專利名稱：一種起重機及其液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械技術領域，特別是涉及一種液壓控制系統(tǒng)。本實用新型 還涉及一種包括上述液壓控制系統(tǒng)的起重機。
背景技術：
液壓控制系統(tǒng)在工程機械技術領域有著廣泛的應用，比如挖掘機、叉車、起重機等 工程機械上均設有液壓控制系統(tǒng)。以起重機中的液壓控制系統(tǒng)為例，目前，中小噸位起重機通常采用閥控液壓系統(tǒng)， 大噸位起重機則采用泵控液壓系統(tǒng)。閥控液壓系統(tǒng)也可稱為節(jié)流控制液壓系統(tǒng)，通常由定 量泵和流量閥(節(jié)流閥、溢流閥等)組成，可通過調節(jié)流量閥的通流面積的大小來改變流入 或流出執(zhí)行元件的流量，以此來改變執(zhí)行元件的速度；泵控液壓系統(tǒng)，也可稱為容積控制液 壓系統(tǒng)，通常由變量泵和普通開關閥組成，通過直接改變變量泵的排量實現執(zhí)行元件速度 的改變，開關閥僅具有通斷油路的作用。閥控液壓系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、控制精度高的優(yōu)點，適用于對速度性要求高的中 小功率系統(tǒng)；然而，閥控液壓系統(tǒng)中流量閥的存在導致較為嚴重的溢流和節(jié)流損失，從而造 成液壓系統(tǒng)溫度升高，并且效率低下。泵控系統(tǒng)由于采用高效的容積控制，故可提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱，一般 適用于對快速性要求不高的大功率系統(tǒng)；然而，泵控液壓系統(tǒng)中變量泵的變量機構慣量大， 導致液壓系統(tǒng)動態(tài)響應慢，微動性差。因此，如何使液壓控制系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、控制精度高的特性，又可以提高系統(tǒng) 效率、減少系統(tǒng)發(fā)熱是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種液壓控制系統(tǒng)，該液壓控制系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、 控制精度高的特性，且系統(tǒng)效率高、系統(tǒng)的溫度得以降低。本實用新型的另一目的是提供一 種包括上述液壓控制系統(tǒng)的起重機。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種液壓控制系統(tǒng)，包括第一執(zhí)行元件、驅 動所述第一執(zhí)行元件工作的動力元件，所述動力元件包括閉式泵和輔助動力泵；所述液壓控制系統(tǒng)還包括設于所述輔助動力泵的出油口與所述第一執(zhí)行元件的進油口的通路上的第一換 向閥，所述第一換向閥處于第一工作位置時，所述出油口與所述進油口連通；處于第二工作 位置時，所述出油口與所述進油口斷開；控制所述第一換向閥處于第二工作位置且開啟所述閉式泵，或控制所述第一換向 閥處于第一工作位置且關閉所述閉式泵的伺服控制單元。優(yōu)選地，所述伺服控制單元包括用以采集當前系統(tǒng)壓力信號的信號采集單元；[0014]預先存儲正常系統(tǒng)壓力信號，并判斷所述當前壓力信號與所述正常系統(tǒng)壓力信號 是否相符的工況判斷單元；控制信號輸出單元，以便所述當前系統(tǒng)壓力信號與所述正常系統(tǒng)壓力信號相符 時，輸出使所述第一換向閥處于第二工作位置且開啟所述閉式泵的信號；不相符時，輸出使 所述第一換向閥處于第一工作位置且關閉所述閉式泵的信號。優(yōu)選地，所述信號采集單元還與手柄連接。優(yōu)選地，所述輔助動力泵的出油口還通過溢流閥與油箱連通。優(yōu)選地，所述溢流閥為先導式溢流閥。優(yōu)選地，所述先導式溢流閥的遙控口通過第二換向閥與油箱連通；所述第二換向 閥處于第一工作位置時，所述遙控口與所述油箱斷開；所述第二換向閥處于第二工作位置 時，所述遙控口與所述油箱連通；且所述第一換向閥處于第一工作位置時，所述第二換向閥 處于第一工作位置，所述第一換向閥處于第二工作位置時，所述第二換向閥處于第二工作 位置。優(yōu)選地，所述第二換向閥與所述油箱的通路上設有遠程調壓閥。 優(yōu)選地，所述第一換向閥與所述第二換向閥均為電磁換向閥。優(yōu)選地，所述第一換向閥處于第二工作位置時，所述輔助動力泵的出油口與第二 執(zhí)行元件的進油口連通。