CN108516467B - 起重机械的液压控制***和起重机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机械的液压控制***和起重机械。起重机械的液压控制***包括液压泵；第一执行元件和第二执行元件；控制阀组，设置于液压泵与第一执行元件和第二执行元件之间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；液压控制***具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件中的一个执行元件独立动作；在复合动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件均动作且控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。本发明的起重机械的液压控制***在复合动作时通过将第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流量再生，***能耗低。

Description

起重机械的液压控制***和起重机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种起重机械的液压控制***和起重机械。

背景技术

起重机作为工程机械的主要机型之一，由于其产品品种多、数量大、耗油高、排放差，其节能问题已受到业界的广泛关注，国内各大起重机生产厂家均将节能研究作为起重机发展的重要突破口。据统计，传统液压起重机作业时的总能量利用率不到30％，能耗存在于起重机作业的各个能量传递环节中，其中，主要集中在发动机工作时自身的能耗、液压***的能耗、负载功率与发动机提供功率不匹配时产生的能耗等。其中，液压***的能耗主要来源于多路阀节流损失、平衡阀节流损失、安全阀溢流损失、液压管路的沿程压力损失和工作元件的能耗损失。

而液压***所损失的大部分能量都转化为热能，其中部分散发到空气中，另外大部分传到工作元件和液压油中，从而导致液压***温度升高，引起***故障等问题。由此，研究起重机***节能液压技术，不仅有助于节省***损耗能量，更能提高***的可靠性和工作寿命，减少设备的成本维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起重机械的液压控制***和起重机械，以降低液压控制***的能耗。

本发明第一方面提供一种起重机械的液压控制***，包括：

液压泵；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于液压泵与第一执行元件和第二执行元件之间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；

液压控制***具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件中的一个执行元件独立动作；在复合动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件均动作且控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。

在一些实施例中，第一执行元件为伸缩油缸，第二执行元件为卷扬马达，在复合动作状态，伸缩油缸处于缩回状态且伸缩油缸的回油流向卷扬马达的工作油口以为卷扬马达供油。

在一些实施例中，控制阀组包括设置于第一执行元件的回油口与油箱之间的第一控制阀，在单动作状态，第一控制阀控制第一执行元件的回油流向油箱；在复合动作状态，第一控制阀控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口。

在一些实施例中，第一控制阀具有第一油口、第二油口和第三油口，第一控制阀的第一油口与第二执行元件的工作油口连接，第一控制阀的第二油口与油箱连接，第一控制阀的第三油口与第一执行元件的回油口连接，在单动作状态，第一控制阀的第三油口与第一控制阀的第二油口连通；在复合动作状态，第一控制阀的第三油口与第一控制阀的第一油口连通。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第二执行元件的进油口与液压泵之间的第二控制阀，第二控制阀控制液压泵是否向第二执行元件的工作油口供油。

在一些实施例中，控制阀组还包括用于控制第一执行元件和第二执行元件动作的多路阀，多路阀包括与第一执行元件对应设置的第一换向阀、设置于第一换向阀的进油口与液压泵之间的第一压力补偿器、与第二执行元件对应设置的第二换向阀以及设置于第二换向阀的进油口与液压泵之间的第二压力补偿器，在复合动作状态，第二控制阀控制第二压力补偿器断开。

在一些实施例中，第二控制阀为通断控制阀，通断控制阀的进油口与第二压力补偿器的进油口连接，通断控制阀的出油口与第二压力补偿器的第一控制端连接。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第一控制阀与第二执行元件的进油口之间的单向阀，单向阀控制油液从第一控制阀流向第二执行元件。

在一些实施例中，控制阀组还包括设置于第一执行元件的回油口处的第一平衡阀，第一平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置；和/或，控制阀组还包括设置于第二执行元件的回油口处的第二平衡阀，第二平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置。

在一些实施例中，第一平衡阀为电磁比例控制阀；和/或，第二平衡阀为电磁比例控制阀。

本发明第二方面提供一种起重机械，包括如本发明第一方面任一项提供的起重机械的液压控制***。

基于本发明提供的起重机械的液压控制***和起重机械，起重机械的液压控制***，包括液压泵；第一执行元件和第二执行元件；控制阀组，设置于液压泵与第一执行元件和第二执行元件之间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；液压控制***具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件中的一个执行元件独立动作；在复合动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件均动作且控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。本发明的起重机械的液压控制***在复合动作时通过将第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流量再生，***能耗低。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

