一种起重机液压先导控制系统、控制方法及其起重机与流程

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种起重机液压先导控制系统、控制方法及其起重机。

背景技术：

目前，国内厂家生产的中小吨位起重机普遍采用液压先导操纵方式，与大吨位电控操纵相比具有成本低、控制简单、可靠性和维修方便性高等优点。但是，根据市场用户对操控舒适性、作业安全性的不断提升，以及为适应不同地区设计标准的需要，液控操纵起重机反映出一些不足，主要表现在：1.由于液压先导控制输出压力只与手柄控制倾角有关，无法进行电气越权干涉，因此当需要减速控制时，无法实现自动减速。2.现有的液压供油模块，仅能够提供单一的供油压力，在起重机的不同作业工况下，由于供油压力单一，无法实现分级控制。例如在重载吊装工况下，要求系统作业速度慢，以往的产品需要通过操作者的精准操作来进行速度控制，如果操作不当存在加速的风险。

例如，如图1所示，现有的起重机液压先导控制系统包括：溢流阀1、电磁阀2、蓄能器3。采用溢流阀1作为供油模块，提供稳定的控制压力，电磁阀2作为压力开关，失电时来自齿轮泵的油从电磁阀2直接回油箱，A口无压力输出。电磁阀2得电时来自齿轮泵的油从溢流阀溢流回油箱，A口具有一定的输出压力，蓄能器3起到压力稳定作用。使用溢流阀1作为供油单元，设定压力与齿轮泵输出流量有关，当发动机处于不同转速时，供油模块调压偏差较大。起重机液压先导控制系统输出的压力单一，不能根据系统作业工况调整输出压力，控制不灵活。不能对系统作业工况进行检测，并且根据作业工况，提供不同的控制压力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种起重机液压先导控制系统、控制方法及其起重机，能够对作业工况进行检测，根据作业工况调节先导油压。

根据本发明的一个方面，提供一种起重机液压先导控制系统，包括：先导油路、力限器和比例减压阀；所述先导油路用于为执行机构输出压力油，所述比例减压阀设置在所述先导油路中，并与所述力限器电连接；所述力限器检测起重机的载荷，并根据所述载荷向所述比例减压阀发送控制信号，所述比例减压阀根据所述控制信号调整所述先导油路中的油压。

可选地，包括：第一电磁阀、第二电磁阀和油泵；所述力限器与所述第二电磁阀电连接，控制所述第二电磁阀得电或失电；所述第二电磁阀的第一工作口通过第一油路输出压力油，所述第二电磁阀的第二工作口与所述比例减压阀的出口相连接，所述比例减压阀的入口通过第二油路与所述油泵连接，所述第二电磁阀的第三工作口通过第三油路与所述第一电磁阀的第一工作口连接，所述第一电磁阀的第二工作口通过第四油路与油箱连接，形成所述先导油路。

可选地，在所述第二电磁阀失电的状态下，所述第二电磁阀的第一工作口与第三工作口导通，在所述第二电磁阀得电的状态下，所述第二电磁阀的第一工作口与第二工作口导通；在所述第一电磁阀失电的状态下，所述第一电磁阀的第一工作口与第二工作口导通。

可选地，还包括：定压单向阀；第五油路的一端连接在所述第二油路上，所述第五油路另一端与所述定压单向阀的入口连接，并且所述第五油路与所述第三油路相连通，所述定压单向阀的出口与所述油箱连接。

可选地，还包括：阻尼元件；第六油路的两端分别与所述第一油路和油箱连接，所述阻尼元件设置在所述第六油路中。

可选地，在所述第六油路中串联设置多个所述阻尼元件。

可选地，所述第二电磁阀和所述第一电磁阀都为二位三通阀；所述油泵包括：齿轮泵、柱塞泵。

根据本发明的另一方面，提供一种起重机，包括：如上所述的起重机液压先导控制系统。

根据本发明的又一方面，提供一种如上所述的起重机液压先导控制系统的控制方法，包括：在正常供油模式下，所述力限器控制所述第二电磁阀为失电状态；当控制所述第一电磁阀也为失电状态时，所述油泵输出的压力油通过所述第一电磁阀的第一工作口、第二工作口以及所述第四油路流入油箱；当控制所述第一电磁阀为得电状态时，所述油泵输出的压力油通过所述第二电磁阀的第三工作口、第一工作口以及所述第一油路输出。

可选地，在分级供油模式下，所述力限器控制所述第二电磁阀为得电状态，所述第一电磁阀为得电状态；所述油泵输出的压力油通过所述第二油路、所述比例减压阀、所述第二电磁阀的第二工作口、第一工作口以及所述第一油路输出；所述力限器根据检测的载荷向所述比例减压阀发送控制信号，控制所述比例减压阀输出的油压。

