闭式系统、起重设备和履带式行走设备的制作方法

1.本发明涉及闭式系统技术领域，具体地，涉及一种闭式系统、起重设备和履带式行走设备。


背景技术：

2.目前，闭式系统因节能、能量密度大、液压元件数量少等优点，已经成为机械设备的关键应用技术，其应用范围从超大吨位起重机车型向大吨位及中吨位车型覆盖，替代原有的开式系统。履带式行走设备也广泛应用闭式系统，用于行走驱动。
3.机械设备在运行时，闭式泵和马达自身均存在内泄漏。假设闭式泵卸油口为t口，马达卸油口为u口，t口和u口的泄漏量之和为δq，则δq会导致重物下落，其下落速度与δq成正比：δv＝αδq，其中α为常数。在机械设备下落时，闭式泵本身会输出流量q，则重物的下降速度v为：v＝α(δq+q)。闭式泵主动输出q＝0时，速度达最小，完全由泄漏δq决定，即v＝αδq。但若内泄漏δq较大，导致速度v仍然较大。在机械设备(如起重设备或履带式行走设备)负载较大，如起重设备所吊重物较重或者履带式行走设备在大坡度时，系统压力升高，此时闭式泵和马达的泄漏量δq较大，导致这些工况需要微动时反而没有微动。这样，起重设备吊载重物一打开制动缸，重物下滑速度较快可能导致重物磕碰或压坏其他物体；或者履带式行走设备一开始下行速度较快，无法减小速度实现微动，操控性不好。另外，现有技术的闭式系统的闭式泵和马达之间无平衡阀，当在运行过程中管路爆破时，则容易导致溜钩，重物直接自由落体，造成较大的安全事故。因此，现有技术中闭式系统的安全性存在较大的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种闭式系统、起重设备和履带式行走设备，用以解决现有技术中闭式系统的安全性较低的问题。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种闭式系统，应用于机械设备，该机械设备包括卷扬机构或行走机构，该闭式系统包括：
6.马达，用于驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作；
7.闭式泵，与马达通过工作管路连接，用于驱动马达；
8.微动控制阀，设置于工作管路上或设置于马达的油口，用于在机械设备进行下降动作时进行微动控制和/或在机械设备进行上升动作时防止马达反转。
9.在本发明的实施例中，该微动控制阀包括：
10.第一档位，在微动控制阀的阀芯位于第一档位的情况下，微动控制阀的开度小于预设阈值，用于比例调节工作管路中液压油的流速；
11.第二档位，在微动控制阀的阀芯位于第二档位的情况下，微动控制阀的开度大于或等于预设阈值，用于连通工作管路；
12.第三档位，包括单向阀，在微动控制阀的阀芯位于第三档位的情况下，微动控制阀
用于防止马达反转。
13.在本发明的实施例中，在机械设备进行下降动作的情况下，微动控制阀的阀芯位于第一档位或第二档位；在机械设备进行上升动作的情况下，微动控制阀的阀芯位于第三档位。
14.在本发明的实施例中，工作管路包括第一工作管路和第二工作管路；闭式泵包括第一工作油口、第二工作油口和闭式泵卸油口；马达包括第一马达油口、第二马达油口和马达卸油口；第一工作油口通过第一工作管路与第一马达油口连接，第二工作油口通过第二工作管路与第二马达油口连接。
15.在本发明的实施例中，在马达驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路为高压工作管路，微动控制阀设置于第一工作管路上或马达的第一马达油口。
16.在本发明的实施例中，在马达驱动机械设备的行走机构工作的情况下，第一工作管路或第二工作管路为高压工作管路；微动控制阀包括第一微动控制阀和第二微动控制阀，第一微动控制阀设置于第一工作管路上或马达的第一马达油口；第二微动控制阀设置于第二工作管路上或马达的第二马达油口。
17.在本发明的实施例中，闭式泵包括：
18.变量泵，用于输出液压油；
19.变量泵控制油路，与变量泵连接，用于确定变量泵的液压油的输出方向和排放量。
20.在本发明的实施例中，变量泵控制油路包括第一先导比例阀、第二先导比例阀和变量调节机构；
21.第一先导比例阀和第二先导比例阀的第一端分别与变量调节机构的两端连接，第一先导比例阀和第二先导比例阀的第二端分别与补油装置连接；变量调节机构的推杆与变量泵的斜盘连接以调节液压油的输出方向和排放量。
22.在本发明的实施例中，在第一先导比例阀得电的情况下，液压油由第一工作油口输出，马达驱动机械设备进行上升动作；在第二先导比例阀得电的情况下，液压油由第二工作油口输出，马达驱动机械设备进行下降动作。
