卷扬平衡阀、卷扬液压系统及起重工程机械的制作方法

1.本发明涉及液压平衡阀，具体地，涉及一种卷扬平衡阀。此外，还涉及一种卷扬液压系统以及起重工程机械。


背景技术：

2.汽车起重机、履带起重机等起重类工程机械通常采用液压马达与减速机配合的驱动方式控制卷扬动作，卷扬工作时，由液压系统驱动液压马达转动，液压马达带动卷扬减速机旋转，最终使钢丝绳直接带动重物或通过滑轮组带动重物，使重物能够实现起升、下降。由于吊载工况对速度、负载要求各不相同，卷扬机构启动、制动相对频繁，工作条件较差，基于操作性能考虑，就需要卷扬机构启动、制动以及稳定工作时平稳可靠、无冲击；基于安全性能考虑，需要卷扬机构能够长时间保持负载，在重物滞空时，不能出现重物下坠等事故，因此对卷扬系统的平衡阀的泄漏以及阀芯等零件的灵活性要求极高。
3.在卷扬系统中，还设置有卷扬制动器与平衡阀来保持卷扬系统的安全性。具体地，参考图1，主阀的第一工作油口a1通过平衡阀10与卷扬马达9的第一油口a2连接，主阀的第一工作油口a1通过梭阀与减压阀11连接，减压阀11与卷扬制动器的控制口k1连接，主阀的第二工作油口b1与卷扬马达9的第二油口b2连接，同时，主阀的第二工作油口b1通过梭阀与减压阀11连接。当提升重物时，由主阀的第一工作油口a1输出的一部份液压油经由平衡阀10到达卷扬马达9的第一油口a2，驱动卷扬马达，同时，由主阀的第一工作油口a1输出的另一部份液压油经由梭阀、减压阀11输出到卷扬制动器的控制口k1，打开卷扬制动器，实现卷扬起升动作；当下放重物时，由主阀的第二工作油口b1输出的一部份液压油输出到卷扬马达9的第二油口b2，驱动卷扬马达，同时，由主阀的第二工作油口b1输出的另一部份液压油经由梭阀、减压阀11输出到卷扬制动器的控制口k1，打开卷扬制动器，实现卷扬下放动作。
4.但是，由于卷扬马达9存在不可控的内泄，一部分油液从卷扬马达9高压腔经泄漏至系统零压泄漏油路，卷扬平衡阀的第二油口b与卷扬马达9的第一油口a2之间的油压会随着卷扬马达9内泄而降低。同时，由于马达花键与卷扬减速机齿轮之间配合不可避免地存在间隙，导致传动零件、从动零件浮动。当卷扬平衡阀的第二油口b与卷扬马达9的第一油口a2之间的油压降低时，会导致原本配合紧密的轮齿之间出现间隙。当卷扬系统停止工作后再次启动时，轮齿之间的间隙会在压力油的作用下迅速消失，使轮齿之间相互快速地碰撞，产生异响及压力波动。


技术实现要素：

5.本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种卷扬平衡阀，该卷扬平衡阀在卷扬马达由静止至工作过程中，能够减轻轮齿间碰撞造成的异响及由此产生的压力波动。
6.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种卷扬平衡阀，包括平衡阀芯、用于控制卷扬制动器的卷扬制动阀、第一油口以及第二油口，所述平衡阀芯布置在所述卷扬平衡阀的第一油口与其第二油口之间的油路上，所述卷扬制动阀包括用于与系统低压控制
油路连接的进油口，所述卷扬制动阀的进油口与所述卷扬平衡阀的第二油口之间设置有保压油路，所述保压油路上设有单向阀，以能够使液压油由所述卷扬制动阀的进油口单向输出到所述卷扬平衡阀的第二油口。
7.可选地，所述保压油路上还设置有阻尼。
8.进一步地，还包括第三油口和梭阀，所述梭阀包括与所述卷扬平衡阀的第一油口连接的第一进油口、与所述卷扬平衡阀的第三油口连接的第二进油口以及与所述卷扬制动阀的控制口连接的出油口。
9.可选地，所述卷扬平衡阀的第三油口与所述平衡阀芯的先导控制口连接。
10.可选地，所述卷扬平衡阀的第三油口与所述平衡阀芯的先导控制口之间的先导油路上设置有过滤器。
11.可选地，所述卷扬制动阀包括用于与所述卷扬制动器的控制口连接的出油口。
12.本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种卷扬液压系统，该卷扬液压系统在卷扬马达由静止至工作过程中，能够减轻轮齿间碰撞造成的异响及由此产生的压力波动。
