一种恒张力液压控制系统的制作方法

本发明涉及液压控制系统技术领域，特别涉及一种恒张力液压控制系统。

背景技术：

在船舶领域中，通常需要配置液压绞车牵引设备，通过液压绞车上的缆绳收放实现绞车的恒张力功能。

绞车的恒张力功能应用场合极其多样化，对于系泊绞车而言，船舶靠近码头时，为固定船舶，通常需要将船舶系泊在码头附近，系泊绞车可具有恒张力功能，可保持系在码头上的绞车和船舶之间的缆绳维持在一定张力范围，避免因船舶的摇摆或移动，引起缆绳张力过大而导致系泊缆绳断裂的问题；对于拖曳绞车而言，因海上环境的变化，致使拖带力变化较大，当拖带力超过两个船舶之间的缆绳破断力时，易出现拉断缆绳问题，因此，拖曳绞车也常设置恒张力功能，可保持缆绳拖带张力在安全范围内；对于进行水下吊装作业的绞车而言，吊装物在海床上定位时，因船舶的颠簸，此时，绞车需要维持恒张力，使物体维持在海床的既定地点保持不动。

现有的液压绞车的恒张力功能是通过收放缆绳实现的，以使缆绳张力维持在一定范围。液压绞车实现恒张力功能主要通过在液压马达的PA口和PB口之间并列一个溢流阀，当缆绳张力过大时，液压马达的PB口压力较高，可打开溢流阀，液压油经溢流阀溢流回油箱，当缆绳张力较低时，通过液压泵主动给液压马达提供动力，使液压绞车收紧缆绳而提高张力；当缆绳张力适当时，液压马达不发生转动，液压绞车停止转动而保持恒张力。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中，为实现液压绞车开启恒张力功能，需要一直开启液压泵，即使在液压绞车不发生转动时，液压泵的液压油将一直通过溢流阀溢流回油箱，这将会造成能量损失、系统发热等一系列问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中因维持液压绞车开启恒张力功能，需要一直开启液压泵，造成能量损失、系统发热等问题，本发明实施例提供了一种恒张力液压控制系统，所述技术方案如下：

本发明实施例的一种恒张力液压控制系统，所述控制系统包括：液压泵、气瓶、蓄能器、三位四通换向阀、两位四通换向阀及比例溢流阀；

所述液压泵的输入端与油箱连通；

所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的输出端连通，所述三位四通换向阀的T口与油箱连通，所述三位四通换向阀的A口与液压马达的PA口连通，所述三位四通换向阀的B口与液压马达的PB口连通；

所述比例溢流阀并联在所述液压马达的PA口和PB口之间；

所述蓄能器的一端与充满高压气体的气瓶连通，所述蓄能器的另一端与外界空气相通，所述蓄能器内设置有隔离板、第一活塞、第二活塞和连接杆，所述隔离板将所述蓄能器分为上腔和下腔，所述上腔位于所述蓄能器与所述气瓶连通的一端，所述第一活塞滑动设置在所述上腔内，所述第一活塞将所述上腔分为高压气腔及高压油腔，所述下腔位于所述蓄能器与外界空气相通的一端，所述第二活塞滑动设置在所述下腔内，所述第二活塞将所述下腔分为低压油腔和空气腔，所述连接杆活动穿过所述隔离板，所述连接杆的两端分别与所述第一活塞和所述第二活塞连接；

所述高压油腔与所述两位四通换向阀的P口连通，所述低压油腔与所述两位四通换向阀的T口连通，所述两位四通换向阀的A口与所述液压马达的PA口连通，所述两位四通换向阀的B口与所述液压马达的PB口连通。

进一步地，所述气瓶至少设置有一个，每个所述气瓶均通过一个输送管道与所述蓄能器连通，每个所述输送管道上均设置有第一截止阀。

进一步地，每个所述气瓶还对应连通有一个充气管，每个所述充气管上均设置有第二截止阀。

优选地，所述控制系统还包括安全阀，所述安全阀的进油口与所述液压泵的输出端连通，所述安全阀的出油口与所述油箱连通，所述安全阀的控制油口与所述安全阀的进油口相连通。

优选地，所述三位四通换向阀的A口与所述液压马达的PA口之间设置有单向阀，所述单向阀的进油口与所述三位四通换向阀的A口连通，所述单向阀的出油口于所述所述液压马达的PA口连通。

进一步地，所述控制系统还包括与所述单向阀并联的平衡阀，所述平衡阀的进油口与所述单向阀的出油口连通，所述平衡阀的出油口与所述单向阀的进油口连通，所述平衡阀的先导油口与所述三位四通换向阀的B口连通。

