起重机及其卷扬液压控制系统、 用于该系统的充液集成阀 技术领域 本发明涉及工程机械技术领域， 具体涉及起重机及其卷扬液压控制系统、 用于该 系统的充液集成阀。
背景技术 对于工程起重机来说， 提高空钩下放速度是保证起升机构工作效率的主要手段。 现有液压起重机的卷扬系统主要由马达、 减速机、 卷筒、 离合器和制动器构成， 通过机械式 离合器与制动器的配合来完成空钩下放的操作， 当需要下放空钩时， 卷筒与减速机的输出 动力脱离， 吊钩即可在重力作用下自由落体运动。为了使卷扬系统的空钩下放操作与各部 件能够协调工作， 需要在起重机的液压控制系统中增加快放控制， 并采用充液阀元件系统 为快放系统提供工作用压力油液。
请参见图 1， 该图是现有工程起重机液压控制系统的液压原理图。
如图 1 所示， 液压泵 P2 输出的压力油液通过多路换向阀进入起升回路， 液压泵 P3 输出的压力油液一路通过多路换向阀进入回转回路， 另一路通过单向阀为起升机构制动回 路的蓄能器充液， 以使得蓄能器保持一定的压力以满足制动器和离合器的需要， 通过操作 制动器操纵阀组实现制动器油缸、 离合器油缸等工作。 然而， 该方案中充液阀单纯通过液压 泵 P3 提供充液用压力油液， 经常会出现系统故障导致不能充液或者不完全充液。
比如， 由于阀孔比较深， 当回转充液主阀芯锥面直接与阀体孔密封配合不严密时， 就会产生较大的内部泄漏， 具体表现为蓄能器不充液。再如， 当油温过高时油液黏度变低， 滑阀间的泄漏增大， 导致系统压力变低， 使充液压力达不到规定的压力值时， 就会造成蓄能 器不完全充液。 此状态下， 无法提供压力油源至制动器操纵阀组， 进而使得卷扬制动器的外 抱系统不能打开， 造成卷扬无动作和没有快放功能， 不能充分发挥产品的功能优点 ； 此外， 卷扬离合器的内抱系统始终处于打开状态， 容易出现重物下滑和下降失速等现象， 存在不 安全的隐患。
有鉴于此， 亟待针对现有起重机快放系统的充液原理进行优化设计， 以避免蓄能 器的压力过低而无法满足卷扬系统的需要。
发明内容 针对上述缺陷， 本发明解决的技术问题在于， 提供一种起重机卷扬液压控制系统， 从而有效避免蓄能器的压力过低而导致卷扬系统无法正常工作。在此基础上， 本发明还提 供一种用于该系统的充液集成阀及采用该系统的起重机。
本发明提供的起重机卷扬液压控制系统， 包括制动器操纵阀组、 蓄能器、 第一溢流 阀和第二溢流阀， 其中， 所述制动器操纵阀组用于控制压力油液与离合器油缸和制动器油 缸连通 ； 所述蓄能器的油口与所述制动器操纵阀组的进油口连通， 所述蓄能器的油口与回 转泵的出油口连通， 回转泵提供压力油液至该蓄能器 ； 所述第一溢流阀设置在回转泵的出 油口与回转操纵阀的进油腔之间 ； 所述第二溢流阀设置在回油油路与第一溢流阀的弹簧腔
之间， 且所述第二溢流阀的控制油口与蓄能器的油口连通 ； 所述蓄能器的油口还与变幅泵 的出油口连通。
优选地， 还包括第一单向阀和第二单向阀 ； 其中， 所述第一单向阀设置在回转泵出 油口与蓄能器油口之间的通路上 ； 所述第二单向阀设置在变幅泵出油口与蓄能器油口之间 的通路上。
优选地， 还包括减压阀， 设置在变幅泵出油口与第二单向阀之间通路上。