13.为了解决上述技术问题，本发明第二方面提供卷扬液压系统，包括卷扬马达、主阀和上述技术方案中任一项所述的卷扬平衡阀，所述主阀的第一工作油口与所述卷扬平衡阀的第一油口连接，所述主阀的第二工作油口与所述卷扬平衡阀的第三油口、所述卷扬马达的第二油口分别连接，所述卷扬马达的第一油口与所述卷扬平衡阀的第二油口连接。
14.可选地，所述卷扬马达上设有泄油口。
15.可选地，所述卷扬马达的泄油口与泄漏油路连接。
16.本发明第三方面所要解决的技术问题是提供一种起重工程机械，该起重工程机械具有较好的卷扬系统的稳定性。
17.为了解决上述技术问题，本发明第三方面提供一种起重工程机械，包括上述技术方案中任一项所述的卷扬液压系统。
18.通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：
19.本发明在卷扬制动阀的进油口与卷扬平衡阀的第二油口之间设置有保压油路，保压油路与系统低压控制油路，系统低压控制油路输出的油液能够经由保压油路输出到卷扬平衡阀的第二油口；而且，在将本发明的卷扬平衡阀应用到具体卷扬液压油路中后，卷扬平衡阀的第二油口是与卷扬马达的一端进油口相连的，使卷扬马达、卷扬减速机中各处花键、齿轮能够紧密贴合；因此，在卷扬马达由静止至卷扬起升的过程中，能够预先消除间隙轮齿之间的间隙，减轻甚至避免花键、齿轮由浮动状态至紧密贴合状态时产生的碰撞以及由此产生的异响，提升卷扬液压系统的稳定性，提高卷扬减速机的寿命。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
21.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1是现有技术的卷扬液压系统的液压原理图；
23.图2是本发明具体实施方式的卷扬液压系统的液压原理图；
24.图3是本发明具体实施方式的卷扬马达与卷扬减速机相互作用的结构示意图之一；
25.图4是本发明具体实施方式的卷扬马达与卷扬减速机相互作用的结构示意图之二。
26.附图标记说明
27.1平衡阀芯
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2卷扬制动器
28.k1卷扬制动器的控制口
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3卷扬制动阀
29.p卷扬制动阀的进油口
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t卷扬制动阀的回油口
30.k卷扬制动阀的出油口
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z卷扬制动阀的控制口
31.4系统低压控制油路
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5单向阀
32.6阻尼
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7梭阀
33.a梭阀的第一进油口
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b梭阀的第二进油口
34.c梭阀的出油口
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8过滤器
35.a卷扬平衡阀的第一油口
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b卷扬平衡阀的第二油口
36.x卷扬平衡阀的第三油口
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9卷扬马达
37.a2卷扬马达的第一油口
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b2卷扬马达的第二油口
38.t1卷扬马达的泄油口