該液壓控制系統(tǒng)由伺服控制單元控制所述第一換向閥處于第二工作位置且開啟 所述閉式泵，或控制所述第一換向閥處于第一工作位置且關閉所述閉式泵，即控制液壓系 統(tǒng)在泵控模式和閥控模式之間切換，當系統(tǒng)處于非穩(wěn)態(tài)或需要進行微動操作時，采取閥控 模式，可以使系統(tǒng)具備動態(tài)響應快、控制精度高的優(yōu)點，從而滿足快速進入工作狀態(tài)的要 求；在對系統(tǒng)響應速度以及微動性要求不高時，即系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，采取泵控模式，可以提 高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱，使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性。因此，該液壓控制系統(tǒng)集成 了閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)的各自優(yōu)點，通過伺服控制單元合理控制泵控系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)的工 作時間和工況，以此來實現系統(tǒng)的最優(yōu)化匹配。本實用新型還提供一種起重機，包括執(zhí)行元件以及驅動所述執(zhí)行元件動作的液壓 控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)為上述任一項所述的液壓控制系統(tǒng)。由于上述液壓控制系統(tǒng) 具有上述技術效果，具有該液壓控制系統(tǒng)的起重機也具有相同的技術效果。
圖1為本實用新型所提供液壓控制系統(tǒng)一種具體實施方式
的液壓系統(tǒng)圖。圖2為本實用新型所提供液壓控制系統(tǒng)另一種具體實施方式
的控制流程圖。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種液壓控制系統(tǒng)，該液壓控制系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、 控制精度高的特性，且系統(tǒng)效率高、系統(tǒng)的溫度得以降低。本實用新型的另一核心是提供一 種包括上述液壓控制系統(tǒng)的起重機。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具 體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。[0029]請參考圖1，圖1為本實用新型所提供液壓控制系統(tǒng)一種具體實施方式
的液壓系 統(tǒng)圖。本實用新型所提供的液壓控制系統(tǒng)，包括第一執(zhí)行元件、驅動第一執(zhí)行元件工作 的動力元件，動力元件包括閉式泵Dl和輔助動力泵D2，為系統(tǒng)提供動力，圖1中所示的第一 執(zhí)行元件為變量馬達B，閉式泵Dl和輔助動力泵D2均用以驅動變量馬達B旋轉，閉式泵Dl 可以自帶補油泵，從而補償系統(tǒng)的泄漏，調整閉式泵Dl的排量。液壓控制系統(tǒng)還包括第一換向閥Y1，第一換向閥Yl設于輔助動力泵D2出油口和 第一執(zhí)行元件的進油口的通路上，第一換向閥Yl處于第一工作位置時，輔助動力泵D2的出 油口與第一執(zhí)行元件的進油口連通；處于第二工作位置時，輔助動力泵D2的出油口與第一 執(zhí)行元件的進油口斷開。液壓控制系統(tǒng)還包括伺服控制單元，控制第一換向閥Yl處于第二工作位置且開 啟所述閉式泵D1，或控制第一換向閥Yl處于第一工作位置且關閉閉式泵D1，伺服控制單元 可以通過控制閉式泵Dl電磁換向閥的得電或失電控制閉式泵Dl的開啟或關閉。即伺服控 制單元開啟閉式泵D1，由其為第一執(zhí)行元件提供液壓油時，而輔助動力泵D2出油口與第一 執(zhí)行元件進油口斷開，此時液壓系統(tǒng)的工作模式為泵控模式；系統(tǒng)開啟后，輔助動力泵D2 一直處于工作狀態(tài)，伺服控制單元關閉閉式泵D1，閉式泵Dl中斷為第一執(zhí)行元件供油時， 輔助動力泵D2出油口與第一執(zhí)行元件進油口連通，由輔助動力泵D2為第一執(zhí)行元件提供 液壓油，此時液壓系統(tǒng)的工作模式為閥控模式?？梢愿鶕嶋H工況需要調整，即在對系統(tǒng)響 應速度以及微動性要求不高時，由伺服控制單元控制第一換向閥Yl處于第二工作位置并 開啟閉式泵D1，反之，則控制第一換向閥Yl處于第一工作位置并關閉閉式泵D1，即由伺服 控制單元根據實際工況控制液壓系統(tǒng)工作模式在閥控模式和泵控模式之間切換。第一換向閥Yl可以是電磁換向閥，如圖1所示，第一換向閥Yl為三位四通電比例 換向閥，由伺服控制單元控制第一換向閥Yl失電或得電，失電時，處于第二工作位置，輔助 動力泵D2出油口與變量馬達B進油口斷開，得電時，處于第一工作位置，輔助動力泵D2出 油口與變量馬達B進油口連通。