专利名称：工程机械及其卷扬液压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制系统，特别涉及一种工程机械及其卷扬液压控制系统。
背景技术：
卷扬机构是工程机械例如起重机的重要工作构件，用于吊起或者下放重物。由于每次吊装作业的重物的重量不一样，吊装作业时希望重物重的时候能吊起来，重物轻的时候能吊升速度快一些，也即达到八字要求重载低速、轻载高速，因此根据起重机的作业工况要求，卷扬机构一般都采用变量马达进行驱动。在使用初始摆角为大摆角的变量马达时，一般都 是使用开关阀(如电磁阀)对马达进行变量控制，在主泵单位时间供油量一定的情况下，马达的在初始时转速最低，由马达带动的卷扬卷筒的转速亦最低。如需马达高速运转，就需要电磁阀通电，电磁阀通电后马达的摆角摆到最小，在单位时间供油量一定的情况下，马达的转速最高，卷扬卷筒的转速亦最闻。就变量马达的特性而言，马达的排量随着其X 口先导控制压力的变化而变化，通过控制马达的X 口处的压力，可以控制马达的摆角。因为电磁阀属于开关量，当电磁阀失电时，X 口处的压力为OMPa;当电磁阀得电时，X 口处的压力达到一定值，所以由电磁阀控制X口处的压力进而控制马达的摆角时，马达只有两种状态，即最大摆角和最小摆角，所对应的马达转速只有最低转速和最高转速。因此，由电磁阀控制X 口压力，马达就只有两种状态,要么最大摆角(对应马达最低转速)，要么最小摆角(对应马达最高转速)，且在电磁阀得电与失电的切换过程中，马达摆角突然变大和减小，给整个卷扬动作会造成很大冲击，另外也会对马达造成损害，马达长时间在此工况下工作，势必影响使用寿命，对整机的操作也带来了安全隐患。
发明内容因此，本实用新型提供一种卷扬液压控制系统，以克服现有技术中马达摆角突然变大和减小所产生的液压冲击及对马达造成的损害。本实用新型提供还一种具有卷扬液压控制系统的工程机械。本实用新型提出的一种卷扬液压控制系统，包括驱动卷扬的变量马达、驱动变量马达的主泵、提供油液的液压油箱、及比例压力控制阀，所述变量马达包括马达主体及变量机构，所述变量机构具有控制油口，所述变量马达的排量随着输入所述控制油口的先导控制压力的变化而变化，所述比例压力控制阀与所述控制油口相连，所述比例压力控制阀随着开度的变化而输出连续变化的先导控制压力至所述控制油口。在本实用新型的一个较佳实施例中，所述比例压力控制阀与脚踏板相连，所述比例压力控制阀的开度由所述脚踏板控制。在本实用新型的一个较佳实施例中，所述比例压力控制阀与手柄相连，所述比例压力控制阀的开度由所述手柄控制。[0011]在本实用新型的一个较佳实施例中，所述卷扬液压控制系统还包括卷扬制动缸、卷扬制动阀、卷扬平衡阀、及换向阀，卷扬制动缸与马达主体的转轴相连并对转轴进行制动，卷扬制动阀与卷扬制动缸相连并控制卷扬制动缸的作动，卷扬平衡阀连接在马达主体和换向阀之间，换向阀连接在主泵与马达主体之间。本实用新型提出的一种工程机械，包括卷扬机构和卷扬液压控制系统，所述卷扬液压控制系统对所述卷扬机构的作业进行控制。在本实用新型的一个较佳实施例中，所述工程机械还包括操纵室，所述比例压力控制阀安装在所述操纵室内。本实用新型的技术效果是卷扬液压控制系统采用比例压力控制阀输出连续变化的先导控制压力至变量机构的控制油口，使变量马达的排量随着输入控制油口的先导控制压力的变化而连续无极变化，有效解决了在马达变量过程中引起的液压冲击，降低了马达的故障率，且马达的排量处于无级变化的状态，提高了整机操控的安全性和操控性。