进一步地，所述比例溢流阀的进油口与所述液压马达的PA口连通，所述比例溢流阀的出油口与所述液压马达的PB口连通，所述比例溢流阀的先导油口与所述所述比例溢流阀的进油口连通。

优选地，所述三位四通换向阀为M型机能。

优选地，所述三位四通换向阀为手动控制型。

优选地，所述两位四通换向阀为电磁控制型。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明实施例提供的恒张力液压控制系统，可实现主动恒张力及节能恒张力两种模式，切入主动恒张力模式时，两位四通换向阀断开，蓄能器不参与工作，通过控制三位四通换向阀，使液压马达实现正转、反转或停止转动，相应的使缆绳收放，使缆绳保持恒张力；切入节能恒张力模式时，三位四通换向阀断开，两位四通换向阀接通，蓄能器内的高压油腔与液压马达的PA口连通，蓄能器的低压油腔与液压马达的PB口连通，根据缆绳张力值大小，蓄能器的高压油腔和低压油腔中的液压油输送与液压马达的PA口和PB口相互流通，带动液压马达正转、反转或停止转动，进而使缆绳收放，使缆绳的恒张力保持恒定。

由上述可知，本发明实施例利用蓄能器具有储存或释放液压能源的特性，在缆绳张力过大或过小时，储存或释放液压能源，以带动液压马达正转、反转或停止转动，进而使缆绳收放，使缆绳的恒张力保持恒定，此过程并未开启液压泵，可极好的实现液压系统节能效果，由于该过程能量消耗小，控制系统不会出现油温高发热的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种恒张力液压控制系统的液压原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的恒张力液压控制系统，是一种可适用于绞车的液压控制系统。图1为本发明实施例提供的一种恒张力液压控制系统的液压原理图，参见图1，该控制系统包括：液压泵1、气瓶11、蓄能器9、三位四通换向阀3、两位四通换向阀8及比例溢流阀6；

液压泵1的输入端与油箱13连通；

三位四通换向阀3的P口与液压泵1的输出端连通，三位四通换向阀3的T口与油箱13连通，三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口连通，三位四通换向阀3的B口与液压马达7的PB口连通；

比例溢流阀6并联在液压马达7的PA口和PB口之间；

蓄能器9的一端与充满高压气体的气瓶11连通，蓄能器9的另一端与外界空气相通，蓄能器9内设置有隔离板901、第一活塞902、第二活塞903和连接杆904，隔离板901将蓄能器9分为上腔和下腔，上腔位于蓄能器9与气瓶11连通的一端，第一活塞902滑动设置在上腔内，第一活塞902将上腔分为高压气腔905及高压油腔906，下腔位于蓄能器9与外界空气相通的一端，第二活塞903滑动设置在下腔906内，第二活塞903将下腔分为低压油腔907和空气腔908，连接杆904活动穿过隔离板901，连接杆904的两端分别与第一活塞902和第二活塞903连接；

高压油腔906与两位四通换向阀8的P口连通，低压油腔907与两位四通换向阀8的T口连通，两位四通换向阀8的A口与液压马达7的PA口连通，两位四通换向阀8的B口与液压马达7的PB口连通。

本发明实施例中的三位四通换向阀3可以为手动控制型的M型机能，三位四通换向阀3可以通过手柄操作，初始状态下，三位四通换向阀3的P口与T口相连通，A口和B口相连通，手柄将油路切换至左位时，P口与A口相连通，T口和B口相连通，并可以固定在左档位，手柄将油路切换至右位时，P口与B口相连通，T口和A口相连通，并可以固定在右档位。

本发明实施例的两位四通换向阀8为电磁控制型，电磁换向阀8的常位为断开位，得电后，油路连通。

本发明实施例的比例溢流阀6的进油口与液压马达7的PA口连通，比例溢流阀6的出油口与液压马达7的PB口连通，比例溢流阀6的先导油口与比例溢流阀6的进油口连通。

本发明实施例的恒张力液压控制系统的工作原理是：

1、绞车正常工作，当需要收缆绳时，三位四通换向阀3切换至左位，液压泵1输出高压液压油，为液压马达7的PA口提供油源，推动液压马达7顺时针转动，经液压马达7的PB口后，回油箱13，使绞车收缆；当需要放缆绳时，手动三位四通换向阀3切换至右位，液压泵1输出低压油源，为液压马达7的PB口提供油源，推动液压马达7逆时针转动，经液压马达7的PA口后，回油箱13，使绞车放缆绳。

