专利名称：一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种控制装置，具体地，涉及一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置及方法。
背景技术：
目前的工程机械所采用的液压卷扬回路一般为开式回路，该开式回路中设置有平衡阀，当液压泵提供了足够的提升压力之后，平衡阀才会打开，一般不会出现由于制动器过早打开而导致的不可控制的负载下滑现象，但开式回路存在着以下三个缺点(1)复合动作控制困难；(2)管路复杂，安装空间大，需要的液压油箱容积更大，实现成本较高；以及由于开式回路中无补油系统，较易形成气蚀。为解决以上开式回路所存在的缺陷，提出了一种起重机闭式液压卷扬回路，且中国专利CN. 200946070Y公开了一种针对该起重机闭式液压卷扬回路的二次提升控制装置， 该控制装置存储制动器上一次闭合时液压泵的压力，并在执行下一次卷扬动作之前，获取回路上液压泵中的压力，当该压力达到或超过控制装置所存储的压力之后，打开制动器，从而执行该下一次卷扬动作。实际上，只要液压泵可建立压力，便不会出现不可控下滑的现象，因为液压泵内的压力会随着负载的增大而很快增大。只是如果在打开制动器之时所建立的压力不适当，打开制动器之后可能会出现瞬间的下滑或提升，不利于负载提升或下放的稳定。在以上中国专利CN. 200946070Y所公开的二次提升控制装置中，根据制动器上一次闭合时液压泵的压力来控制执行本次卷扬动作时制动器的开启并不合理，例如，当上一次卷扬动作为提升时，控制装置内所存储的压力为负载的重力、提升时的摩擦力、以及提升加速度所针对的力之和，如若以此值作为制动器打开的压力阈值，会因该压力阈值过高而导致以下问题(1)造成打开制动器时出现负载瞬间腾跳的现象，不利于负载的稳定提升或下放；( 打开制动器之前液压泵内所建立的压力过高，导致液压泵过多的耗损，且液压泵中建立压力所需的时间过长，亦影响了控制装置的快速性。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置及方法，该设备及方法可在保证不出现负载下滑现象的情况下，提高起重机闭式液压卷扬回路执行卷扬动作的稳定性和快速性，且减小了对液压泵的耗损。为了实现上述目的，本发明提供了一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，其中，每执行完一次卷扬动作，该控制装置存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及所述卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。其中，当上一次卷扬动作为提升时，所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时，所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制所述制动器打开， 所述第一比例可大于或等于30%且小于100%，所述第二比例可大于或等于50%且小于 100%。其中，所述第一比例可为60-80%，所述第二比例可大于或等于80%且小于 100%。其中，所述第一比例可为70%，所述第二比例可为90%。其中，所述控制装置在控制所述制动器打开时还可根据本次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。其中，所述控制装置可根据以下策略控制所述制动器打开在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时， 控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时，控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第三比例和第五比例可为50-90%，所述第四比例可为30-70%，所述第六比例可大于或等于70%且小于 100%。其中，所述第三比例和第五比例可为60-80 %，所述第四比例可为40-60 %，所述第六比例可大于或等于80%且小于100%。其中，所述第三比例和第五比例可为70%，所述第四比例可为50%，所述第六比例可为90%。本发明还提供一种起重机闭式液压卷扬回路的控制方法，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，该方法包括每执行完一次卷扬动作，存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及该卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。其中，当上一次卷扬动作为提升时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制控制所述制动器打开，所述第一比例可大于或等于30%且小于100%，所述第二比例可大于或等于50%且小于100%。其中，所述第一比例可为60-80%，所述第二比例可可大于或等于80%且小于 100%。其中，所述第一比例可为70%，所述第二比例可为90%。其中，在控制所述制动器打开时还可根据本次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。其中，在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时，控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第三比例和第五比例可为50-90%，所述第四比例可为30-70%，所述第六比例可大于或等于70%且小于100%。 其中，所述第三比例和第五比例可为60-80 %，所述第四比例可为40-60 %，所述第六比例可大于或等于80%且小于100%。其中，所述第三比例和第五比例可为70%，所述第四比例可为50%，所述第六比例可为90%。以上方案通过考虑上一次卷扬动作的方向，可适当减小打开制动器的压力阈值 (即，该阈值可低于控制装置所存储的上一次卷扬动作后制动器关闭时液压泵内的压力)， 这样既可节省液压泵于打开制动器之前建立压力的时间，提高了控制装置的快速性，亦可避免因于液压泵内所建立的压力过高而导致液压泵耗损。另外，因为液压泵内的压力随负载变化的速度非常快，即使适当减小打开制动器的压力阈值，亦可保证负载提升或下放的稳定。本发明的其他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。在附图中图1为起重机闭式液压卷扬回路的控制装置的结构示意图；图2为示出了液压泵建立的压力与建立该压力所需时间之间的关系的曲线图；以及图3为起重机闭式液压卷扬回路的控制方法的流程图。附图标记说明100控制器200压力传感器300比例电磁阀400开关电磁阀500操纵手柄
