起重机、平衡重液压缸同步的液压控制系统及流量控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种起重机、平衡重液压缸同步动作的液压控制系统及流量控制阀，该流量控制阀包括阀体，阀体内集有第一比例换向阀组和至少一个第一回油副阀；阀体外部设置有用于连通压力油路的压力油口、用于连通回油油路的回油口以及分别用于连通用于升降平衡重的第一液压缸的无杆腔和有杆腔的第一油口和第二油口；还包括用于连接先导油路和第一比例换向阀组的控制油口的控制口；压力油路经第一比例换向阀组连通有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经第一比例换向阀组和各第一回油副阀连通第二油口；该流量控制阀中额外增加了回油通道，可以提高液压缸回油腔的回油速度，对于液压缸的调节比较迅速，并且调节精度比较高。
【专利说明】起重机、平衡重液压缸同步的液压控制系统及流量控制阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压控制【技术领域】，特别涉及一种起重机、平衡重液压缸同步动作的液压控制系统及流量控制阀。
【背景技术】
[0002]平衡重装置是起重机在工作过程中用于与吊重物维持力矩平衡的一种装置，其目的就是保证在特定工况下起重机不发生倾翻事故。
[0003]请参考图1，图1为现有技术中一种典型的平衡重液压缸同步控制的控制原理图；图2为现有技术中平衡重组合的结构示意图。
[0004]平衡重一般都是通过液压缸挂接于起重机的正后方和转台结构的后方两侧，液压缸的数量一般为两个，分别对称布置于转台结构的两侧，以保证提升时平衡重的重心始终在起重机纵向轴线上，首先将平衡重固定至液压缸的缸筒或活塞杆上，活塞杆伸长，带动平衡重向上运动，当平衡重提升至预定高度后，使用销轴将平衡重和转台结构连接固定，最后解除液压缸和平衡重之间的锁定，液压缸缩至原状态。
[0005]液压缸的同步性直接影响平衡重挂接过程与转台销孔对中的顺利以及挂接过程的安全性，目前，两液压缸同步性的控制主要通过以下方式实现。
[0006]液压控制系统包括油箱、液压泵、第一控制阀、平衡重平衡阀、分流阀、液压缸，首先油箱中的液压油经液压泵被泵送至第一控制阀，然后高压的液压油经过第一控制阀进行压力限定、方向控制后流向平衡重油缸，当进行平衡重下放时，高压油从第一控制阀A 口流出，进入平衡阀V2 口，通过平衡阀内的旁通单向阀进入液压缸的有杆腔，同时打开无杆腔的回油通道，并推动活塞上行，相当于液压缸缩回。此时由于活塞杆端部及底座是支撑在车架平面上，大部分平衡重块作用在缸筒上并与转台结构脱离，故液压缸回缩时缸筒带动大部分平衡重块缓慢向下移动，即实现配重块的下放。出于安全起见，平衡阀与油缸是固定连接在一起的。在下放过程中，油缸无杆腔排出油液通过分流阀后进入控制阀B 口，再经过控制阀回到油箱。同理，当进行平衡重的提升时，高压油则从控制阀B 口流出，经分流阀进行流量平均分配后分别通过平衡阀内部旁通单向阀进入油缸的无杆腔，此时平衡阀同时打开有杆腔回油通道，有杆腔内油液经过A 口进入控制阀，然后流回油箱。
[0007]由上述液压系统的工作原理可以看出，现有技术中两液压缸的同步动作主要影响因素为:液压缸上的平衡阀的设定压力、分流装置的分配精度以及两液压缸制造精度。其中，平衡阀压力一致性调节比较困难，调节难度也比较大，尤其对于平衡阀内设于液压缸中的情况，平衡阀的压力调节更加困难；另一方面，对于分流装置而言，一旦出现故障等问题影响液压缸的同步性，无法对分流装置进行调节，只能更换分流装置，因此现有技术中的液压系统适应性和可持续性都比较差。
[0008]另外，在一些液压缸流量比较小的领域中也常使用传感器和流量阀配合的方式调节两液压缸的同步性，即传感器通过检测两液压缸的行程，计算行程误差，根据行程误差调节与相应液压缸相连的流量阀的流量，使两液压缸达到同步的目的。[0009]目前，流量阀的工作油口根据液压缸工作状态的不同，流量阀的工作油口有时作进油口，有时作出油口，因此尺寸大小基本上是一样的，一般情况下，往往希望回油量比较大，回油量越大，液压缸运动速度越快，由于流量阀中阀口尺寸的局限性，很难提高回油速度。
[0010]故，如何改进现有技术中用于控制平衡重液压缸同步动作的液压系统，该液压系统对液压缸的调节迅速，且调节精度比较高，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的为提供一种起重机、控制平衡重液压缸同步动作的液压系统及流量调节阀，具有该流量调节阀的液压系统对液压缸的调节比较迅速，且调节精度比较高。