为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图I是本实用新型其中一实施中卷扬液压控制系统的示意图。图2是图I中的比例压力控制阀的输出压力和其开度变化的一种关系图。图3是本实用新型另一实施例中卷扬液压控制系统的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如下。请参阅图I，其为依照本实用新型一实施例所揭示的卷扬液压控制系统，包括驱动卷扬的变量马达10、驱动变量马达10的主泵11、提供油液的液压油箱12、与变量马达10相连的卷扬制动缸13和卷扬平衡阀14、与变量马达10和主泵11相连的换向阀17、与卷扬制动缸13相连的卷扬制动阀15、以及比例压力控制阀18。更为具体地，变量马达10为先导压力控制变量柱塞马达，包括马达主体IOa和变量机构IOb两大部分，马达主体IOa具有A、B两个工作油口，变量机构IOb包括变量缸101、变量活塞102、拨杆103、先导压力控制伺服阀104 (简称伺服阀104)、压力截断控制阀105(简称控制阀105)、调压弹簧106、反馈弹簧107、及两个单向阀108、109，变量机构IOb具有X 口(控制油口)，X 口与比例压力控制阀18相连。换向阀17可以为三位四通手动换向阀，换向阀17连接在主泵11与马达主体IOa之间，用于控制马达主体IOa的运行、换向及停止。换向阀17的其中一个工作油口(例如A口)与马达主体IOa的其中一个工作油口(例如A 口)相连，换向阀17的另一个工作油口(例如B 口)与马达主体IOa的另一个工作油口(例如B 口)相连。卷扬平衡阀14连接在马达主体IOa和换向阀17之间，例如连接在马达主体IOa的A 口和换向阀17的A 口之间。卷扬制动缸13与马达主体IOa的转轴相连并对转轴进行制动，卷扬制动阀15与卷扬制动缸13相连并用于控制卷扬制动缸13对马达主体IOa的转轴进行制动或解除制动。当换向阀17在左位时，主泵11提供的油液经过换向阀17进入卷扬平衡阀14，同步地，卷扬制动阀15的阀芯被主泵11提供的油液推移至右位，控制油源从卷扬制动阀15的P 口进入，将卷扬制动缸13解锁打开，同时主泵11的油液通过卷扬平衡阀14后进入马达10的A 口，推动马达10工作，油液经马达10的B 口回油至液压油箱12，形成液压系统的循环。当换向阀17在右位时，主泵11提供的油液经过换向阀17进入马达10的B 口，推动马达10工作，同步地，卷扬制动阀15的阀芯被主泵11提供的油液推移至右位，控制油源从卷扬制动阀15的P 口进入，将卷扬制动缸13解锁打开，同时卷扬平衡阀14被主泵11提供的油液推移至左位，油液经马达10的A 口和卷扬平衡阀14回油至液压油箱12，形成液压系统的循环。 变量马达10开始工作时，其初始摆角为大摆角，初始排量为最大排量。变量马达10的排量随着其X 口先导控制压力的变化而变化，通过控制变量马达10的X 口处的压力，可以控制变量马达10的摆角及排量。控制油源从比例压力控制阀18的P 口进入，比例压力控制阀18将控制油源的压力转换成先导控制压力输出，比例压力控制阀18与马达10的X 口相连，比例压力控制阀18可以随着其开度的变化而输出连续变化的先导控制压力。在本实施例中，比例压力控制阀18与一脚踏板18a相连，比例压力控制阀18的开度由脚踏板18a控制，即利用脚施加在脚踏板18a上的力度来控制脚踏板18a的行程变化，进而带动比例压力控制阀18的开度变化，实现比例压力控制阀18输出连续变化的先导控制压力。图2示出了比例压力控制阀18的输出压力和其开度的其中一种变化关系，其中横轴表示脚踏板18a的角度变化(相当于改变比例压力控制阀18的开度)，纵轴表示比例压力控制阀18的输出压力变化，从图2可以看出，当脚踏板18a角度增大时，比例压力控制阀18的输出压力也同步增大。图2仅是举例说明，本实用新型的比例压力控制阀18的输出压力和其开度变化关系不以图2为限。