本发明提供的充液集成阀， 阀体内集成有回转操纵阀、 第一溢流阀和第二溢流阀 ； 阀体外部具有用于与回转泵的出油口连通的第一进油口、 用于与变幅泵的出油口连通的第 二进油口、 用于与蓄能器的油口连通的第一出油口和用于回油油路连通的第二出油口 ； 且 所述阀体的内部具有连通第一进油口与第一溢流阀的进油口的第一油道、 连通第一油道与 第一出油口的第二油道、 连通第二进油口与第一出油口的第三油道 ； 且第一溢流阀的弹簧 腔与第二溢流阀的进油口连通， 第一溢流阀的出油口与回转操纵阀的进油腔连通 ； 第二溢 流阀的出油口与第二出油口连通， 第二溢流阀的控制油口与第一出油口连通。
优选地， 阀体内还集成有第一单向阀和第二单向阀 ； 其中， 所述第一单向阀设置在 第二油道上， 以便于第一进油口至第一出油口单向导通 ； 所述第二单向阀设置在第三油道 上， 以便于第二进油口至第一出油口单向导通。
优选地， 阀体内还集成有设置在第二进油口与第二单向阀之间的第三油道上的减 压阀。
优选地， 所述阀体内部具有连通第一溢流阀的弹簧腔和第二溢流阀的进油腔的第 四油道 ； 且所述回转操纵阀的阀芯外周的阀体上具有连通回转操纵阀内腔与第一溢流阀的 弹簧腔的第五油道、 第六油道和第七油道 ； 三个油道均与阀芯轴线相垂直且沿阀芯的轴向 依次平行设置 ； 所述阀芯上具有径向通孔， 该径向通孔的横截面为沿轴向设置的长条状， 所 述阀芯的外周表面具有与该径向通孔连通的环形凹槽 ； 所述阀芯处于中位时， 该环形凹槽 与第六油道连通 ； 所述阀芯处于处于左位时， 该环形凹槽与第五油道连通， 该径向通孔与第 五油道和第六油道连通 ； 所述阀芯处于右位时， 该环形凹槽与第七油道连通， 该径向通孔与 第六油道和第七油道连通。
优选地， 所述阀芯具有第一轴肩、 第二轴肩和第三轴肩， 其中第一轴肩和第三轴肩 相对设置， 以便于回转操纵阀处于左位或者右位时封堵其进油腔与回油腔之间的通路 ； 所 述第一轴肩与第三轴肩的外端部与阀腔内壁之间具有间隙， 以便于回转操纵阀处于左位或 者右位的初始位置时进油腔与回油腔之间连通。
本发明提供的起重机， 包括卷扬系统及如前所述的卷扬液压控制系统。
与现有技术相比， 本发明提供的起重机卷扬液压控制系统增加了一条充液油路， 即， 从变幅泵引入另一个压力油源。当回转控制回路的内部泄漏较大而导致充液压力无法 满足蓄能器的要求时， 将由变幅泵引入的充液油源完成为蓄能器充液， 以有效为蓄能器进 行完全充液， 这样， 在操作变幅手柄时， 变幅泵就可以为蓄能器充液， 进而确保卷扬系统在 起升过程中蓄能器的压力不会低于设定的压力值。 显然， 基于蓄能器内部的油液压力， 卷扬 制动器的外抱系统与离合器的内抱系统能够正常打开、 关闭， 从而可有效发挥产品快速下 放的功能特点。
本发明的优选方案中， 在回转泵出油口与蓄能器油口之间的通路上设置有第一单向阀， 在变幅泵出油口与蓄能器油口之间的通路上设置有第二单向阀 ； 如此设计可避免蓄 能器内的压力油液回流， 并将变幅泵和回转泵引入的充液压力源进行对比， 以确保系统以 较大压力的油液为蓄能器充液， 进一步提高本发明的可靠性。
本发明的另一优选方案中， 在变幅泵出油口与第二单向阀之间的通路上设置有减 压阀。 减压阀的调定压力确定后， 使得经变幅泵引入压力稳定的油源， 从而确保蓄能器能够 安全可靠地工作。
本发明提供的充液集成阀， 特别适用于由马达、 减速机、 卷筒、 离合器和制动器构 成的卷扬系统的液压控制系统。 附图说明
图 1 是现有起重机的卷扬控制系统的液压原理图 ；