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100泄漏油路
39.a1主阀的第一工作油口
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b1主阀的第二工作油口
40.10平衡阀
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11减压阀
41.10a卷扬马达键轴
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11a卷扬减速机
42.12a负载重物
具体实施方式
43.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”或“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
46.首先需要说明，本发明的卷扬平衡阀属于液压领域，对于该领域的技术人员而言，其实质性技术构思在于液压连接关系。相关液压元件，例如减压阀、换向阀、液压马达、单向阀等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压系统中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述。本领域技术人员在知悉本发明的技术构思之后，也可以将油路或阀门等进行简单的置换，从而实现本发明的卷扬平衡阀的功能，这同样属于本发明的保护范围。
47.在本发明中，使用的方位词为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；对于本发明的方位术语，应当结合实际安装状态进行理解。
48.如图2所示，本发明基础实施方式的卷扬平衡阀，包括平衡阀芯1、用于控制卷扬制动器2的卷扬制动阀3、第一油口a以及第二油口b，平衡阀芯1布置在卷扬平衡阀的第一油口a与其第二油口b之间的油路上，卷扬制动阀3包括用于与系统低压控制油路4连接的进油口p，卷扬制动阀3的进油口p与卷扬平衡阀的第二油口b之间设置有保压油路，保压油路上设有单向阀5，以能够使液压油由卷扬制动阀3的进油口p单向输出到卷扬平衡阀的第二油口b。
49.为了便于理解本发明的卷扬平衡阀的技术方案，将本发明的卷扬平衡阀结合到具体的卷扬液压系统中，并以卷扬马达9的第一油口a2作为起升油口且卷扬马达9的第二油口b2为下方油口为例进行说明。
50.虽然，在下述各实施例中，以卷扬马达9的第一油口a2用于起升且卷扬马达9的第二油口b2用于下放为例进行说明，可以理解的是，卷扬马达9的第一油口a2也可以用于下放且卷扬马达9的第二油口b2可以用于起升。
51.针对于现有技术存在的因卷扬马达9存在不可控的内泄而导致卷扬液压系统停止工作后再次启动时出现的轮齿之间相互快速地碰撞产生异响以及由此产生压力波动的问题；本发明对卷扬平衡阀进行了针对性的设计，即在卷扬制动阀3的进油口p与卷扬平衡阀的第二油口b之间设置保压油路，保压油路上设置单向阀5，使油液只能够从卷扬制动阀3的进油口p向卷扬平衡阀的第二油口b单向流动；在将卷扬平衡阀安装在卷扬液压系统中之后，参考图2，卷扬制动阀3的进油口p与系统低压控制油路4连接，卷扬平衡阀的第二油口b与卷扬马达9的第一油口a2连接。这样，虽然卷扬马达9存在不可控的内泄漏，一部分油液从卷扬马达9高压腔经泄油口t1泄漏至系统零压泄漏油路100，但是，本发明能够由系统低压控制油路4持续向卷扬马达9补充油液，使卷扬马达9一直具有一部分背压，消除花键与齿轮之间的间隙，避免花键、齿轮由浮动状态至紧密贴合状态时产生的碰撞，或者对花键与齿轮连接部位间隙位置的改变，起到缓冲作用，减轻花键、齿轮由浮动状态至紧密贴合状态时产生的碰撞；从而有效减少因马达内泄导致连接零件由浮动状态转化至紧密贴合状态时产生的碰撞及压力波动，能极大的提升卷扬液压系统的稳定性，提高卷扬减速机的寿命。
