泵和齿轮泵，降低发动机70输出扭矩，从而降低发动机70的能耗，到达节能的目的。
在本实施例中，伸缩液压***181、变幅液压***182、副卷扬液压***183、主卷扬液压***20和回转控制阀191中的任一***有液压油输出时，先导控制阀110的F口会输出压力油源，使得换向阀90处于导通状态，能量回收阀40输出的液压油或蓄能器组件30中的压力油就会经换向阀90驱动液压动力单元中的能量回收马达60。
如图2所示，伸缩液压***181与主阀10的工作油口A1口和B1口连接，变幅液压***182与主阀10的工作油口A2口和B2口连接，副卷扬液压***183与主阀10的工作油口A3口和B3口连接，主卷扬液压***20与主阀10的工作油口A4口和B4口连接。
本实施例中的液压动力单元为三联串泵，其中三联串泵中的变量泵210为伸缩液压***181、变幅液压***182、主卷扬液压***20、副卷扬液压***183提供液压油源。变量泵210的控制油口与主阀10的LS口连接，变量泵210的出油口与主阀10的P1口连接。
三联串泵中的中泵即第一齿轮泵220为回转控制阀191提供动液压油源。其中，第一齿轮泵220的出油口与回转控制阀191的进油口P2连接，回转控制阀191的回油口T2与液压油箱120连接。
三联串泵中的尾泵即第二齿轮泵230为先导控制阀提供动液压油源。其中，第二齿轮泵230的出油口与先导控制阀110的进油口P3连接，先导控制阀110的回油口T3与液压油箱120连接。
在本实施例中，先导控制阀110为整个液压***的正常工作提供稳定的控制油源。变量泵210输出的液压油源经主阀10合理分配给伸缩、变幅、主/副卷扬液压***。第一齿轮泵220输出的液压油经回转控制阀191合理分配后进入回转液压***192。
本实施例中的回油油路上设置有滤油器170，其作用为对液压***中的液压油进行过滤，保证液压油清洁度。
本实施例中的回油油路上设置有散热器160，其作用为使得液压油工作在合适的油温区间，保证液压***高效运行。
本实施例中的液压控制***为一种将卷扬势能回收再利用液压控制***，在卷扬可控、安全、高效、平稳运行的前提下，尽可能回收再利用卷扬下放时的重力势能，提高起重机发动机燃油经济性。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
与现有技术方案相比，本发明中的起重机的压力控制***通过设置能量回收阀、蓄能器组件、能量回收马达，将卷扬下放过程中的重物势能吸收并转化为液压能，由此液压能驱动能量回收马达输出扭矩，从而降低发动机输出扭矩，达到了降低发动机能耗的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种起重机的液压控制***，包括主阀(10)和连接在所述主阀(10)上的主卷扬液压***(20)，所述主卷扬液压***(20)包括卷扬马达(21)，其特征在于，所述液压控制***还包括：
能量储存装置，所述能量储存装置与所述卷扬马达(21)的下降侧工作油口连接以存储卷扬下放过程中从所述卷扬马达(21)流出的压力油；
所述能量储存装置包括：
蓄能器组件(30)，所述蓄能器组件(30)与所述卷扬马达(21)的所述下降侧工作油口可通断地连接；
所述液压控制***还包括：
能量回收马达(60)，所述能量回收马达(60)的转轴与所述液压控制***的发动机(70)的输出轴连接，所述能量回收马达(60)的进油口与所述蓄能器组件(30)可通断地连接；
减压阀组(80)，所述减压阀组(80)的出油口与所述减压阀组(80)的进油口或所述减压阀组(80)的回油口连通；所述减压阀组(80)的出油口与所述能量回收马达(60)的控制油口连接，所述减压阀组(80)的进油口与所述液压控制***的先导控制阀(110)连接，所述减压阀组(80)的回油口与所述液压控制***的液压油箱(120)连接，所述减压阀组(80)还包括控制油口K口，所述控制油口K连接在所述蓄能器组件(30)与所述能量回收马达(60)之间的液压管路上，所述减压阀组(80)的出油口为G口，所述减压阀组(80)的G口压力油大小与K口压力成正比关系。
2.根据权利要求1所述的液压控制***，其特征在于，所述蓄能器组件(30)包括多个蓄能器(31)，各个所述蓄能器(31)的通油口均与所述蓄能器组件(30)的进油口连接。
3.根据权利要求1所述的液压控制***，其特征在于，所述能量储存装置还包括：
能量回收阀(40)，所述能量回收阀(40)安装在所述主阀(10)与所述卷扬马达(21)之间的液压管路上，所述能量回收阀(40)与所述蓄能器组件(30)连接以连通所述蓄能器组件(30)和所述卷扬马达(21)。
4.根据权利要求3所述的液压控制***，其特征在于，所述能量回收阀(40)为优先阀，所述优先阀的进油口与所述卷扬马达(21)的所述下降侧工作油口连接，所述优先阀的回油口与所述主阀(10)连接，所述优先阀的优先出油口与所述蓄能器组件(30)连接。
5.根据权利要求3所述的液压控制***，其特征在于，所述能量回收阀(40)与所述蓄能器组件(30)之间的液压管路上安装有第一背压阀(50)，所述第一背压阀(50)的进油口与所述能量回收阀(40)连接。
6.根据权利要求1所述的液压控制***，其特征在于，所述液压控制***还包括：
换向阀(90)，所述换向阀(90)安装在所述蓄能器组件(30)与所述能量回收马达(60)之间的液压管路上，所述换向阀(90)的进油口与所述蓄能器组件(30)连接，所述换向阀(90)的出油口与所述能量回收马达(60)的进油口连接。
7.根据权利要求6所述的液压控制***，其特征在于，所述液压控制***还包括：
补油阀(130)，所述补油阀(130)的进油口与所述主阀(10)的回油口连接，所述补油阀(130)的出油口连接在所述换向阀(90)与所述能量回收马达(60)之间的液压管路上。
8.根据权利要求7所述的液压控制***，其特征在于，所述液压控制***还包括第二背压阀(140)，所述第二背压阀(140)的进油口与所述主阀(10)的回油口连接，所述第二背压阀(140)的出油口与所述液压控制***的液压油箱(120)连接，所述补油阀(130)的进油口连接在所述主阀(10)与所述第二背压阀(140)之间的液压管路上。
9.根据权利要求1所述的液压控制***，其特征在于，所述液压控制***还包括溢流阀(150)，所述溢流阀(150)的进油口与所述蓄能器组件(30)连接，所述溢流阀(150)的出油口与所述液压控制***的液压油箱(120)连接。
10.一种起重机，包括液压控制***，其特征在于，所述液压控制***为权利要求1至9中任一项所述的起重机的液压控制***。
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