图 2 是实施例中所述卷扬控制系统的液压原理图 ；
图 3 是实施方式所述充液集成阀的液压原理图 ；
图 4 是该充液集成阀的一个剖面图， 该剖面图示出了第一溢流阀和第二溢流阀 ；
图 5 是该充液集成阀的另一个剖面图， 该剖面图示出了回转操纵阀 ； 图 6 所示的回转操纵阀处于左位 ；
图 7 所示的回转操纵阀处于右位 ；
图 8 是实施例中所述起重机的整体结构示意图。
图 2- 图 8 中 ：
离合器缸 1、 制动器缸 2、 离合、 制动器操作阀 3a 和 3b、 液控单向阀 3c、 单向节流阀 3d、 蓄能器 4、 多路换向阀 5、 脚踏阀 6、 第一溢流阀 7、 第二溢流阀 8、 回转操纵阀 9、 第一单向 阀 10、 第二单向阀 11、 减压阀 12。
具体实施方式
基于单独由回转泵提供充液压力油源的现有起重机卷扬液压控制系统， 本发明进 行了改进设计， 该系统又增加了一条充液油路， 即， 从变幅泵引入另一个压力油源。当由回 转泵引入的的压力油源无法满足蓄能器的要求时， 将由变幅泵引入的充液油源完成为蓄能 器充液， 从而为蓄能器进行完全充液， 进而确保卷扬系统在起升过程中蓄能器的压力不会 低于设定的压力值。
下面结合说明书附图具体说明本实施方式。
参见图 2， 该图是本实施例所述卷扬控制系统的液压原理图。
如图 2 所示， 该系统所控制的起升机构由主、 副两套机构组成。主副两套机构的基 本工作原理与现有技术完全相同， 主、 副机构分别依靠各自的离合器来实现动力输入轴与 各自卷筒之间的结合或者分开， 离合器受各自的离合器缸 1 操纵 ； 当油液由离合器缸 1 排出 时， 缸内弹簧自然张开， 离合器处于分离状态， 卷筒与轴分开而处于自由状态。制动器的作 用是使得起升机构处于停止状态， 主、 副机构有各自独立的制动器， 当制动器缸中 2 的油液 被排出， 缸中弹簧自然张开， 制动器将卷筒卡紧完成制动， 当油液进入制动器缸 2， 缸内弹簧 被压缩， 制动器将卷筒松开， 此状态下可以实现重物升降或者自由落钩的操作。由于主、 副 起升机构的动作原理完全相同， 故只需分析其中一套机构即可。实际操作时， 制动器的动作需要与离合器、 起升液压马达的动作相配合。在液压 马达停止时， 制动器卡紧卷筒使得重物停止于空中 ； 在液压马达转动时， 制动器需要放松卷 筒； 此状态下， 离合器的离、 合动作决定重物是重力下降工况或者起升工况， 两者之间的配 合通过多路换向阀 5、 离合、 制动器操作阀 3a 和 3b 的联动来实现。
当多路换向阀 5 处于①位， 起升泵 P2 输出的油液经平衡阀中的单向阀进入起升马 达， 使其正向旋转。与此同时， 通过与多路换向阀 5 进口处并联的控制油路， 起升泵 P2 的压 力油将离合、 制动器操作阀 3a 推至上位， 此时若离合、 制动器操作阀 3b 处于下位， 则蓄能器 4 输出压力油液一路经 3b 中的通道将离合器缸的活塞上推， 使得离合器处于结合状态 ； 另 一路通过离合、 制动器操作阀组 3a 和 3b 的另一通道将制动器缸的活塞上压， 使得制动器处 于松开状态， 卷筒随液压马达一起正向旋转进行重物起升操作。
当多路换向阀 5 处于②位， 与前述重物起升操作相似， 使得液压马达带动卷筒实 现下放重物的操作， 且在平衡阀的作用下， 重物可匀速下降。
