CN111927836A - 液压缸控制装置、变幅液压***和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明属于起重机的吊臂控制领域，涉及一种液压缸控制装置、变幅液压***和起重机。液压缸控制装置包括无杆腔平衡阀和变幅控制阀组，无杆腔平衡阀具有第一、第二和第三油口，第一油口与液压缸无杆腔连通，第三油口与换向阀第一工作油口连通，换向阀还具有进油口，进油口与油泵连通；变幅控制阀组包括两通逻辑阀、第一平衡阀、滤网、第一溢流阀、梭阀和两位两通电磁换向阀，两通逻辑阀具有第四和第五油口，第四油口与第二油口连通，第五油口用于与液压缸的有杆腔连通。变幅控制阀组能实现动力落幅和自重落幅的切换控制，集成补油控制功能。自重落幅时，通过差动回路，无杆腔回油优先向有杆腔补油，无需动力***驱动泵组向有杆腔补油。

Description

液压缸控制装置、变幅液压***和起重机

技术领域

本发明属于起重机的吊臂控制领域，具体而言，涉及一种液压缸控制装置、变幅液压***和起重机。

背景技术

目前，起重机变幅是指吊臂在变幅油缸的带动作用下绕转台后铰点轴旋转，做变幅上升和变幅下落动作，从而实现吊臂角度的变化。超大吨位起重机吊臂安装有超起结构，在吊臂处于大角度时，重心后倾，必须实现起重臂的防后倾功能，起重臂的落幅主要有动力落幅和自重落幅。

CN104477798A（申请公布日2015年4月1日），名称为“起重机的主臂变幅控制***及起重机”公开了一种起重机的主臂变幅控制***及一种起重机，以提高起重机的操作平稳性和安全性。起重机的主臂变幅控制***包括换向阀、变幅油缸、有杆腔平衡阀、截止阀以及补油装置，其中：换向阀具有分别控制变幅油缸回落和起升的第一工作位置和第二工作位置，包括第一工作油口、第二工作油口、进油口和回油口；有杆腔平衡阀设置于变幅油缸的有杆腔油口油路上，用于在变幅油缸回落时关闭及在变幅油缸起升时开启；截止阀设置于换向阀的第一工作油口与有杆腔平衡阀之间的油路上，用于在主臂动力下放时导通及在主臂重力下放时截止；补油装置设置于换向阀的回油口与有杆腔平衡阀之间的油路上，用于在主臂重力下放时，向变幅油缸的有杆腔补入液压油。

该方案，在自重落幅过程中采用独立的一套补油装置，对于有杆腔容积较大的变幅油缸，采用该方案补油泵需求排量非常大，同时难以保证有杆腔补油充分。此外，该方案中，有杆腔平衡阀和无杆腔平衡阀设置在油缸旁，另外还单独设置里主变幅平衡阀、截止阀等多种阀，这些阀的安装位置零散，需要较长的管路进行连接，不但增大了漏油损坏的风险，而且也增加了维修、检查的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压缸控制装置、变幅液压***和起重机，能够解决背景技术中提到的需要单独的油泵在自重落幅时为有杆腔供油的技术问题。

本方面的发明提供一种液压缸控制装置，包括无杆腔平衡阀和变幅控制阀组，所述无杆腔平衡阀具有第一油口、第二油口和第三油口，所述第一油口用于与液压缸的无杆腔连通，所述第三油口用于与第一换向阀的第一工作油口连通，所述第一换向阀还具有进油口，所述进油口用于与油泵连通；

所述变幅控制阀组包括两通逻辑阀，所述两通逻辑阀具有第四油口和第五油口，所述第四油口与所述第二油口连通，所述第五油口用于与所述液压缸的有杆腔连通。

本发明实施例的有益效果是：

通过设置两通逻辑阀，在自重落幅过程中，可以将液压缸的无杆腔中的液压油经过无杆腔平衡阀和两通逻辑阀，回流至液压缸的有杆腔中，实现了自重落幅的补油功能，防止液压缸的吸空现象出现，从而无需设置专门的油泵进行补油。

