一種液壓系統、卷揚機構及工程機械的製作方法

2023-05-29 15:26:56 1

專利名稱：一種液壓系統、卷揚機構及工程機械的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及液壓領域，具體地說，涉及一種液壓系統，以及包括該液壓系統的卷揚機構及工程機械。
背景技術：
卷揚機構是起重機等工程機械的重要執行部件，其主要由液壓馬達、控制迴路、減速機和捲筒等部件組成。在駐車狀態時，需要通過制動器對卷揚進行制動；而在工作狀態時，卷揚通過拉索不斷收放重物，需要將制動器打開。圖I是一種現有技術中常見的卷揚液壓控制迴路，當主閥Ia輸出壓力時，液壓油進入馬達5a的進出油口，與此同時液壓油經過梭閥4a打開順序閥3a，經過減壓閥2a後到·達制動器6a，該方案通過對馬達5a的工作壓力進行減壓後打開制動器6a。對於前述控制迴路而言，在馬達停止運轉時由於制動器壓力卸荷不及時，對於重載易產生停止延時現象；且在提升重物時，馬達上升側壓力很小即可將制動器打開，從而產生溜鉤現象。圖2是另一種現有技術中常見的卷揚液壓控制迴路，先導油泵Ib給手柄6b供油，在手柄6b動作時，輸出壓力到主閥5b的先導口和液控閥2b的液控口，在打開主閥5b的同時打開制動器3b，實現馬達4b的運轉。對於前述控制迴路而言，存在手柄微小開度時主閥輸出壓力很小不足以拖住重物，但由於此時制動器已打開，產生重物拖動馬達旋轉的現象，即溜鉤現象出現。溜鉤現象屬於重物(負載)帶動卷揚(執行部件)運動的情形，有可能會造成嚴重的安全隱患。因此，如何在主閥輸出壓力較小而負載壓力較大的情況下，及時進行制動，以避免發生負載帶動執行部件運動的現象，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種液壓系統，該液壓系統可以在負載壓力較大時，及時避免負載帶動執行部件運動。在應用於提升卷揚機構時，本發明的液壓系統可以避免溜鉤現象。本發明的液壓系統，包括執行部件、用於執行部件換向的主閥和用於執行部件制動的制動器，所述制動器進油時為打開狀態、回油時為關閉狀態，所述液壓系統還包括制動器油路，所述制動器油路連接於油源與所述制動器之間，所述制動器油路上設置有第一控制閥，所述第一控制閥根據所述執行部件的負載壓力和所述主閥的輸出壓力的大小，打開或截止所述制動器油路。進一步地，所述第一控制閥為液控換向閥，包括第一液控口和第二液控口，分別連接所述主閥的第一工作油口和所述執行部件的第一進出油口。進一步地，所述第一工作油口和所述第一進出油口之間設置有平衡閥，所述主閥還包括第二工作油口，所述平衡閥的液控口連接所述第二工作油口，當所述第二工作油口的油壓大於所述平衡閥的開啟壓力時，液壓油從第一進出油口流至所述第一工作油口。進一步地，所述第二液控口和所述第一進出油口之間還設置有第二控制閥，所述第二控制閥實現第一狀態和第二狀態，其中在第一狀態，所述第一進出油口進油，所述第一控制閥控制液壓油單向流至所述第二液控口 ；在第二狀態，所述第一進出油口回油，第一控制閥連通所述第二液控口和所述
第一進出油口。進一步地，所述主閥為液控換向閥，包括2個先導口，分別連接先導閥的第一出口和第二出口，所述第一出口出油時，所述第一工作油口進油；所述第二出口出油時，所述第二工作油口進油；