无论多路换向阀 5 处于①位或者②位， 若离合、 制动器操作阀 3b 至上位， 则蓄能器 4 输出的油液通过 3b 将液控单向阀 3c 反向开启， 使得离合器缸 1 的油液由阀 3b 排向油箱， 离合器处于分离状态 ； 制动器缸 2 中的油液由单向节流阀 3d 和阀 3b 排向油箱， 制动器处于 卡紧状态。此时， 操作者配合踏动脚踏阀 6 即可完成自由落钩操作。需要说明的是， 自由落 钩操作的工作原理与现有技术相同， 故本文中不再赘述。 上述分析可知， 蓄能器 4 的充液压力不低于设定的压力值是确保卷筒的起升、 下 降及自由落钩操作安全、 可靠性的关键。
如图 2 所示， 本实施例所述起重机卷扬液压控制系统， 包括制动器操纵阀组 3、 蓄 能器 4、 第一溢流阀 7 和第二溢流阀 8。 如前所述， 制动器操纵阀组 3 用于控制压力油液与离 合器油缸 1 和制动器油缸 2 连通。蓄能器 4 的油口与制动器操纵阀组 3 的进油口 P 连通。
回转泵的出油口 P3 与蓄能器 4 的油口连通， 提供压力油液至蓄能器 4 ； 第一溢流 阀 7 设置在回转泵的出油口 P3 与回转操纵阀 9 的进油口之间 ； 第二溢流阀 8 设置在回油 油路 T 与第一溢流阀 7 的弹簧腔之间， 且第二溢流阀 8 的控制油口 K3 与蓄能器 4 的油口连 通； 变幅泵的出油口 P1 与蓄能器 4 的油口连通， 提供压力油液至蓄能器 4。
为避免蓄能器 4 内的压力油液回流， 在回转泵出油口 P3 与蓄能器 4 油口之间的通 路上设置有第一单向阀 10， 在变幅泵出油口 P1 与蓄能器 4 之间的通路上设置有第二单向阀 11。变幅泵和回转泵引入的充液压力源进行对比， 从而确保系统以较大压力的油液为蓄能 器 4 充液。
另外， 为进一步提高从变幅泵引入压力稳定的充液油源， 在变幅泵出油口 P1 与第 二单向阀 11 之间的通路上设置有减压阀 12， 从而确保蓄能器 4 能够安全可靠地工作。
在前述卷扬液压控制系统的基础上， 本实施方式还提供一种用于该控制系统的充 液集成阀。请参见图 3， 该图是本实施方式所述充液集成阀的液压原理图。
如图 3 所示， 充液集成阀 20 的阀体内集成有回转操纵阀 9、 第一溢流阀 7 和第二溢 流阀 8。具体结构请一并参见图 4 和图 5， 其中， 图 4 是该充液集成阀的一个剖面图， 该剖面 图示出了第一溢流阀 7 和第二溢流阀 8， 图 5 是该充液集成阀的另一个剖面图， 该剖面图示 出了回转操纵阀 9。图 4 与图 5 所示的剖面相互平行。
阀体外部具有用于与回转泵的出油口连通的第一进油口 P3′、 用于与变幅泵的出
油口连通的第二进油口 P1′、 用于与蓄能器的油口连通的第一出油口 M4 和用于回油油路 连通的第二出油口 T。
阀体内部具有连通第一进油口 P3′与第一溢流阀 7 的进油口的第一油道 21、 连通 第一油道 21 与第一出油口 M4 的第二油道 22、 连通第二进油口 P1′与第一出油口 M4 的第 三油道 ( 图中未示出 ) ； 且第一溢流阀 7 的弹簧腔与第二溢流阀 8 的进油口连通， 第一溢流 阀 7 的出油口 71 与回转操纵阀 9 的进油腔 23 连通 ； 第二溢流阀 8 的出油口 81 与第二出油 口 T 连通， 第二溢流阀 8 的控制油口 82 与第一出油口 M4 连通。
