专利名称：起重机回转速度控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械回转速度液压控制技术，特别是涉及一 种起重机回转速度控制系统。
背景技术：
工程起重机，如汽车起重机、港口轮胎起重机、越野轮胎起重机、 全路面起重机和塔式起重机等工程起重机械，绝大多数都具有起重机 上车相对起重机下车的回转功能，使起重机能够完成作业操作。在起 重机工作过程中，起重机上车吊起重物转动一定的角度后，将重物卸 载，然后，起重机上车再执行回转作业，进而完成一个工作循环。
目前，实现起重机上车回转驱动和调速的液压系统主要包括闭式 泵控调速系统和开式阀控调速系统，所述闭式泵控调速系统由液压泵 和液压马达组成一个闭式液压回3各，通过调节液压泵的排量来调节液 压系统的流量，进而调节起重机上车的回转速度。所述开式阀控调速 系统由液压泵、液压阀、液压马达组成，通过液压比例阀调节液压泵 出口流量供应到液压马达的比例，据此控制起重机的回转速度，多余 的油和马达回油回流到液压油箱中。开式阀控调速系统是目前主要使 用的回转调速系统。
图1示出公知的开式阀控调速系统的结构图，以下对该系统的结 构和原理作简要说明。
该开式阀控调速装置包括油箱la、液压泵2a、液压比例控制阀 4a、液压马达5a和先导控制液压阀6a,所述液压泵2a的进口连4妄油 箱la,其出口与所述液压比例阀4a的入口连接，所述液压马达5a的 入口与所述液压比例控制阀4a的出口连接。
所述先导控制液压阀6a根据先导手柄M的倾斜角度以及倾斜方 向，向液压比例控制阀4a提供一定大小的先导压力Sl或者Sr，控制 液压比例控制阀4a的阔芯动作。所述液压比例控制岡4a^4居先导压 力方向和工作位置，而处于不同的工作位置以及开口大小，从而在其出口提供不同方向和流量的液压油；该液压油提供给液压马达5a，使 液压马达5a实现不同的旋转方向和速度，控制起重机上车的回转方向 和速度。
回转速度是起重机工作的重要指标，提高回转速度，可以缩短作 业循环的时间，提高作业效率。但是，起重机的回转速度越高，其操 作的安全性和稳定性往往越差，因而，控制起重机以尽可能高的回转 速度回转，但是又不致引起安全和稳定性问题，是提高起重机性能的 重要方面。上述公知的开式阀控调速系统虽然能够控制起重机上车作 不同转速的回转运动，但是，该装置提供的回转速度变化范围较小。 如果为了满足高速回转的需求，该装置中可以选择较大额定流量的液 压泵和液压比例控制阀，但是，这种配置会使先导手柄对回转速度的 敏感度较大，使操作者无法很好的进行重载时的低速回转操控，造成 安全隐患。相反，如果强调低速回转控制，则必须选择额定流量较小 的液压泵和液压比例控制阀，这种配置可以使起重机低速操控性好， 但是，当起重机处于轻载时，操作者即使将先导手柄打到极限位置， 也不能获得很高回转速度，造成操作时间延长。
实用新型内容
本实用新型的发明目的是提供一种起重机回转速度控制装置，该 装置可以使起重机具有较好的低速回转操控性能，并且在需要进行高 速回转时，起重机还能够获得足够的回转速度。
本实用新型提供的起重机回转速度控制系统，包括液压油箱、主 液压泵、比例控制液压阀、回转液压马达、先导控制液压阀，其中主 液压泵的进口从液压油箱中抽出 一定流量的液压油，并从其出口泵送 到比例控制液压阀的进口 ，该比例控制液压阀在先导控制液压阀的控 制下，对该液压油进行流量和方向控制后，提供给所述回转液压马达， 该装置还包括补充液压泵和分合流控制液压阀，所述补充液压泵从液 压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压 阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第 一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者连接直通液压油箱的管路；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选