在可选的实施方式中，所述变幅控制阀组还包括第一平衡阀，所述第二油口与所述第一平衡阀的控制油口连通，所述第一平衡阀具有第六油口和第七油口，所述第六油口与所述有杆腔连通，所述第七油口用于与所述第一换向阀的第二工作油口连通，所述第一平衡阀具有两个状态——第一状态和第二状态，当所述第一平衡阀处于所述第一状态时，所述第一平衡阀禁止自所述第六油口向所述第七油口流动，当所述控制油口输入压力油时，所述第一平衡阀处于所述第二状态，所述第六油口和所述第七油口双向导通。

在可选的实施方式中，当所述第一平衡阀处于第一状态时，所述第六油口和所述第七油口通过第一单向阀连通，所述第一单向阀仅能沿所述第七油口向所述第六油口方向导通。

在可选的实施方式中，当所述第一平衡阀处于第二状态时，所述第六油口和所述第七油口通过第一节流阀连通。

在可选的实施方式中，所述第二油口与所述控制油口之间设有滤网。

在可选的实施方式中，所述第六油口与所述有杆腔之间设有第一溢流阀，所述第一溢流阀的出口与回油油箱连通。

在可选的实施方式中，所述第四油口和所述第五油口分别通过节流部件与梭阀连通，所述梭阀还与第二阀的第八油口连通，所述第二换向阀还具有第九油口，所述第九油口与回油油箱连通。

在可选的实施方式中，还包括第一换向阀，所述第一换向阀具有所述第一工作油口、第二工作油口、所述进油口和出油口，所述进油口与油泵连通，所述出油口与回油油箱连通，所述第一工作油口与所述第三油口连通，所述第二工作油口与第七油口连通；

所述第一换向阀具有三个状态，第三状态、第四状态和第五状态，所述第三状态中，所述第一工作油口与所述出油口导通，所述第二工作油口与所述进油口导通；所述第四状态中，所述进油口与其他的油口均断开，所述第一工作油口、所述第二工作油口和所述出油口三者导通，且所述第一工作油口、所述第二工作油口均设有节流部件；所述第五状态中，所述第一工作油口与所述进油口导通，所述第二工作油口与所述出油口导通。

本发明第二方面的目的在于提供一种变幅液压***，解决背景技术提供的需要单独的油泵在自重落幅时为有杆腔供油的技术问题。

本方面的发明提供的变幅液压***，包括液压缸和前述实施方式所述的液压缸控制装置，所述液压缸包括变幅液压缸。

本方面的发明的有益效果是：

由于本方面所提供的变幅液压***，包括了上述任一项的液压缸控制装置，因此具有了上述任一项的液压缸控制装置的技术效果，在此不再赘述。

本发明第三方面的目的在于提供一种起重机，解决背景技术提供的需要单独的油泵在自重落幅时为有杆腔供油的技术问题。

本方面的发明提供的起重机，包括前述实施方式所述的变幅液压***。

本方面的发明的有益效果是：

由于本方面所提供的起重机，包括了上述任一项的变幅液压***，因此具有了上述任一项的变幅液压***的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的液压缸控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的变幅液压***的结构示意图。

图标：10-变幅控制阀组；11-第一溢流阀；12-两位两通电磁换向阀；121-第八油口；122-第九油口；13-两通逻辑阀；131-第四油口；132-第五油口；14-梭阀；15-滤网；16-第一平衡阀；161-第六油口；162-第七油口；163-第一节流阀；164-第一单向阀；20-液压缸；21-有杆腔；22-活塞杆；23-无杆腔；30-无杆腔平衡阀；31-第一油口；32-第二油口；33-第三油口；40-第一换向阀；41-进油口；42-出油口；43-第一工作油口；44-第二工作油口；50-第二溢流阀；60-油泵；70-背压阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“第一类”、“第二类”、“第三类”等仅用于区分，对于同类的部件或特征统一进行描述，意味着该部件或特征的数量可以是多个，但是并不否认该部件或特征的数量可以为一个。

此外，“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

如图1所示，并可以参照图2，本实施例提供一种液压缸控制装置，包括无杆腔平衡阀30和变幅控制阀组10，无杆腔平衡阀30具有第一油口31、第二油口32和第三油口33，第一油口31用于与液压缸20的无杆腔23连通，第三油口33用于与第一换向阀40的第一工作油口43连通，第一换向阀40还具有进油口41，进油口41用于与油泵60连通；

