本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种卷扬机构的液压控制系统和起重机。
背景技术：
起重机卷扬的液压控制系统通常采用开式液压系统结构。虽然开式液压系统在正向驱动负载上升时具有控制灵活、控制精准等优势，但是在反向驱动负载下降时，卷扬马达的起口的回油流回油箱。此时需要液压泵提供足够流量的液压油给卷扬马达落口使重物下落而且马达落口的压力大小要足够大而开启平衡阀使平衡阀处于节流位。因此为保证液压泵能够输出足够流量的液压油，在卷扬下落过程中发动机也需要给液压系统提供较大的功率，因此油耗较大而造成经济性较差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种卷扬机构的液压控制系统和起重机，以有效降低油耗。
本发明第一方面提供一种卷扬机构的液压控制系统，包括液压泵、用于驱动卷扬机构工作的卷扬马达、连接于卷扬马达的第一工作油口的第一油路和连接于卷扬马达的第二工作油口的第二油路，卷扬机构具有上升状态和下落状态，在上升状态，液压泵的泵出口与第一油路连通且第二油路与排油连接；下落状态包括开式下落状态和流量再生下落状态，在开式下落状态，液压泵的泵出口与第二油路连通且第一油路与排油连通；在流量再生下落状态，液压泵的泵出口和第一油路均与第二油路连通。
进一步地，液压控制系统还包括换向阀，换向阀包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口，换向阀的第一油口与液压泵的泵出口连接，换向阀的第二油口与第一油路连接，换向阀的第三油口与第二油路连接，换向阀的第四油口与排油连接，换向阀具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态，换向阀处于第一工作位置且换向阀的第一油口与换向阀的第二油口连通，换向阀的第三油口与换向阀的第四油口连通；在下落状态，换向阀处于第二工作位置且换向阀的第一油口与换向阀的第三油口连通，换向阀的第二油口与换向阀的第四油口连通。
进一步地，液压控制系统包括状态切换控制阀，在上升状态，状态切换控制阀控制第一油路与换向阀的第二油口连通；在下落状态，状态切换控制阀控制第一油路可选择地与换向阀的第二油口连通或与第二油路连通以控制卷扬机构处于开式下落状态或流量再生下落状态。
进一步地，液压控制系统还包括设置于第一油路与第二油路之间的第三油路，状态切换控制阀包括设置于第一油路与换向阀的第二油口之间的第一通断阀和设置于第三油路上的第二通断阀。
进一步地，液压控制系统还包括恒压源、设置于第一油路上的平衡阀和设置于平衡阀的先导作用腔与恒压源之间的先导压力控制阀，在上升状态和开式下落状态，先导压力控制阀控制先导作用腔与第二油路连通；在流量回收下落状态，先导压力控制阀控制先导作用腔与恒压源连通。
进一步地，先导压力控制阀包括第一控制阀，第一控制阀包括第一油口、第二油口和第三油口，第一控制阀的第一油口与第二油路连接，第一控制阀的第二油口与先导作用腔连接，第一控制阀的第三油口与恒压源连接，第一控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态和开式下落状态，第一控制阀处于第一工作位置且第一油口与第二油口连通而第三油口截止；在流量再生下落状态，第一控制阀处于第二工作位置且第三油口与第二油口连通而第一油口截止。