可选地，在限速工作模式下，当所述力限器判断载荷在预定的载荷阈值以下时，所述力限器控制所述第二电磁阀为失电状态，并且，控制所述第一电磁阀为得电状态，所述油泵输出的压力油通过所述第二电磁阀的第三工作口、第一工作口以及所述第一油路输出；当所述力限器判断载荷达到预定的载荷阈值时，所述力限器控制所述第二电磁阀为得电状态，并且，控制所述第一电磁阀为得电状态，所述油泵输出的压力油通过所述第二油路、所述比例减压阀、所述第二电磁阀的第二工作口、第一工作口以及所述第一油路输出；所述力限器预先控制所述比例减压阀输出的油压为预设的油压。

可选地，所述力限器向所述比例减压阀发送控制信号包括：PMW信号。

本发明的起重机液压先导控制系统、控制方法及其起重机，通过力限器检测系统作业工况，根据不同作业工况设定不同先导压力，力限器输出相应的控制信号，调整先导油路输出的控制压力，可以根据作业工况提供先导油压；通过电磁阀切换供油压力，减少压力调节时间，响应速度快；采用单向阀+旁通阻尼作为供油模块，具有调压偏差小，控制精度高，低成本的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的起重机液压先导控制系统的示意图；

图2为根据本发明的起重机液压先导控制系统的一个实施例的示意图；

图3为根据本发明的起重机液压先导控制系统的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等仅为描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

如图2所示，本发明提供一种起重机液压先导控制系统，包括：先导油路、力限器17和比例减压阀13。先导油路用于为执行机构输出压力油，比例减压阀13设置在先导油路中，并与力限器17电连接。比例减压阀13采用节流耗能达到降压的功能，能使高压的油压降低至所需的压力后排出。力限器17检测起重机的载荷，并根据载荷向比例减压阀13发送控制信号，比例减压阀13根据控制信号调整先导油路中的油压。力限器向比例减压阀发送控制信号可以有多种，例如为PMW信号。

执行机构包括液控先导手柄等。液控先导手柄为一种输出压力随着手柄扳动倾角的增大而变化的压力控制阀，其输出压力连续变化，但是不可能超过其进油压力。先导油路用于进行先导供油，采用液压先导操纵的起重机安装液控先导手柄，先导供油给液控先导手柄提供一定数值的稳定进油压力。力限器(力矩限制器)或力限器系统作为安装在起重机上的超载保护装置，进行起重作业时，当实际吊重量超过额定吊重量时，力限器或力限器系统将限制起重向危险方向的动作，包括吊臂伸、变幅落和卷扬起，以提升起重机的操作安全。

上述实施例中的起重机液压先导控制系统，采用力限器检测起重机不同的作业工况，根据作业工况条件，力限器输出相应的控制信号，调整先导油路输出的控制压力，可以根据作业工况提供先导油压，能够根据作业工况自动限制最高作业速度，即使扳动手柄至最大倾角，也不会超过限定作业速度，从而降低了操作者的劳动强度，减少不必要的安全隐患。

先导油路可以有多种结构。例如，第二电磁阀12的第一工作口A2通过第一油路21输出压力油，第二电磁阀12的第二工作口P2与比例减压阀13的出口相连接，比例减压阀13的入口通过第二油路22与油泵16连接，第二电磁阀12的第三工作口T2通过第三油路23与第一电磁阀11的第一工作口A1连接，第一电磁阀11的第二工作口T1通过第四油路24与油箱18连接，形成先导油路。力限器17与第二电磁阀12电连接，控制第二电磁阀12得电或失电。可以通过其它的控制器控制第二电磁阀12得电或失电。

第二电磁阀和第一电磁阀可以都为二位三通阀，或为其它类型的电磁阀。油泵包括：齿轮泵、柱塞泵等。在第二电磁阀12失电的状态下，第二电磁阀12的第一工作口A2与第三工作口T2导通，在第二电磁阀12得电的状态下，第二电磁阀12的第一工作口A2与第二工作口P2导通。在第一电磁阀11失电的状态下，第一电磁阀11的第一工作口A1与第二工作口T1导通。

第五油路25的一端连接在第二油路22上，第五油路25另一端与定压单向阀14的入口连接，并且第五油路25与第三油路23相连通，定压单向阀14的出口与油箱18连接。如图3所示，还可以设置阻尼元件15，第六油路26的两端分别与第一油路21和油箱18连接，阻尼元件15设置在第六油路26中。可以在第六油路26中串联设置多个阻尼元件。

