一种再生式自适应平衡阀装置的制作方法

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种起重机臂架变幅油缸的再生式自适应平衡阀装置。

背景技术：

平衡阀装置在诸如起重机等工程机械上已得到了广泛应用，它能防止立式油缸由于其驱动的垂直运动工作部件的自重而造成的超速下降、能实现对其重力平衡且可靠的运动锁定，兼具有破管安全保护功能。起重机是一种重力作业工程机械，其臂架落幅时，所吊载荷与起重臂架的重力参与了做功。

目前现有的起重机臂架落幅工作模式有两类：一类是向臂架变幅油缸小腔供油、采用动力驱动、臂架主动落幅，其落幅运行速度虽然可控，但重物下降过程的能量全部转化为热量，其能耗大、系统油温高、液压元件运行可靠性差；另一类是以力士乐公司2010年推出的所谓“绿阀”为代表，它是通过控制油源控制一个运动型平衡阀开口、对起重机变幅油缸大腔放油，臂架在其自重的作用下实现重力落幅。由于运动型平衡阀控制口所需控制压力很小，系统在臂架落幅时耗能很小，但这种臂架落幅工作模式，在臂架与地面仰角大、吊载少、落幅重力力矩小时，其臂架落幅速度很慢且无法控制。

现有技术的问题还包括，对于诸如随车起重机这类工程机械，许多并不像专业起重机液压系统那样，具有独立的液压控制油源，在应用臂架自重落幅技术时，常用的平衡阀安装方式，其运动型平衡阀控制口将与变幅油缸有杆腔油路连接，当长臂架或吊重载工况落幅时，变幅油缸有杆腔压力的波动，将直接造成运动型平衡阀芯开口的激烈跳动，结果是臂架落幅过程抖动剧烈。同时，现有的重力落幅工况下，变幅油缸上腔很容易吸空，而变幅油缸下腔液压油全部流过多路阀芯、造成相关多路阀芯操控力过大。且也造成一定得额外系统发热。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提供了一种结构紧凑合理、性能稳定，在起重机臂架落幅操作时，既能实现变幅油缸无杆腔液压油流回有杆腔的再生利用，也能在重力落幅力矩不足、臂架落幅速度太慢的情况下，通过液压系统主动供油、实现臂架的动力落幅的再生式自适应平衡阀装置。