23.本发明第二方面提供一种起重设备，包括上述的闭式系统。
24.本发明第三方面提供一种履带式行走设备，包括上述的闭式系统。
25.通过上述技术方案，仅需要在闭式系统的工作管路或马达的油口增加微动控制阀，就能在机械设备进行下降动作时进行微动控制和/或在机械设备进行上升动作时防止马达反转，结构简单，并且可以实现机械设备速度从零开始的微动，对机械设备的运动速度精准控制，提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高闭式系统的安全性。
26.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
28.图1是本发明一实施例提供的一种闭式系统的结构示意图；
29.图2是本发明一实施例提供的一种闭式系统的液压油循环示意图；
30.图3是本发明另一实施例提供的一种闭式系统的液压油循环示意图；
31.图4是本发明另一实施例提供的一种闭式系统的结构示意图。
32.附图标记说明
[0033]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
马达
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闭式泵
[0034]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工作管路
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微动控制阀
[0035]
21
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变量泵
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22
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变量泵控制油路
[0036]
221
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第一先导比例阀
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222
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第二先导比例阀
[0037]
223
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变量调节机构
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31
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第一工作管路
[0038]
32
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第二工作管路
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41
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第一微动控制阀
[0039]
42
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第二微动控制阀
具体实施方式
[0040]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0041]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0042]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0043]
图1是本发明一实施例提供的一种闭式系统的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供一种闭式系统，应用于机械设备，该机械设备包括卷扬机构或行走机构，该闭式系统可以包括：
[0044]
马达1，用于驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作；