其中，所述第二控制閥為液控換向閥，包括I個液控口，連接先導閥的第二出口。進一步地，所述第二控制閥為電磁閥，在先導閥的第二出口的出油油路上設置有壓力傳感器，在所述壓力傳感器檢測有出油信號時，所述第二控制閥被控制為第二狀態。進一步地，所述第二液控口和所述第二控制閥之間還設置有蓄能器。進一步地，所述制動器油路上設置有梭閥，所述主閥包括第一工作油口和第二工作油口，所述梭閥的兩個進油口分別連接所述第一工作油口和所述第二工作油口，所述梭閥的出油口連接所述制動器。進一步地，所述液壓系統還包括順序閥、減壓閥和節流裝置中的一種或幾種，所述順序閥和減壓閥連接於所述梭閥的出油口和所述制動器之間，所述制動器內的液壓油通過所述節流裝置回入油箱。本發明的另一個方面，還提供一種卷揚機構，所述卷揚機構設置有前述任一項的液壓系統。本發明的又一個方面，還提供一種工程機械，所述工程機械設置前述任一項的液壓系統或卷揚機構。本發明根據執行部件的負載壓力和所述主閥的輸出壓力的大小，打開或截止所述制動器油路。在負載壓力較大而主閥輸出壓力較低的情況下，可以關閉制動器，鎖止執行部件，從而避免負載帶動執行部件運動。與現有技術相比，本發明制動器的打開與關閉不僅依據主閥的進回油狀態，而且與負載大小相關，有效避免了因手柄開度小等原因造成主閥輸出壓力小時的溜鉤現象，增加了工作過程中的安全性。此外，本發明在制動器油路上設置了順序閥，避免了主閥中位回油時背壓過高而打開制動器、進而造成靜態駐車制動力矩下降的問題，進一步提高了安全性。而且，本發明制動器內的液壓油通過節流裝置緩慢回入油箱，因此制動器的關閉是在馬達停止之後完成，在主閥中位時可實現制動器的延時回油，避免了制動片的早期磨損，提高了使用壽命和可靠性。


構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是一種現有技術中常見的卷揚液壓控制迴路；
圖2是另一種現有技術中常見的卷揚液壓控制迴路；圖3是本發明一實施例的液壓系統的原理圖；圖4是本發明另一實施例的液壓系統的原理圖。附圖標記說明執行部件-I第一進出油口 -Al第二進出油口 -A2主閥_2第一工作油口 -A第二工作油口-B制動器-3第一控制閥-41第一液控口-Kl第二液控口-K2平衡閥-5先導閥-6第一出口-Cl第二出口-C2蓄能器-7梭閥-8順序閥-91減壓閥-92節流裝置-93壓力傳感器-10
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。圖3所示是本發明一實施例的液壓系統的原理圖，該液壓系統至少包括執行部件I、主閥2和制動器3。在該實施例中，執行部件I為液壓馬達，其也可以是液壓油缸等其它執行部件。典型地，該執行部件I為卷揚機構的液壓馬達，驅動捲筒並帶動在捲筒上的拉索收放，該卷揚機構可以應用於工程機械如起重機、強夯機等的提升機構、變幅機構等結構上。主閥2用於執行部件I換向，其可以包括一個或二個工作油口，各工作油口相應地與執行部件I的進出油口連接。在圖3所示的實施例中，該主閥2包括第一工作油口 A和第二工作油口 B，第一工作油口 A連接執行部件I的第一進出油口 Al，第二工作油口 B連接執行部件I的第二進出油口 A2。優選地，該主閥2為液控換向閥，包括2個先導口，分別連接先導閥6的第一出口 Cl和第二出口 C2，第一出口 Cl出油時，第一工作油口 A進油；第二出口 C2出油時，第二工作油口 B進油。應當清楚，該主閥2也可以是電磁閥。制動器3用於執行部件I制動，制動器3進油時為打開狀態、回油時為關閉狀態。在制動器3打開時，執行部件I可以正常工作；而在制動器3關閉時，執行部件I被鎖止。該制動器3包括I個進出油口，並具有彈性復位裝置，其結構可以參考現有技術，本文在此不再贅述。本發明的液壓系統還包括制動器油路，該制動器油路連接於油源與制動器3之間，制動器油路上設置有第一控制閥41，該第一控制閥41根據執行部件I的負載壓力和主閥2的輸出壓力的大小，打開或截止制動器油路。需要說明的是，在不同的作業環境下，具有不同的負載壓力，對用於重物吊運的提升卷揚機構而言，負載壓力與重物重量相關，並可以體現為液壓馬達一側的液壓油壓力。前述油源可以是多種用於供給制動器3液壓油的油源。可以參考圖1，通過主閥輸出的液壓油供給制動器；也可以參考圖2，通過給手柄供油的先導油泵輸出的液壓油供給制動器。在圖3所示的優選實施例中，第一控制閥41連接主閥2的第一工作油口 A，即採用與圖I相似的方式，通過主閥2輸出的液壓油供給制動器3。在上述技術方案的基礎上，在負載壓力較大而主閥2輸出壓力較低的情況下，可以關閉制動器3，鎖止執行部件I，從而避免負載帶動執行部件I運動，有效地增加了工作過程中的安全性。並且在主閥2輸出壓力增加後，重新打開制動器3，保證作業的繼續進行。
