專利名稱：起重機卷揚液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及起重機控制技術(shù)，具體涉及起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
巻揚是起重機最重要的工作機構(gòu)，在吊重運行過程中，尤其在精密部 件裝配、貴重物品的安裝、或者重要工件翻轉(zhuǎn)等使用工況，對于巻揚的工 作效率、微動性和安全性均有較高的要求，以保證起重機的啟動、運行和 制動在平穩(wěn)的控制中實現(xiàn)。全液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)具有布置空間靈活的優(yōu)點， 因此，起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)為全液壓驅(qū)動，系統(tǒng)通過泵、控制閥與馬 達間的匹配完成起升、下降操作。
現(xiàn)有起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)，其中，開式 系統(tǒng)中采用單向變量泵，它通過平衡閥的節(jié)流控制吸收巻揚下降產(chǎn)生的勢
能；閉式系統(tǒng)采用雙向變量泵，它通過發(fā)動機吸收巻揚下降產(chǎn)生的熱能。 但是，上述兩種起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)均存在控制精確性低的問題。由 于泵與馬達都為旋轉(zhuǎn)泄漏元件，并且在不同的驅(qū)動轉(zhuǎn)速、負載壓力和溫度 下會表現(xiàn)不同的工作性能狀態(tài)；同時控制閥在使用過程中也具有流量泄漏 的環(huán)節(jié)，這樣，在系統(tǒng)各部分都有泄漏發(fā)生時，控制信號與目標信號之間 會有較大的偏差，進而影響巻揚操作控制的精確性，制約了起重機的控制 性能。
另外，元件在長時間運轉(zhuǎn)后，元件的磨損會使性能下降加劇，影響起 重機的重要性能指標；由于泄漏的客觀存在，在承載時，起升系統(tǒng)的重物 下滑和失控難以避免，安全性無法得到有效保證。
因此，液壓系統(tǒng)中的液壓元件由于各類原因造成性能降低都會影響控 制性能和安全性下降，在極端情況下存在嚴重的安全隱患；亟待研制開發(fā) 出 一種可精確控制起重機巻揚動作的控制系統(tǒng)。 實用新型內(nèi)容針對上述缺陷，本實用新型解決的技術(shù)問題在于，提供一種起重機巻 揚液壓控制系統(tǒng)。
基于起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)，本實用新型采用的技術(shù)方案為， 包括雙向變量液壓馬達、雙向變量液壓泵、轉(zhuǎn)速傳感器、液壓泵和換向控
制閥；其中，所述雙向變量液壓馬達用于驅(qū)動巻揚的正、反轉(zhuǎn)；所述雙向 變量液壓泵用于驅(qū)動雙向變量液壓馬達工作；所述轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測馬 達輸出軸的轉(zhuǎn)速；所述液壓泵用于提供補償油液；所述換向控制閥具有三 個工作狀態(tài)；在第一工作狀態(tài)下，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達正向 旋轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通；在第二工作狀態(tài)下，雙向變量液壓馬達正向旋」 轉(zhuǎn)的進油油路與回油油路之間導通；在第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達 正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各與液壓泵排油口和回油油3各之間為非導通；當所述轉(zhuǎn) 速傳感器檢測的目標信號小于控制信號時，換向控制閥處于第 一工作狀態(tài)； 當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號大于控制信號時，換向控制閥處于第二 工作狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述換向控制閥采用伺服控制的三位三通換向閥或三位四通 4奐向閥。
優(yōu)選地，所述換向控制閥采用比例控制閥。 優(yōu)選地，所述液壓泵為恒壓泵。
基于起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，本實用新型采用的技術(shù)方案為， 包括雙向變量液壓馬達、單向變量液壓泵、液比例換向閥、轉(zhuǎn)速傳感器、 液壓泵和換向控制閥；其中，所述雙向變量液壓馬達用于驅(qū)動巻揚的正、 反轉(zhuǎn)；所述單向變量液壓泵用于驅(qū)動雙向變量液壓馬達工作；所述液比例 換向閥具有三個工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)，單向變量液壓泵的排液口與 雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通；在第二工作狀態(tài)，單向 變量液壓泵的排液口與雙向變量液壓馬達反向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通； 在第三工作狀態(tài)，單向變量液壓泵的排液口與雙向變量液壓馬達的進油油 路之間非導通；所述轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測馬達輸出軸的轉(zhuǎn)速；所述液壓泵
5用于提供補償油液；所述換向控制閥，具有三個工作狀態(tài)；在第一工作狀 態(tài)下，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通； 在第二工作狀態(tài)下，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與回油油路之
