專利名稱：起重機卷揚控制系統及起重機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械技術領域，具體涉及起重機巻揚控制系統及起重機。
背景技術：
按照控制原理的不同，液壓控制系統可分為閥控系統和泵控系統。現有的液壓控制的起重機巻揚系統通常采用閥控系統，如圖1所示，利用主
多路換向閥30控制起升物體的方向及速度，當換向閥30處于右位時，液壓馬達60正轉并通過減速器10驅動巻筒20提升重物G，實現吊重上升；當換向閥3 0處于左位時，液壓馬達60反轉并驅動巻筒20下放重物G，實現負重下降，此時，起升平衡閥40起平穩(wěn)作用；當換向閥30處于中位時，回路實現承重靜止。其中，常閉式制動液壓缸70用于實現巻筒20的制動；在通往制動缸的支^各上設有單向節(jié)流閥50,確保液壓馬達60產生一定的驅動力矩后制動液壓缸70才徹底拉開制動間瓦，從而可避免在馬達驅動力矩充分形成前重物G向下溜滑，同時，液壓馬達60在結束負重下降后，即換向閥30回復中位時，閥50的單向閥4吏得制動缸下腔的油液迅速排出，確保制動閘瓦快速制動，避免重物G繼續(xù)下降。
換向閥換向過程中，由于中位向左位或右位換向時液流突然受阻，不僅會產生液壓沖擊，而且還存在原理性的節(jié)流損失。特別是對于大噸位的起重機來說，上述問題表現得更加明顯。
眾所周知，發(fā)生液壓沖擊時，由于瞬間的壓力峰值比正常的工作壓力大好幾倍，因此對密封元件、管道和液壓元件都有損壞作用，還會引起設備振動，產生很大的噪聲。產生節(jié)流損失時，系統發(fā)熱量較大，因此，盡管采用恒功率變量泵作為動力源，整個控制系統還是存在著效率降低的問題；另外，溫度升高后，液壓油液粘度的降低會引起內泄增加，進而導致起升平衡閥無法控制重物下滑，存在不安全的隱患。隨著起重機開發(fā)噸位越來越大，基于閥控系統所存在液壓沖擊和能量損失的問題，亟待提高其起重機巻揚起升系統的高效率及安全可靠性。
實用新型內容
針對上述缺陷，本實用新型解決的技術問題在于，提供一種起重機巻揚控制系統及起重才幾。
本實用新型提供的起重機巻揚控制系統，包括雙向變量泵、雙向變量
馬達、電液比例控制閥、輸入裝置和控制器；其中，所述雙向變量馬達的兩個進油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通，該雙向變量馬達的第一進油口進液時，巻揚巻筒收繩；該雙向變量馬達的第二進油口進液時，巻揚巻筒^:繩；所述電液比例控制閥與所述雙向變量泵相連，用于控制雙向變量泵輸出壓力油的作用方向和排量；所述輸入裝置用于輸入控制巻揚動作的命令；所述控制器接收輸入裝置的控制命令，并輸出用于控制電液比例控制閥的控制信號。
優(yōu)選地，還包括梭閥和壓力傳感器；其中，所述梭閥的兩個進油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通；所述壓力傳感器設置在所述梭閥的出液油路上，用于采集雙向變量泵輸出壓力油的壓力信號并輸出至所述控制器。所述控制器包括預值設定單元、計算單元和比較單元；其中，所
系表；所述計算單元用于根據接收的壓力信號及雙向變量泵的轉速和排量計算得出所述雙向變量泵的輸出功率；所述比較單元用于將計算得出的雙
行比較，若所述雙向變量泵的輸出功率大于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號；若所述雙向變量泵的輸出功率小于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出增加所述雙向變量泵排量的控制信
優(yōu)選地，還包括轉速傳感器，該轉速傳感器用于采集雙向變量馬達的轉速信號并輸出至所述控制器；所述輸入裝置為控制手柄，可根據所述控制手柄位置的變化輸出相應的控制信號；所述控制器的計算單元還用于根