需要说明的是， 第一单向阀第 1 和第二单向阀 12 可以集成在阀体内部 ( 图中未 示出 )， 也可以置于阀体外部。若两个单向阀集成在阀体内， 则第一单向阀设置在第二油道 上， 以便于第一进油口至第一出油口单向导通 ； 第二单向阀设置在第三油道上， 以便于第二 进油口至第一出油口单向导通。
同样， 减压阀可以置于阀体外部， 也可以在阀体内集成有设置在第二进油口与第 二单向阀之间的第三油道上的减压阀 ( 图中未示出 )。
具体地， 阀体内部具有连通第一溢流阀 7 的弹簧腔和第二溢流阀 8 的进油腔 83 的 第四油道 24 ； 回转操纵阀的阀芯 91 外周的阀体上具有连通回转操纵阀内腔与第一溢流阀 7 的弹簧腔的第五油道 25、 第六油道 26 和第七油道 27 ； 三个油道均与阀芯轴线相垂直且沿阀 芯的轴向依次平行设置， 其中， 第五油道 25 和第七油道 27 位于轴心线的一侧 ( 图 5 所示 )， 第六油道位于轴心线的另一侧 ( 图 5 中未示出 )。阀芯 91 上具有径向通孔 92， 该径向通孔 92 的横截面为沿轴向设置的长条状， 阀芯 91 的外周表面具有与该径向通孔 92 连通的环形 凹槽 93。阀芯 91 具有第一轴肩 94、 第二轴肩 95 和第三轴肩 96， 其中第一轴肩 94 和第三轴 肩 96 相对设置， 以便于回转操纵阀处于左位 ( 如图 5 所示 ) 或者右位 ( 如图 6 所示 ) 时封 堵其进油腔 23 与回油腔 28 之间的通路 ； 第一轴肩 94 与第三轴肩 96 的外端部与阀腔内壁 之间具有间隙， 该间隙可以通过轴肩端部变径来实现， 以便于回转操纵阀处于左位或者右 位的初始位置时保证进油腔 23 与回油腔 28 之间连通。
如图 5 所示， 阀芯 91 处于中位时， 该环形凹槽 93 与第六油道 26 连通， 此时， 蓄能器 4 为充液状态 ； 如图 6 所示， 阀芯 92 处于处于左位时， 该环形凹槽 93 与第五油道 25 连通， 该径向通孔 92 与第五油道 25 和第六油道 26 连通 ； 如图 7 所示， 阀芯 91 处于右位时， 该环 形凹槽 93 与第七油道 27 连通， 该径向通孔 92 与第六油道和 26 第七油道连 27 通。显然， 回转操纵阀 9 由中位至左位或者右位时， 第一溢流阀 7 锥阀芯右侧的压力迅速降低， 并由于 阻尼的作用产生了一定压差， 此时， 锥阀芯被向右推动， 进而压力油液就通过锥阀芯进入回 转阀进油腔 23。此时， 蓄能器 4 为非充液状态。
特别说明的是， 阀块内部构造不同通过流量的液压支路， 因此， 可显著减少管路联 接和接头， 降低系统的复杂性， 从而降低制造成本 ； 此外， 由于该充液集成阍的连接点较少， 采用该阀的卷扬液压控制系统具有泄漏少、 结构紧凑的特点。
请参见图 8， 该图是本实施例所述起重机的整体结构示意图。 本实施例所述起重机 包括卷扬系统及如前所述的卷扬液压控制系统。 其中， 底盘、 转台、 吊臂装置、 动力系统及电 气系统等主要功能部件与现有技术完全相同， 本领域的普通技术人员基于现有技术完全可 以实现， 故本文中不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 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， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。