第一換向閥Yl為三位四通電比例換向閥時，變量馬達B的 回油口也可以通過第一換向閥Yl與油箱連通；此外，電比例換向閥可以按照比例地控制由 輔助動力泵D2出油口流入變量馬達B流量的大小，即同時具備換向和閥控的功能。該液壓控制系統(tǒng)由伺服控制單元控制液壓系統(tǒng)在泵控模式和閥控模式之間切換， 當系統(tǒng)處于非穩(wěn)態(tài)或需要進行微動操作時，比如，在整個液壓系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)處于非穩(wěn) 態(tài)，采取閥控模式，可以使系統(tǒng)具備動態(tài)響應快、控制精度高的優(yōu)點，從而滿足快速進入工 作狀態(tài)的要求；在對系統(tǒng)響應速度以及微動性要求不高時，即系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，比如，液壓 系統(tǒng)啟動后，穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間較長，采取泵控模式，可以提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱，使 系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性。因此，該液壓控制系統(tǒng)集成了閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)的各自優(yōu)點， 通過伺服控制單元合理控制泵控系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)的工作時間和工況，以此來實現系統(tǒng)的最 優(yōu)化匹配。進一步地，伺服控制單元可以包括信號采集單元、工況判斷單元以及控制信號輸 出單元。信號采集單元用以采集當前系統(tǒng)壓力信號，可以通過傳感器類元件進行實時檢 測；工況判斷單元，預先存儲正常系統(tǒng)壓力信號，當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)的壓力值會處于穩(wěn)定的狀態(tài)，即系統(tǒng)壓力值處于一定的值域內，在特定的范圍內波動，將該值域預選存儲于 工況判斷單元中，作為正常系統(tǒng)壓力信號，當工況判斷單元接收到當前系統(tǒng)壓力信號后，判 斷當前壓力信號與預先存儲的正常系統(tǒng)壓力信號是否相符，即是否屬于正常壓力值域內； 控制信號輸出單元根據工況判斷單元的判斷結果控制信號的輸出，當當前系統(tǒng)壓力信號與 正常系統(tǒng)壓力信號相符時，輸出使第一換向閥Yl處于第二工作位置且開啟閉式泵Dl的信 號；不相符時，輸出使第一換向閥Yl處于第一工作位置且關閉閉式泵Dl的信號。 在該實施方式中，伺服控制單元可以通過檢測液壓控制系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力來判斷系 統(tǒng)是否處于穩(wěn)態(tài)，處于穩(wěn)態(tài)時，將系統(tǒng)工作模式切換為泵控模式，非穩(wěn)態(tài)時，調整為閥控模 式，因此，伺服控制單元可以根據系統(tǒng)壓力變化自動控制閥控模式和泵控模式之間的切換。伺服控制單元的信號采集單元還可以與手柄連接，采集手柄的當前開口度，可以 通過傳感器類元件進行實時檢測；工況判斷單元預先存儲手柄的微動操作開口度，當開口 度處于較小范圍內時，為微動操作，微動操作開口度的范圍可以根據實際操作需要或操作 經驗進行確定，工況判斷單元還判斷當前開口度是否屬于微動操作開口度范圍內；當當前 開口度不屬于微動操作開口度范圍內時，輸出使第一換向閥Yl處于第二工作位置且開啟 閉式泵Dl的信號；屬于時，輸出使第一換向閥Yl處于第一工作位置且關閉閉式泵Dl的信 號。在該實施方式中，伺服控制單元可以通過檢測手柄開口度大小，判斷是否處于微 動操作狀態(tài)，處于微動操作時，需要系統(tǒng)具備控制精度高、響應快速的特性，則將系統(tǒng)工作 模式調整為閥控模式，否則，調整為泵控模式?？梢允馆o助動力泵D2的出油口通過溢流閥與油箱連通。工作時，自輔助動力泵D2 輸出的液壓油的壓力過大時，部分液壓油可以經溢流閥溢流回油箱，從而限定液壓系統(tǒng)的 最大工作壓力，可以防止系統(tǒng)過載，起到安全閥的作用。溢流閥可以采用先導式溢流閥1，先 導式溢流閥1的調壓范圍大、調壓精度高，應用范圍廣，尤其適合高壓、大流量的液壓系統(tǒng)。溢流閥為先導式溢流閥1時，其遙控口可以通過第二換向閥Y2與油箱連通；第二 換向閥Y2處于第一工作位置，遙控口與油箱斷開；第二換向閥Y2處于第二工作位置，遙控 口與油箱連通；且第一換向閥Yl處于第一工作位置時，使第二換向閥Y2處于第一工作位 置，第一換向閥Yl處于第二工作位置時，使第二換向閥Y2處于第二工作位置。