针对变量机构IOb对变量马达10的排量进行改变的工作原理为变量马达10起始为最大摆角和最大排量，当变量马达10的工作压力低于控制阀105的设定压力时，控制阀105不起控制作用。主泵11向变量马达10的A、B工作油口任意一工作油口提供压力油时，压力油都能通过单向阀108、109进入变量缸101的小腔(有杆腔)，即变量缸101的小腔常通高压。当X 口的先导控制压力升高，先导控制压力油作用在伺服阀104的阀芯上的力将克服调压弹簧106和反馈弹簧107的合力，推动伺服阀104的阀芯向右移动，当先导控制压力升高至马达变量起始压力时，伺服阀104将处于中位。如果先导控制压力继续升高，伺服阀104的阀芯将进一步右移，伺服阀104处于左位机能，主泵11的压力油将通过伺服阀104和控制阀105进入变量缸101的大腔(无杆腔)。由于变量活塞102两端的面积不相等，当两端都受压力油作用时，变量活塞102将向左移动，固定在变量活塞102上的拨杆103将带动配油盘和缸体摆动，使缸体和主轴之间的夹角减小，从而使马达排量变小。同时，拨杆103将压缩反馈弹簧107，反馈弹簧107作用在伺服阀104的阀芯上的力将增大，迫使阀芯向左移动直到伺服阀104回到中位，变量缸101的大腔的油道被封闭，马达停止变量，此时马达将处于一个与先导控制压力相对应的排量位置。当X 口的先导控制压力降低，伺服阀104的阀芯上的力平衡被打破，弹簧力大于先导控制液压力，伺服阀104将由中位机能变为右位机能，变量缸101的大腔变为低压，在小腔压力油的作用下，变量活塞102将向右移动，固定在变量活塞102上的拨杆103将带动配油盘和缸体摆动,使缸体和主轴之间的夹角增大,从而使马达排量变大。同时，由于拨杆103随变量活塞102向右移动，反馈弹簧107压缩量将减少，反馈弹簧107作用在伺服阀104的阀芯上的力将减小，伺服阀104的阀芯将向右移动直到伺服阀104处于中位，变量缸101的大腔的油道被封闭，马达停止变量，此时马达将处于一个与先导控制压力相对应的排量位置。综上所述，当先导控制压力在马达10的变量起始压力和变量终止压力之间变化时，使马达10的排量随着X 口先导控制压力的变化而 在最大排量和最小排量之间无极变化。当马达工作压力低于控制阀105的设定压力时，控制阀105处于右位机能，控制阀105仅是伺服阀104和变量缸101的大腔之间的一段油液通道，马达10完全受先导压力的控制。当马达工作压力升高，达到控制阀105的设定压力时，控制阀105将切换到左位机能位置，此时变量缸101的大腔与低压油路接通，变量活塞102将在小腔压力油的作用下向右移动，使马达排量变大。由于马达10的输出扭矩是根据负载的需要决定的，对于一个确定的负载来说，所需的输出扭矩也是确定的，而马达输出扭矩是其排量与进出口压差的乘积，在马达工作压力大于控制阀105的设定压力时，马达的排量持续增大，直到马达的工作压力下降到控制阀105的设定压力以下。总之，控制阀105的功能就是根据外部负载的变化自动改变马达排量，使马达工作压力保持在设定范围之内。由图I和图2可见，比例压力控制阀18的输出压力与其开度成比例变化，所以输出到X 口的先导控制压力与比例压力控制阀18的开度成比例变化，依上述原理，马达10的排量就会与X 口的先导控制压力成比例连续变化，此时马达10不只是处于最大排量或者最小排量两种状态，而是随着比例压力控制阀18开度的变化在最大排量和最小排量之间连续无级变化，因此在马达10变量过程中不会有液压冲击，且可以减轻对马达10的损害。本实用新型还提供一种具有卷扬机构和上述卷扬液压控制系统的工程机械，卷扬液压控制系统对卷扬机构的作业进行控制，比例压力控制阀18安装在操纵室内，利用安装在操纵室内的比例压力控制阀18输出的比例压力信号来控制马达的排量，使马达的排量在最大排量和最小排量之间连续无级变化。