卷扬机构的液压控制系统及起重机的制作方法

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种卷扬机构的液压控制系统。在此基础上，本发明还涉及一种具有所述卷扬机构的液压控制系统的起重机。

背景技术：

卷扬机构通常利用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物。例如，在汽车起重机中，卷扬机构由液压控制系统控制，以通过该液压控制系统中的卷扬马达控制重物的提升和下放。

为了使得运动平稳(尤其是下放过程中)，卷扬机构的液压控制系统可以设置平衡阀，以根据负载的运动速度反馈地调节平衡阀的阀口开度。然而，平衡阀的这种负载反馈特性亦存在不足，容易在卷扬下放的启动过程中发生负载抖动等问题。具体地，由于液压控制系统中用于控制卷扬马达正反转的主换向阀的响应速度比平衡阀的响应速度快，导致在主换向阀的开度较小时卷扬马达的回油腔无法通过平衡阀回油，但压油腔已快速建立压力。平衡阀开启后，卷扬马达开始动作，使得压油腔快速泄压，进而导致平衡阀趋于关闭。如此反复，使得卷扬马达在主换向阀的开度较小时运动速度反复变化，负载发生抖动。特别是在高温重载工况下，由于卷扬马达和主换向阀等的泄漏量加大，进一步加剧了卷扬马达运动速度的不均匀性，容易引起吊载的重物晃动，甚至发生负载坠落、碰撞或吊臂结构件断裂损坏等严重安全事故。

有鉴于此，有必要提供一种卷扬机构的液压控制系统，以解决上述现有技术中存在的至少部分技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种卷扬机构的液压控制系统，该液压控制系统能够在卷扬动作启动过程中有效改善卷扬马达运动速度的均匀性，并减弱或避免负载发生抖动。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种卷扬机构的液压控制系统，包括卷扬马达以及连接于该卷扬马达的压油腔的第一工作油路和连接于所述卷扬马达的回油腔的第二工作油路，所述第二工作油路上设置有平衡阀，且该平衡阀的外控端口通过外控油路连接至所述第一工作油路，其中，所述液压控制系统还包括连接至所述第一工作油路和回油油路之间的旁通泄油油路。

优选地，所述卷扬马达的所述压油腔为用于驱动所述卷扬机构卷扬下放的下降腔。

优选地，所述回油油路为连接于所述第二工作油路上的溢流油路，该溢流油路上设有溢流阀并在一端连接至所述第二工作油路的位于所述平衡阀与所述卷扬马达之间的油路部分，另一端连通至油箱，并且，所述旁通泄油油路连接至该溢流油路的位于所述溢流阀与所述油箱之间的油路部分。

优选地，所述液压控制系统包括用于控制所述卷扬马达的转动方向的主换向阀，所述第一工作油路和所述第二工作油路分别连接至该主换向阀的第一工作油口和第二工作油口，以能够通过切换该主换向阀而使得所述第一工作油路和所述第二工作油路中的一者连通于进油油路。

优选地，所述旁通泄油油路上设置有用于控制油路通断、通流面积、通流阻力和通流方向中的至少一者的泄油控制阀。

优选地，所述泄油控制阀包括比例阀，该比例阀的通断和/或阀口开度关联于所述主换向阀的阀口开度。

优选地，所述泄油控制阀包括用于控制所述旁通泄油油路的泄油流量的阻尼阀。

优选地，所述泄油控制阀包括用于将所述旁通泄油油路控制为从所述第一工作油路向所述回油油路单向连通、反向截止的单向阀。

优选地，所述泄油控制阀设置于旁通泄油模块中，该旁通泄油模块可拆卸地连接于所述旁通泄油油路中。

在此基础上，本发明还提供一种起重机，该起重机具有卷扬机构和本发明提供的上述卷扬机构的液压控制系统。

通过上述技术方案，本发明的液压控制系统可以利用第一工作油路向卷扬马达的压油腔供入液压油，同时该第一工作油路输送的部分液压油可以通过旁通泄油油路回流至回油油路。由此，在卷扬动作启动过程中，将第一工作油路中的部分液压油进入旁通泄油油路，可以使得该第一工作油路相对缓慢地建立压力，以稳定地开启平衡阀，卷扬马达稳定启动。另外，在卷扬马达开始动作后，可以通过减少流过旁通泄油油路的泄油流量而增加第一工作油路输送至压油腔的液压油量，以避免压油腔快速泄压而导致平衡阀开度的明显变化，便于稳定提升卷扬马达的运动速度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一种优选实施方式的卷扬机构的液压控制系统的原理示意图。