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为相关技术的液压控制***的结构示意图；

图2为本发明实施例的液压控制***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，相关技术中的液压控制***包括液压泵1a、多路阀2a、卷扬马达4a和伸缩油缸6a。多路阀2a包括用于控制伸缩油缸6a动作的第一换向阀22a、第一压力补偿阀21a、用于控制卷扬马达4a动作的第二换向阀24a以及第二压力补偿阀23a。该液压控制***还包括设置于伸缩油缸6a的回油路上的第一平衡阀5a以及设置于卷扬马达4a的回油路上的第二平衡阀3a。

在伸缩油缸6a处于缩回状态时，伸缩油缸6a的有杆腔进油量少，而无杆腔回油流量大，经过第一平衡阀5a时的压损大，导致***产热大，能耗高。而且在卷扬轻载下落时，第二平衡阀3a的回油节流损失大也会导致***的能耗大。为优化以上液压***的液压控制***的能耗，提出本发明实施例中的液压控制***。

下面根据图2对本发明具体实施例的液压控制***的结构进行详细说明。

如图2所示，本发明实施例的起重机械的液压控制***包括：

液压泵1；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于液压泵1与第一执行元件和第二执行元件之间且控制第一执行元件和/或第二执行元件动作；

液压控制***具有单动作状态和复合动作状态，在单动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件中的一个执行元件独立动作；在复合动作状态，控制阀组控制第一执行元件和第二执行元件均动作且控制第一执行元件的回油流向第二执行元件的工作油口以为第二执行元件供油。

本发明实施例的起重机械的液压控制***在复合动作时通过将第一执行元件的回油控制流向第二执行元件实现流量再生，此时***可以只给第一执行元件供油即可，***能耗低。

例如，在本实施例中，如图2所示，第一执行元件为伸缩油缸6，第二执行元件为卷扬马达4，在复合动作状态，伸缩油缸6处于缩回状态且伸缩油缸的回油流向卷扬马达4的工作油口以为卷扬马达供油。在复合动作时，伸缩油缸6处于缩回状态，而卷扬马达4可以正转也可以反转，也就是说伸缩油缸6的回油可以驱动卷扬起升或下落。由于伸缩油缸6回缩时流量较大因此驱动卷扬起落的速度也较快，***的工作效率高。

在其他附图未示出的实施例中，第一执行元件也可以是卷扬马达，第二执行元件也可以是伸缩油缸，此时卷扬马达的回油为伸缩油缸供油。在此需要说明的是，伸缩油缸动作所需的液压油的压力较大，因此仅仅卷扬马达的回油压力不够，需要额外提供加压装置等。

在其他附图未示出的实施例中，第一执行元件和第二执行元件还可以是起重机械液压***中的其他任意的两个执行元件，在此并不做限制，只要其在复合工作时可以共同动作即可。

本实施例的控制阀组包括用于控制伸缩油缸6和卷扬马达4动作的多路阀2。多路阀2包括与伸缩油缸6对应设置的第一换向阀21、设置于第一换向阀21的进油口与液压泵1之间的第一压力补偿器23、与卷扬马达4对应设置的第二换向阀22以及设置于第二换向阀22的进油口与液压泵1之间的第二压力补偿器24。第一压力补偿器23的设置起到维持压差恒定的作用，从而保证第一换向阀21在外负载变化时输出的流量不受负载变化的影响。第二压力补偿器24的作用与第一压力补偿器21相同。

为了实现将伸缩油缸6的回油控制流向卷扬马达4实现流量再生，本实施例的控制阀组包括设置于伸缩油缸6的回油口与油箱之间的第一控制阀7，在单动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的回油流向油箱。在复合动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的回油流向卷扬马达4的工作油口。

具体地，如图2所示，第一控制阀7设置于伸缩油缸6的无杆腔与第一换向阀21之间。在单动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的无杆腔的回油通过第一换向阀21回到油箱。在复合动作状态，第一控制阀7控制伸缩油缸6的无杆腔的回油流到第二换向阀的进油口从而实现对卷扬马达4的供油。

如图2所示，第一控制阀7具有第一油口、第二油口和第三油口。第一控制阀7的第一油口与卷扬马达4的工作油口连接(具体地，通过第二换向阀22与卷扬马达4的工作油口连接)，第一控制阀的7第二油口与油箱连接(具体地，通过第一换向阀21与油箱连接)，第一控制阀7的第三油口与伸缩油缸6的无杆腔连接，在单动作状态，第一控制阀7的第三油口与第一控制阀7的第二油口连通；在复合动作状态，第一控制阀7的第三油口与第一控制阀7的第一油口连通。