变幅控制阀组10包括两通逻辑阀13，两通逻辑阀13具有第四油口131和第五油口132，第四油口131与第二油口32连通，第五油口132用于与液压缸20的有杆腔21连通。

通过设置两通逻辑阀13，在自重落幅过程中，可以将液压缸20的无杆腔23中的液压油经过无杆腔平衡阀30和两通逻辑阀13，回流至液压缸20的有杆腔21中，实现了自重落幅的补油功能，防止液压缸20的吸空现象出现，从而无需设置专门的油泵进行补油，降低能源消耗。

在可选的实施方式中，变幅控制阀组10还包括第一平衡阀16，第二油口32与第一平衡阀16的控制油口连通，第一平衡阀16具有第六油口161和第七油口162，第六油口161与有杆腔21连通，第七油口162与第一换向阀40的第二工作油口44连通，第一平衡阀16具有两个状态——第一状态和第二状态，当第一平衡阀16处于第一状态时，第一平衡阀16禁止自第六油口161向第七油口162流动，当控制油口输入压力油时，第一平衡阀16处于第二状态，第六油口161和第七油口162双向导通。

通过设置第一平衡阀16，并且使得第二油口32与第一平衡阀16的控制油口连通，可以利用无杆腔平衡阀30在向无杆腔23充入压力油时，通过第二油口32和控制油口以使得第一平衡阀16处于第二状态，第六油口161和第七油口162导通，进而使得有杆腔21与第一换向阀40的第二工作油口44导通，起幅过程时，有杆腔21的液压油能够通过第一换向阀40进行回流，使得液压缸20的活塞杆22能够在油压作用下伸出。

在可选的实施方式中，当第一平衡阀16处于第一状态时，第六油口161和第七油口162通过第一单向阀164连通，第一单向阀164仅能沿第七油口162向第六油口161方向导通。

设置上述的第一单向阀164，可以在动力落幅的过程中，从第一换向阀40的第二工作油口44输出的压力油，经过第七油口162和第六油口161，可以进入到有杆腔21中，使得活塞向无杆腔23移动，以实现动力落幅功能。上述的液压缸控制***能实现动力落幅和自重落幅切换控制。

在可选的实施方式中，当第一平衡阀16处于第二状态时，第六油口161和第七油口162通过第一节流阀163连通。

通过在第六油口161和第七油口162之间设置第一节流阀163，可以在第六油口161与第七油口162之间流动压力油时，限制压力油的流动速度，防止活塞杆22运动过快而导致的吊臂运动过快，起重机发生危险。

在可选的实施方式中，第二油口32与控制油口之间设有滤网15。

通过设置滤网15，能够有效的过滤掉第二油口32出油中的颗粒物，防止颗粒物危害到第一平衡阀16的更加精密的控制组件。

在可选的实施方式中，第六油口161与有杆腔21之间设有第一溢流阀11，第一溢流阀11的出口与回油油箱连通。

通过设置第一溢流阀11，可以防止向有杆腔21中输入压力油时的流量过大而造成相应的部件动作过快产生危险。

在可选的实施方式中，第四油口131和第五油口132分别通过节流部件与梭阀14连通，梭阀14还与第二换向阀的第八油口121连通，本实施例中，第二换向阀为两位两通电磁换向阀12，两位两通电磁换向阀12还具有第九油口122，第九油口122与回油油箱连通。

在可选的实施方式中，还包括第一换向阀40，第一换向阀40具有第一工作油口43、第二工作油口44、进油口41和出油口42，进油口41与油泵60连通，出油口42与回油油箱连通，第一工作油口43与第三油口33连通，第二工作油口44与第七油口162连通；

第一换向阀40具有三个状态，第三状态、第四状态和第五状态，第三状态中，第一工作油口43与出油口42导通，第二工作油口44与进油口41导通；第四状态中，进油口41与其他的油口均断开，第一工作油口43、第二工作油口44和出油口42三者导通，且第一工作油口43、第二工作油口44均设有节流部件；第五状态中，第一工作油口43与进油口41导通，第二工作油口44与出油口42导通。