本发明的技术方案是：包括升幅油路系统和落幅油路系统；

所述升幅油路系统包括单向阀d4和单向阀d5；

所述单向阀d4的进口通过多路阀与油泵连通，所述单向阀d4的出口与变幅油缸的大腔q1连通；

所述单向阀d5的进口与变幅油缸的有杆腔q2连通，所述单向阀d5的出口通过多路阀与油箱连通；

所述落幅油路系统包括直动式顺序阀sx、阻尼器z、运动型平衡阀ph和单向阀d3；

所述单向顺序阀的一端通过多路阀与油泵连通，另一端与所述变幅油缸的有杆腔q2连通；

所述单向阀d3的出口通过多路阀与油箱连通；

所述运动型平衡阀ph的一端与所述单向阀d3的进口连通，另一端与变幅油缸的大腔q1连通；

所述运动型平衡阀ph的控制油口5，通过所述阻尼器z与直动式顺序阀sx的进口连通。

所述落幅油路系统还包括单向阀d2；

所述单向阀d2的进口连接至所述单向阀d3与运动型平衡阀ph之间，所述单向阀的出口与变幅油缸的有杆腔q2连通。

所述落幅油路系统还包括单向阀d1；

所述单向阀d1的进口与油箱连通，所述单向阀d1的出口连接至单向阀d2与变幅油缸之间。

所述落幅油路系统还包括安全阀aq；

所述安全阀aq的一端连接至变幅油缸无杆腔与运动型平衡阀ph之间，另一端与单向阀d1的进口连接、直通于油箱。

本发明是一种起重机变幅油缸能实现动力落幅与重力落幅、其两种落幅模式自适应切换的、流量再生平衡阀装置。再生式自适应平衡阀装置主要包括：运动型平衡阀ph、直动式顺序阀sx、安全阀aq、阻尼器z和五只单向阀d1~d5；v2、v1及t油口分别为向油缸大腔、小腔供油的平衡阀进油口与通油箱的回油口；c2、c1油口是平衡阀直连油缸大、小腔的出油口。通过本案装置在诸如起重机臂架这类变幅油缸方面的应用，能实现起重机变幅油缸的大腔液压油落幅回油时、部分液压油能充分流回到变幅油缸小腔再生利用，避免变幅油缸上腔在落幅时的吸空现象，也减少了多路阀芯在臂架落幅时承载过大的流量、阀芯操控液动力大的问题；同时，臂架重力落幅力矩不足时的动力供油主动落幅、起重机臂架重力落幅力矩充足时的臂架自重落幅，其两种臂架落幅工作模式能自适应切换。可以充分避免起重机臂架单一动力供油落幅模式的高耗能、单一臂架自重落幅模式的速度不可控的技术难题；在臂架落幅控制油路上，采用直动式顺序阀把变幅油缸小腔与大腔的运动型平衡阀控制口隔开，消除了臂架落幅、变幅油缸小腔压力波动对于运动型平衡阀芯开启状态的影响，直接提升了臂架落幅的运动平稳性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明在起重机上应用实施的液压原理图，

图3是臂架动力落幅的状态示意图，

图4是多路阀向臂架变幅油缸有杆腔供油，直动式平衡阀上产生的压差曲线示意图。

具体实施方式

本发明如图1-4所示，包括升幅油路系统和落幅油路系统；

所述升幅油路系统包括单向阀d4和单向阀d5；

所述单向阀d4的进口通过多路阀（本案中多路阀的型号为pvg32-5pvea）与油泵连通，所述单向阀d4的出口与变幅油缸的大腔q1连通；

所述单向阀d5的进口与变幅油缸的有杆腔q2连通，所述单向阀d5的出口通过多路阀与油箱连通；

如图1、图2所示，当起重机臂架变幅油缸做升幅操作时，多路阀通过再生式自适应平衡阀装置中的进油口v2、单向阀d4及油口c2，直接向变幅油缸yg的大腔q1供油；此时，变幅油缸yg的有杆腔q2中液压油，通过油口c1、单向阀d5、及油口v1，流经多路阀回油箱。在变幅油缸yg的推动下，起重机臂架做抬臂升幅运动。

所述落幅油路系统包括直动式顺序阀sx、阻尼器z、运动型平衡阀ph和单向阀d3；

所述直动式顺序阀sx的一端通过多路阀与油泵连通，另一端与所述变幅油缸的有杆腔q2连通；

所述单向阀d3的出口通过多路阀与油箱连通；

所述运动型平衡阀ph的一端与所述单向阀d3的进口连通，另一端与变幅油缸的大腔q1连通；

所述运动型平衡阀ph的控制油口5，通过所述阻尼器z与直动式顺序阀sx的进口连通。

本案采用的直动式顺序阀sx，其通过的流量所产生的阀两端压差曲线如图4所示（图中横向代表：阀的过流流量q（l/min），纵向代表：阀口两端相应的压差p（bar），曲线代表：不同过流流量q下的阀口两端相应的压差p的曲线），当臂架变幅油缸重力落幅工作、其上腔压力出现低压时，在运动型平衡阀芯ph控制口油口5的位置，能保持有足够的压力（0~15bar），来彻底控制平衡阀芯的开口，且其开口大小能随多路阀开口的大小变化，因此，即使臂架在重力落幅情况下，臂架落幅速度也能很好的受到多路阀手柄开口的控制。

如图2、图3所示，图中g是吊载物重量，gg是臂架自重，l是臂架长度，og是变幅油缸固定支铰点，ob是臂架固定支铰点，oz是变幅油缸与臂架连接铰点。当起重机臂架需落幅操作时，如臂架与地面夹角θ、即臂架仰角如附图3所示很大，且吊载较轻或空载，臂架及吊载载荷综合产生的起重机臂架落幅重力力矩很小，此时如单靠臂架重力落幅，其速度将很慢或根本就难以落幅。