[0012]为解决上述技术问题，本发明提供了一种流量控制阀，包括阀体，所述阀体内集有第一比例换向阀组和至少一个第一回油副阀；所述阀体外部设置有压力油口、回油口、第一油口、第二油口和控制口 ；
[0013]所述压力油口，用于连通压力油路；
[0014]所述回油口，用于连通回油油路；
[0015]所述第一油口和所述第二油口分别用于连通用于升降平衡重的第一液压缸的无杆腔和有杆腔；
[0016]所述控制口，用于连接先导油路和所述第一比例换向阀组的控制油口 ；
[0017]所述压力油路经所述第一比例换向阀组连通所述有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经所述第一比例换向阀组和各所述第一回油副阀连通所
述第二油口。
[0018]优选地，所述第一回油副阀的两控制油口分别通过所述流量控制阀内设置的油道与所述第一比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通。
[0019]优选地，所述第一比例换向阀组包括换向主阀和压力可调式减压阀，所述控制口经所述压力可调式减压阀连通所述换向主阀的控制口，所述减压阀的压力设定值根据各液压缸之间的行程误差确定。
[0020]优选地，所述流量控制阀的阀体内还集成有所述第二比例换向阀组和至少一个第二回油副阀；所述阀体外部进一步设有第三油口、第四油口 ；
[0021 ] 所述第三油口和第四油口，用于连通用于升降平衡重的第二液压缸的无杆腔和有杆腔；
[0022]所述第二比例换向阀组阀的两控制油口与所述控制口连接或断开；
[0023]所述压力油路经所述第二比例换向阀组连通所述第二液压缸的有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经所述第二比例换向阀组和各所述第二回油副阀连通所述第二油口。
[0024]优选地，所述第二比例换向阀组包括第二换向主阀和压力可调式减压阀，所述控制口经所述压力可调式减压阀连通所述换向主阀的控制口，所述减压阀的压力设定值根据各液压缸之间的行程误差确定。
[0025]优选地，所述第二回油副阀的两控制油口分别通过所述流量控制阀内设置的油道与所述第二比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通。[0026]优选地，所述流量控制阀的阀体上还设置有用于连通油箱的溢流油口，各所述减压阀的溢流口连通所述溢流油口。
[0027]本发明所提供的流量控制阀中额外增加了回油通道，液压缸的液压油不只是通过换向阀组的阀口流至回油油路，液压油还通过第一回油副阀流至回油油路，这样可以大大增加回流通道的面积，可以提高液压缸回油腔的回油速度，对于液压缸的调节比较迅速，并且调节精度比较高。
[0028]在上述流量控制阀的基础上，本发明还提供了一种平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，包括用于升降平衡重的第一液压缸和第二液压缸，以及液压泵，液压系统中还设有上述任一项所述的流量控制阀；所述流量控制阀的压力油口连通所述液压泵的出口油路；
[0029]各所述液压缸均设有用于测量其伸缩量的检测部件，还包括控制器，所述控制器接收各所述检测部件的检测信号，并根据所述检测信号判断两所述液压缸的行程误差，当所述行程误差处于允许范围之外时，所述控制器调节相应所述流量控制阀的开度，直至两所述液压缸的行程误差处于允许范围内。
[0030]优选地，还包括两平衡阀，分别设置在所述第一液压缸的无杆腔与所述流量控制阀、第二液压缸的无杆腔与所述流量控制阀之间的连通油路上，所述平衡阀的控制油口与相应液压缸有杆腔连通。
[0031]优选地，所述检测部件为磁致传感器，所述磁致传感器的电子仓设置于所述第一液压缸和第二液压缸的缸底外侧，各液压缸的活塞和活塞杆上设置有同轴安装孔，用于容纳所述磁致传感器的伸出探头，且所述伸出探头与所述安装孔周向动密封。
[0032]此外，本发明还提供了 一种起重机，包括平衡重以及用于控制平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，所述液压控制系统为上述任一项所述的液压控制系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为现有技术中一种典型的平衡重液压缸同步控制的控制原理图；