[0045]
闭式泵2，与马达1通过工作管路3连接，用于驱动马达1；
[0046]
微动控制阀4，设置于工作管路3上或设置于马达1的油口，用于在机械设备进行下降动作时进行微动控制和/或在机械设备进行上升动作时防止马达1反转。
[0047]
在本发明的实施例中，机械设备可以包括但不限于起重设备或履带式行走设备，起重设备包括卷扬机构，履带式行走设备包括行走机构。起重设备的卷扬机构可以控制起重设备的上升和下降，当马达1正转时，起重机上升，马达1反转时，起重机下降。履带式行走设备的行走机构可以控制履带式行走设备的前进和后退，履带式行走设备可以包括上坡前进、上坡后退、下坡前进和下坡后退四种行走状态。在履带式行走设备上坡前进或下坡后退的情况下，马达1正转；在履带式行走设备下坡前进或上坡后退的情况下，马达1反转。闭式系统一般由马达1和闭式泵2组成，马达1和闭式泵2通过工作管路3连接，闭式系统在运行过程中，至少一条工作管路3为高压工作管路，另一条为低压工作管路。闭式泵2驱动马达1正转或反转，马达1通过正转或反转驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作。
[0048]
在闭式系统运行过程中，马达1和闭式泵2存在内泄漏，因此需要将液压油补充至
闭式系统内，以弥补泄漏量。现有技术一般通过图1中闭式系统的f口进行补油。系统压力越高，马达1和闭式泵2的泄漏量就越大。对应的现象就是，起重设备吊载重物一打开制动缸，重物下滑速度较快可能导致重物磕碰或压坏其他物体；或者履带式行走设备一开始下行速度较快，无法减小速度实现微动，操控性不好。因此，在本发明的实施例中，可以将微动控制阀4设置于工作管路3上或设置于马达1的油口，使得在机械设备进行下降动作时进行微动控制和/或在机械设备进行上升动作时防止马达1反转。通过增加微动控制阀4，既可以在马达1反转的情况下实现微动控制，且不影响机械设备高速运行时的状态，结构简单且对机械设备的运动速度精准控制，提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高闭式系统的安全性。
[0049]
在本发明的实施例中，该微动控制阀4可以包括：
[0050]
第一档位，在微动控制阀4的阀芯位于第一档位的情况下，微动控制阀4的开度小于预设阈值，用于比例调节工作管路中液压油的流速；
[0051]
第二档位，在微动控制阀4的阀芯位于第二档位的情况下，微动控制阀的开度大于或等于预设阈值，用于连通工作管路3；
[0052]
第三档位，包括单向阀，在微动控制阀4的阀芯位于第三档位的情况下，微动控制阀4用于防止马达1反转。
[0053]
具体地，微动控制阀4可以包括第一档位、第二档位和第三档位，例如，将第一档位、第二档位和第三档位分别设置为左位、中位和右位。通过改变微动控制阀4的阀芯所处的位置，使得微动控制阀实现不同的功能。在微动控制阀4的阀芯位于第一档位的情况下，微动控制阀4为小开口开启状态，此时，微动控制阀4具有良好的比例节流特性。随着开口不断增大，在开口大于或等于预设阈值的情况下，微动控制阀4的阀芯越过下开口段，改变为开关控制，此时，微动控制阀4不再具有节流作用，不参与调速，此时闭式系统的速度由闭式泵2决定。微动控制阀4的第三档位包括单向阀，在机械设备进行上升动作或者无动作的情况下，微动控制阀4的阀芯位于第三档位，此时微动控制阀4不参与调速，用于防止马达1反转，减少了安全事故的发生。通过将微动控制阀4设置为三个档位，使得微动控制阀4既可以实现下降过程中机械设备进行微动控制，又可以实现在上升过程中防止马达1反转，提高闭式系统作业的安全性。
[0054]
在本发明的实施例中，在机械设备进行下降动作的情况下，微动控制阀4的阀芯位于第一档位或第二档位；在机械设备进行上升动作的情况下，微动控制阀4的阀芯位于第三档位。
[0055]
具体地，参见图1，微动控制阀4可以根据先导控制信号改变阀芯的位置。在本发明的实施例中，先导控制信号可以为先导液压信号，也可以为点比例阀控制的先导液压信号，也可以为电信号等。微动控制阀的阀芯4在机械设备无动作的情况下位于第三档位。在一个示例中，在马达1反转的情况下，机械设备处于下降动作，微动控制阀4获取到先导控制信号，将微动控制阀4的阀芯推动至第一档位。此时，微动控制阀4的开度从零到预设阈值，开口非常小，起到节流调速的作用。马达1的出油口在高压口，液压油作用在微动控制阀4上，马达1的进油口在低压口，不具有较高的压力，微动控制阀4在此小开口区间具有良好的比例调速特性，分辨率较高，因此机械设备的卷扬机构或行走机构具有良好的微动性。随着微动控制阀4的开口增大，越过预设阈值时，微动控制阀4的信号控制微动控制阀工作在第二