本实用新型的另一实施例如图3所示，与图I不同的是，图3中的卷扬液压控制系统的比例压力控制阀19改用手动操作方式，所述比例压力控制阀19与手柄19a相连，比例压力控制阀19的开度由手柄19a进行控制，由手柄19a替代图I中的脚踏板18a，同样是通过改变比例压力控制阀19的开度，达到改变比例压力控制阀19的输出压力的效果，其余结构与原理与图I相同，在此不赘述。本实用新型的卷扬液压控制系统采用比例压力控制阀18、19输出连续变化的先导控制压力至变量机构10b，由变量机构IOb控制马达的排量在最大排量和最小排量之间连续变量，有效解决了传统使用开关阀在马达变量过程中引起的液压冲击，降低了马达的故障率，且马达的排量处于连续无级变化的状态，提高了整机操控的安全性和操控性。[0037]可以理解的，输入卷扬制动阀15的P 口处的控制油源和输入比例压力控制阀18、19的P 口处的控制油源可以为独立的油源，也可以从主泵10中接出分支形成。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范 围内。
权利要求1.一种卷扬液压控制系统，其特征在于，包括驱动卷扬的变量马达、驱动变量马达的主泵、提供油液的液压油箱、及比例压力控制阀，所述变量马达包括马达主体及变量机构，所述变量机构具有控制油口，所述变量马达的排量随着输入所述控制油口的先导控制压力的变化而变化，所述比例压力控制阀与所述控制油口相连，所述比例压力控制阀随着开度的变化而输出连续变化的先导控制压力至所述控制油口。
2.如权利要求I所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述比例压力控制阀与脚踏板相连，所述比例压力控制阀的开度由所述脚踏板控制。
3.如权利要求I所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述比例压力控制阀与手柄相连，所述比例压力控制阀的开度由所述手柄控制。
4.如权利要求I所述的卷扬液压控制系统，其特征在于，所述卷扬液压控制系统还包括卷扬制动缸、卷扬制动阀、卷扬平衡阀、及换向阀，卷扬制动缸与马达主体的转轴相连并对转轴进行制动，卷扬制动阀与卷扬制动缸相连并控制卷扬制动缸的作动，卷扬平衡阀连接在马达主体和换向阀之间，换向阀连接在主泵与马达主体之间。
5.一种工程机械，包括卷扬机构和卷扬液压控制系统，其特征在于，所述卷扬液压控制系统为根据权利要求I至4任意一项所述的卷扬液压控制系统，所述卷扬液压控制系统对所述卷扬机构的作业进行控制。
6.如权利要求5所述的工程机械，其特征在于，还包括操纵室，所述比例压力控制阀安装在所述操纵室内。
专利摘要一种卷扬液压控制系统，包括驱动卷扬的变量马达、驱动变量马达的主泵、提供油液的液压油箱、及比例压力控制阀，所述变量马达包括马达主体及变量机构，所述变量机构具有控制油口，所述变量马达的排量随着输入所述控制油口的先导控制压力的变化而变化，所述比例压力控制阀与所述控制油口相连，所述比例压力控制阀随着开度的变化而输出连续变化的先导控制压力至所述控制油口。本实用新型采用比例压力控制阀输出连续变化的先导控制压力至变量机构的控制油口，使变量马达的排量随着输入控制油口的先导控制压力的变化而连续无极变化，有效解决了在马达变量过程中引起的液压冲击，降低了马达的故障率，提高了整机操控的安全性。
文档编号B66D1/44GK202575822SQ201220258380
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者黄珍, 孟霞龙, 宋建清, 刘建华, 程映球 申请人:中联重科股份有限公司