专利名称：一种起重机及其液压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种液压控制系统。本发明还涉及一 种包括上述液压控制系统的起重机。
背景技术：
液压控制系统在工程机械技术领域有着广泛的应用，比如挖掘机、叉车、起重机等 工程机械上均设有液压控制系统。
以起重机中的液压控制系统为例，目前，中小吨位起重机通常采用阀控液压系统， 大吨位起重机则采用泵控液压系统。阀控液压系统也可称为节流控制液压系统，通常由定 量泵和流量阀(节流阀、溢流阀等)组成，可通过调节流量阀的通流面积的大小来改变流入 或流出执行元件的流量，以此来改变执行元件的速度；泵控液压系统，也可称为容积控制液 压系统，通常由变量泵和普通开关阀组成，通过直接改变变量泵的排量实现执行元件速度 的改变，开关阀仅具有通断油路的作用。
阀控液压系统具有动态响应快、控制精度高的优点，适用于对速度性要求高的中 小功率系统；然而，阀控液压系统中流量阀的存在导致较为严重的溢流和节流损失，从而造 成液压系统温度升高，并且效率低下。
泵控系统由于采用高效的容积控制，故可提高系统的效率，减少系统的发热，一般 适用于对快速性要求不高的大功率系统；然而，泵控液压系统中变量泵的变量机构惯量大， 导致液压系统动态响应慢，微动性差。
因此，如何使液压控制系统具有动态响应快、控制精度高的特性，又可以提高系统 效率、减少系统发热是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。发明内容
本发明的目的是提供一种液压控制系统，该液压控制系统具有动态响应快、控制 精度高的特性，且系统效率高、系统的温度得以降低。本发明的另一目的是提供一种包括上 述液压控制系统的起重机。
为解决上述技术问题，本发明提供一种液压控制系统，包括第一执行元件、驱动所 述第一执行元件工作的动力元件，所述动力元件包括闭式泵和辅助动力泵；
所述液压控制系统还包括
第一换向阀，所述第一换向阀设于所述辅助动力泵的出油口与所述第一执行元件 的进油口的通路上，所述第一换向阀处于第一工作位置时，所述出油口与所述进油口连通； 处于第二工作位置时，所述出油口与所述进油口断开；
伺服控制单元，控制所述第一换向阀处于第二工作位置且开启所述闭式泵，或控 制所述第一换向阀处于第一工作位置且关闭所述闭式泵。
优选地，所述伺服控制单元包括
信号采集单元，用以采集当前系统压力信号；
工况判断单元，预先存储正常系统压力信号，并判断所述当前压力信号与所述正 常系统压力信号是否相符；
控制信号输出单元，所述当前系统压力信号与所述正常系统压力信号相符时，输 出使所述第一换向阀处于第二工作位置且开启所述闭式泵的信号；不相符时，输出使所述 第一换向阀处于第一工作位置且关闭所述闭式泵的信号。
优选地，所述伺服控制单元包括
信号采集单元，用以采集手柄的当前开口度；
工况判断单元，预先存储所述手柄的微动操作开口度范围，并判断所述当前开口 度是否属于所述微动操作开口度范围内；
控制信号输出单元，所述当前开口度不属于所述微动操作开口度范围内时，输出 使所述第一换向阀处于第二工作位置且开启所述闭式泵的信号；属于时，输出使所述第一 换向阀处于第一工作位置且关闭所述闭式泵的信号。
优选地，所述辅助动力泵的出油口还通过溢流阀与油箱连通。
优选地，所述溢流阀为先导式溢流阀。
优选地，所述先导式溢流阀的遥控口通过第二换向阀与油箱连通；所述第二换向 阀处于第一工作位置时，所述遥控口与所述油箱断开；所述第二换向阀处于第二工作位置 时，所述遥控口与所述油箱连通；且所述第一换向阀处于第一工作位置时，所述第二换向阀 处于第一工作位置，所述第一换向阀处于第二工作位置时，所述第二换向阀处于第二工作 位置。
优选地，所述第二换向阀与所述油箱的通路上设有远程调压阀。
优选地，所述第一换向阀与所述第二换向阀均为电磁换向阀。