第一控制閥41可以為液控閥，也可以為電磁閥。如圖3所示，優選第一控制閥41為液控換向閥，包括第一液控口 Kl和第二液控口 K2，分別連接主閥2的第一工作油口 A和執行部件I的第一進出油口 Al。第一控制閥41可以在圖3所示的打開狀態(左位)和截止狀態(右位)轉換，其可以為液位二位二通閥，也可以是其它的多位多通閥。前述主閥2的第一工作油口 A連接執行部件I的第一進出油口 Al，可以是直接連接，也可以是間接連接。優選在它們中間還設置有平衡閥5，主閥2還包括第二工作油口 B，平衡閥5的液控口連接第二工作油口 B，當第二工作油口 B的油壓大於平衡閥5的開啟壓力時，液壓油從第一進出油口 Al流至第一工作油口 A。

該平衡閥5包括並聯的單向閥和順序閥，液壓油從第一工作油口 A流至第一進出油口 Al時，經過單向閥；而液壓油從第一進出油口 Al流至第一工作油口 A時，經過順序閥。為了在第一進出油口 Al回油時，控制第一控制閥41的工作狀態，圖3所示的實施例還設置有第二控制閥42，第二控制閥42設置於第二液控口 K2和第一進出油口 Al之間，第二控制閥42可實現第一狀態和第二狀態，在第一狀態，第一進出油口 Al進油，第一控制閥41控制液壓油單向流至第二液控口 K2 ;在第二狀態，第一進出油口 Al回油，第一控制閥41連通第二液控口 K2和第一進出油口 Al。在第一狀態(圖3所示下位)時，液壓油單向流至第二液控口 K2，可以起到保壓作用，使得第一控制閥41始終處於截止狀態(圖3所示的右位)，直至第一工作油口 A輸出壓力增大後，才能使第一控制閥41轉換為打開狀態(圖3所示的左位)。在第二狀態時(圖3所示的上位)時，第二液控口 K2和第一進出油口 Al連通，此時第二液控口 K2壓力大於第一液控口 Kl壓力，第一控制閥41處於截止狀態。進一步地，為了與第二控制閥42共同保壓，在第二液控口 K2和第二控制閥42之間還設置有蓄能器7。當該油路油壓大於蓄能器7的開啟壓力時，液壓油進入蓄能器7 ;當該油路油壓小於蓄能器7的開啟壓力時，液壓油從蓄能器7流出。在第一狀態時，蓄能器7可以保證第一液控口 Kl的油壓；在第二狀態時，蓄能器7內的液壓油可以釋放出來。如圖3所示，第二控制閥42可以為液控換向閥，其包括I個液控口，連接先導閥6的第二出口 C2。在第二出口 C2出油時，第一進出油口 Al回油，第二控制閥42在液控口的油壓作用下轉換為第二狀態；在第一進出油口 Al進油時，第二控制閥42在彈簧復位機構的作用下轉換為第一狀態。圖4是本發明另一實施例的液壓系統的原理圖，與圖3不同的是，該第二控制閥42為電磁閥，在先導閥6的第二出口 C2的出油油路上設置有壓力傳感器10，在壓力傳感器10檢測有出油信號時，第二控制閥42被控制為第二狀態。在該壓力傳感器10沒有檢測到出油信號時，第二控制閥42則被控制為第一狀態。應當清楚，執行部件I可以以第一方向和第二方向進行運動，如對於液壓馬達而言，其既可以正轉也可以反轉。本發明可以僅對其中一個方向的運動進行打開和關閉的制動控制，也可以對兩個方向均進行制動控制，優選後者。相應地，在制動器油路上設置有梭閥8，主閥2包括第一工作油口 A和第二工作油口 B，梭閥8的兩個進油口分別連接第一工作油口 A和第二工作油口 B，梭閥8的出油口連接制動器3。無論第一工作油口 A進油還是第一工作油口 A進油，梭閥8的出油口均可以輸出液壓油。