进一步地，先导压力控制阀还包括设置于恒压源与第一控制阀的第三油口之间的第二控制阀，第二控制阀包括第一油口、第二油口和第三油口，第二控制阀的第一油口与恒压源连接，第二控制阀的第二油口与第一控制阀的第三油口连接，第二控制阀第三油口与排油连接，第二控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态和开式下落状态，第二控制阀处于第一工作位置且第二控制阀的第三油口与第二控制阀的第二油口连通而其第一油口截止；在流量回收下落状态，第二控制阀处于第二工作位置且第二控制阀的第一油口与其第二油口连通而其第三油口截止。
进一步地，第二控制阀的第二油口的油液压力可调节地设置以调节平衡阀的先导作用腔的压力而调节平衡阀的节流孔的节流面积。
进一步地，液压控制系统还包括溢流阀，溢流阀设置于第二油路与排油之间。
本发明第二方面提供一种起重机，包括卷扬机构和如本发明第一方面任一项提供的卷扬机构的液压控制系统。
基于本发明提供的卷扬机构的液压控制系统和起重机，卷扬机构的液压控制系统包括液压泵、用于驱动卷扬机构工作的卷扬马达、连接于卷扬马达的第一工作油口的第一油路和连接于卷扬马达的第二工作油口的第二油路，卷扬机构具有上升状态和下落状态，在上升状态，液压泵的泵出口与第一油路连通且第二油路与排油连接；下落状态包括开式下落状态和流量再生下落状态，在开式下落状态，液压泵的泵出口与第二油路连通且第一油路与排油连通；在流量再生下落状态，液压泵的泵出口和第一油路均与第二油路连通。本发明的卷扬机构在流量再生下落状态时，第一油路与第二油路连通使得卷扬马达的第一工作油口的回油流回卷扬马达的第二工作油口，实现流量再生，此时液压泵只需要提供一个较小的流量进行补油即可，降低液压泵的功率，从而降低用于驱动液压泵的发动机的功率而有效降低油耗。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的卷扬机构的液压控制系统的结构示意图。
各附图标记分别代表：
1-卷扬机构；2-卷扬马达；3-平衡阀；4-第一控制阀；5-第二控制阀；6-第二通断阀；7-第一通断阀8-换向阀；9-单向阀；10-溢流阀；13-液压泵；a-第一工作油口；b-第二工作油口；x-第一油路；y-第二油路；z-第三油路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1所示，本发明实施例的卷扬机构的液压控制系统包括液压泵13、用于驱动卷扬机构1工作的卷扬马达2、连接于卷扬马达2的第一工作油口a的第一油路x和连接于卷扬马达2的第二工作油口b的第二油路y。卷扬机构具有上升状态和下落状态，在上升状态，液压泵13的泵出口与第一油路x连通且第二油路y与排油连接。下落状态包括开式下落状态和流量再生下落状态，在开式下落状态，液压泵13的泵出口与第二油路y连通且第一油路x与排油连通。在流量再生下落状态，液压泵13的泵出口和第一油路x均与第二油路y连通。
本发明实施例的卷扬机构在流量再生下落状态时，第一油路x与第二油路y连通使得卷扬马达2的第一工作油口(起口)a的回油流回卷扬马达2的第二工作油口(落口)b，实现流量再生，此时液压泵13只需要提供一个较小的流量进行补油即可，因此降低液压泵的输出流量，降低液压泵的功率，从而降低用于驱动液压泵的发动机的功率而有效降低油耗。
本实施例的液压控制系统还包括换向阀8。换向阀8包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口。换向阀8的第一油口与液压泵13的泵出口连接，换向阀8的第二油口与第一油路x连接，换向阀8的第三油口与第二油路y连接，换向阀8的第四油口与排油连接，换向阀8具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态，换向阀8处于第一工作位置且换向阀8的第一油口与换向阀8的第二油口连通，换向阀8的第三油口与换向阀8的第四油口连通。在下落状态，换向阀8处于第二工作位置且换向阀8的第一油口与换向阀8的第三油口连通，换向阀8的第二油口与换向阀8的第四油口连通。当换向阀8处于第一工作位置时，液压泵的泵出口与第一油路连接且第二油路与排油连接从而驱动卷扬上升。当换向阀8处于第二工作位置时，液压泵的泵出口与第二油路连通而第一油路可以与第二油路连通以使得卷扬机构处于流量再生下落状态，也可以与排油连接以使得卷扬机构处于开式下落状态。