具体实施例方式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。本发明提供了一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，其中，每执行完一次卷扬动作，该控制装置存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及所述卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。通过考虑上一次卷扬动作的方向，可在执行本次卷扬动作时，于在所述液压泵内的压力达到所存储的压力一定比例 (该比例小于1)时，控制所述制动器打开。此时，可避免于液压泵内建立过高压力而导致液压泵耗损，亦可节省建立压力的时间。另外，液压泵的压力随负载的快速反应以及所述比例的设定，亦可保证负载提升或下放的稳定。图1为起重机闭式液压卷扬回路的控制装置的结构示意图。如图1所示，所述起
6重机闭式液压卷扬回路的控制装置包括控制器100以及与该控制器100电连接的压力传感器200、比例电磁阀300、开关电磁阀400、操纵手柄500，所述压力传感器200位于所述液压泵内，用于检测所述液压泵内的压力；所述比例电磁阀300位于所述液压泵上，用于控制所述液压泵的流量；所述开关电磁阀400位于所述制动器上，用于控制所述制动器的开闭；所述操纵手柄500用于输入卷扬动作的方向。在此给出了所述控制装置的一种实施方式，然而本发明的发明点在于所述控制装置的具体控制策略，故本发明的控制装置并不限于图1 所示的具体形式，其他形式的控制装置亦是可行的。例如，卷扬动作的方向可不以操纵手柄 500的方式输入，而采用按键输入的形式进行输入；至于对制动器的控制，亦可不通过开关电磁阀400来执行。图2为示出了液压泵建立的压力与建立该压力所需时间之间的关系的曲线图。如图2所示，建立压力Pl时，进入稳态所需的时间为Tl ；建立压力P2时，进入稳态所需的时间为T2。其中，压力Pl小于压力P2，时间Tl小于时间T2。因此，所建立的压力愈高，建立该压力所需的时间愈长，本发明通过降低液压泵所需建立的压力，提高了控制装置的快速性。具体而言，当上一次卷扬动作为提升时，所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时， 所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制所述制动器打开。在上一次卷扬动作为提升时，所述控制装置所存储的压力为负载的重力、提升的摩擦力、以及提升加速度所对应的力之和；在上一次卷扬动作为下放时，所述控制装置所存储的压力为负载的重力以及下放加速度所对应的力与下放的摩擦力之差，鉴于在上一次卷扬动作为提升和下放时，控制装置所存储的压力大小不同，故所述第一比例可小于或等于所述第二比例。其中，第一比例可大于或等于30%且小于100%，所述第二比例可大于或等于 50%且小于100% ；实验表明，当所述第一比例为60-80%、所述第二比例可大于或等于 80%且小于100%时，可更好地兼顾负载提升或下放的稳定、控制装置的快速性以及避免液压泵因液压过高而耗损。更优选地，所述第一比例为70%，所述第二比例为90%。优选地，所述控制装置在控制所述制动器打开时，还可考虑本次卷扬动作的方向。 如果本次卷扬动作的方向为下放，则可相对减小打开制动器的压力阈值，此时亦可满足负载于打开制动器时的稳定；如果本次卷扬动作的方向为提升，则可相对增大打开制动器的压力阈值，此时亦可满足负载于打开制动器时的稳定。如此，可对针对上一次及本次卷扬动作的方向的比例进行进一步细化，以在满足稳定性的情况下，进一步减小打开制动器的压力阈值，缩短液压泵建立压力的时间，减小液压泵的耗损。具体而言，所述控制装置可根据以下策略控制所述制动器打开在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时， 控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第四比例小于所述第三比例和第五比例，所述第三比例和第五比例小于所述第六比例。
其中，所述第三比例和第五比例可为50-90%，所述第四比例可为30-70%，所述第六比例可大于或等于70%且小于100%。实验表明，当所述第三比例和第五比例为 60-80%、所述第四比例为40-60%、所述第六比例大于或等于80%且小于100%时，可更好地兼顾负载提升或下放的稳定、控制装置的快速性以及避免液压泵因液压过高而耗损。更优选地，所述第三比例和第五比例为70%，所述第四比例为50%，所述第六比例为90%。相应地，本发明还提供了一种起重机闭式液压卷扬回路的控制方法，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，该方法包括每执行完一次卷扬动作，存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及该卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。其中，当上一次卷扬动作为提升时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制控制所述制动器打开，所述第一比例小于或等于所述第二比例。其中，第一比例可大于或等于30%且小于100%，所述第二比例可大于或等于 50%且小于100% ；实验表明，当所述第一比例为60-80%、所述第二比例可大于或等于 80%且小于100%时，可更好地兼顾负载提升或下放的稳定、控制装置的快速性以及避免液压泵因液压过高而耗损。更优选地，所述第一比例为70%，所述第二比例为90%。其中，在控制所述制动器打开时，还可考虑本次卷扬动作的方向。其中，在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时，控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第四比例小于所述第三比例和第五比例，所述第三比例第五比例小于所述第六比例。其中，所述第三比例和第五比例可为50-90%，所述第四比例可为30-70%，所述第六比例可大于或等于70%且小于100%。实验表明，当所述第三比例和第五比例为 60-80%、所述第四比例为40-60%、所述第六比例大于或等于80%且小于100%时，可更好地兼顾负载提升或下放的稳定、控制装置的快速性以及避免液压泵因液压过高而耗损。更优选地，所述第三比例和第五比例为70%，所述第四比例为50%，所述第六比例为90%。图3为起重机闭式液压卷扬回路的控制方法的流程图。以下结合图3详细描述本发明的起重机闭式液压卷扬回路的控制方法。首先，用户可通过对操纵手柄500进行操作，以给出执行卷扬动作的请求以及该卷扬动作的方向。之后，控制器100向位于液压泵上的比例电磁阀300输入一能使该液压泵内的压力增大的小电流，使该比例电磁阀300部分打开，此时液压泵内的压力迅速增大； 同时通过压力传感器200检测液压泵内的实时压力，当该实时压力达到控制器100内所存储的压力一比例(该比例可由上一次及本次卷扬动作的方向来决定)时，向开关电磁阀400 输出开关量信号，使位于制动器上的开关电磁阀400打开，从而打开制动器。之后，控制器100根据操纵手柄500所给出的卷扬动作的方向，输出相应的电流给比例电磁阀300，以执行卷扬动作。