需要說明的是，前述及本文各處所指連接既可以是直接連接，也可以是間接連接。如第一工作油口 A和梭閥8的進油口之間通過第一控制閥41間接連接。此外，圖3和圖4所示的實施例還可以包括順序閥91、減壓閥92和節流裝置93中的一種或幾種，順序閥91和減壓閥92連接於梭閥8的出油口和制動器3之間，制動器3內的液壓油通過節流裝置93回入油箱。當梭閥8的出油口壓力大於順序閥91的開啟壓力時，順序閥91打開，從而保證主閥2在必要的輸出壓力時，才打開制動器3 ;並可以避免主閥2中位回油時背壓過高而打開制動器3、進而造成靜態駐車制動力矩下降的問題，提高安全性能。前述減壓閥92既可以設置於順序閥91之前，也可以設置於順序閥91之後。節流裝置93可以是阻尼孔、節流閥等流量控制裝置，其出油口流量小於進油口流量。由於制動器3內的液壓油通過節流裝置93緩慢回入油箱，因此制動器3的關閉是在馬達停止之後完成，在主閥2中位時可實現制動器3的延時回油，避免了制動片的早期磨損，提高了使用壽命和可靠性。應當清楚，本發明前述的第一控制閥41、第二控制閥42、梭閥8、順序閥91、減壓閥 92、節流裝置93及平衡閥5中的一個或多個可以採用獨立連接安裝的方式，也可以採用集成設計的方式，本發明並不受限於此。對於前述實施例的液壓系統而言，其應用於卷揚機構時，具體的工作過程及原理如下I)卷揚上升工況先導閥6動作,壓力油從先導閥6的第一出口 Cl輸出，推動主閥2換向，液壓油從第一工作油口 A輸出，一路經平衡閥5到達執行部件1，另一路到達第一控制閥41 ;由於彈簧作用，第一控制閥41初始位置處於左位，液壓油經第一控制閥41經過梭閥8到達順序閥91，在主閥21輸出壓力沒到達到預定壓力前，液壓油停止在順序閥91處；當壓力增大時，液壓油經順序閥91、減壓閥92後打開制動器3，實現卷揚上升旋轉。2)卷揚溜鉤工況當主閥2輸出壓力小於執行部件I所承受的負載壓力時，也就是平衡閥5與執行部件I之間的壓力大於平衡閥5與第一工作油口 A之間的壓力時，第一控制閥41處於右位，此時制動器3的油源被切斷，制動器3的壓力油通過節流裝置93回油箱，制動器3將執行部件I鎖住，避免了溜鉤的發生。並且由於第二控制閥42和蓄能器7的共同保壓作用，使得第一控制閥41始終處於右位，直到主閥2開口增大並使得輸出壓力增加，第一控制閥41轉換為左位，此時才能將制動器3打開，卷揚繼續工作。3)卷揚下降工況先導閥6動作，壓力油從先導閥6的第二出口 C2輸出，推動主閥2換向。第二控制閥42在電磁或液控作用下換向為上位，並釋放蓄能器7的壓力油，第一控制閥41處於右位。液壓油從第二工作油口 B輸出，一路到達執行部件1，另一路經過梭閥8到達順序閥91，在主閥2輸出壓力沒到達到預定壓力前，液壓油停止在順序閥91處；當壓力增大時，液壓油經順序閥91、減壓閥92後打開制動器3，實現卷揚下降旋轉。除了前述液壓系統外，本發明還提供一種設置前述液壓系統的卷揚機構，以及設置有前述液壓系統或卷揚機構的工程機械。該工程機械的其它結構參考現有技術，本文在此不再贅述。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種液壓系統，包括執行部件(I)、用於執行部件(I)換向的主閥(2)和用於執行部件(I)制動的制動器(3)，所述制動器(3)進油時為打開狀態、回油時為關閉狀態，其特徵在於，還包括 制動器油路，所述制動器油路連接於油源與所述制動器(3)之間，所述制動器油路上設置有第一控制閥(41)，所述第一控制閥(41)根據所述執行部件(I)的負載壓力和所述主閥(2)的輸出壓力的大小，打開或截止所述制動器油路。
2.根據權利要求I所述的液壓系統，其特徵在於，所述第一控制閥(41)為液控換向閥，包括第一液控口(Kl)和第二液控口(K2)，分別連接所述主閥(2)的第一工作油口(A)和所述執行部件(I)的第一進出油口(Al)。