[0034]图2为现有技术中平衡重组合的结构示意图；
[0035]图3为本发明一种实施例中平衡重液压缸同步控制的控制原理图；
[0036]图4为本发明提供的一种具体实施例中检测部件的安装结构示意图；
[0037]图5为本发明提供的一种具体实施例中液压控制系统的控制流程图。
[0038]其中，图1和图2中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示:
[0039]I液压泵、2控制阀、3第一液压缸、4平衡阀、5第二液压缸、6分流装置、7油箱、8平衡重块、9平衡重块。
[0040]其中，图3至图5中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示:
[0041]10液压泵、11第一换向主阀、12第一副回油阀、13减压阀、20压力控制阀、21第二换向主阀、22第二回油副阀、30第一液压缸、31平衡阀、32检测部件、33第二液压缸、3活塞、312活塞杆、313活塞杆、314伸出探头、321电子仓。
【具体实施方式】
[0042]本发明的核心为提供一种起重机、控制平衡重液压缸同步动作的液压系统及流量调节阀，具有该流量调节阀的液压系统对液压缸的调节比较迅速，且调节精度比较高。
[0043]不失一般性，以流量控制阀在平衡重液压缸同步动作的液压系统中的应用为例介绍技术方案，当然，也不排除本发明所提供的流量控制阀应用于其它系统中调节部件同步性问题。
[0044]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合液压系统图以及控制原理、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0045]请参考图3，图3为本发明一种实施例中平衡重液压缸同步控制的控制原理图。
[0046]本发明提供的平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，包括用于升降平衡重的第一液压缸30和第二液压缸33，以及液压泵10，液压泵10提供压力油，第一液压缸30和第二液压缸33均设有用于测量其伸缩量的检测部件32，检测部件32可以实时检测液压缸的运动行程。液压系统中还设有流量控制阀，流量控制阀包括阀体，集有第一比例换向阀组和至少一个第一回油副阀12 ;阀体外部设置有压力油口 P、回油口 T、第一油口 Al、第二油口BI和控制口 P’ ；压力油口 P，用于连通压力油路，在本文中压力油口 P连通液压泵10，当然两者的连通管路上可以设置压力控制阀20等部件，以便提供稳定的压力；回油口 T，用于连通回油油路；第一油口 Al和第二油口 BI分别用于连通用于升降平衡重的第一液压缸30的无杆腔和有杆腔；控制口 P’，用于连接先导油路和第一比例换向阀组的控制油口。本发明中的压力油路经第一比例换向阀组连通有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经第一比例换向阀组和各第一回油副阀12连通第二油口 BI。
[0047]流量控制阀的压力油口 P连通液压泵10的出口油路，可以直接连通，也可以经过中间部件实现两者的连接，各液压缸中均设置有用于测量其伸缩量的检测部件32，液压控制系统中还包括控制器，控制器接收各检测部件32的检测信号，并根据检测信号判断两液压缸的行程误差，当行程误差处于允许范围之外时，控制器调节相应流量控制阀的开度，直至两液压缸的行程误差处于允许范围内。
[0048]本发明所提供的流量控制阀中额外增加了回油通道，液压缸的液压油不只是通过换向阀组的阀口流至回油油路，液压油还通过第一回油副阀12流至回油油路，这样可以大大增加回流通道的面积，可以提高液压缸回油腔的回油速度，对于液压缸的调节比较迅速，并且调节精度比较高。
[0049]进一步地，第一回油副阀12的两控制油口可以分别通过流量控制阀内设置的油道与第一比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通，这样当第一比例换向阀组的高压油工作口导通时，第一回油副阀12相应侧的控制油口也同时作用有先导压力油，从而第一回油副阀12内部的相应阀口打开，液压缸的相应腔室通过所述第一回油副阀12连通回油油路。
[0050]该设置方式有利于第一比例换向阀和第一回油副阀12同时连通回油油路，增加液压缸回油速度，第一回油副阀12由流量控制阀内部的液压油路控制，可以简化液压系统布置，且控制精度也比较高。