择工作在第一、第二两个工作位置之一上；当处于第一工作位置时， 其进口仅与第一出口连通，当处于第二工作位置时，其进口仅与第二 出口连通。
优选地，该分合流控制液压阀的控制部为电石兹线圈，通过该电磁 线圈的得失电控制该分合流控制液压阀所在的工作位置。
优选地，所述起重机的控制面板上具有控制分合流控制液压阀电 磁线圈得、失电的切换开关。
优选地，该起重机具有^r测起重机的负载状况的负载检测单元； 起重机具有接收该负载检测单元的检测结果，并根据该负载检测结果 判断起重机的负载处于轻、重何种状态，进而根据该状态以及预定的 控制策略确定向分合流控制液压阀输出控制信号的控制器，该控制器 具有连接所述分合流控制液压阀控制部输出线，通过该输出线可输出 所确定的控制信号到所述分合流控制液压阀的电磁线圈。
优选地，所述起重机为具有街架臂的起重机，所迷负载检测单元 具体是安装在起重机钢丝绳上的拉力传感器。
优选地，所述起重机为箱形伸缩臂的起重机，所述负载检测单元 具体是检测起重臂液压油缸的压力传感器和安装在起重臂根部检测起 重臂抬起角度的角度传感器，根据起重臂液压油缸油压和起重臂抬起 角度两者与起重机负栽之间的关系公式，即可获得起重机负栽状态。优选地，还具有/人主管^各连接到液压油箱的溢流回3各。 与现有技术起重机回转速度控制装置相比，本实用新型提供起重 机回转速度控制装置设置了由独立油源和分合流控制液压阀组成的补 充液压流量管路，该管路通过分合流液压阀的控制，可根据对回转速 度的控制要求，改变液压油的流向。当需要高速回转时，则该分合流 控制液压岡将该油源的液压油提供给回转液压马达，回转液压马达由 于获得来自两个独立供油的油源的流量，从而使其可以提供较高的回 转速度输出。当需要工作在低速回转状态时，则该分合流控制液压阀 不向回转液压马达^是供所述独立油源It出的液压油，4吏回转液压马达 获得的液压油流量较低，从而使先导手柄对回转速度控制的敏感度降 低，获得良好的低速操控性能。
本实用新型的进一步的优选实施例中，设置若干传感器检测起重 机负载量，通过该检测值，并结合预先设置的控制阀值，可以判断起 重机当前负载属于高、低何种状况，并据此切换所述分合流控制阀的 通断状况，从而使起重机的操控性始终符合实际需求。
图1为现有技术回转速度控制系统原理图； 图2为本实用新型第一实施例液压系统原理图； 图3为本实用新型第一实施例起重机手柄倾角和回转速度关系的 示意图4为本实用新型第二实施例的单元框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面结合 附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。
请参阅图2，该图为本实用新型第一实施例液压系统原理图。
本实用新型第 一 实施例的回转速度控制系统主要包括液压油箱 1、主液压泵2-l、补充液压泵2-2、分合流控制液压阀3、比例控制 液压阀4、回转液压马达5和先导控制液压阀6。
所述主液压泵2-1的进口连4妾液压油箱1,用于抽取液压油箱1中的液压油，并乂人其出口泵送到比例控制液压阀4的进口 。所述比例
控制液压阀4为三相六通阀，该三相六通阀的进口包括左进口 A、中 间进口 B、右进口 C，所述主液压泵2-1的出口连接的是左进口 A和 中间进口 B;该三相六通阀的出口包括左出口 D、中间出口 E、右出 口 F。该三相六通阀的三个工作位置分别是图l所示的左侧的第一工 作位置、中间的第二工作位置、右侧的第三工作位置。当该液压阀处 于第一工作位置时，其左进口 A和左出口 D连通，右进口 C和右出 口F连通，中间进口 B和中间进口 E均处于关断状态；当该液压阀处 于第二工作位置时，其中间进口 B与中间出口 E连通，其左出口D、 右出口 F均与右进口 C连通；当该液压阀处于第三工作位置时，其左 进口A与右出口F连通，其右进口 C与左出口 D连通，中间进口 B 和中间进口 E均处于关断状态。