據接收的控制信號計算雙向變量馬達的理論轉速值；所述控制器的比較單元還用于將所述轉速傳感器采集的雙向變量馬達的轉速信號與理^r轉速值進行比較，若采集的雙向變量馬達的轉速信號大于理論轉速值，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號。
優(yōu)選地，所述控制器輸出控制信號將雙向變量泵的排量減小為零時，若轉速傳感器采集的雙向變量馬達的轉速信號大于理論轉速值，則輸出改變所述雙向變量泵壓力油方向的控制信號。
優(yōu)先地，還包括補油泵、第一平衡閥、第二平衡閥和溢流閥；其中，第 一平衡閥和第二平衡閥的第 一油口均與所述補油泵的壓力油出口連通；第 一平衡閥和第二平衡閥的第二油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通；所述溢流閥設置在所述補油泵的壓力油出口與油箱之間。
優(yōu)選地，還包括補油單向闊，其進油口與所述補油泵的壓力油出口連通，其出油口與所述雙向變量馬達的第二進油口連通。
優(yōu)選地，還包括單作用制動油缸和電》茲換向閥；所述單作用制動油缸用于控制常閉式制動器；所述電磁換向閥具有兩個工作位置，該電》茲換向閥失電時處于左位，所述單作用制動油缸的有桿腔與油箱連通，該電磁換向閥得電時處于右位，所述單作用制動油缸的有桿腔與補油泵的壓力油出口連通。
優(yōu)選地，還包括壓力繼電器，設置在雙向變量馬達第二進油口的進液油路上，當雙向變量馬達第二進油口的進液壓力小于該壓力繼電器的工作壓力時，輸出信號至所述電磁換向閥的控制信號接收端，所述電磁換向閥失電。
優(yōu)選地，所述控制器還包括存儲單元，用于存儲提升時壓力傳感器采集的最大壓力信號；當重物在空中需再次提升或下降時，所述控制器的比較單元將壓力傳感器采集的壓力信號與存儲單元中存儲的最大壓力信號進行比較，若采集的壓力信號大于存儲單元中存儲的最大壓力信號時，輸出控制信號至電^茲換向閥，所述電^f茲換向閥得電。
7本實用新型提供的起重機巻揚控制系統，采用雙向變量泵和雙向變量馬達構成泵控系統。在工作狀態(tài)下，操作者根據操作需要操縱輸入裝置發(fā)出控制巻揚動作的命令，所述控制器接收輸入裝置的控制命令并輸出控制信號至電液比例控制閥，以控制雙向變量泵輸出壓力油的作用方向和排量，從而為系統提供可滿足使用需要的壓力油液。
由于本實用新型的技術方案直接利用雙向變量泵控制雙向變量馬達的轉動方向和速度，與現有閥控系統相比，本實用新型所述控制系統在馬達
換向過程中沒有液壓沖擊，因此，可大大提高液壓元件及管路的使用壽命，
降低整機維修成本；另外，本實用新型所述控制系統中沒有控制閥產生的節(jié)流損失，從而避免了現有閥控系統的節(jié)流損失，因此，可保證系統具有較高的效率。
本實用新型的優(yōu)選方案中，在所述雙向變量泵的兩個出油口之間設置有梭閥，在所述梭閥的出液油路上設置有壓力傳感器；由于所述梭閥的兩個進油口分別與雙向變量泵的兩個出油口連通，這樣，才麥閥出油口的壓力始終為系統工作壓力。在工作狀態(tài)下，所述壓力傳感器能夠實時檢測到雙向變量泵輸出至系統的壓力油液的壓力值，并輸出該壓力信號至所述控制器；所述控制器根據該壓力信號及泵的轉速和排量計算得出所述雙向變量
進行比較，若所述雙向變量泵的輸出功率大于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出控制信號以減小所述雙向變量泵的排量，從而提高系統工作效率，確保發(fā)動機與液壓系統協調工作。
本實用新型的另 一優(yōu)選方案中，還包括用于采集雙向變量馬達轉速信