[0051]进一步地，第一比例换向阀组可以包括第一换向主阀11和压力可调式减压阀13，控制口 P’经压力可调式减压阀13连通第一换向主阀11的控制口 P’，减压阀13的压力设定值根据各液压缸之间的行程误差确定。
[0052]上述各实施例中，流量控制阀的阀体内还可以集成有第二比例换向阀组和至少一个第二回油副阀22 ;阀体外部进一步设有第三油口 A2、第四油口 B2 ;第三油口 A2和第四油口 B2，用于连通用于升降平衡重的第二液压缸33的无杆腔和有杆腔；第二比例换向阀组阀的两控制油口与控制口 P’连接或断开；压力油路经第二比例换向阀组连通第二液压缸33的有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经第二比例换向阀组和各第二回油副阀22连通第二油口 BI。
[0053]第二比例换向阀组的结构可以参考第一比例换向阀组的结构，可以包括第二换向主阀21和设置于第二换向主阀的控制油口上的减压阀13。
[0054]这样，控制第一液压缸30和第二液压缸33的流量控制部件都设置在同一阀体中，进一步简化液压系统的外部设置，并且有利于实现控制两液压缸的控制元件之间的动作协调性和同步性。
[0055]同理，第二回油副阀22的两控制油口也可以分别通过所述流量控制阀内设置的油道与所述第二比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通。
[0056]进一步地，上述各实施例中的流量控制阀的阀体上还设置有用于连通油箱的溢流油口 T’，各减压阀13的溢流口连通溢流油口 T’。
[0057]请参考图5，图5为本发明提供的一种具体实施例中液压控制系统的控制流程图。
[0058]本发明用于提升或降落平衡重的液压缸的同步控制主要通过以下步骤进行的，具体如下:
[0059]S1、检测第一液压油缸和第二液压油缸的位移信号；
[0060]S2、根据上述位移信号计算第一液压油缸的位移LI和第二液压油缸的位移L2 ;并判断两者的位移差值是否位于预设值范围内，如果L1-L2>L，则进行步骤S3，否则进行步骤
54；
[0061]经过试验验证，L为5_左右，两液压油缸的同步性控制较佳。
[0062]S3, PID控制模块调节相应液压缸的流量控制阀的电流或电压值；
[0063]S4、判断L1-L2与(-L)的大小，如果L1_L2〈(_L)，则进行步骤S3 ;否则进行步骤
55；
[0064]S5、确定两液压缸为等值电流控制，输出原电流控制相应液压缸动作。
[0065]其中，在进行步骤SI之前还可以增加步骤S01、开始并初始化以及S02、是否进入平衡重操作判断的步骤，如果是，进行步骤SI ;否则结束；同理，步骤S6后还可以增加S7、是否继续进行平衡重操作，如果是返回步骤SI，否则进行步骤S8 ;步骤S8、结束。
[0066]对于检测部件的结构与安装形式可以由多种形式，以下给出了一种优选的实施方式。
[0067]请参考图4，图4为本发明提供的一种具体实施例中检测部件的安装结构示意图；
[0068]检测部件32为磁致传感器，磁致传感器的电子仓321设置于液压缸的缸底外侧，液压缸的活塞3和活塞3杆上设置有同轴安装孔，用于容纳磁致传感器的伸出探头314，且伸出探头与安装孔周向动密封
[0069]磁致伸缩位移传感器测量精度高、使用环境较恶劣的位移和液位测量系统中。具有精度高、重复性好、稳定可靠、非接触式测量、寿命长、安装方便、环境适应性强等特点。
[0070]液压控制系统还可以包括两平衡阀31，分别设置在第一液压缸30的无杆腔与流量控制阀、第二液压缸33的无杆腔与流量控制阀之间的连通油路上，平衡阀31的控制油口与相应液压缸的有杆腔连通。
[0071]此外，本发明还提供了一种起重机，包括平衡重以及用于控制平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，液压系统为上述任一实施例的液压控制系统。
[0072]因起重机包括上述液压控制系统，故起重机也具有液压控制系统的上述技术效
果O
[0073]起重机其他结构请参考现有技术，在此不作赘述。