間導通；在第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與液壓 泵排油口和回油油路之間為非導通；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號小
于控制信號時，換向控制閥處于第一工作狀態(tài)；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的 目標信號大于控制信號時，換向控制閥處于第二工作狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述換向控制閥采用伺月良控制的三位三通換向閥或三位四通 換向閥。
優(yōu)選地，所述換向控制閥采用比例控制閥。 優(yōu)選地，所述液壓泵為恒壓泵。
本實用新型提供的起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，在現(xiàn)有 起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本實用新型并聯(lián)有一個小流量比例系 統(tǒng)，并通過轉(zhuǎn)速傳感器檢測馬達輸出軸的轉(zhuǎn)速，將控制信號與檢測到的目 標信號進行比較，從而建立馬達轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
在所述液壓馬達驅(qū)動巻揚起升過程中，當所;險測到的目標信號小于控 制信號時，控制換向控制岡實現(xiàn)液壓泵補充壓力油液至馬達正轉(zhuǎn)進油油^各， 以補償系統(tǒng)泄漏流量，因此，可有效提高巻揚操作控制的精確性；當所檢 測到的目標信號大于控制信號時，控制換向控制閥實現(xiàn)馬達正轉(zhuǎn)進油油路 與回油油路導通，分流系統(tǒng)的部分流量，動態(tài)補償控制信號與目標信號的 差值，因此，可有效解決比例流量輸出線性不理想的問題；在承載作業(yè)時， 能夠避免由于元件泄漏所存在的重物下滑和失控等安全隱患。
本實用新型的優(yōu)選方案中，所述換向控制閥采用比例控制閥，才艮據(jù)伺 月l控制信號微調(diào)所述換向控制閥的開度，進一步提高精確控制的精度，可 以使吊鉤的位移達到甚至肉眼無法察覺的細樣i程度，從而可降低對于液壓 件的加工精度要求和工作過程中產(chǎn)生的頻響。
在本實用新型的另一優(yōu)選方案中，用于提供補償油液的液壓泵采用恒壓泵，以降低能耗、獲得較高的工作效率。

圖1是本實用新型所提供的起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)的原理圖； 圖2是本實用新型所提供的起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)的原理圖。 圖中
11、 21-換向控制閥；12、 22-液壓泵；13、 23-轉(zhuǎn)速傳感器；14、 24-雙向變量液壓泵；15、 25-雙向變量液壓馬達；151、 251-馬達^T出 軸；26-液比例才灸向閥。
具體實施方式

本實用新型的核心思想是利用系統(tǒng)反饋閉環(huán)控制技術(shù)提升控制性能和 安全性能，在現(xiàn)有起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個小流量比例 系統(tǒng)，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器所檢測的馬達軸轉(zhuǎn)速信號(目標信號)實現(xiàn)起重機 巻揚的精確控制。
下面結(jié)合說明書附圖具體說明閉式和開式系統(tǒng)兩種實施方式。 參見圖1,該圖是本實用新型所提供的起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng) 的原理圖。
如圖1所示，所述起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)，包括雙向變量液壓 馬達15、雙向變量液壓泵14、轉(zhuǎn)速傳感器13、液壓泵12和換向控制閥11。
其中，所述雙向變量液壓馬達15將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動巻揚正、 反轉(zhuǎn)；所述雙向變量液壓泵14輸出壓力油液驅(qū)動雙向變量液壓馬達15工 作，構(gòu)成閉式液壓制系統(tǒng)；需要說明的是，本方案是在現(xiàn)有起重機巻揚 閉式液壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)作出的改進設(shè)計，對原有閉式控制系統(tǒng)中的其它 元件沒有作更進一步的說明，比如，用于實現(xiàn)液壓馬達制動的相關(guān)元件的 構(gòu)成及作用關(guān)系，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)，故 在此不予贅述。
其中，所述轉(zhuǎn)速傳感器13用于檢測馬達輸出軸151的轉(zhuǎn)速，即用于與 控制信號進行比較的目標信號，可以理解的是，所述轉(zhuǎn)速傳感器需要具備雙向判斷功能，以適應(yīng)雙向變量馬達的需要。
其中，所述液壓泵12和所述換向控制閥11構(gòu)成與原系統(tǒng)并if關(guān)一個小
流量比例系統(tǒng)。所述液壓泵12提供系統(tǒng)補償用的油液；所述換向控制閥ll具有三個工作狀態(tài)；在第一工作狀態(tài)下，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達15正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通；在第二工作狀態(tài)下，雙向變量液壓馬達15正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各與回油油路之間導通；在第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達15正向》走轉(zhuǎn)的進油油3各與液壓泵4非油口和回油油路之間為非導通；工作過程中，在常態(tài)時所述換向控制閥11處于第三工作狀態(tài)；當所述轉(zhuǎn)速傳感器13檢測的目標信號小于控制信號時，所述換向控制閥11處于第一工作狀態(tài)，液壓泵12補充壓力油液至雙向變量液壓馬達15正向旋轉(zhuǎn)的進油油路，確保目標信號與控制信號相吻合；當所述轉(zhuǎn)速傳感器13檢測的目標信號大于控制信號時，所述換向控制閥ll處于第二工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達11正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與系統(tǒng)回油油路導通，確保目標信號與控制信號相吻合，這樣，起重機在巻揚承受正向負載起升時，可根