为了使本实施例的卷扬机构可以在开式下落状态和流量再生下落状态之间可切换地设置，本实施例的液压控制系统包括状态切换控制阀。在上升状态，状态切换控制阀控制第一油路与换向阀的第二油口连通。在下落状态，状态切换控制阀控制第一油路可选择地与换向阀的第二油口连通或与第二油路连通以控制卷扬机构处于开式下落状态或流量再生下落状态。状态切换控制阀的设置使得使用本实施例的起重机的用户可以根据自己的实际需求进行选择。
具体在本实施例中，液压控制系统还包括设置于第一油路x与第二油路y之间的第三油路z。状态切换控制阀包括设置于第一油路x与换向阀的第二油口之间的第一通断阀7和设置于第三油路z上的第二通断阀6。那么，在控制卷扬机构处于上升状态和开式下落状态时，可以控制第一通断阀7处于连通状态而使第二通断阀6处于断开状态。在控制卷扬机构处于流量再生下落状态时，可以控制第一通断阀7处于断开状态而使第二通断阀6处于连通状态。
在一个附图未示出的实施例中，状态切换控制阀还可以是设置于第一油路x上的一个换向阀，通过换向阀工作位置的切换来控制第一油路x可选择地与换向阀8的第二油口或者第二油路y连通。
由于在卷扬机构处于流量再生下落状态时，液压泵的泵出口输出的油液流量和压力均较小而不足以使平衡阀打开，因此本实施例的平衡阀采用外控方式来控制。
如图1所示，液压控制系统还包括恒压源p、设置于第一油路x上的平衡阀3和设置于平衡阀3的先导作用腔与恒压源p之间的先导压力控制阀，在上升状态和开式下落状态，先导压力控制阀控制先导作用腔与第二油路连通。在流量回收下落状态，先导压力控制阀控制先导作用腔与恒压源连通。在上升状态和开式下落状态时，先导作用腔与第二油路连通，具体的工作过程如下：在上升状态时，第二油路为回油路压力较小，因此平衡阀处于左位，此时油液单向地从换向阀的第二油口流向卷扬马达的第一工作油口从而驱动卷扬上升。在开式下落状态时，第一油路为回油路而第二油路与液压泵的泵出口连通，此时液压泵的泵出口的油液的压力足够大到可以开启平衡阀使平衡阀处于右位(节流位)，此时，第一工作油口的回油经过节流孔再经过换向阀的右位回到油箱。在流量再生下落状态时，由于液压泵的泵出口的油液压力较小，因此控制先导压力控制阀使恒压源与平衡阀的先导作用腔连通而使平衡阀工作至右位，此时第一工作油口的回油经过节流孔再经过第三油路上的第二通断阀6而流回到第二工作油口实现流量再生。
具体在本实施例中，先导压力控制阀包括第一控制阀4。第一控制阀4包括第一油口、第二油口和第三油口，第一控制阀4的第一油口与第二油路连接，第一控制阀4的第二油口与先导作用腔连接，第一控制阀4的第三油口与恒压源p连接，第一控制阀4具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态和开式下落状态，第一控制阀4处于第一工作位置且第一油口与第二油口连通而第三油口截止；在流量再生下落状态，第一控制阀4处于第二工作位置且第三油口与第二油口连通而第一油口截止。