本实施例的第一控制阀7具有第一工作位和第二工作位。在第一工作位(图2中的右位)，第一控制阀7的第一油口截止，第二油口与第三油口连通；在第二工作位(图2中的左位)，第一控制阀7的第二油口截止，第一油口与第三油口连通。

本实施例的控制阀组还包括设置于卷扬马达4的工作油口与液压泵1之间的第二控制阀8，第二控制阀8控制液压泵1是否向卷扬马达4的工作油口供油。在单动作状态，第二控制阀8控制液压泵1向卷扬马达4的工作油口供油；在复合动作状态，伸缩油缸6的回油为卷扬马达4的工作油口供油，因此此时第二控制阀8控制液压泵1不向卷扬马达4的工作油口供油。当然，若伸缩油缸6的回油不足以驱动卷扬马达4运动，也可以控制液压泵1向卷扬马达4提供一部分液压油液。

具体在本实施例中，由于第二换向阀22的进油口与液压泵1的出油口之间设置有第二压力补偿器24，因此在本实施例的液压控制***处于复合动作状态时，第二控制阀8控制第二压力补偿器24断开。

如图2所示，本实施例的第二控制阀8为通断控制阀。通断控制阀的进油口与第二压力补偿器24的进油口连接，通断控制阀的出油口与第二压力补偿器的第一控制端连接。在单动作状态时，通断控制阀处于断开状态，第二压力补偿器24起到维持压差恒定的作用，与图1所示的相关技术的结构及工作过程相同；在复合动作状态时，伸缩油缸6处于缩回状态，此时通断控制阀处于连通状态，其将液压泵的出油口与第二压力补偿器24的第一控制端(左端)连接，而液压泵的出油口为伸缩油缸6供油，此时伸缩油缸处于缩回动作时的工作压力较高，一般大于等于10MPa。而第二压力补偿器的第二控制端与卷扬马达的工作油口连接，卷扬在轻载起落时的负载压力均较低，一般小于等于5MPa，因此第二压力补偿器24的第一控制端(左端)的压力大于第二控制端(右端)的压力，第二压力补偿器24阀芯关闭而将液压泵1与第二换向阀22的进油口之间断开，从而实现伸缩油缸6的回油通过第二换向阀22向卷扬马达4供油。

为了防止油液反向流动，本实施例的控制阀组还包括设置于第一控制阀7与卷扬马达4的工作油口之间的单向阀9。单向阀9控制油液从第一控制阀7流向卷扬马达4。

相关技术的液压控制***中，通常在执行元件的回油路上设置液压平衡阀，而液压平衡阀一般为通断阀，其为了保证重载下落时速度可控，液压平衡阀的开度一般都较小，其不能随工况进行实时的调节。

为了进一步降低液压控制***的能耗，本实施例的控制阀组还包括设置于伸缩油缸6的回油口处的第一平衡阀5，第一平衡阀5的阀口开度可被主动调节地设置。控制阀组还包括设置于卷扬马达4的回油口处的第二平衡阀3，第二平衡阀3的阀口开度可被主动调节地设置。本实施例的平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置，因此在执行元件处于轻载下落时，可以将平衡阀的开度适当调大，从而减小平衡阀的节流损失；而在执行元件处于重载下落时，可以将平衡阀的开度适当调小，从而避免下落速度过快。平衡阀的阀口开度可被主动调节地设置既可以使单动作状态下的能耗降低，也可以使复合动作状态下的能耗降低。

具体地，如图2所示，第一平衡阀3为电磁比例控制阀。第二平衡阀5为电磁比例控制阀。本实施例的液压控制***的平衡阀增加电控单元，从而实现对平衡阀的开度的主动调节控制。

本实施例的液压控制***的工作过程如下：

单动作状态

卷扬动作时，卷扬起落均由液压泵1通过第二换向阀22供油。在卷扬下落时，通过主动调节第二平衡阀3的开度大小进行节流控制下落速度，这样使得在卷扬空钩或轻载下落工况时，第二平衡阀3的压损降至最低，从而使得驱动卷扬马达4的压力最小，降低卷扬***的工作能耗。

伸缩油缸动作时，伸缩油缸的伸缩均由液压泵1通过第一换向阀21供油。在缩回动作时，通过主动调节第一平衡阀5的开度大小，调节伸缩油缸6的缩回速度，这样使得缩回动作工况时，第一平衡阀5的压损降至最低，直接经过第一控制阀7和多路阀2伸缩联后回油进入油箱1，降低伸缩***回缩工作能耗。