优选地，所述第一换向阀处于第二工作位置时，所述辅助动力泵的出油口与第二 执行元件的进油口连通。
该液压控制系统由伺服控制单元控制所述第一换向阀处于第二工作位置且开启 所述闭式泵，或控制所述第一换向阀处于第一工作位置且关闭所述闭式泵，即控制液压系 统在泵控模式和阀控模式之间切换，当系统处于非稳态或需要进行微动操作时，采取阀控 模式，可以使系统具备动态响应快、控制精度高的优点，从而满足快速进入工作状态的要 求；在对系统响应速度以及微动性要求不高时，即系统处于稳态时，采取泵控模式，可以提 高系统的效率，减少系统的发热，使系统具有良好的静态特性。因此，该液压控制系统集成 了阀控系统和泵控系统的各自优点，通过伺服控制单元合理控制泵控系统、阀控系统的工 作时间和工况，以此来实现系统的最优化匹配。
本发明还提供一种起重机，包括执行元件以及驱动所述执行元件动作的液压控制 系统，所述液压控制系统为上述任一项所述的液压控制系统。由于上述液压控制系统具有 上述技术效果，具有该液压控制系统的起重机也具有相同的技术效果。
图1为本发明所提供液压控制系统一种具体实施方式
的液压系统图。
图2为本发明所提供液压控制系统另一种具体实施方式
的控制流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种液压控制系统，该液压控制系统具有动态响应快、控制 精度高的特性，且系统效率高、系统的温度得以降低。本发明的另一核心是提供一种包括上 述液压控制系统的起重机。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供液压控制系统一种具体实施方式
的液压系统图。
本发明所提供的液压控制系统，包括第一执行元件、驱动第一执行元件工作的动 力元件，动力元件包括闭式泵Dl和辅助动力泵D2，为系统提供动力。图1中所示的第一执 行元件为变量马达B，闭式泵Dl和辅助动力泵D2均用以驱动变量马达B旋转，闭式泵Dl可 以自带补油泵，从而补偿系统的泄漏，调整闭式泵Dl的排量。
液压控制系统还包括第一换向阀Yl，第一换向阀Yl设于辅助动力泵D2出油口和 第一执行元件的进油口的通路上，第一换向阀Yl处于第一工作位置时，辅助动力泵D2的出 油口与第一执行元件的进油口连通；处于第二工作位置时，辅助动力泵D2的出油口与第一 执行元件的进油口断开。
液压控制系统还包括伺服控制单元，控制第一换向阀Yl处于第二工作位置且开 启所述闭式泵Dl，或控制第一换向阀Yl处于第一工作位置且关闭闭式泵Dl，伺服控制单元 可以通过控制闭式泵Dl电磁换向阀的得电或失电控制闭式泵Dl的开启或关闭。即伺服控 制单元开启闭式泵D1，由其为第一执行元件提供液压油时，而辅助动力泵D2出油口与第一 执行元件进油口断开，此时液压系统的工作模式为泵控模式；系统开启后，辅助动力泵D2 一直处于工作状态，伺服控制单元关闭闭式泵D1，闭式泵Dl中断为第一执行元件供油，而 辅助动力泵D2出油口与第一执行元件进油口连通，则由辅助动力泵D2为第一执行元件提 供液压油，此时液压系统的工作模式为阀控模式。可以根据实际工况需要调整，即在对系统 响应速度以及微动性要求不高时，由伺服控制单元控制第一换向阀Yl处于第二工作位置 并开启闭式泵D1，反之，则控制第一换向阀Yl处于第一工作位置并关闭闭式泵D1，即由伺 服控制单元根据实际工况控制液压系统工作模式在阀控模式和泵控模式之间切换。
第一换向阀Yl可以是电磁换向阀，如图1所示，第一换向阀Yl为三位四通电比例 换向阀，由伺服控制单元控制第一换向阀Yl失电或得电，失电时，处于第二工作位置，辅助 动力泵D2出油口与变量马达B进油口断开，得电时，处于第一工作位置，辅助动力泵D2出 油口与变量马达B进油口连通。第一换向阀Yl为三位四通电比例换向阀时，变量马达B的 回油口也可以通过第一换向阀Yl与油箱连通；此外，电比例换向阀可以按照比例地控制由 辅助动力泵D2出油口流入变量马达B流量的大小，即同时具备换向和阀控的功能。