先导压力控制阀还包括设置于恒压源与第一控制阀的第三油口之间的第二控制阀5，第二控制阀5包括第一油口、第二油口和第三油口，第二控制阀的第一油口与恒压源连接，第二控制阀的第二油口与第一控制阀的第三油口连接，第二控制阀第三油口与排油连接，第二控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在上升状态和开式下落状态，第二控制阀处于第一工作位置且第二控制阀的第三油口与第二控制阀的第二油口连通而其第一油口截止；在流量回收下落状态，第二控制阀处于第二工作位置且第二控制阀的第一油口与其第二油口连通而其第三油口截止。
本实施例的通过设置第一控制阀4和第二控制阀5并进行配合使用以控制恒压源与平衡阀的先导作用腔之间的通断，从而实现平衡阀的内控方式和外控方式的切换。
优选地，第二控制阀5的第二油口的油液压力可调节地设置以调节平衡阀的先导作用腔的压力而调节平衡阀的节流孔的节流面积。例如，第二控制阀可以是比例电磁阀，通过调节比例电磁阀的电流的大小来调节平衡阀的节流孔的节流面积，进而调节重物下降的速度。
优选地，液压控制系统还包括溢流阀10。溢流阀设置于第二油路与排油之间。溢流阀10限制卷扬马达的第二油路的压力使第二油路保持一个较小的压力，以此降低系统的油耗。
优选地，本实施例的液压控制系统还包括与溢流阀10并联设置的单向阀9。当第二通断阀5处于连通状态时，单向阀9的设置防止第一油路作为回油路时油液直接排油。
下面详细描述本实施例的液压控制系统的工作过程：
卷扬机构处于上升状态：
由液压泵13、换向阀8、平衡阀3和卷扬马达2组成开式液压系统回路，卷扬马达2回油直接连接至油箱，由发动机提供驱动力，驱动卷扬起升。发动机旋转带动液压泵13转动，给系统提供液压油，换向阀8处于第一工作位置(左位)，液压油通过换向阀8的左位、第一通断阀7并经过平衡阀3到达卷扬马达2，带动卷扬马达2旋转，从而带动卷扬起升重物。卷扬马达2回油经过换向阀8的左位直接回油箱。
卷扬机构的下落状态可以通过用户自己选择，可以选择流量再生下落状态，也可以选择开式下落状态。
卷扬机构处于流量再生下落状态：
卷扬下落时，默认采用流量再生方式进行驱动。下落时，控制第一控制阀4处于下位，控制第二控制阀5处于左位，则恒压源p的油液通过第二控制阀5和第一控制阀4进入到平衡阀3的先导作用腔，从而推开平衡阀，使平衡阀工作在右位。与此同时，换向阀8处于右位，液压泵9的压力油会通过换向阀8的右位进入到第二油路y中，也就是卷扬落侧的油路，给落侧进行补油。此时，卷扬下落的势能会带动卷扬马达2进行旋转，卷扬马达2排出的高压油经过平衡阀3节流减压后，由于单向阀9的存在且第二通断阀6处于连通状态，液压油会经过第三油路z和第二油路y流至卷扬马达2的第二工作油口，此时溢流阀10会限制卷扬的第二油路的压力使第二油路保持一个较小的压力以降低系统的油耗。卷扬下落时，液压泵将被设定为一个较小的排量，提供一个小流量经过换向阀8为系统补油。
卷扬下落过程中，起重机控制器可以根据起重机操纵手柄的角度，输出电流信号控制第二控制阀5的输出压力，进而调节平衡阀的反向节流面积，实现重物的下降速度控制。
卷扬机构处于开式下落状态：
用户需要进行特殊工况操作时，例如需要快速下落，可选择开式下落模式。此时，控制换向阀8处于右位，第一通断阀7处于连通状态，液压泵13的液压油会经过换向阀8进入到卷扬马达的第二工作油口b，同时第二控制阀4处于上位，液压油会经过第二控制阀4的上位达到平衡阀的先导腔推开平衡阀，使重物下落。
本实施例的液压控制系统在处于流量再生下落状态时，与开式下落状态相比，减小了卷扬马达的落口压力，进而降低了液压泵的出油口压力，并且通过流量再生的方式降低了液压泵的输出流量，因此需要发动机输出的功率降低，进而降低系统燃油消耗。并且本实施例的液压控制系统降低了卷扬马达的落口压力，进而降低了平衡阀的节流压差，减小了系统的发热量，延长了液压元件的使用寿命。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。