复合动作状态

伸缩油缸缩回动作与卷扬轻载起升或下落复合，当控制器接收到复合动作指令后，先是第一换向阀21得电换向，液压泵1的液压油供给伸缩油缸6的有杆腔，同时控制第一平衡阀5和第一控制阀7得电，伸缩油缸6无杆腔的油液经过第一平衡阀5和第二控制阀7以及单向阀9进入多路阀2的第二压力补偿器24的出口，同时，第二控制阀8得电，由于伸缩油缸缩动作的工作压力较高≥10MPa，而卷扬轻载起升或下落的负载压力均较低≤5MPa，则第二压力补偿器24的第一控制端的压力＞第二压力补偿器的第二控制端压力+弹簧力，第二压力补偿器阀芯关闭将伸缩油缸的回油以及液压泵1的液压油隔开，此时第二换向阀22得电，油液经第二平衡阀3驱动卷扬马达4旋转，实现卷扬空载起升或下落动作。

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)

1.一种起重机械的液压控制***，其特征在于，包括：

液压泵(1)；

第一执行元件和第二执行元件；

控制阀组，设置于所述液压泵(1)与所述第一执行元件和所述第二执行元件之间且控制所述第一执行元件和/或所述第二执行元件动作；

所述液压控制***具有单动作状态和复合动作状态，在所述单动作状态，所述控制阀组控制所述第一执行元件和所述第二执行元件中的一个执行元件独立动作；在所述复合动作状态，所述控制阀组控制所述第一执行元件和所述第二执行元件均动作且控制所述第一执行元件的回油流向所述第二执行元件的工作油口以为所述第二执行元件供油；

其中，所述控制阀组包括设置于所述第一执行元件的回油口与油箱之间的第一控制阀(7)，在所述单动作状态，所述第一控制阀(7)控制所述第一执行元件的回油流向所述油箱；在所述复合动作状态，所述第一控制阀(7)控制所述第一执行元件的回油流向所述第二执行元件的工作油口。

2.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述第一执行元件为伸缩油缸(6)，所述第二执行元件为卷扬马达(4)，在所述复合动作状态，所述伸缩油缸(6)处于缩回状态且所述伸缩油缸(6)的回油流向所述卷扬马达(4)的工作油口以为所述卷扬马达(4)供油。

3.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述第一控制阀(7)具有第一油口、第二油口和第三油口，所述第一控制阀(7)的第一油口与所述第二执行元件的工作油口连接，所述第一控制阀(7)的第二油口与油箱连接，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一执行元件的回油口连接，在所述单动作状态，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一控制阀的第二油口连通；在所述复合动作状态，所述第一控制阀(7)的第三油口与所述第一控制阀(7)的第一油口连通。

4.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第二执行元件的进油口与所述液压泵(1)之间的第二控制阀(8)，所述第二控制阀(8)控制所述液压泵(1)是否向所述第二执行元件的工作油口供油。

5.根据权利要求4所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述控制阀组还包括用于控制所述第一执行元件和所述第二执行元件动作的多路阀(2)，所述多路阀(2)包括与所述第一执行元件对应设置的第一换向阀(21)、设置于所述第一换向阀(21)的进油口与所述液压泵(1)之间的第一压力补偿器(23)、与所述第二执行元件对应设置的第二换向阀(22)以及设置于所述第二换向阀(22)的进油口与所述液压泵(1)之间的第二压力补偿器(24)，在所述复合动作状态，所述第二控制阀(8)控制所述第二压力补偿器(24)断开。

6.根据权利要求5所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述第二控制阀(8)为通断控制阀，所述通断控制阀的进油口与所述第二压力补偿器(24)的进油口连接，所述通断控制阀的出油口与所述第二压力补偿器(24)的第一控制端连接。

7.根据权利要求1所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第一控制阀(7)与所述第二执行元件的进油口之间的单向阀(9)，所述单向阀(9)控制油液从所述第一控制阀(7)流向所述第二执行元件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述控制阀组还包括设置于所述第一执行元件的回油口处的第一平衡阀(5)，所述第一平衡阀(5)的阀口开度可被主动调节地设置；和/或，所述控制阀组还包括设置于所述第二执行元件的回油口处的第二平衡阀(3)，所述第二平衡阀(3)的阀口开度可被主动调节地设置。

9.根据权利要求8所述的起重机械的液压控制***，其特征在于，所述第一平衡阀(5)为电磁比例控制阀；和/或，所述第二平衡阀(3)为电磁比例控制阀。

10.一种起重机械，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的起重机械的液压控制***。