卷扬动作执行完毕之后，控制器100存储压力传感器200此时所检测的液压泵内的压力，并关闭开关电磁阀400，从而关闭制动器。在执行下一次卷扬动作时，控制器 100可根据其重新存储的压力以及下一次卷扬动作的方向，控制制动器的打开时机。需要说明的是，在起重机对一负载进行第一次提升或下放时，需赋予一初始压力 (即图3中的“压力信号输入”步骤)，因为此时控制器100内所存储的压力并不适用于该负载。本发明旨在通过考虑上一次卷扬动作的方向，降低打开制动器的压力阈值，减小液压泵内建立压力的时间，降低对液压泵的耗损，保证负载提升或下放的稳定性。另外，由于需在所述液压泵内的压力达到所存储的压力一定比例时方才打开制动器，可保证该液压泵是能够建立压力的，从而保证了不会出现重物不可控下滑的现象。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。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。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。
权利要求
1.一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，其特征在于，每执行完一次卷扬动作，该控制装置存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及所述卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，当上一次卷扬动作为提升时，所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时，所述控制装置在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制所述制动器打开，所述第一比例大于或等于30%且小于100%，所述第二比例大于或等于50%且小于 100%。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述第一比例为60-80%，所述第二比例大于或等于80%且小于100%。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，所述第一比例为70%，所述第二比例为 90%。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述控制装置在控制所述制动器打开时还根据本次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述控制装置根据以下策略控制所述制动器打开在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时，控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第三比例和第五比例为50-90%，所述第四比例为30-70%，所述第六比例大于或等于70%且小于100%。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，所述第三比例和第五比例为60-80%，所述第四比例为40-60 %，所述第六比例大于或等于80 %且小于100 %。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其中，所述第三比例和第五比例为70%，所述第四比例为50%，所述第六比例为90%。
9.一种起重机闭式液压卷扬回路的控制方法，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，该方法包括每执行完一次卷扬动作，存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及该卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，当上一次卷扬动作为提升时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第一比例时，控制所述制动器打开；以及当上一次卷扬动作为下放时，在所述液压泵内的压力达到所存储的压力的第二比例时，控制控制所述制动器打开，所述第一比例大于或等于30%且小于100%，所述第二比例大于或等于50%且小于 100%。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一比例为60-80%，所述第二比例大于或等于80%且小于100%。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述第一比例为70%，所述第二比例为 90%。
13.根据权利要求9所述的控制方法，其中，在控制所述制动器打开时还根据本次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第三比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为提升且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第四比例时，控制所述制动器打开；在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为下放时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第五比例时，控制所述制动器打开；以及在上一次卷扬动作为下放且本次卷扬动作为提升时，则当所述液压泵内的压力达到所存储压力的第六比例时，控制所述制动器打开，所述第三比例和第五比例为50-90%，所述第四比例为30-70%，所述第六比例大于或等于70%且小于100%。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其中，所述第三比例和第五比例为60-80%，所述第四比例为40-60%，所述第六比例大于或等于80%且小于100%。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其中，所述第三比例和第五比例为70%，所述第四比例为50%，所述第六比例为90%。
全文摘要
本发明公开了一种起重机闭式液压卷扬回路的控制装置及方法，所述起重机闭式液压卷扬回路包括液压泵和制动器，其特征在于，每执行完一次卷扬动作，该控制装置存储所述制动器关闭时所述液压泵内的压力以及所述卷扬动作的方向，并在执行本次卷扬动作时，根据所存储的压力以及上一次卷扬动作的方向，控制所述制动器打开。本发明的设备及方法可在保证不出现负载下滑现象的情况下，减小了对液压泵的损耗，提高起重机闭式液压卷扬回路执行卷扬动作的稳定性和快速性。
文档编号B66C13/20GK102583157SQ20111000766
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘权, 刘永赞, 刘琴, 李英智, 杨勇, 胡廷江, 詹纯新, 郭纪梅 申请人:中联重科股份有限公司