通过设置具有三位四通功能的第一换向阀40，可以实现在第三状态时，利用从第一换向阀40的进油口41进入的压力油，通过第二工作油口44输送给变幅控制阀组10，进而输送给有杆腔21，从而使得液压缸20能够实现动力落幅；在第五状态时，利用从第一换向阀40的进油口41进入的压力油，通过第一工作油口43输送给无杆腔平衡阀30，进而进入到无杆腔23中，使得液压缸20能够实现起幅过程。

此外，在本实施例中，可以将两通逻辑阀13、第一平衡阀16、梭阀14、第一溢流阀11和两位两通电磁换向阀12集成为一个变幅控制阀组10，变幅控制阀组10有三个对外的油口——A、第四油口131和第一平衡阀16的控制油口，共同与无杆腔平衡阀30的第三油口33连通；B、第七油口162，用于与第一换向阀40的第二工作油口44连通；C、第五油口132、第六油口161共同集成为一个与有杆腔21连通的油口。将上述的阀集成为一个变幅控制阀组，提高了部件的集成度，简化了液压***的结构，可以减少各个阀之间的管路长度，甚至可以消除部分阀之间的连接管路，不但降低漏油损坏的隐患，而且便于维修更换。

实施例二：

本实施例提供的变幅液压***，包括液压缸20和前述实施方式的液压缸控制装置，液压缸20包括变幅液压缸。

由于实施例所提供的变幅液压***，包括了上述任一项的液压缸控制装置，因此具有了上述任一项的液压缸控制装置的技术效果，在此不再赘述。

具体的，本实施例的变幅液压***包括两个变幅液压缸，每一个变幅液压缸各自有一个相应的液压缸控制装置来控制。

此外，变幅液压***还包括油泵60和回油油箱，油泵60的出口与第一换向阀40的进油口41连通，油泵60的入口与回油油箱连通，第一换向阀40的进油口41与油泵60的出口之间还设有第二溢流阀50。第一换向阀40的出油口42通过背压阀70与回油油箱连通。具体的本实施例中，背压阀70可以采用单向阀。

本实施例的动作原理如下：

当需要实现起幅过程时，第一换向阀40处于第五状态，从油泵60中输出的压力油，通过进油口41进入到第一换向阀40中，通过第一工作油口43，进入到无杆腔平衡阀30的第三油口33中，部分的压力油从无杆腔平衡阀30的第一油口31进入到液压缸20的无杆腔23中。变幅液压缸的活塞杆22在无杆腔23的压力油的推动下伸出。无杆腔平衡阀30中的部分压力油，从第二油口32进入到第一平衡阀16的控制油口，控制第一平衡阀16处于能够将无杆腔23中的液压油从第六油口161向第七油口162导通的状态。无杆腔23中的压力油从第七油口162流入到第一换向阀40的第二工作油口44，并通过第一换向阀40的出油口42，经过背压阀70，流回到回油油箱中。

该过程中，两通逻辑阀13处于断开状态，两位两通电磁换向阀12也处于失电状态。

当需要动力落幅时，第一换向阀40处于第三状态，第一工作油口43与出油口42导通，第二工作油口44与进油口41导通。从油泵60中输出的压力油，通过进油口41，通过第二工作油口44输送至第七油口162，此时，第一平衡阀16处于仅仅允许压力油自第七油口162流动至第六油口161的状态，而且，当压力油自第六油口161流动到有杆腔21中时，由于第六油口161与有杆腔21之间设有第一溢流阀11，可以避免流动至有杆腔21中的压力油流量过大，执行部件动作过于剧烈而造成危险。因此，活塞杆22可以向变幅液压缸中缩回。无杆腔23中的液压油，通过无杆腔平衡阀30，进而通过第三油口33，流入到第一工作油口43中，再通过第一换向阀40的出油口42，经过背压阀70，流回到回油油箱中。

该过程中，两通逻辑阀13处于断开状态，两位两通电磁换向阀12也处于失电状态。

当需要进行自重落幅时，两位两通电磁换向阀12的点，两通逻辑阀13处于导通状态。自重落幅主要是靠起重臂本身重力作用在变幅液压缸上实现落幅。

在起重臂重力作用下，变幅液压缸的活塞杆22缩回，无杆腔23的液压油经无杆腔平衡阀30流出，一部分油经第二油口32流向第四油口131，再经两通逻辑阀13第五油口132流入变幅液压缸的有杆腔21，实现自重落幅的补油功能，防止变幅油缸的吸空。另外，多余的油经第三油口33、第一换向阀40的第一工作油口43，再通过第一换向阀40的出油口42，经过背压阀70，流回到回油油箱中。无需单独向有杆腔21中供油，节约了能源。