该液压阀的左出口 D和右出口 F分别 连接回转液压马达5的第一端口 G和第二端口 H，其右进口 C、中间 出口 E连接液压油箱1。该比例控制液压阀4的左右两端为先导压力 的加载端，其中左加载端加载先导压力Sl,右加载端加载先导压力Sr; 上述两个先导压力均由先导控制液压泵6在先导手柄M的控制下提 供。图中示出先导控制液压阀6通过第一输入端口 T、第二输入端口 P获得来自先导泵(图未示)的压力油，并通过输出端口 Pl提供先导 压力Sr，通过输出端口 P2提供先导压力Sl。这两个先导压力在先导 手柄M的控制下相互切换输出，并且随着操作手柄的倾斜角度增大而 增大。所述比例控制液压阀4随着先导压力的增大，其进出口开度增 大，可以通过更多的液压油流量，这样，通过控制先导手柄就可以获 得对比例液压控制阀4的输出流量控制。
该回转速度控制装置还包括补充液压泵2-2，该补充液压泵2-2 的进口连接液压油箱1,其出口连接分合流控制液压阀3的进口 I。该 分合流控制液压阀3为两相三通阀；其进口 I如上所述连4妄补充液压 泵2-2出口 ，其左出口 J连4妄到主液压泵2-1的出口管，其右出口 K 连接其它需油管路，例如连接到冷却系统等，该右出口K也可以通过 管^各直^妄连4^到液压油箱1。该分合流控制液压阀3为电f兹控制液压阀，通过电磁线圈Yl的得失电，该分合流控制液压阀3位于不同的 工作位置上。当电磁线圈Y1得电时，该分合流控制液压阀3处于第 一工作位置，进口 I与左出口 J连通；当电,兹线圏Yl失电时，该控制 阀处于第二工作位置，进口I与出口K连通。
上述回转速度控制装置中，还具有溢流回路，图2中示出，该溢 流回路将所述比例控制液压阀4与主液压泵2-1连接的进口通过溢流 阀7连4妻至液压油箱1。所述主液压泵2-1以及补充液压泵2-2泵送的 液压油中无法完全通过比例控制液压阀4送出到液压马达5的流量部 分，可通过该溢流管^各直4妄回流到液压油箱1。实际上，该溢流回i 各 只要安装在主管路和液压油箱之间即可，例如可以连接在液压马达5 的一个进口位置，或者所述比例控制液压阀4的出口位置。该回转速 度控制装置中还具有第一单向阀8和第二单向阀9,上述单向阀分别 连4妄在主液压泵2-1的出口和补充液压泵2-2的出口 ，其作用是^f呆i正 液压油的单向流动，防止液压油回流。
上述回转速度控制装置的工作原理如下所述。
当起重机处于轻载状态，其回转速度要求较高时，所述分合流控 制液压阀3在电磁铁Yl的控制下处于第一工作位置，其进口 I与左 出口 J连通，4吏补充液压泵2-2泵出的液压油通过主液压泵2-1的出 口管流向比例控制液压阀4的进口 ， 乂人而4吏补充液压泵2-2泵送的液 压流量可以在所述比例控制液压阀4的控制下，提供给所述回转液压 马达5。此时，由于总供油量大，所述先导手柄M的一定倾角可以使 回转液压马达5的液压流量发生较大的变化，从而使回转速度发生较 大的变化，并最终获得较大的最高回转速度。图3示出为先导手柄倾 角和回转速度关系图，该工作状态下手柄倾角和回转速度的关系为图 3的斜线XI。
当起重机处于重载状态，其回转速度要求较低，对回转的低速控 制性能要求较高。此时，所述分合流控制液压阀3在电磁铁Yl的控 制下处于第二工作位置，其进口 I与右出口 K连通，使补充液压泵2-2 泵出的液压油通过该分合流控制液压阀3输出到其它需油回5^，例如输出到冷却系统的液压回路，^^补充液压泵2-2泵送的液压油流量提 供驱动冷却风扇等，实现一些辅助功能。此时，由于提供到液压马达 5的总供油量小，所述先导手柄M的一定倾角使回转液压马达5的液 压流量发生的变化较小，从而使回转速度发生较小的变化，最终获得 的最高回转速度也比较小。图3示出该工作状态下手柄倾角和回转速 度的关系为图3的斜线XII。
可以看出，上述两种工作状态可以分别满足轻载时高速回转的要 求，以及重载时所需的低速回转的操控性能要求，克服了现有技术下 两种控制要求无法兼顾的弊端。