档位。此时，微动控制阀4不再具有节流作用，闭式系统的速度由闭式泵2决定。在另一个示例中，在马达1正转的情况下，机械设备处于上升动作，微动控制阀4未获取到先导控制信号，微动控制阀4的阀芯仍然保持在第三档位。此时，微动控制阀不起节流调速的作用，不参与调速控制，作用相当于安全阀。此时，一旦油管爆裂，则微动控制阀就具有防止马达1反转的作用，实现安全保护功能，作用类似于开始系统的平衡阀，提高了闭式系统作业的安全性。
[0056]
参见图1，在本发明的实施例中，工作管路3可以包括第一工作管路31和第二工作管路32；闭式泵2可以包括第一工作油口p1、第二工作油口s1和闭式泵卸油口t；马达1可以包括第一马达油口a、第二马达油口b和马达卸油口u；第一工作油口p1可以通过第一工作管路31与第一马达油口a连接，第二工作油口s1可以通过第二工作管路32与第二马达油口b连接。
[0057]
在本发明的实施例中，闭式泵2包括第一工作油口p1和第二工作油口s1，马达1包括第一马达油口a和第二马达油口b，第一工作油口p1和第第一马达油口a通过第一工作管路31连接，第二工作油口s1和第二马达油口b通过第二管路32连接。
[0058]
图2是本发明一实施例提供的一种闭式系统的液压油循环示意图(省略微动控制阀4)。参见图2，在机械设备为上升动作的情况下，第一工作油口p1输出液压油，液压油经过第一工作油口p1-第一工作管路31-第一马达油口a的路径到达马达1的第一马达油口a进入马达1，马达1转动实现机械设备的上升动作，然后从第二马达油口b输出，经过第二马达油口b-第二工作管路32-第二工作油口s1，再经过第二工作油口s1吸入闭式泵，经第一工作油口p1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图2所示。
[0059]
图3是本发明另一实施例提供的一种闭式系统的液压油循环示意图(省略微动控制阀4)。参见图3，在机械设备为下降动作的情况下，第二工作油口s1输出液压油，液压油经过第二工作油口s1-第二工作管路32-第二马达油口b的路径到达马达1的第二马达油口b进入马达1，马达1转动实现机械设备的下降动作，然后从第一马达油口a输出，经过第一马达油口a-第一工作管路31-第一工作油口p1，再经过第一工作油口p1吸入闭式泵，经第二工作油口s1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图3。
[0060]
参见图1，在本发明的实施例中，闭式泵2可以包括：
[0061]
变量泵21，用于输出液压油；
[0062]
变量泵控制油路22，与变量泵21连接，用于确定变量泵21的液压油的输出方向和排放量。
[0063]
在本发明的实施例中，变量泵控制油路22可以包括第一先导比例阀221、第二先导比例阀222和变量调节机构223；
[0064]
第一先导比例阀221和第二先导比例阀222的第一端分别与变量调节机构223的两端连接，第一先导比例阀221和第二先导比例阀222的第二端分别与补油装置连接；变量调节机构的推杆与变量泵21的斜盘连接以调节液压油的输出方向和排放量。
[0065]
具体地，变量泵控制油路22用于确定变量泵21的液压油的输出方向和排放量。闭式泵2中的变量泵21包括第一工作油口p1、第二工作油口s1和闭式泵卸油口t。变量调节结构22包括第一先导比例阀221、第二先导比例阀222和变量调节机构223。变量调节机构223的推杆与变量泵21的斜盘连接。通过调节操作手柄的开度能够调节第一先导比例阀221和
第二先导比例阀222的输入电流值，由于先导比例阀的输出量随电流值的变化而变化。因此，第一先导比例阀221输入的电流值越大，马达1的正转转速越高，第二先导比例阀222输入的电流值越大，马达1的反转转速越高。通过变量泵控制油路22控制变量泵21，可以对闭式系统的液压油流速进行控制，从而控制马达1的转速。
[0066]
在本发明的实施例中，在第一先导比例阀221得电的情况下，液压油由第一工作油口p1输出，马达1可以驱动机械设备进行上升动作；在第二先导比例阀222得电的情况下，液压油由第二工作油口s1输出，马达1可以驱动机械设备进行下降动作。
[0067]