第一換向閥 Yl處于第一工作位置時，輔助動力泵D2向第一執(zhí)行元件供油，使第二換向閥Y2處于第一工 作位置，則先導溢流閥1的遙控口與油箱斷開，此時先導溢流閥1的溢流壓力為設定壓力， 起到安全閥的作用；第一換向閥Yl處于第二工作位置時，由閉式泵Dl向第一執(zhí)行元件供 油，輔助動力泵D2出油口與第一執(zhí)行元件斷開，使第二換向閥Y2處于第二工作位置，則先 導溢流閥1的遙控口與油箱連通，此時先導溢流閥1的溢流壓力降至零，輔助動力泵D2的 液壓油流回油箱，起到卸荷作用。可以在第二換向閥Y2與油箱的通路上設置遠程調壓閥2，即先導溢流閥1的遙控 口與遠程調壓閥2入口的通路上設置第二換向閥Y2。遠程調壓閥2可以遠離先導溢流閥1 設置，可以將遠程調壓閥2的調節(jié)壓力調節(jié)至低于先導溢流閥1中先導壓力閥的調節(jié)壓力， 則可以通過遠程調壓閥2調節(jié)先導溢流閥1的溢流壓力，當第二換向閥Y2處于第二工作位 置時，就可以實現輔助動力泵D2的低壓溢流。第二換向閥Y2也可以是電磁換向閥，便于伺 服控制系統(tǒng)控制，如圖1所示，第二換向閥Y2失電時，處于第一工作位置，得電時，處于第二工作位置。 當第一換向閥Yl與第二換向閥Y2均為電磁換向閥時，可以通過以下控制流程進 行控制。請結合圖1，并參考圖2，圖2為本實用新型所提供液壓控制系統(tǒng)另一種具體實施 方式的控制流程圖。在該實施方式中，液壓控制系統(tǒng)的工作流程如下步驟Si，由伺服控制單元發(fā)出控制信號使第一換向閥Yl得電，變量馬達B工作。 系統(tǒng)起動時，通常處于非穩(wěn)態(tài)，第一換向閥Yl得電，則輔助動力泵D2開始工作，向變量馬達 B供油，而閉式泵Dl不工作，系統(tǒng)由輔助動力泵D2提供動力，此時系統(tǒng)以閥控模式進行工 作，滿足系統(tǒng)啟動時的快速響應要求，保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能；步驟S2，伺服控制單元實時檢測系統(tǒng)是否處于穩(wěn)態(tài)；是則進入S3，否，則返回Sl ；步驟S3，伺服控制單元發(fā)出控制信號使第一換向閥Yl失電，第二換向閥Y2得電， 并發(fā)出控制信號使閉式泵Dl電磁換向閥得電。在系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)工作過程后，閉式泵Dl電 磁換向閥得電，閉式泵Dl開始工作；第一換向閥Yl失電，第二換向閥Y2得電，則輔助動力 泵D2通過先導溢流閥1和遠程調壓閥2實現低壓溢流，此時系統(tǒng)的工作模式轉變?yōu)楸每啬?式，從而提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)發(fā)熱，使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性；步驟S4,伺服控制單元檢測系統(tǒng)是否進行微動操作，是，則進入步驟S5，否，則返 回S3 ；步驟S5，伺服控制單元發(fā)出控制信號使第一換向閥Yl得電，第二換向閥Y2失電， 并使閉式泵Dl電磁換向閥失電。進行微動操作時，閉式泵Dl停止工作，輔助動力泵D2給 系統(tǒng)供油，由第一換向閥Yl的開口大小實現系統(tǒng)的微動調節(jié)，充分發(fā)揮閥控系統(tǒng)控制精度 高、響應快速性的優(yōu)點。則整個控制過程及時有效且實現了完全自動。步驟S6，伺服控制單元檢測微動操作是否結束，是，則進入步驟S3，否，則返回步 馬聚S5 ο當第一換向閥Yl處于第二工作位置時，輔助動力泵D2的出油口也可以與第二執(zhí) 行元件的進油口連通，即進入泵控系統(tǒng)后，輔助動力泵D2可以為其他執(zhí)行元件供油，提高 系統(tǒng)效率。本實用新型還提供一種起重機，包括執(zhí)行元件以及驅動執(zhí)行元件工作的液壓系 統(tǒng)，其特征在于，所述液壓系統(tǒng)為上述任一項所述的液壓控制系統(tǒng)。由于上述液壓控制系統(tǒng) 具有上述技術效果，具有上述液壓控制系統(tǒng)的起重機也應具有上述技術效果，在此不贅述。以上對本實用新型所提供的一種起重機及其液壓控制系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文 中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用 于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些 改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種液壓控制系統(tǒng)，包括第一執(zhí)行元件、驅動所述第一執(zhí)行元件工作的動力元件，其 特征在于，所述動力元件包括閉式泵(Dl)和輔助動力泵(D2)； 所述液壓控制系統(tǒng)還包括設于所述輔助動力泵(擬)的出油口與所述第一執(zhí)行元件的進油口的通路上的第一換 向閥(Y1)，所述第一換向閥(Yl)處于第一工作位置時，所述出油口與所述進油口連通；處 于第二工作位置時，所述出油口與所述進油口斷開；控制所述第一換向閥(Yl)處于第二工作位置且開啟所述閉式泵(D1)，或控制所述第 一換向閥(Yl)處于第一工作位置且關閉所述閉式泵(Dl)的伺服控制單元。
