一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法

1.本发明涉及一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法，属于机械行业起重机领域。


背景技术：

2.随着社会和经济的发展进步，工程实践中对于吊装设备的需求也日渐趋向于模块化和巨型化，整体吊装逐渐成为工程中不可或缺的重要角色。比如装配式建筑的施工，大型土木过程的施工，大型装配的搬运安装等，都离不开起重机。起重机是完成吊装工作的工程机械，由于吊装市场需求的趋势和发展，起重机械的起重量、起升幅度、起升高度等都变得越来越大。
3.在中小吨位起重机的研发和生产上，国内研发和生产中小吨位起重机的技术水平和经验积累已经较为成熟，且各生产企业均已经形成较为成熟的产品系列投放市场。但是，在起重质量大吨位以上及超大型起重机的研发生产虽然有产品面世，且在起重吨位上甚至已经超过国外，但是在各项性能上还存在着差距。
4.针对起重机采用的液压传动系统存在发热问题、传动效率问题、智能程度不高的问题，本发明提供了一种起重机用的智能闭式液压系统。


技术实现要素：

5.发明目的：针对现有技术的不足之处，提供一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法，其传动效率高，利用起重机液压传动驱动风扇散热，智能程度高。
6.为实现上述技术目的，本发明提供一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法，包括控制系统和起重机液压系统，起重机液压系统液压泵a、液压泵c和液压马达c，其中液压泵a上连接有发动机，液压马达c通过卷扬与起重机吊臂的制动器连接；
7.液压泵a、液压泵c之间通过传动轴直接连接，液压泵a为双出口液压泵，液压泵c为单出口液压泵，液压泵c的入口通过反向设置的单向阀与油箱连接，液压泵a的两个出口a口和d口分别通过管路与液压马达c的b口和c口连接其中，其中a口与b口形成的管路之间连接有溢流补油阀，c口与d口形成的返回管路之间连接有溢流补油阀a，溢流补油阀a与溢流补油阀b相对设置并连接，溢流补油阀a与溢流补油阀b的出口通过比例减压阀与液压马达c连接；液压马达c上设有变量液压缸，液压马达c的变量液压缸的无杆腔与比例减压阀的出口相连，控制信号的大小对应减压阀的出口压力，从而控制液压马达c的排量；
8.液压泵c的c口与液压泵a的d口形成的返回管路上，位于溢流补油阀a到液压泵a的d口之间的管路上设有动能回收系统，所述的动能回收系统顺序设有切换阀b、液压阀组、切换阀b、液压马达a和切换阀a，其中液压阀组包括通过传动轴相互连接的液压马达a和液压泵b，液压马达a用以将切换阀a的切换油路与返回管路连接，液压泵b的进油口与油箱连接，出油口分别与溢流阀以及切换阀b的入口连接，利用切换阀b控制起重臂下落状态时的油路流动情况，通过溢流阀平衡起重臂的平衡，具体的：溢流阀的入口压力较大增加了液压泵b
的出口压力，产生阻力扭矩，从而实现起重臂下落重力势能的平衡作用，切换阀b的出口连接到液压泵c的入口与单向阀之间的管路，用以实现增大液压泵c入口的压力，减小对发动机扭矩的需求，当液压泵c的入口油液压力大于液压泵c的出口油液压力时，液压泵c工作在液压马达工况，液压泵c向发动机输出扭矩，溢流阀与液压泵b之间管路连接有蓄能器，蓄能器与切换阀b连接；
9.所述控制系统包括控制器、设置在发动机上的转速传感器a、设置在液压泵a上的温度传感器a、设置在液压泵a的d口处的压力传感器、设置在卷扬上的转速传感器b、设置在液压马达c上的温度传感器b以及设置在液压马达c的b口处的温度传感器c，其中转速传感器a、温度传感器a、压力传感器、转速传感器b、温度传感器b温度传感器c均通过线路与控制器连接。