实施例三：

本实施例提供的起重机，包括前述实施方式的变幅液压***。

由于实施例所提供的起重机，包括了上述任一项的变幅液压***，因此具有了上述任一项的变幅液压***的技术效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；例如：

实施例一中，是采用了两通逻辑阀和两位两通电磁换向阀的组合，实际上，还可以采用一个更大流量的两位两通电磁换向阀来实现相同的功能。

实施例二中，液压***在向回油油箱回流时是使用了单向阀，实际上，还可以采用溢流阀代替单向阀。

而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种液压缸控制装置，其特征在于，包括无杆腔平衡阀（30）和变幅控制阀组（10），所述无杆腔平衡阀（30）具有第一油口（31）、第二油口（32）和第三油口（33），所述第一油口（31）用于与液压缸（20）的无杆腔（23）连通，所述第三油口（33）用于与第一换向阀（40）的第一工作油口（43）连通，所述第一换向阀（40）还具有进油口（41），所述进油口（41）用于与油泵（60）连通；

所述变幅控制阀组（10）包括两通逻辑阀（13），所述两通逻辑阀（13）具有第四油口（131）和第五油口（132），所述第四油口（131）与所述第二油口（32）连通，所述第五油口（132）用于与所述液压缸（20）的有杆腔（21）连通。

2.根据权利要求1所述的液压缸控制装置，其特征在于，所述变幅控制阀组（10）还包括第一平衡阀（16），所述第二油口（32）与所述第一平衡阀（16）的控制油口连通，所述第一平衡阀（16）具有第六油口（161）和第七油口（162），所述第六油口（161）与所述有杆腔（21）连通，所述第七油口（162）用于与所述第一换向阀（40）的第二工作油口（44）连通，所述第一平衡阀（16）具有两个状态——第一状态和第二状态，当所述第一平衡阀（16）处于所述第一状态时，所述第一平衡阀（16）禁止自所述第六油口（161）向所述第七油口（162）流动，当所述控制油口输入压力油时，所述第一平衡阀（16）处于所述第二状态，所述第六油口（161）和所述第七油口（162）双向导通。

3.根据权利要求2所述的液压缸控制装置，其特征在于，当所述第一平衡阀（16）处于第一状态时，所述第六油口（161）和所述第七油口（162）通过第一单向阀（164）连通，所述第一单向阀（164）仅能沿所述第七油口（162）向所述第六油口（161）方向导通。

4.根据权利要求2所述的液压缸控制装置，其特征在于，当所述第一平衡阀（16）处于第二状态时，所述第六油口（161）和所述第七油口（162）通过第一节流阀（163）连通。

5.根据权利要求2所述的液压缸控制装置，其特征在于，所述第二油口（32）与所述控制油口之间设有滤网（15）。

6.根据权利要求2所述的液压缸控制装置，其特征在于，所述第六油口（161）与所述有杆腔（21）之间设有第一溢流阀（11），所述第一溢流阀（11）的出口与回油油箱连通。

7.根据权利要求1所述的液压缸控制装置，其特征在于，所述第四油口（131）和所述第五油口（132）分别通过节流部件与梭阀（14）连通，所述梭阀（14）还与第二换向阀的第八油口（121）连通，所述第二换向阀还具有第九油口（122），所述第九油口（122）与回油油箱连通。

8.根据权利要求1所述的液压缸控制装置，其特征在于，还包括第一换向阀（40），所述第一换向阀（40）具有所述第一工作油口（43）、第二工作油口（44）、所述进油口（41）和出油口（42），所述进油口（41）与油泵（60）连通，所述出油口（42）与回油油箱连通，所述第一工作油口（43）与所述第三油口（33）连通，所述第二工作油口（44）与第七油口（162）连通。

9.一种变幅液压***，其特征在于，包括液压缸（20）和权利要求1-8中任一项所述的液压缸控制装置，所述液压缸（20）包括变幅液压缸。

10.一种起重机，其特征在于，包括权利要求9所述的变幅液压***。

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