附图标记说明

1 卷扬马达 2 第一工作油路

3 第二工作油路 4 平衡阀

5 外控油路 6 旁通泄油油路

7 主换向阀 A 第一工作油口

B 第二工作油口 8 溢流油路

9 溢流阀 10 油箱

11 泄油控制阀 11a 比例阀

11b 阻尼阀 11c 单向阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述各种“油路”是指供液压油流动的路径，该路径上通常应当能够允许设置所需的液压控制元件(即液压阀)，以便实现或改善其性能。例如，本发明所述“旁通泄油油路”，通常并不包括仅形成在阀块中的油道的结构形式，以便于在其上设置各类泄油控制阀11，并且/或者，便于设置有泄油控制阀11的旁通泄油模块的可拆卸式连接。

为了便于更好地理解本发明的技术方案，首先需要进一步分析现有卷扬机构的液压控制系统在卷扬动作启动过程中存在卷扬马达运动不均匀问题的根本原因。结合图1所示，若不设有旁通泄油油路6及其上的各种泄油控制阀11，则在主换向阀7切换至右位过程中，由于阀口开度较小，仅有少量的液压油从进油油路(未示出)进入第一工作油路2，但由于该第一工作油路2中通常已然具有液压油，这部分液压油足以使得该第一工作油路2及其连接的卷扬马达1的压油腔(此处为下降腔)快速建压。但平衡阀4的开启相对于该建压过程存在滞后，导致卷扬马达1的回油腔不能及时回油而保持静止。平衡阀4滞后地开启后，卷扬马达1开始动作，但由于此时第一工作油路2输送的液压油量较小，难以保持第一工作油路2的压力稳定，最终导致平衡阀4的开度往复变化，发生负载抖动等问题。由此可见，卷扬马达1运动不稳定的根本原因在于：第一工作油路2输送和供给的液压油(压力、流量)不能适应平衡阀4滞后开启的特性。

在此基础上，本发明提供一种卷扬机构的液压控制系统，该液压控制系统能够在卷扬动作启动过程中有效改善卷扬马达1运动速度的均匀性，并减弱或避免负载发生抖动。具体地，参照图1所示，该液压控制系统包括卷扬马达1以及第一工作油路2和第二工作油路3。其中，第一工作油路2连接至卷扬马达1的压油腔，第二工作油路3连接至卷扬马达1的回油腔。应当理解的是，尽管根据第一工作油路2和第二工作油路3与进油油路和回油油路的对应连通关系(如通过切换随后所述的主换向阀7)，卷扬马达1的压油腔和回油腔可以不同，但本发明所述的与第一工作油路2连通的压油腔仅指利用该第一工作油路2进油的工作状态下的卷扬马达1的压油腔。并且，由于负载自重会加剧卷扬下放启动时的抖动，本发明的压油腔优选为用于驱动所述卷扬机构卷扬下放的下降腔，即当利用第一工作油路2向该下降腔供给压力油时，卷扬马达1驱动卷筒等释放卷绕在其上的钢丝绳或链条，以下放吊载的重物。但本发明并不限于此，通过随后对本发明工作原理的说明可以理解，当压油腔为提升腔时，本发明的液压控制系统同样能够起到改善卷扬马达1运动速度均匀性的问题。

在本发明的液压控制系统中，第二工作油路3上设置有平衡阀4，该平衡阀4的外控端口(可以为其先导阀芯的控制端口)通过外控油路5连接至第一工作油路2，从而该平衡阀4随第一工作油路2中的油压变化而改变阀口开度。重要地，本发明的液压控制系统还包括连接至第一工作油路2和回油油路之间的旁通泄油油路6，以允许在第一工作油路2向卷扬马达1的压油腔供入液压油的同时，该第一工作油路2中输送的部分液压油可以通过旁通泄油油路6回流至回油油路。

由此，在卷扬动作启动过程中，将第一工作油路2中的部分液压油进入旁通泄油油路6，可以使得该第一工作油路2相对缓慢地建立压力，以稳定地开启平衡阀4，卷扬马达1稳定启动。并且，在卷扬马达1开始动作后，可以通过减少流过旁通泄油油路6的泄油流量而增加第一工作油路2输送至压油腔的液压油量，以避免压油腔快速泄压而导致平衡阀4开度的明显变化，便于稳定提升卷扬马达1的运动速度。从而，本发明的液压控制系统能够在卷扬动作(提升或下放)的启动过程中有效改善卷扬马达1的运动速度的均匀性，并减弱甚至避免吊载重物发生抖动。另外，旁通泄油油路6便于被切断(相比于仅形成在阀块中的油道的结构形式)，以在不需要时(如轻载工况下)避免第一工作油路2中的压力油直接泄压回流产生的功率损失。本发明的上述优点将在随后结合优选实施方式的说明中更加明显。