10.进一步，控制器还连接有控制阀，液压泵a上设有变量油缸，液压泵a的变量油缸的两个端口与控制阀的两个出油口相连接，通过控制阀的换向控制变量油缸的位置，实现对液压泵a的排量控制，实现对液压马达c的速度控制和运动方向的控制。
11.进一步，利用切换阀连接液压马达a，液压马达a上连接有风扇，一方面将起重臂下落时的重力势能转换为机械能，油液压流回油箱，回流的油液驱动风扇旋转降温，避免液压油的发热，实现了重物势能的回收与再利用，将存储在蓄能器中，用来驱动风扇或者辅助提高液压泵的入口压力，降低对发动机的扭矩需求。
12.进一步，切换阀b是两位三通阀，通过换向实现控制起重臂下落状态时的油路流动的切换，切换阀b工作在下位时，马达回油口直接流过。，切换阀b工作在上位时，马达回油口流向马达的入口，然后利用溢流阀实现平衡，从而实现下落时对蓄能器进行充液，实现能量储存。
13.进一步，利用切换阀a管路的开闭切换，当切换阀a工作在下位时管路关闭，工作在上位时管路开启，当切换阀a工作在下位时液压马达c中的回油流到油箱，液压泵a的吸油口从邮箱中吸油，从实现管路关闭时里面封闭的液压油流回油箱，实现对闭式系统的换油清洗和降温散热的作用。
14.进一步，所利用切换阀控制液压马达a的工作，切换阀工作在下位时，液压马达a不工作，切换阀工作在上位时，液压马达a工作，实现带载下落时势能转换为机械能，驱动油散工作。
15.有益效果：
16.本装置根据检测的闭式系统的温度、压力信号、转速信号传递到控制器中，在控制器中与控制目标、控制策略的分析决定对闭式系统的智能控制。根据传感器采集的信号和驾驶元的操纵信号，可以识别目前系统的状态，设计智能的控制策略实现系统的人工智能控制，可以实现节能，降低液压系统的温度；利用切换阀实现闭式系统到开式系统的切换，实现闭式系统里封闭的液压油流回油箱，实现换油清洗和降温的作用。所述切换阀，控制下落状态时的油路流动情况，可以通过溢流阀实现平衡阀的功能，可以实现下落时对蓄能器进行充液，实现能量储存。
17.本装置采用闭式液压传动形式，传动效率高，对负负载进行了控制和能量回收，避免带载下落时发动机超速，利用起重机液压传动驱动风扇散热，减小液压油的发热，提高系统的寿命。
附图说明
18.图1为本发明起重机用智能闭式液压系统结构示意图。
19.图中：控制器-1、控制阀-2、温度传感器a-3、转速传感器a-4、发动机-5、液压泵a-6，压力传感器-7，切换阀a-8，液压马达a-9、切换阀-10，溢流阀-11，液压马达b-12，液压泵-13，切换阀b-14，切换阀-15，单向阀-16，溢流阀-17，液压泵-18，溢流补油阀-19、28，比例减压阀-20，液压马达c-21，卷扬-22，转速传感器b-23，换向阀-24制动器-25，温度传感器b-26，压力传感器-27，风扇-92，蓄能器-122，变量液压缸-201，变量油缸-bc2，
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
21.如图1所示为一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法，一种起重机用智能闭式液压系统及其控制方法，其特征在于：包括控制系统和起重机液压系统，起重机液压系统液压泵a6、液压泵c18和液压马达c21，其中液压泵a6上连接有发动机5，液压马达c21通过卷扬22与起重机吊臂的制动器25连接；