在一个实施例中，本发明提供一种起重机，包括如上的起重机液压先导控制系统。

上述实施例中的起重机液压先导控制系统，采用力限器检测起重机不同的作业工况，根据作业工况条件，力限器输出相应的控制信号，并通过电磁阀切换压力控制油路，实现先导供油压力可调，从而提高控制的灵活性，实现不同的速度控制；并且提供单向阀+阻尼分流的供油形式，代替现有的溢流阀+蓄能器的供油设计，可以在保证性能的条件下，大幅降低设计成本。

起重机液压先导控制系统可以采用多种模式进行供油。在正常供油模式下，力限器17控制第二电磁阀12为失电状态。当控制第一电磁阀11也为失电状态时，油泵16输出的压力油通过第一电磁阀的第一工作口A1、第二工作口T1以及第四油路24流入油箱18。当控制第一电磁阀11为得电状态时，油泵18输出的压力油通过第二电磁阀的第三工作口T2、第一工作口A2以及第一油路21输出。

力限器17控制第二电磁阀12为失电，即没有提供电流，力限器17没有向比例减压阀13的输出控制信号，工作压力由第一电磁阀11控制。当第一电磁阀11失电时，来自齿轮泵16的液压油通过第一电磁阀11直接回油箱，此时系统工作输出A口无压力，整车动作处于卸荷状态。

当第一电磁阀11得电时，来自齿轮泵的液压油无法通过第一电磁阀11回油箱，需要通过定压单向阀14回油箱，由于定压单向阀14具有一定开启压力，因此，与定压单向阀14相连接的系统工作压力输出A口具有压力，该压力通过阻尼元件5进行滤波稳压，供系统操纵所用。

在分级供油模式下，力限器17控制第二电磁阀12为得电状态，第一电磁阀11为得电状态。油泵16输出的压力油通过第二油路22、比例减压阀13、第二电磁阀的第二工作口P2、第一工作口A2以及第一油路21输出。力限器17根据检测的载荷向比例减压阀13发送控制信号，控制比例减压阀13输出的油压。

当进行较大负载吊装作业时，用户选择自动分级速度控制模式即分级供油模式，此时第一电磁阀11和第二电磁阀12同时得电。系统工作输出A口压力由定压单向阀14和比例减压阀13提供，比例减压阀13能够接受力限器17的控制信号，根据所检测的负载压力的高低，按照预先设定的算法，自动调整A口工作压力，负载越大，A口供油压力越低。用户操纵手柄时，最大输出压力不超过A口供油压力，系统作业速度受限，负载越重速度越低，从而降低了操纵难度，防止超速风险。

在限速工作模式下，当力限器17判断载荷在预定的载荷阈值以下时，力限器17控制第二电磁阀12为失电状态，并且，控制第一电磁阀11为得电状态，油泵18输出的压力油通过第二电磁阀的第三工作口T2、第一工作口A2以及第一油路21输出。

当力限器17判断载荷达到预定的载荷阈值时，力限器17控制第二电磁阀12为得电状态，并且，控制第一电磁阀11为得电状态，油泵16输出的压力油通过第二油路22、比例减压阀13、第二电磁阀的第二工作口P2、第一工作口A2以及第一油路21输出。力限器控制比例减压阀13输出的油压为预设的油压。

例如，在限速工作模式下，根据标准要求，当系统载荷低于100％性能表时，系统全速动作，当载荷处于100％和110％时，系统最高作业速度不高于额定的25％。当载荷低于100％性能表时，通过第二电磁阀12的T2→A2工作口通道供油，此时供油压力较高，能够满足系统最高作业速度要求。

力限器17检测系统的载荷量，并将实际载荷量与该工况下的额定载荷量进行比较，随着载荷比的增加，比例减压阀13根据力限器17发送的PMW信号预先设定先导压力，使之在该先导压力下，能够满足额定速度不超过25％的要求。当载荷比达到100％时，第二电磁阀12得电，系统供油压力迅速切换至比例减压阀13设定的压力，此时运动速度迅速将为额定速度的25％，从而满足相关标准要求。

上述实施例中的起重机液压先导控制系统、控制方法及其起重机，通过力限器检测系统作业工况，根据不同作业工况设定不同先导压力，力限器输出相应的控制信号，调整先导油路输出的控制压力，可以根据作业工况提供先导油压；可以采用压力预先调整，实现压力可调的功能上，具有预先压力调定功能，通过电磁阀切换供油压力时，具有快速调压的优势，当到达工况设定点时，直接切换供油压力，减少压力调节时间，响应速度快；采用单向阀+旁通阻尼作为供油模块，具有调压偏差小，控制精度高，低成本的优点，能够实现液控先导起重机分级速度控制，提升操控舒适性、作业安全性以及满足相关出口标准要求。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

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。