[0074]以上对本发明所提供的起重机、控制平衡重液压缸同步动作的液压系统及流量调节阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种流量控制阀，其特征在于，包括阀体，所述阀体内集有第一比例换向阀组和至少一个第一回油副阀(12);所述阀体外部设置有压力油口(P)、回油口(T)、第一油口(Al)、第二油口(BI)和控制口 ； 所述压力油口(P)，用于连通压力油路； 所述回油口(T)，用于连通回油油路； 所述第一油口(Al)和所述第二油口(BI)分别用于连通用于升降平衡重的第一液压缸(30)的无杆腔和有杆腔； 所述控制口(P’)，用于连接先导油路和所述第一比例换向阀组的控制油口 ； 所述压力油路经所述第一比例换向阀组连通所述有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经所述第一比例换向阀组和各所述第一回油副阀(12)连通所述第二油口(BI)。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述第一回油副阀(12)的两控制油口分别通过所述流量控制阀内设置的油道与所述第一比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通。
3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，所述第一比例换向阀组包括换向主阀和压力可调式减压阀(13)，所述控制口(P’)经所述压力可调式减压阀(13)连通所述换向主阀的控制口(P’)，所述减压阀(13)的压力设定值根据各液压缸之间的行程误差确定。
4.根据权利要求1至3任一项所述的流量控制阀，其特征在于，所述流量控制阀的阀体内还集成有所述第二比例换向阀组和至少一个第二回油副阀(22);所述阀体外部进一步设有第三油口(A2)、第四油口(B2)； 所述第三油口(A2)和第四油口(B2)，用于连通用于升降平衡重的第二液压缸(33)的无杆腔和有杆腔； 所述第二比例换向阀组阀的两控制油口与所述控制口(P’)连接或断开； 所述压力油路经所述第二比例换向阀组连通所述第二液压缸(33)的有杆腔和无杆腔两者之一，另一者中的液压油至少分为两路，分别经所述第二比例换向阀组和各所述第二回油副阀(22)连通所述第二油口(BI)。
5.根据权利要求4所述的流量控制阀，其特征在于，所述第二回油副阀(22)的两控制油口分别通过所述流量控制阀内设置的油道与所述第二比例换向阀组的高压油工作口和低压油工作口连通。
6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述第二比例换向阀组包括第二换向主阀(21)和压力可调式减压阀(13 )，所述控制口( P ’)经所述压力可调式减压阀(13 )连通所述换向主阀的控制口(P’)，所述减压阀(13)的压力设定值根据各液压缸之间的行程误差确定。
7.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述流量控制阀的阀体上还设置有用于连通油箱的溢流油口(T’)，各所述减压阀(13)的溢流口连通所述溢流油口(T’)。
8.一种平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，包括用于升降平衡重的第一液压缸(30)和第二液压缸(33)，以及液压泵，其特征在于， 液压系统中还设有上述权利要求1至7任一项所述的流量控制阀；所述流量控制阀的压力油口连通所述液压泵的出口油路； 各所述液压缸均设有用于测量其伸缩量的检测部件(32)，还包括控制器，所述控制器接收各所述检测部件(32)的检测信号，并根据所述检测信号判断两所述液压缸的行程误差，当所述行程误差处于允许范围之外时，所述控制器调节相应所述流量控制阀的开度，直至两所述液压缸的行程误差处于允许范围内。
9.根据权利要求8所述的液压控制系统，其特征在于，还包括两平衡阀，分别设置在所述第一液压缸(30)的无杆腔与所述流量控制阀、第二液压缸(33)的无杆腔与所述流量控制阀之间的连通油路上，所述平衡阀的控制油口与相应液压缸有杆腔连通。
10.根据权利要求8所述的液压控制系统，其特征在于，所述检测部件(32)为磁致传感器，所述磁致传感器的电子仓设置于所述第一液压缸和第二液压缸的缸底外侧，各液压缸的活塞和活塞杆上设置有同轴安装孔，用于容纳所述磁致传感器的伸出探头，且所述伸出探头与所述安装孔周向动密封。
11.一种起重机，包括平衡重以及用于控制平衡重液压缸同步动作的液压控制系统，其特征在于，所述 液压控制系统为权利要求7至10任一项所述的液压控制系统。
【文档编号】F15B11/16GK103591075SQ201310634677
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】冯文昌, 王守伟, 郁中太, 赵磊, 靳亮 申请人:徐州重型机械有限公司