據(jù)受載情況和系統(tǒng)特點進行正向流量補償。而起重機在巻揚帶載下放出現(xiàn)超越負載力時，系統(tǒng)根據(jù)需要對油路進行雙向補償，系統(tǒng)具有判斷能力，當控制信號到達流量非飽和狀態(tài)時，取消補償，恢復成為正常系統(tǒng)控制狀態(tài)。馬達轉(zhuǎn)速傳感器有方向判斷功能，識別安全故障，在流量飽和時，當出現(xiàn)一定偏差時進行巻揚制動保護。
進一步地，如圖l所示，所述換向控制鬧為伺月良控制的三位四通換向閥，可以理解的是，選用三位三通換向閥即可滿足本系統(tǒng)的使用需要。
特別說明的是，所述換向控制岡ll采用比例控制閥，可才艮據(jù)伺服控制信號微調(diào)所述換向控制閥的開度，進一步提高精確控制的精度，可以使吊鉤的位移達到甚至肉眼無法察覺的細孩i程度，從而可降低對于液壓件的加工精度要求和工作過程中產(chǎn)生的頻響。實際上，所述換向控制閥可以高速開關(guān)閥，以提高控制靈敏性，避免出現(xiàn)控制滯后現(xiàn)象。
特別說明的是，由于補油所需油量較小，因此，為了降低能耗、提高
8系統(tǒng)工作效率，所述液壓泵釆用恒壓泵為最佳方案。
參見圖2,該圖是本實用新型所提供的起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)的原理圖。
如圖2所示，所述起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，包括雙向變量液壓馬達25、單向變量液壓泵24、液比例換向閥26、轉(zhuǎn)速傳感器23、液壓泵22和換向控制閥21。
其中，所述雙向變量液壓馬達25將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動巻揚的正、反轉(zhuǎn)；所述單向變量液壓泵24輸出壓力油液，并通過液比例控制閥26控制雙向變量液壓馬達25工作，構(gòu)成開式液壓控制系統(tǒng)；所述液比例換向閥26具有三個工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)，單向變量液壓泵24的排液口與雙向變量液壓馬達25正向力走轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通，此時雙向變量液壓馬達25正轉(zhuǎn)；在第二工作狀態(tài)，單向變量液壓泵24的排液口與雙向變量液壓馬達25反向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通，此時雙向變量液壓馬達25反轉(zhuǎn)；在第三工作狀態(tài)，單向變量液壓泵24的排液口與雙向變量液壓馬達25的進油油路之間非導通。同樣，需要說明的是，本方案是在現(xiàn)有起重機巻揚開式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)作出的改進設(shè)計，對原有開式控制系統(tǒng)中的其它元件沒有作更進一步的說明，比如，與馬達匹配的平衡閥、用于實現(xiàn)液壓馬達制動的相關(guān)元件的構(gòu)成及作用關(guān)系，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)，故在此不予贅述。
其中，所述轉(zhuǎn)速傳感器23用于檢測馬達輸出軸251的轉(zhuǎn)速，即用于與控制信號進行比較的目標信號，同樣，所述轉(zhuǎn)速傳感器需要具備雙向判斷功能。
其中，所述液壓泵22用于提供補償油液；所述換向控制閥21具有三個工作狀態(tài)；在第一工作狀態(tài)下，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達25正向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通；在第二工作狀態(tài)下，雙向變量液壓馬達25正向^走轉(zhuǎn)的進油油^各與回油油^各之間導通；在第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達25正向旋轉(zhuǎn)的進油油3各與液壓泵排油口和回油油^各之間為非導通；
9當所述轉(zhuǎn)速傳感器23檢測的目標信號小于控制信號時，換向控制閥21處 于第一工作狀態(tài)；當所述轉(zhuǎn)速傳感器23檢測的目標信號大于控制信號時， 換向控制閥21處于第二工作狀態(tài)。
同樣，所述換向控制閥21可以采用伺服控制的三位三通換向閥或三位 四通纟奐向閥。
所述換向控制閥21采用比例控制閥，以微調(diào)換向控制閥的開度，進一 步提高精確控制的精度。或者采用高速開關(guān)閥，以提高控制靈敏性，避免 出現(xiàn)控制滯后現(xiàn)象。
其中，所述液壓泵22優(yōu)選為恒壓泵。