2、绞车切换到主动恒张力状态时，电磁换向阀8断开，蓄能器11不参与工作，手动三位四通换向阀3切换至左位，缆绳张力较低时，液压泵1为液压马达7的PA口主动供油，带动液压马达顺时针转动，实现主动收缆动作，使缆绳张力升高，当缆绳张力升高到一定范围后，液压马达7的PA口压力与比例溢流阀6压力设定值相同，此时，液压马达7停止转动，液压泵1提供的液压油，将通过比例溢流阀6溢流回油箱；当缆绳张力继续升高后，缆绳带动液压马达7逆时针旋转，实现主动放缆动作，从液压泵1泵取的液压油先流过比例溢流阀6，经过比例溢流阀6后的液压油一部分进入到液压马达7的PB口为液压马达7补油，再通过液压马达7的PA口流向比例溢流阀6，形成循环，液压油的另一部分回流至油箱13。

3、当切入节能恒张力模式时，手动三位四通换向阀3处于中位，将液压泵1隔离，电磁换向阀8得电，此时蓄能器9的高压油腔906与液压马达7的PA口连通，蓄能器9的低压油腔907与液压马达7的PB口连通，当缆绳张力较小时，液压马达7的PA口的压力低于蓄能器9的高压油腔906的压力，蓄能器9的高压油腔906给液压马达7的PA口供油，推动液压马达7顺时针转动，实现主动收缆动作，此时液压马达7的PB口的液压油流向蓄能器9的低压油腔908器9的连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903向高压油腔906的方向移动，绞车进行收缆动作；当缆绳张力逐渐升高，达到一定范围值后，液压马达7的PA口的压力逐渐升高，当液压马达7的PA口的压力与高压油腔906的压力相同，此时，液压马达7停止转动；当缆绳张力继续增高时，缆绳带动液压马达7逆时针旋转，液压马达7的PB口从低压油腔907取油，液压马达7的PA口向高压油腔906中送油，进而蓄能器9内的连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903向低压油腔907的方向移动，低压油腔907中的液压油推出，并流向液压马达7的PB口，实现主动放缆动作。

具体地，本发明实施例的蓄能器9可以呈柱状，蓄能器9内可以同时存储高压油和低压油，本发明实施例中的气瓶11可以至少设置一个，且本发明实施例的每个气瓶11的容积远大于蓄能器9的容积，其内部可以存储例如氮气等高压气体，在连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903在蓄能器9内移动时，气瓶11的压力变化不大，蓄能器9的高压油腔的压力波动较小，有利于压力稳定。

本发明实施例中，每个气瓶11均通过一个输送管道14与蓄能器11连通，每个输送管道14上均设置有第一截止阀10。当需要对气瓶11更换时，可关闭第一截止阀10。

本发明实施例中，每个气瓶11还对应连通有一个充气管15，每个充气管15上均设置有第二截止阀12，第二截止阀12为常闭形式，在需要补充高压气体时，可打开第二截止阀12，通过充气装置例如充气筒向气瓶11内充气。

本发明实施例的气瓶11和蓄能器9可以作为一个集成单元，并采用模块化设计，有利于在已经使用的液压系统中增加该模块，也易于后期的维修维护。

本发明实施例的控制系统还包括安全阀2，安全阀2的进油口与液压泵1的输出端连通，安全阀2的出油口与油箱13连通，安全阀2的控制油口与安全阀2的进油口相连通。安全阀2的作用在于控制液压泵1的输出端所输出的液压油的压力不超过预先设定值，对人身安全和设备运行起保护作用。

还有，本发明实施例的三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口之间设置有单向阀4，单向阀的进油口与三位四通换向阀3的A口连通，单向阀的出油口于液压马达7的PA口连通，以防止油路回流。

由于在三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口之间设置有单向阀4，可以设置一个与单向阀4并联的平衡阀5，平衡阀5的进油口与单向阀4的出油口连通，平衡阀5的出油口与单向阀4的进油口连通，平衡阀5的先导油口与三位四通换向阀3的B口连通，以方便在液压马达4反转时，液压马达4的PA口排油。

由上述可知，本发明实施例利用蓄能器具有储存或释放液压能源的特性，在缆绳张力过大或过小时，储存或释放液压能源，以带动液压马达正转、反转或停止转动，进而使缆绳收放，使缆绳的恒张力保持恒定，此过程并未开启液压泵，可极好的实现液压系统节能效果，由于该过程能量消耗小，控制系统不会出现油温高发热的现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。