在这种状况下，液压系统通过多路阀、油口v1、直动式顺序阀sx及油口c1，向变幅油缸yg的有杆腔q2供油；所供之液压油流经直动式顺序阀sx，将产生一个较小、但稳定的压差（0~15bar），通过阻尼器z，进入运动型平衡阀ph的控制油口5，由于ph是运动型平衡阀，这个较小的压差也足以控制并完全打开运动型平衡阀ph的平衡阀芯开口。同时，变幅油缸yg的无杆腔q2液压油，则通过油口c2、运动型平衡阀ph的阀芯开口、单向阀d3、油口v2及多路阀阀芯，向液压油箱回油。

所述落幅油路系统还包括单向阀d2；

所述单向阀d2的进口连接至所述单向阀d3与运动型平衡阀ph之间，所述单向阀的出口与变幅油缸的有杆腔q2连通。起重机臂架在变幅油缸的有杆腔q2的压力油作用下做动力落幅运动。在动力落幅的过程中，由于有杆腔q2的压力一定大于大腔q1的压力，因此单向阀d2呈关闭状态。

所述落幅油路系统还包括单向阀d1；

所述单向阀d1的进口与油箱连通，所述单向阀d1的出口连接至单向阀d2与变幅油缸之间。再生式自适应平衡阀装置还设置了一只单向阀d1及油箱回油管，目的是在单向阀d2故障或发生其它故障的情况下，变幅油缸yg的有杆腔q2仍有一条吸油通道。

如附图3，起重机臂架动力落幅状态下，臂架与地面仰角θ由大变小、臂架重力落幅力矩将由小变大，仰角θ变小进入一定范围，臂架重力落幅将主导臂架的落幅过程，此时，液压系统依然通过多路阀、油口v1、单向顺序阀sx及油口c1，向变幅油缸yg的有杆腔q2供油，一方面，向变幅油缸yg的有杆腔q2的所供液压油，流经直动式顺序阀sx，仍将在直动式顺序阀进、出油口两端，产生一个较小的压差（0~15bar），通过阻尼器z，进入运动型平衡阀ph的控制油口5，可完全控制打开ph平衡阀芯开口，另一方面，由于在变幅油缸yg的有杆腔q2，与运动型平衡阀ph的控制油口5之间，在油路上隔离了一只直动式顺序阀sx，因此，由于臂架重力落幅在变幅油缸yg有杆腔q2内造成的压力波动，将不再影响到运动型平衡阀ph的控制油口5处的控制压力，运动型平衡阀ph工作稳定、臂架落幅运动平稳。但当臂架处于重力力矩下落幅，系统向变幅油缸yg有杆腔q2的所供之油，将不足以达到重力落幅速度的所需供油量，变幅油缸yg的有杆腔q2将出现负压现象，单向阀d2将打开吸油。而变幅油缸yg的大腔q1的大量需回油箱的液压油，将通过运动型平衡阀ph，进入到运动平衡阀ph的油口3，其中的一部分液压油将通过负压打开的单向阀d2，直接回流到变幅油缸yg的有杆腔q2实现再生利用，只有其中多余的另一部分液压油通过单向阀d3、油口v2及多路阀芯流回液压油箱。这儿客观上减少了多路阀芯液压油即时流量，降低了多路阀芯因流量大产生过大的液动力、多路阀操控变难的风险。

所述落幅油路系统还包括安全阀aq；

所述安全阀aq的一端连接至变幅油缸与运动型平衡阀ph之间，另一端与单向阀d1的进口连接、直通于油箱。

再生式自适应平衡阀装置中的安全阀aq的设置，是由于运动型平衡阀ph不是普通压力型平衡阀，不可能通过其油口4的高压力打开平衡阀ph的，为避免变幅油缸的大腔q1因臂架负载过重而出现超高压，特设置安全阀aq以保护臂架及变幅油缸yg。

本发明平衡阀装置的运动型平衡阀芯ph的控制压力范围为：1.6~13bar，因此，当臂架供油动力落幅时，系统压力可以设置得很低，一般设置为30~40bar，这样，即使是臂架供油动力落幅，由于整个液压系统压力很低，消耗的能量也很小。