號的轉速傳感器；所述控制器的計算單元根據接收的控制信號計算雙向變量馬達的理論轉速值；所述控制器的比較單元將所述轉速傳感器采集的雙向變量馬達的轉速信號與理論轉速值進行比較，若采集的雙向變量馬達的轉速信號大于理論轉速值，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號，以消除失速現象。進一步地，若所述控制器輸出控制信號將雙向變量泵的排量減小為零時，還沒有消除失速現象，則控制器輸出改變所述雙向變量
8泵壓力油方向的控制信號，此時，雙向變量泵反向供油作為電控平衡閥進行功率的吸收。
針對起重機負重下載工況，本實用新型的又一優(yōu)選方案在雙向變量馬
達第二進油口的進液油路上設置有壓力繼電器，用于檢測該口的進油壓力；
并且采用電;f茲換向閥控制制動油缸的工作狀態(tài)。常態(tài)時，所述電石茲換向閥
處于左位，所述單作用油缸的有桿腔與油箱連通，即制動狀態(tài)；起重機處于正常工作時，所述電》茲換向閥得電處于右位，所述單作用制動油缸的有桿腔與補油泵的壓力油出口連通，即非制動狀態(tài)。在起重^L負重失速時，雙向變量馬達的排量增加，其第二進油口的進液壓力小于該壓力繼電器的工作壓力，此時，壓力繼電器輸出信號至所述電磁換向閥的控制信號接收端，所述電f茲換向閥失電，該電》茲換向閥失電，通過制動油缸強;f于制動，從而避免了失速帶來的安全隱患。
本實用新型的再一個優(yōu)選方案具有防止二次下滑的功能，所述控制器還包括用于存儲提升時壓力傳感器采集的最大壓力信號的存儲單元；當重物在空中需再次提升或下降時，若采集的壓力信號大于存儲單元中存儲的最大壓力信號時，輸出控制信號至電磁換向閥，所述電磁閥得電；即，若二次啟動時，只有系統壓力足以使得馬達具有克服重物的驅動力矩時，才打開制動器。
本實用新型還提供了一種起重機，具有控制巻揚作業(yè)的控制系統，所述控制巻揚作業(yè)的控制系統采用如前所述的起重機巻揚控制系統。

圖l是現有閥控起重機巻揚控制系統的液壓原理圖；圖2是本實用新型所述起重機巻揚控制系統的液壓原理圖；圖3是本實用新型所述起重機巻揚控制系統的控制單元框圖。圖2—圖3中
雙向變量泵l、雙向變量馬達2、電液比例控制閥3、輸入裝置4、控制器5、預值設定單元51、計算單元52、比較單元53、存儲單元54、梭閥6、壓力傳感器7、轉速傳感器8、補油泵9、第一平衡閥11、第二平衡閥12、溢流閥13、補油單向閥14、制動油缸15、電磁換向閥16、壓力繼
電器17、蓄能器18。
具體實施方式
本實用新型的核心在于無需控制閥，直接利用雙向變量泵輸出壓力油的方向和排量來控制雙向變量馬達的轉動方向和速度，工作過程中，可避免液壓沖擊及節(jié)流損失的發(fā)生，從而提高液壓元件及管路的使用壽命，確保系統具有較高的效率。
下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。
本實用新型提供的起重機巻揚控制系統，包括雙向變量泵1、雙向變量馬達2、電液比例控制閥3、輸入裝置4和控制器5。
參見圖2,該圖是本實用新型所述起重機巻揚控制系統的液壓原理圖。
如圖2所示，雙向變量馬達2的兩個進油口分別與所述雙向變量泵1的兩個出油口連通，該雙向變量馬達2的第一進油口 A進液時，巻揚巻筒(圖中未示出)收繩，實現起重才幾起升作業(yè)；該雙向變量馬達2的第二進油口B進液時，巻揚巻筒放繩，實現起重機下降作業(yè)。
電液比例控制閥3與所述雙向變量泵1相連，用于控制雙向變量泵1輸出壓力油的作用方向和排量；從而控制雙向變量馬達2的轉動方向和轉速。
參見圖3,該圖是本實用新型所述起重機巻揚控制系統的控制單元框圖。
如圖3所示，輸入裝置4用于輸入控制巻揚動作的命令；控制器5接收輸入裝置4的控制命令，并輸出用于控制電液比例控制閥3的控制信號。具體地，所述輸入裝置4為控制手柄，內置有兩個雙向角度傳感器，可根據所述控制手柄位置的變化輸出相應的脈寬調制控制信號，控制器5將該信號進行放大處理后輸出至電液比例控制閥3,控制電液比例控制闊3的先導壓力油輸出壓力，從而控制雙向變量泵1的排量。