具体地，在第一先导比例阀221得电的情况下，液压油由第一工作油口p1输出，液压油经过第一工作油口p1-第一工作管路31-第一马达油口a的路径到达马达1的第一马达油口a进入马达1，马达1转动实现机械设备的上升动作，然后从第二马达油口b输出，经过第二马达油口b-第二工作管路32-第二工作油口s1，再经过第二工作油口s1吸入闭式泵，经第一工作油口p1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图2所示。
[0068]
在第二先导比例阀222得电的情况下，液压油由第二工作油口s1输出，液压油经过第二工作油口s1-第二工作管路32-第二马达油口b的路径到达马达1的第二马达油口b进入马达1，马达1转动实现机械设备的下降动作，然后从第一马达油口a输出，经过第一马达油口a-第一工作管路31-第一工作油口p1，再经过第一工作油口p1吸入闭式泵，经第二工作油口s1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图3。
[0069]
在本发明的实施例中，在第二先导比例阀222得电的情况下，马达1反转，机械设备处于下降动作。微动控制阀4可以得到一个先导信号，将微动控制阀4的阀芯推动至第一档位。此时，微动控制阀4的开度从零到预设阈值，开口非常小，起到节流调速的作用。马达1的出油口在高压口，液压油作用在微动控制阀4上，马达1的进油口在低压口，不具有较高的压力，微动控制阀4在此小开口区间具有良好的比例调速特性，分辨率较高，因此机械设备的卷扬机构或行走机构具有良好的微动性。随着微动控制阀4的开口增大，越过预设阈值时，微动控制阀4的信号控制微动控制阀工作在第二档位。此时，微动控制阀4不再具有节流作用，闭式系统的速度由闭式泵2决定。而在第一先导比例阀221得电的情况下，马达1正转，机械设备处于上升动作，微动控制阀4未获取到先导控制信号，微动控制阀4的阀芯仍然保持在第三档位。此时，微动控制阀不起节流调速的作用，不参与调速控制，作用相当于安全阀。此时，一旦油管爆裂，则微动控制阀就具有防止马达1反转的作用，实现安全保护功能，作用类似于开始系统的平衡阀，极大地提高了闭式系统作业的安全性。
[0070]
在本发明的实施例中，在马达1驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路31为高压工作管路，微动控制阀4可以设置于第一工作管路31或马达1的第一马达油口a。
[0071]
具体地，在机械设备为起重设备的情况下，机械设备包括卷扬机构，马达1驱动机械设备的卷扬机构卷扬上升或卷扬下降。因此，在马达1驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路31为高压工作管路，微动控制阀4只需要一个，可以设置于第一工作管路31(即高压工作管路)或马达1的第一马达油口a(即马达1的高压腔)。
[0072]
图4是本发明另一实施例提供的一种闭式系统的结构示意图。参见图4，在本发明的实施例中，在马达1驱动机械设备的行走机构工作的情况下，第一工作管路31或第二工作管路32为高压工作管路；微动控制阀4可以包括第一微动控制阀41和第二微动控制阀42，第
一微动控制阀41可以设置于第一工作管路31上或马达1的第一马达油口a；第二微动控制阀42可以设置于第二工作管路32上或马达1的第二马达油口b。
[0073]
具体地，在机械设备为履带式行走设备的情况下，机械设备包括行走结构，马达1驱动机械设备的行走机构上坡、下坡、前进和后退，因此，履带式行走设备的闭式系统的高低压工作管路不固定，高压工作管路可能为第一工作管路31或第二工作管路32，马达1的高压腔可能为第一马达油口a或第二马达油口b，因此，需要设置两个微动控制阀4。这样，可以使得在任何工作状态下都能实现下降过程中机械设备进行微动控制，又可以实现在上升过程中防止马达1反转，提高闭式系统作业的安全性。
[0074]
本发明还提供一种起重设备，包括上述的闭式系统。
[0075]
本发明还提供一种履带式行走设备，包括上述的闭式系统。
[0076]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0077]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0078]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。