该液压控制系统由伺服控制单元控制液压系统在泵控模式和阀控模式之间切换， 当系统处于非稳态或需要进行微动操作时，比如，在整个液压系统启动时，系统处于非稳 态，采取阀控模式，可以使系统具备动态响应快、控制精度高的优点，从而满足快速进入工 作状态的要求；在对系统响应速度以及微动性要求不高时，即系统处于稳态时，比如，液压 系统启动后，稳态持续时间较长，采取泵控模式，可以提高系统的效率，减少系统的发热，使 系统具有良好的静态特性。因此，该液压控制系统集成了阀控系统和泵控系统的各自优点， 通过伺服控制单元合理控制泵控系统、阀控系统的工作时间和工况，以此来实现系统的最5优化匹配。
进一步地，伺服控制单元可以包括信号采集单元、工况判断单元以及控制信号输 出单元。
信号采集单元用以采集当前系统压力信号，可以通过传感器类元件进行实时检 测；工况判断单元，预先存储正常系统压力信号，当系统处于稳态时，系统的压力值会处于 稳定的状态，即系统压力值处于一定的值域内，在特定的范围内波动，将该值域预选存储于 工况判断单元中，作为正常系统压力信号，当工况判断单元接收到当前系统压力信号后，判 断当前压力信号与预先存储的正常系统压力信号是否相符，即是否属于正常压力值域内； 控制信号输出单元根据工况判断单元的判断结果控制信号的输出，当当前系统压力信号与 正常系统压力信号相符时，输出使第一换向阀Yl处于第二工作位置且开启闭式泵Dl的信 号；不相符时，输出使第一换向阀Yl处于第一工作位置且关闭闭式泵Dl的信号。
在该实施方式中，伺服控制单元可以通过检测液压控制系统的系统压力来判断系 统是否处于稳态，处于稳态时，将系统工作模式切换为泵控模式，非稳态时，调整为阀控模 式，因此，伺服控制单元可以根据系统压力变化自动控制阀控模式和泵控模式之间的切换。
伺服控制单元的信号采集单元还可以采集手柄的当前开口度，也可以通过传感器 类元件进行实时检测；工况判断单元预先存储手柄的微动操作开口度，当开口度处于较小 范围内时，为微动操作，微动操作开口度的范围可以根据实际操作需要或操作经验进行确 定，工况判断单元还判断当前开口度是否属于微动操作开口度范围内；当当前开口度不属 于微动操作开口度范围内时，输出使第一换向阀Yl处于第二工作位置且开启闭式泵Dl的 信号；属于时，输出使第一换向阀Yl处于第一工作位置且关闭闭式泵Dl的信号。
在该实施方式中，伺服控制单元可以通过检测手柄开口度大小，判断是否处于微 动操作状态，处于微动操作时，需要系统具备控制精度高、响应快速的特性，则将系统工作 模式调整为阀控模式，否则，调整为泵控模式。
可以使辅助动力泵D2的出油口通过溢流阀与油箱连通。工作时，自辅助动力泵D2 输出的液压油的压力过大时，部分液压油可以经溢流阀溢流回油箱，从而限定液压系统的 最大工作压力，可以防止系统过载，起到安全阀的作用。溢流阀可以采用先导式溢流阀1，先 导式溢流阀1的调压范围大、调压精度高，应用范围广，尤其适合高压、大流量的液压系统。
溢流阀为先导式溢流阀1时，其遥控口可以通过第二换向阀Y2与油箱连通；第二 换向阀Y2处于第一工作位置，遥控口与油箱断开；第二换向阀Y2处于第二工作位置，遥控 口与油箱连通；且第一换向阀Yl处于第一工作位置时，使第二换向阀Y2处于第一工作位 置，第一换向阀Yl处于第二工作位置时，使第二换向阀Y2处于第二工作位置。第一换向阀 Yl处于第一工作位置时，辅助动力泵D2向第一执行元件供油，使第二换向阀Y2处于第一工 作位置，则先导溢流阀1的遥控口与油箱断开，此时先导溢流阀1的溢流压力为设定压力， 起到安全阀的作用；第一换向阀Yl处于第二工作位置时，由闭式泵Dl向第一执行元件供 油，辅助动力泵D2出油口与第一执行元件断开，使第二换向阀Y2处于第二工作位置，则先 导溢流阀1的遥控口与油箱连通，此时先导溢流阀1的溢流压力降至零，辅助动力泵D2的 液压油流回油箱，起到卸荷作用。