需要说明的是，本发明所述回油油路可以为任意形式的油压基本为零的油路，例如可以为连通于油箱10的任意油路。在图示实施方式中，第二工作油路3上连接有溢流油路8，该溢流油路8上设置有溢流阀9并作为连接旁通泄油油路6的回油油路。具体地，溢流油路8的一端连接至第二工作油路3的位于平衡阀4与卷扬马达1之间的油路部分，另一端连接至油箱10。旁通泄油油路6连接至该溢流油路8的位于溢流阀9与油箱10之间的油路部分。

通常地，卷扬机构的液压控制系统中设置有主换向阀7，用于控制卷扬马达1的转动方向。结合图1所示，第一工作油路2可以连接至主换向阀7的第一工作油口A，第二工作油路3连接至该主换向阀7的第二工作油口B。由此，当主换向阀7切换至右位时，进油油路与第一工作油路2连通，第二工作油路3与(主)回油油路连通，可以用于驱动卷扬马达1转动为下放吊载的重物；当当主换向阀7切换至左位时，进油油路与第二工作油路3连通，第一工作油路2与(主)回油油路连通，可以用于驱动卷扬马达1转动为提升吊载的重物。

根据本发明一种较为优选的实施方式中，可以在旁通泄油油路6上设置泄油控制阀11，用于控制该旁通泄油油路6的通断、通流面积、通流阻力和/或通流方向等，以能够根据需要控制该旁通泄油油路6的泄流流量和/或是否通过该旁通泄油油路6泄流。

具体地，所述泄油控制阀11可以包括比例阀11a，该比例阀11a的通断和/或阀口开度关联于主换向阀7的阀口开度。由此，当通过切换主换向阀7的位置而启动卷扬动作时，主换向阀7的阀口开度较小(但在不设有旁通泄油油路6时足以在第一工作油路2中快速建压)，比例阀11a开启并具有最大阀口开度，第一工作油路2中的部分液压油通过旁通泄油油路6回流至油箱10，使得该第一工作油路2缓慢建压。随着进入第一工作油路2中的液压油流量增大，其中的油压逐渐增大，此时适当减小比例阀11a的阀口开度，以在平衡阀4被滞后地开启后相对稳定地保持在微小开口位置，避免卷扬马达1的压油腔快速泄压，从而稳定地启动卷扬马达1，减小甚至避免吊载的重物的抖动。当主换向阀7的阀口开度增大至预定值时，进入第一工作油路2的液压油流量基本能够保持卷扬马达1的压油腔的油压，此时可以关闭比例阀11a，切断旁通泄油油路6的泄流，保证主换向阀7全开口时卷扬动作的最高速度。由此，第一工作油路2输送和供给的液压油(压力、流量)能够良好地适应平衡阀4滞后开启的特性，减小或避免卷扬马达1在启动阶段运动速度不均匀。

在图示实施方式中，主换向阀7和比例阀11a均可以为电磁阀，由此可以方便地利用电信号使得比例阀11a与主换向阀7的阀口开度相关联。例如，可以设置主换向阀7处于微小开口的电流信号区间(在该区间内，吊载的重物易发生抖动)，并在该区间内适当地自动控制比例阀11a的阀口开度。

优选地或可选地，泄油控制阀11可以包括阻尼阀11b，用于控制旁通泄油油路6的泄油流量。该阻尼阀11b的主要作用是，在通过旁通泄油油路6泄油时，控制泄油流量，避免该旁通泄油油路6泄油流量过大或不稳定，影响第一工作油路2稳定、缓慢地建压。

另外，泄油控制阀11可以包括单向阀11c，用于将旁通泄油油路6控制为从第一工作油路2向回油油路单向连通、反向截止，以避免回油油路中的液压油倒流进入卷扬马达1的压油腔而影响系统的稳定性和安全性。

本发明通过设置旁通泄油油路6而改善卷扬动作启动过程的稳定性，但这会导致部分高压油直接回流而造成功率损失。在轻载、低温等工况下，负载的抖动并不明显，设置旁通泄油油路6反而可能导致综合性能变差。为此，可以将泄油控制阀11设置于旁通泄油模块中，该旁通泄油模块可拆卸地连接于所述旁通泄油油路6中，从而在不需要时可以拆卸该旁通泄油模块，并封堵相应的模块接口，使本发明的液压控制系统具有更广泛的适用性，选择性地配置在相应地产品(如汽车起重机)中。

在此基础上，本发明还提供一种起重机，该起重机具有卷扬机构和本发明提供的上述液压控制系统，从而能够在提升或下放重物时稳定地启动，避免重物晃动带来的安全隐患。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。