在上述起重机回转速度控制系统中，其关键是控制所述分合流控 制液压阀3的工作状态，在该第一实施例中，可以通过手动切换开关 控制电磁铁Yl,使其通电或者失电，从而使分合流控制液压阀3在两 个工作状态间选择。上述手动切换开关具体可以是安装在驾驶室中操 作面板上的一个专用操作开关，当然也可以采用其它形式。
在进行上述选择之前，需要判断起重机的负载情况，这一判断可 以由操作者根据自己的经验目测判断。
上述第一实施例尽管提供了一个能够兼顾低速、高速性能的起重 机回转速度控制装置，但是，该装置需要操作者根据情况进行工作状 态的选择。本实用新型第二实施例提供一种起重机回转速度控制系统， 该系统在上述第一实施例的基础上，在起重机的相关部位设置若干检 测元件，这些检测元件能够检测出起重机负载的重量，并根据检测结 果控制所述分合流控制液压阀的工作位置，从而获得与起重机当前工 作状况相适应的手柄倾角和回转速度曲线。
请参看图4,该图为本实用新型第二实施例的控制框图。该实施 例的液压控制部分和第 一实施例相同，只是增加了对分合流控制液压 阀的自动控制部分，因此该控制框图仅示出该部分的控制原理，液压 系统的其它部分不予i兌明。
如图4所示，该起重机回转速度控制系统包括负载才企测装置41、 控制器42以及分合流控制液压阀控制部43。所述负载检测装置41用于检测起重机负载量。
具体的检测装置根据起重机的具体形式有所不同。对于具有軒架 臂的起重机，该检测装置为安装在钢丝绳上的拉力传感器，该拉力传 感器直接通过检测钢丝绳上承受的拉力，即可获得起重机负载量。
对于使用箱形伸缩臂的起重机，由于不存在直接承受重量的钢丝 绳，其负载检测装置是安装在起重臂液压油缸上的压力传感器和安装 在起重臂根部的角度传感器，所述压力传感器用于检测该油缸中液压 油的油压，该油压取决于加载在油缸上的负荷，因此^f吏用该油压既可
以较好反映该起重臂液压油缸的负荷程度。由于起重臂抬起角度不同， 该起重臂液压油缸分担的负荷不同，因此，实际负载的大小不仅仅和 油压相关，还与起重臂抬起角度相关。根据上述关系，可以通过检测 起重臂抬起角度和液压油缸的油压，计算出起重机的实际负载。由于 起重臂抬起角度和液压油缸油压两者与实际负载之间的关系与各类起 重机的结构相关，需要根据不同机型和臂架质量分布情况建立一个计 算公式计算负载重量，该公式可以在样机试验中修正和标定，其具体 方式现有技术中存在多种实现途径，而且并非本实用新型关注的要点， 在此不予详述。
所述控制器42为起重机的核心控制器件，该控制器42在本实施 例中的作用是接收所述负载检测装置41输出的负载检测结果，并根据 该结果判断负载的轻、重，并以该判断结果为依据，根据预定的控制 策略，输出对分合流控制液压阀控制部33的控制信号。
所述分合流控制液压阀控制部43接收所述控制器42输出的控制 信号，并在该信号作用下使分合流控制液压阀工作在所需的工作位置。 第 一 实施例中的分合流控制液压阀的电磁线圏即为其控制部，对于该 实施例，控制信号为向电磁线圈提供的高低电平，该高低电平控制电 >磁线圈的^f兹性，^v而控制分合流控制液压阀的所处的工作位置。
上述控制系统控制的具体方式依赖于控制器42执行的控制策略。 该控制器4 2采用的具体控制策略可以根据需要制定，以下提供 一 种较 为简单的控制策略。首先，预设第一负载门槛值Gl和第二负载门槛值G2,并且
GKG2;当检测获得的负载大于G2时，说明起重机处于重载工作状 态，此时，向分合流控制液压阀控制部43输出的控制信号使该液压阀 处于第一工作位置，补充液压泵输出的液压油提供给其它油路或者直 接回到液压油箱，使手柄倾角和回转速度的关系处于图3的XII斜线 上。当检测获得的负载小于Gl时，说明起重机处于轻载工作状态， 此时，向分合流控制液压阀控制部43输出的控制信号使该液压阀处于
左工作位置，补充液压泵tr出的液压油提供纟会回转液压马达， <吏手柄