2.根據權利要求1所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服控制單元包括 用以采集當前系統(tǒng)壓力信號的信號采集單元；預先存儲正常系統(tǒng)壓力信號，并判斷所述當前壓力信號與所述正常系統(tǒng)壓力信號是否 相符的工況判斷單元；控制信號輸出單元，以便所述當前系統(tǒng)壓力信號與所述正常系統(tǒng)壓力信號相符時，輸 出使所述第一換向閥(Yl)處于第二工作位置且開啟所述閉式泵(Dl)的信號；不相符時，輸 出使所述第一換向閥(Yl)處于第一工作位置且關閉所述閉式泵(Dl)的信號。
3.根據權利要求2所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集單元還與手柄連接。
4.根據權利要求1至3任一項所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助動力泵 (D2)的出油口還通過溢流閥與油箱連通。
5.根據權利要求4所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溢流閥為先導式溢流閥⑴。
6.根據權利要求5所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述先導式溢流閥(1)的遙控 口通過第二換向閥m與油箱連通；所述第二換向閥m處于第一工作位置時，所述遙控 口與所述油箱斷開；所述第二換向閥(Y2)處于第二工作位置時，所述遙控口與所述油箱連 通；且所述第一換向閥(Yl)處于第一工作位置時，所述第二換向閥(Y2)處于第一工作位 置，所述第一換向閥(Yl)處于第二工作位置時，所述第二換向閥(Y2)處于第二工作位置。
7.根據權利要求6所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二換向閥(Y2)與所述油 箱的通路上設有遠程調壓閥O)。
8.根據權利要求7所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換向閥(Yl)與所述第 二換向閥(Y2)均為電磁換向閥。
9.根據權利要求4所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換向閥(Yl)處于第二 工作位置時，所述輔助動力泵(D2)的出油口與第二執(zhí)行元件的進油口連通。
10.一種起重機，包括執(zhí)行元件以及驅動所述執(zhí)行元件動作的液壓控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述液壓控制系統(tǒng)為權利要求1-9任一項所述的液壓系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種液壓控制系統(tǒng)，包括第一執(zhí)行元件、驅動所述第一執(zhí)行元件工作的動力元件，其特征在于，所述動力元件包括閉式泵和輔助動力泵；所述液壓控制系統(tǒng)還包括設于所述輔助動力泵出油口與所述第一執(zhí)行元件進油口的通路上的第一換向閥，所述第一換向閥處于第一工作位置時，所述出油口與所述進油口連通；處于第二工作位置時，所述出油口與所述進油口斷開；控制所述第一換向閥處于第二工作位置且開啟所述閉式泵，或控制所述第一換向閥處于第一工作位置且關閉所述閉式泵的伺服控制單元。該液壓控制系統(tǒng)集成了閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)的各自優(yōu)點，通過伺服控制單元合理控制泵控系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)的工作時間和工況，以此來實現系統(tǒng)的最優(yōu)化匹配。
文檔編號B66C13/20GK201914850SQ20112001201
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者劉邦才, 單增海, 胡小冬 申請人:徐州重型機械有限公司