為更好的控制雙向變量泵的輸出功率與發(fā)動的功率相匹配，提高系統的效率，進一步地，本實用新型還包括梭閥6和壓力傳感器7。
才炎閥6的兩個進油口分別與所述雙向變量泵1的兩個出油口連通；所述壓力傳感器7設置在所述梭閥6的出液油路上，用于采集雙向變量泵1輸出壓力油的壓力信號并輸出至所述控制器5。由于壓力傳感器7與所述梭閥6的出液口連通，因此，該壓力傳感器7采集的壓力信號始終為工作壓力。
如圖3所示，所述控制器5包括預值設定單元51、計算單元52和比較單元53;其中，所述預值設定單元51用于預先設定并儲存發(fā)動機功率與轉速之間對應關系的關系表；所述計算單元52用于根據接收的壓力信號及雙向變量泵1的轉速和排量計算得出所述雙向變量泵1的輸出功率；所述比較單元53用于將計算得出的雙向變量泵1的輸出功率和預值設定單元51中的與其轉速相對應的發(fā)動機功率進行比較，若所述雙向變量泵1的輸出功率大于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號；若所述雙向變量泵1的輸出功率小于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出增加所述雙向變量泵排量的控制信號，以確保雙向變量泵1的輸出功率與發(fā)動4幾功率相匹配。
為防止巻揚機構在起重機負重下降時出現失速現象，進一步地，本實用新型還包括轉速傳感器8,該轉速傳感器8用于采集雙向變量馬達2的轉速信號并輸出至所述控制器5;所述控制器1的計算單元52還用于根據接收的控制信號計算雙向變量馬達2的理論轉速值；所述控制器5的比較單元53還用于將所述轉速傳感器8釆集的雙向變量馬達2的轉速信號與理論轉速值進行比較,若采集的雙向變量馬達2的轉速信號大于理i^轉速值，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號，以減少雙向變量馬達的吸油量，避免失速所存在的安全隱患。更進一步地，所述控制器5輸出控制信號將雙向變量泵1的排量減小為零時，若轉速傳感器8采集的雙向變量馬達2的轉速信號大于理論轉速值，則輸出改變所述雙向變量泵壓力油方向的控制信號。在工作中不斷有油液泄漏，為了補充這些泄漏的消壽毛，維持系統正常工作，必須給系統及時補充油液。進一步地，本實用新型還包括排量和壓力小于主泵的補油泵9，用于選擇補油方向的第一平衡閥ll和第二平衡閥
12以及溢流閥13。為系統補充油液的補油泵8可增加主泵1進油口處壓力，
防止大流量時產生氣蝕，以避免系統內泄所帶來的雙向變量泵1吸空現象，
提高工作壽命。
其中，第一平衡閥11和第二平衡閥12的第一油口均與所述補油泵9的壓力油出口連通；第一平衡閥ll和第二平衡閥12的第二油口分別與所述雙向變量泵1的兩個出油口連通，以向主油路的^f氐壓側補油，補償由于泵、馬達容積損失所泄漏的流量。
所述溢流閥13設置在所述補油泵9的壓力油出口與油箱之間，防止泵和雙向變量泵1超載。
另外，還包括補油單向閥14,其進油口與所述補油泵9的壓力油出口連通，其出油口與所述雙向變量馬達2的第二進油口連通，為避免起重機馬達失速提供補充油液，保證重物下降速度平穩(wěn)可靠，提高作業(yè)的安全性。
在起重機負重下降工況，若出現失速較嚴重的情況，補油泵9無法提供滿足需要的補充油液。進一步地，本實用新型還包括單作用制動油缸15和電磁換向閥16;所述單作用制動油缸15用于控制常閉式制動器(圖中未示出)；所述電^f茲換向閥16具有兩個工作位置，該電^F茲換向閥16失電時處于左位，所述單作用制動油缸15的有桿腔與油箱連通，即制動狀態(tài)；該電石茲換向閥16得電時處于右位，所述單作用制動油缸15的有桿腔與補油泵9的壓力油出口連通，即非制動狀態(tài)。