綜上，本實用新型提供的兩種起重機巻揚液壓控制系統(tǒng)建立了馬達轉(zhuǎn) 速的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過比較目標信號與控制信號的差值，輸出控制信號 至換向控制閥調(diào)整其工作位置，轉(zhuǎn)速低時，液壓泵補充壓力油液至馬達正 轉(zhuǎn)進油油路補償系統(tǒng)泄漏流量，以提高巻揚操作控制的精確性；轉(zhuǎn)速高時， 馬達正轉(zhuǎn)進油油3各與回油油i 各導通，分流系統(tǒng)的部分流量，以解決比例流 量輸出線性不理想的問題；在承載作業(yè)過程中，能夠避免由于元件泄漏所 存在的重物下滑和失控等安全隱患。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出 若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、起重機卷揚閉式液壓控制系統(tǒng)，包括雙向變量液壓馬達，用于驅(qū)動卷揚的正、反轉(zhuǎn)；和雙向變量液壓泵，用于驅(qū)動雙向變量液壓馬達工作；其特征在于，還包括轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測馬達輸出軸的轉(zhuǎn)速；液壓泵，用于提供補償油液；和換向控制閥，具有三個工作狀態(tài)；在第一工作狀態(tài)下，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通；在第二工作狀態(tài)下，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與回油油路之間導通；在第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與液壓泵排油口和回油油路之間為非導通；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號小于控制信號時，換向控制閥處于第一工作狀態(tài)；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號大于控制信號時，換向控制閥處于第二工作狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述換向控制閥采用伺服控制的三位三通換向閥或三位四通換向閥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述換向控制閥采用比例控制閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機巻揚閉式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述液壓泵為恒壓泵。
5、 起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，包括雙向變量液壓馬達，用于驅(qū)動巻揚的正、反轉(zhuǎn)；單向變量液壓泵，用于驅(qū)動雙向變量液壓馬達工作；和液比例換向閥，具有三個工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)，單向變量液壓泵 的排液口與雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通；在第二工作狀態(tài)，單向變量液壓泵的排液口與雙向變量液壓馬達反向4^轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通；在第三工作狀態(tài)，單向變量液壓泵的排液口與雙向變量液壓馬達的進 油油路之間非導通，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測馬達輸出軸的轉(zhuǎn)速； 液壓泵，用于提供補償油液；和換向控制閥，具有三個工作狀態(tài)；在第一工作狀態(tài)下，液壓泵排油口與 雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油^各之間導通；在第二工作狀態(tài)下，雙向 變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與回油油路之間導通；在第三工作狀態(tài)， 雙向變量液壓馬達正向旋—轉(zhuǎn)的進油油^各與液壓泵纟非油口和回油油^各之間為 非導通；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號小于控制信號時，換向控制閱處于第 一工作狀態(tài)；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號大于控制信號時，換向控制 閥處于第二工作狀態(tài)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述換向控制閥采用伺服控制的三位三通換向閥或三位四通換向閥。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述換向控制閥采用比例控制閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的起重機巻揚開式液壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述液壓泵為恒壓泵。
專利摘要本實用新型公開一種起重機卷揚閉式液壓控制系統(tǒng)在現(xiàn)有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個小流量比例系統(tǒng)，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器所檢測的馬達軸轉(zhuǎn)速信號實現(xiàn)起重機卷揚的精確控制。本方案增設(shè)的換向控制閥具有三個工作狀態(tài)；換向控制閥處于第一工作狀態(tài)，液壓泵排油口與雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路之間導通；當所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的目標信號大于控制信號時，換向控制閥處于第二工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與回油油路之間導通；所述換向控制閥常態(tài)時處于第三工作狀態(tài)，雙向變量液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)的進油油路與液壓泵排油口和回油油路之間為非導通。本實用新型可有效提高卷揚操作控制的精確性和安全性。
文檔編號B66D1/02GK201284201SQ20082013548
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者權(quán) 東 申請人:徐州重型機械有限公司