3.根據權利要求2所述的液壓系統，其特徵在於，所述第一工作油口(A)和所述第一進出油口(Al)之間設置有平衡閥(5)，所述主閥(2)還包括第二工作油口(B)，所述平衡閥(5)的液控口連接所述第二工作油口(B)，當所述第二工作油口(B)的油壓大於所述平衡閥(5)的開啟壓力時，液壓油從第一進出油口(Al)流至所述第一工作油口(A)。
4.根據權利要求2所述的液壓系統，其特徵在於，所述第二液控口(K2)和所述第一進出油口(Al)之間還設置有第二控制閥(42)，所述第二控制閥(42)可實現第一狀態和第二狀態，其中 在第一狀態，所述第一進出油口(Al)進油，所述第一控制閥(41)控制液壓油單向流至所述第二液控口(K2);在第二狀態，所述第一進出油口(Al)回油，第一控制閥(41)連通所述第二液控口(K2)和所述第一進出油口(Al)。
5.根據權利要求4所述的液壓系統，其特徵在於，所述主閥(2)為液控換向閥，包括2個先導口，分別連接先導閥(6)的第一出口(Cl)和第二出口(C2)，所述第一出口(Cl)出油時，所述第一工作油口(A)進油；所述第二出口(C2)出油時，所述第二工作油口(B)進油； 其中，所述第二控制閥(42)為液控換向閥，包括I個液控口，連接先導閥(6)的第二出口(C2)。
6.根據權利要求4所述的液壓系統，其特徵在於，所述主閥(2)為液控換向閥，包括2個先導口，分別連接先導閥(6)的第一出口(Cl)和第二出口(C2)，所述第一出口(Cl)出油時，所述第一工作油口(A)進油；所述第二出口(C2)出油時，所述第二工作油口(B)進油； 其中，所述第二控制閥(42)為電磁閥，在先導閥(6)的第二出口(C2)的出油油路上設置有壓力傳感器(10)，在所述壓力傳感器(10)檢測有出油信號時，所述第二控制閥(42)被控制為第二狀態。
7.根據權利要求4-6任一項所述的液壓系統，其特徵在於，所述第二液控口(K2)和所述第二控制閥(42)之間還設置有蓄能器(7)。
8.根據權利要求1-6任一項所述的液壓系統，其特徵在於，所述制動器油路上設置有梭閥(8)，所述主閥(2)包括第一工作油口(A)和第二工作油口(B)，所述梭閥(8)的兩個進油口分別連接所述第一工作油口(A)和所述第二工作油口(B)，所述梭閥(8)的出油口連接所述制動器(3)。
9.根據權利要求8所述的液壓系統，其特徵在於，還包括順序閥(91)、減壓閥(92)和節流裝置(93)中的一種或幾種，所述順序閥(91)和減壓閥(92)連接於所述梭閥(8)的出油口和所述制動器(3)之間，所述制動器(3)內的液壓油通過所述節流裝置(93)回入油箱。
10.一種卷揚機構，其特徵在於，所述卷揚機構設置有權利要求1-9任一項所述的液壓系統。
11.一種工程機械，其特徵在於，所述工程機械設置有權利要求1-9任一項所述的液壓系統或權利要求10所述的卷揚機構。
全文摘要
本發明公開了一種液壓系統、卷揚機構及工程機械。該液壓系統包括執行部件、用於執行部件換向的主閥和用於執行部件制動的制動器，所述制動器進油時為打開狀態、回油時為關閉狀態，該液壓系統還包括制動器油路，所述制動器油路連接於油源與所述制動器之間，所述制動器油路上設置有第一控制閥，所述第一控制閥根據所述執行部件的負載壓力和所述主閥的輸出壓力的大小，打開或截止所述制動器油路。本發明可以有效避免負載帶動執行部件運動，應用於卷揚機構時可以避免溜鉤現象，具有安全性好、可靠性高、制動片磨損小等優點。
文檔編號B66D1/44GK102874704SQ20121037053
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者朱安寧 申請人:三一重工股份有限公司