壓力繼電器17設置在雙向變量馬達2第二進油口的進液油路上，當雙向變量馬達2第二進油口的進液壓力小于該壓力繼電器17的工作壓力時，輸出信號至所述電^f茲換向閥16的控制信號"t妻收端，所述電》茲換向閥16失電，此時制動器處于制動狀態(tài)，進一步提高了安全性能。
如圖2所示，還包括蓄能器18,其進油口與所述補油泵9的壓力油出口連通，以存儲能量、消除脈動。
12如圖3所示，所述控制器5還包括存儲單元54,用于存儲提升時壓力傳感器7采集的最大壓力信號；當重物在空中需再次提升或下降時，所述控制器5的比較單元53將壓力傳感器7采集的壓力信號與存儲單元54中存儲的最大壓力信號進行比較,若采集的壓力信號大于存儲單元54中存儲的最大壓力信號時，輸出控制信號至電磁換向閥16，所述電磁換向閥16得電。當重物在空中需再次提升或下降時，系統壓力必須達到記憶存儲的最大壓力才能動作，即只有系統壓力足以使得馬達具有克服重物的驅動力矩時，才打開單作用油缸解除制動；重物著地時，人工或自動清除記憶值。
特別說明的是，本實用新型所述雙向變量泵1、梭閥6、第一平衡閥11、第二平衡閥12和溢流閥13等部件可集成設計，以獲得更好的匹配性能及裝配工藝性，只要滿足使用需要均在本專利的保護范圍內。
本實施方式還提供了一種起重機，具有控制巻揚作業(yè)的控制系統，所
述控制巻揚作業(yè)的控制系統采用如前所述的起重機巻揚控制系統。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，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，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
1權利要求1、起重機卷揚控制系統，其特征在于，包括雙向變量泵；雙向變量馬達，其兩個進油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通，該雙向變量馬達的第一進油口進液時，卷揚卷筒收繩；該雙向變量馬達的第二進油口進液時，卷揚卷筒放繩；電液比例控制閥，與所述雙向變量泵相連，用于控制雙向變量泵輸出壓力油的作用方向和排量；輸入裝置，用于輸入控制卷揚動作的命令；和控制器，接收輸入裝置的控制命令，并輸出用于控制電液比例控制閥的控制信號。
2、 根據權利要求1所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 梭閥，其兩個進油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通；和 壓力傳感器，設置在所述梭閥的出液油路上，用于采集雙向變量泵輸出壓力油的壓力信號并輸出至所述控制器；且所述控制器包括預值設定單元，用于預先設定并儲存發(fā)動機功率與轉速之間對應關系的 關系表；計算單元，用于根據接收的壓力信號及雙向變量泵的轉速和排量計算得 出所述雙向變量泵的輸出功率；和比較單元，用于將計算得出的雙向變量泵的輸出功率和預值設定單元中 的與其轉速相對應的發(fā)動機功率進行比較，若所述雙向變量泵的輸出功率大于與其相對應的發(fā)動才幾功率，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號； 若所述雙向變量泵的輸出功率小于與其相對應的發(fā)動機功率，則輸出增加所 述雙向變量泵排量的控制信號。