22.液压泵a6、液压泵c18之间通过传动轴直接连接，液压泵a6为双出口液压泵，液压泵c18为单出口液压泵，液压泵c18的入口通过反向设置的单向阀16与油箱连接，液压泵a6的两个出口a口和d口分别通过管路与液压马达c21的b口和c口连接其中，其中a口与b口形成的管路之间连接有溢流补油阀28，c口与d口形成的返回管路之间连接有溢流补油阀a19，溢流补油阀a19与溢流补油阀b28相对设置并连接，溢流补油阀a19与溢流补油阀b28的出口通过比例减压阀20与液压马达c21连接；液压马达液压马达c21上设有变量液压缸201，液压马达液压马达c21的变量液压缸201的无杆腔与比例减压阀20的出口相连，控制信号的大小对应减压阀20的出口压力，从而控制液压马达c21的排量；
23.液压泵c18的c口与液压泵a6的d口形成的返回管路上，位于溢流补油阀a19到液压泵a6的d口之间的管路上设有动能回收系统，所述的动能回收系统顺序设有切换阀b14、液压阀组、切换阀b10、液压马达a9和切换阀a8，其中液压阀组包括通过传动轴相互连接的液压马达a12和液压泵b13，液压马达a12用以将切换阀a14的切换油路与返回管路连接，液压泵b13的进油口与油箱连接，出油口分别与溢流阀11以及切换阀b14的入口连接，利用切换阀b14控制起重臂下落状态时的油路流动情况，通过溢流阀11平衡起重臂的平衡，具体的：溢流阀11的入口压力较大增加了液压泵b13的出口压力，产生阻力扭矩，从而实现起重臂下落重力势能的平衡作用，切换阀b15的出口连接到液压泵c18的入口与单向阀16之间的管路，用以实现增大液压泵c18入口的压力，减小对发动机5扭矩的需求，当液压泵c18的入口油液压力大于液压泵c18的出口油液压力时，液压泵c18工作在液压马达工况，液压泵c18向发动机5输出扭矩，溢流阀11与液压泵b13之间管路连接有蓄能器122，蓄能器122与切换阀b15连接；切换阀b14是两位三通阀，通过换向实现控制起重臂下落状态时的油路流动的切换，切换阀b14工作在下位时，马达回油口直接流过。，切换阀b14工作在上位时，马达回油口流向马达12的入口，然后利用溢流阀11实现平衡，从而实现下落时对蓄能器122进行充液，实现能量储存。
24.利用切换阀a8管路的开闭切换，当切换阀a8工作在下位时管路关闭，工作在上位时管路开启，当切换阀a8工作在下位时液压马达c21中的回油流到油箱，液压泵a6的吸油口
从邮箱中吸油，从实现管路关闭时里面封闭的液压油流回油箱，实现对闭式系统的换油清洗和降温散热的作用。利用切换阀10控制液压马达a9的工作，切换阀10工作在下位时，液压马达a9不工作，切换阀10工作在上位时，液压马达a9工作，实现带载下落时势能转换为机械能，驱动油散工作。
25.所述控制系统包括控制器1、设置在发动机5上的转速传感器a4、设置在液压泵a6上的温度传感器a3、设置在液压泵a6的d口处的压力传感器7、设置在卷扬22上的转速传感器b23、设置在液压马达c21上的温度传感器b26以及设置在液压马达c21的b口处的温度传感器c27，其中转速传感器a4、温度传感器a3、压力传感器7、转速传感器b23、温度传感器b26温度传感器c27均通过线路与控制器1连接。控制器1还连接有控制阀2，液压泵a6上设有变量油缸bc2，液压泵a6的变量油缸bc2的两个端口与控制阀2的两个出油口相连接，通过控制阀2的换向控制变量油缸bc2的位置，实现对液压泵a6的排量控制，实现对液压马达c21的速度控制和运动方向的控制。
26.利用切换阀10连接液压马达a9，液压马达a9上连接有风扇92，一方面将起重臂下落时的重力势能转换为机械能，油液压流回油箱，回流的油液驱动风扇92旋转降温，避免液压油的发热，实现了重物势能的回收与再利用，将存储在蓄能器122中，用来驱动风扇92或者辅助提高液压泵的入口压力，降低对发动机的扭矩需求。