可以在第二换向阀Y2与油箱的通路上设置远程调压阀2，即先导溢流阀1的遥控 口与远程调压阀2入口的通路上设置第二换向阀Y2。远程调压阀2可以远离先导溢流阀1设置，可以将远程调压阀2的调节压力调节至低于先导溢流阀1中先导压力阀的调节压力， 则可以通过远程调压阀2调节先导溢流阀1的溢流压力，当第二换向阀Y2处于第二工作位 置时，就可以实现辅助动力泵D2的低压溢流。第二换向阀Y2也可以是电磁换向阀，便于伺 服控制系统控制，如图1所示，第二换向阀Y2失电时，处于第一工作位置，得电时，处于第二 工作位置。
当第一换向阀Yl与第二换向阀Y2均为电磁换向阀时，可以通过以下控制流程进 行控制。
请结合图1，并参考图2，图2为本发明所提供液压控制系统另一种具体实施方式
的控制流程图。
在该实施方式中，液压控制系统的工作流程如下
步骤Si，由伺服控制单元发出控制信号使第一换向阀Yl得电，变量马达B工作。 系统起动时，通常处于非稳态，第一换向阀Yl得电，则辅助动力泵D2开始工作，向变量马达 B供油，而闭式泵Dl不工作，系统由辅助动力泵D2提供动力，此时系统以阀控模式进行工 作，满足系统启动时的快速响应要求，保证系统具有良好的动态性能；
步骤S2，伺服控制单元实时检测系统是否处于稳态；是则进入S3，否，则返回Sl ；
步骤S3，伺服控制单元发出控制信号使第一换向阀Yl失电，第二换向阀Y2得电， 并发出控制信号使闭式泵Dl电磁换向阀得电。在系统进入稳态工作过程后，闭式泵Dl电 磁换向阀得电，闭式泵Dl开始工作；第一换向阀Yl失电，第二换向阀Y2得电，则辅助动力 泵D2通过先导溢流阀1和远程调压阀2实现低压溢流，此时系统的工作模式转变为泵控模 式，从而提高系统的效率，减少系统发热，使系统具有良好的静态特性；
步骤S4,伺服控制单元检测系统是否进行微动操作，是，则进入步骤S5，否，则返 回S3 ；
步骤S5，伺服控制单元发出控制信号使第一换向阀Yl得电，第二换向阀Y2失电， 并使闭式泵Dl电磁换向阀失电。进行微动操作时，闭式泵Dl停止工作，辅助动力泵D2给 系统供油，由第一换向阀Yl的开口大小实现系统的微动调节，充分发挥阀控系统控制精度 高、响应快速性的优点。则整个控制过程及时有效且实现了完全自动。
步骤S6，伺服控制单元检测微动操作是否结束，是，则进入步骤S3，否，则返回步 马聚S5 ο
当第一换向阀Yl处于第二工作位置时，辅助动力泵D2的出油口也可以与第二执 行元件的进油口连通，即进入泵控系统后，辅助动力泵D2可以为其他执行元件供油，提高 系统效率。
本发明还提供一种起重机，包括执行元件以及驱动执行元件工作的液压系统，其 特征在于，所述液压系统为上述任一项所述的液压控制系统。由于上述液压控制系统具有 上述技术效果，具有上述液压控制系统的起重机也应具有上述技术效果，在此不赘述。
以上对本发明所提供的一种起重机及其液压控制系统进行了详细介绍。本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发 明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种液压控制系统，包括第一执行元件、驱动所述第一执行元件工作的动力元件，其 特征在于，所述动力元件包括闭式泵(Dl)和辅助动力泵(D2)；所述液压控制系统还包括第一换向阀(Y1)，所述第一换向阀(Yl)设于所述辅助动力泵(D2)的出油口与所述第 一执行元件的进油口的通路上，所述第一换向阀(Yl)处于第一工作位置时，所述出油口与 所述进油口连通；处于第二工作位置时，所述出油口与所述进油口断开；伺服控制单元，控制所述第一换向阀(Yl)处于第二工作位置且开启所述闭式泵(Dl)， 或控制所述第一换向阀(Yl)处于第一工作位置且关闭所述闭式泵(Dl)。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述伺服控制单元包括信号采集单元，用以采集当前系统压力信号；工况判断单元，预先存储正常系统压力信号，并判断所述当前压力信号与所述正常系 统压力信号是否相符；控制信号输出单元，所述当前系统压力信号与所述正常系统压力信号相符时，输出使 所述第一换向阀(Yl)处于第二工作位置且开启所述闭式泵(Dl)的信号；不相符时，输出使 所述第一换向阀(Yl)处于第一工作位置且关闭所述闭式泵(Dl)的信号。