倾角和回转速度的关系处于图3的XI斜线上。第一负载门槛值Gl和 第二负载门槛值G2之间有适当的差值，使回转速度控制装置不至于 在两种工作状态之间反复跳变，造成工作状态不稳定。
通过上述控制过程，可以实现起重机自动根据负载状态工作在合 适的特性曲线上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还 可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保 护范围。
权利要求1.一种起重机回转速度控制系统，包括液压油箱、主液压泵、比例控制液压阀、回转液压马达、先导控制液压阀，其中主液压泵的进口从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到比例控制液压阀的进口，该比例控制液压阀在先导控制液压阀的控制下，对该液压油进行流量和方向控制后，提供给所述回转液压马达，其特征在于，该装置还包括补充液压泵和分合流控制液压阀，所述补充液压泵从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者连接直通液压油箱的管路；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选择工作在第一、第二两个工作位置之一上；当处于第一工作位置时，其进口仅与第一出口连通，当处于第二工作位置时，其进口仅与第二出口连通。
2、 根据权利要求1所述的起重机回转速度控制系统，其特征在 于，该分合流控制液压阀的控制部为电磁线圈，通过该电磁线圈的得 失电控制该分合流控制液压阀所在的工作位置。
3、 根据权利要求2所述的起重机回转速度控制系统，其特征在 于，所述起重机的控制面板上具有控制分合流控制液压阀电磁线圏得、 失电的切换开关。
4、 根据权利要求2所述的起重机回转速度控制系统，其特征在于，该起重机具有检测起重机的负载状况的负载检测单元；起重机具 有接收该负载检测单元的检测结果，并根据该负载检测结果判断起重 机的负载处于轻、重何种状态，进而根据该状态以及预定的控制策略 确定向分合流控制液压阀输出控制信号的控制器，该控制器具有连接 所述分合流控制液压阀控制部输出线，通过该输出线可输出所确定的 控制信号到所述分合流控制液压阔的电磁线圈。
5、 根据权利要求4所述的起重机回转速度控制系统，其特征在 于，所述起重机为具有街架臂的起重机，所述负载检测单元具体是安装在起重机钢丝绳上的拉力传感器。
6、 根据权利要求4所述的起重机回转速度控制系统，其特征在 于，所述起重机为箱形伸缩臂的起重机，所述负载检测单元具体是检 测起重臂液压油缸的压力传感器和安装在起重臂根部检测起重臂抬起 角度的角度传感器，根据起重臂液压油缸油压和起重臂抬起角度两者 与起重机负载之间的关系公式，即可获得起重机负载状态。
7、 根据权利要求l-6任一项所述的起重机回转速度控制系统，其 特征在于，还具有从主管路连接到液压油箱的溢流回路。
专利摘要本实用新型提供一种起重机回转速度控制系统，包括补充液压泵和分合流控制液压阀，补充液压泵从液压油箱中抽出一定流量的液压油，并从其出口泵送到分合流控制液压阀的进口，所述分合流控制液压阀具有第一出口、第二出口，其中第一出口连接主液压泵出口管，第二出口连接其它需油管路或者直通液压油箱；该分合流控制液压阀通过其控制部的控制，可选择工作在第一、第二两个工作位置之一上，其进口分别仅与第一出口连通，或者仅与第二出口连通。与现有技术相比，该起重机回转速度控制装置设置了由独立油源和分合流控制液压阀组成的补充液压流量管路，使先导手柄对回转速度控制的敏感度发生变化，获得良好的操控性能。
文档编号B66C23/00GK201165455SQ20072019589
公开日2008年12月17日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者军 刘, 曹显利, 李翠英 申请人:三一重工股份有限公司