3、 根據權利要求2所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 轉速傳感器，用于采集雙向變量馬達的轉速信號并輸出至所述控制器；且所述輸入裝置為控制手柄，可根據所述控制手柄位置的變化輸出相應的 控制信號；且所述控制器的計算單元還用于根據接收的控制信號計算雙向變量馬達的理論轉速值；所述控制器的比較單元還用于將所述轉速傳感器采集的雙向 變量馬達的轉速信號與理論轉速值進行比較，若采集的雙向變量馬達的轉速 信號大于理i侖轉速值，則輸出減小所述雙向變量泵排量的控制信號。
4、 根據權利要求3所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，所述控 制器輸出控制信號將雙向變量泵的排量減小為零時，若轉速傳感器采集的雙 向變量馬達的轉速信號大于理論轉速值，則輸出改變所述雙向變量泵壓力油 方向的控制信號。
5、 根據權利要求3所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 補油泵；第 一平衡閥和第二平^"閥，兩者的第 一油口均與所述補油泵的壓力油出 口連通；兩者的第二油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通；和 溢流閥，設置在所述補油泵的壓力油出口與油箱之間。
6、 根據權利要求5所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 補油單向閥，其進油口與所述補油泵的壓力油出口連通，其出油口與所述雙向變量馬達的第二進油口連通。
7、 根據權利要求5所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 單作用制動油缸，用于控制常閉式制動器；和電f茲換向閥，具有兩個工作位置，該電^茲換向閥失電時處于左位，所述 單作用制動油缸的有桿腔與油箱連通，該電磁換向閥得電時處于右位，所述 單作用制動油缸的有桿腔與補油泵的壓力油出口連通。
8、 根據權利要求7所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，還包括 壓力繼電器，設置在雙向變量馬達第二進油口的進液油路上，當雙向變量馬達第二進油口的進液壓力小于該壓力繼電器的工作壓力時，輸出信號至 所述電磁換向閥的控制信號接收端，所述電磁換向閥失電。
9、 根據權利要求7所述的起重機巻揚控制系統，其特征在于，所述控制器還包括存儲單元，用于存儲提升時壓力傳感器采集的最大壓力信號；當 重物在空中需再次提升或下降時，所述控制器的比較單元將壓力傳感器采集 的壓力信號與存儲單元中存儲的最大壓力信號進行比較，若釆集的壓力信號 大于存儲單元中存儲的最大壓力信號時，輸出控制信號至電磁換向閥，所述 電》茲換向閥得電。
10、起重機，具有控制巻揚作業(yè)的控制系統，其特征在于，所述控制巻 揚作業(yè)的控制系統采用如權利要求1至9中任一權利要求所述的起重機巻揚控制系統。
專利摘要本實用新型公開一種起重機卷揚控制系統及起重機，所述起重機卷揚控制系統包括雙向變量泵、雙向變量馬達、電液比例控制閥、輸入裝置和控制器；其中，所述雙向變量馬達的兩個進油口分別與所述雙向變量泵的兩個出油口連通，該雙向變量馬達的第一進油口進液時，卷揚卷筒收繩；該雙向變量馬達的第二進油口進液時，卷揚卷筒放繩；所述電液比例控制閥與所述雙向變量泵相連，用于控制雙向變量泵輸出壓力油的作用方向和排量；所述輸入裝置用于輸入控制卷揚動作的命令；所述控制器接收輸入裝置的控制命令，并輸出用于控制電液比例控制閥的控制信號。在馬達換向過程中沒有液壓沖擊及節(jié)流損失，可大大提高液壓元件及管路的使用壽命，確保系統具有較高的效率。
文檔編號B66D1/44GK201321358SQ20082017916
公開日2009年10月7日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者劉邦才, 單增海, 張正得, 徐尚國, 曹立峰 申請人:徐州重型機械有限公司