3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述伺服控制单元包括信号采集单元，用以采集手柄的当前开口度；工况判断单元，预先存储所述手柄的微动操作开口度范围，并判断所述当前开口度是 否属于所述微动操作开口度范围内；控制信号输出单元，所述当前开口度不属于所述微动操作开口度范围内时，输出使所 述第一换向阀(YI)处于第二工作位置且开启所述闭式泵01)的信号；属于时，输出使所述 第一换向阀(Yl)处于第一工作位置且关闭所述闭式泵(Dl)的信号。
4.根据权利要求1至3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述辅助动力泵 (D2)的出油口还通过溢流阀与油箱连通。
5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，所述溢流阀为先导式溢流阀(1)。
6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述先导式溢流阀(1)的遥控 口通过第二换向阀m与油箱连通；所述第二换向阀m处于第一工作位置时，所述遥控 口与所述油箱断开；所述第二换向阀(Y2)处于第二工作位置时，所述遥控口与所述油箱连 通；且所述第一换向阀(Yl)处于第一工作位置时，所述第二换向阀(Y2)处于第一工作位 置，所述第一换向阀(Yl)处于第二工作位置时，所述第二换向阀(Y2)处于第二工作位置。
7.根据权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，所述第二换向阀(Y2)与所述油 箱的通路上设有远程调压阀O)。
8.根据权利要求7所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一换向阀(Yl)与所述第 二换向阀(Y2)均为电磁换向阀。
9.根据权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一换向阀(Yl)处于第二 工作位置时，所述辅助动力泵(D2)的出油口与第二执行元件的进油口连通。
10.一种起重机，包括执行元件以及驱动所述执行元件动作的液压控制系统，其特征在 于，所述液压控制系统为权利要求1-9任一项所述的液压控制系统。
全文摘要
本发明公开了一种液压控制系统，包括第一执行元件、驱动所述第一执行元件工作的动力元件，其特征在于，所述动力元件包括闭式泵)和辅助动力泵；所述液压控制系统还包括设于所述辅助动力泵出油口与所述第一执行元件进油口的通路上的第一换向阀，所述第一换向阀处于第一工作位置时，所述出油口与所述进油口连通；处于第二工作位置时，所述出油口与所述进油口断开；伺服控制单元，控制所述第一换向阀处于第二工作位置且开启所述闭式泵，或控制所述第一换向阀处于第一工作位置且关闭所述闭式泵。该液压控制系统集成了阀控系统和泵控系统的各自优点，通过伺服控制单元合理控制泵控系统、阀控系统的工作时间和工况，以此来实现系统的最优化匹配。
文档编号B66C13/20GK102030266SQ201110008408
公开日2011年4月27日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘邦才, 单增海, 胡小冬 申请人:徐州重型机械有限公司