52.此外，作为一种具体实施例，可以选择液压先导的方式对卷扬制动阀3进行控制，在优选情况下，卷扬制动阀3可以为两位三通换向阀；参考图2，在卷扬平衡阀上设置第三油口x，而且，在卷扬平衡阀内设置梭阀7，梭阀7的第一进油口a与卷扬平衡阀的第一油口a连接，梭阀7的第二进油口b与卷扬平衡阀的第三油口x连接，梭阀7的出油口c与卷扬制动阀3的控制口z连接；卷扬马达9的第二油口b2与主阀的第二工作油口b1连接，卷扬平衡阀的第三油口x也与主阀的第二工作油口b1连接，卷扬马达9的第一油口a2与卷扬平衡阀的第二油口b连接，卷扬平衡阀的第一油口a还与主阀的第一工作油口a1连接，卷扬制动阀3的出油口k与卷扬制动器2的控制口k1连接；由于设置了梭阀7，梭阀7的第一进油口a与其第二进油口b之间的油压会进行比较，通过梭阀7的出油口c向卷扬制动阀3的控制口z输出油液，驱动卷扬制动阀3阀芯换向，使卷扬制动器2打开，使卷扬马达9转动，带动重物上升或下放。当然，也可以采用电控的方式对卷扬制动阀3进行控制，例如，卷扬制动阀3可以为两位三通电磁
换向阀。
53.在具体操作过程中，当操作主卷扬操纵手柄向卷扬上升方向动作时，主阀的第一工作油口a1输出的液压油，绝大多数液压油经由平衡阀芯1单方向流向卷扬马达9的第一油口a2，同时，小部分液压油流向梭阀7的第一进油口a，比较梭阀7的第一进油口a与其第二进油口b之间的压力，比较后压力较大的油液通过梭阀7的出油口c向卷扬制动阀3的控制口z输出，驱动卷扬制动阀3阀芯换向，使系统低压控制油路4向卷扬制动器2提供低压控制油，使卷扬制动器2打开，使卷扬马达9能够转动，带动重物上升；当操作主卷扬操纵手柄向卷扬下放方向动作时，主阀的第二工作油口b1输出液压油，绝大多数液压油向卷扬马达9的第二油口b2输出液压油，小部分液压油流向第三油口x，且该部分液压油分为两部分，一部分流向平衡阀芯1的先导控制口，驱动平衡阀芯1阀芯换向，使卷扬马达9的第一油口a2输出的液压油能够经由平衡阀芯1流回油箱，而且，在平衡阀芯1通道内部设置有节流孔，能够使液压油缓慢回流，保证下放动作的稳定性，另一部分流向梭阀7的第二进油口b，比较梭阀7的第一进油口a与其第二进油口b之间的压力，比较后压力较大的油液通过梭阀7的出油口c向卷扬制动阀3的控制口z输出，驱动卷扬制动阀3阀芯换向，使系统低压控制油路4向卷扬制动器2提供低压控制油，使卷扬制动器2打开，使卷扬马达9能够转动，带动重物下放。在上述采用系统低压控制油路4通过卷扬制动阀3向卷扬制动器2提供低压控制油的方式中，卷扬制动器2和卷扬制动阀3均可以使用刚度较低的弹簧，使卷扬制动阀3与卷扬制动器2均具有较低的开启压力，其中，低压是指油压为1-2mpa，打开卷扬制动器2以及为卷扬马达9提供一定预压力仅需要1-2mpa；梭阀7的第一进油口a与其第二进油口b两端的压力差实质上与主阀的第一工作油口a1与第二工作油口b1之间的压力差有关，也就是说，当操作主卷扬操纵手柄向卷扬上升方向动作或操作主卷扬操纵手柄向卷扬下放方向动作时，主阀的第一工作油口a1与第二工作油口b1之间存在压力差，从而能够通过梭阀7的出油口c向卷扬制动阀3的控制口z输出控制油。当负载压力较低时，即当主阀的第一工作油口a1、第二工作油口b1压力很低时，也能够作用于卷扬制动阀3的控制口z，从而将低压控制油经由卷扬制动阀3的出油口k输出到卷扬制动器2的控制口k1，使卷扬制动器2打开，使卷扬马达9转动，实现了整个卷扬液压系统能够在系统压力很低时正常运转，减少因保证卷扬制动器2正常打开而需要较高系统背压而产生的能源浪费。同时，另设系统低压控制油路4为卷扬制动器2提供低压控制油，使卷扬主油路不再直接控制卷扬制动器2的启闭，能够避免因负载波动而导致卷扬制动器2出现震荡启闭的现象，提升了卷扬系统的稳定性。其中，主阀在液压控制系统属于一种常规液压元件，在本发明的技术构思下，本领域技术人员能够将主阀具体应用于本发明的卷扬液压系统中，在此不再赘述；而且，卷扬马达9可以采用双向液压马达。
54.此外，卷扬马达9上设有泄油口t1，卷扬马达9的泄油口t1可以与泄漏油路100连接，或者，卷扬马达9的泄油口t1与油箱直接连接。而且，卷扬制动阀3的回油口t也可以与泄漏油路100连接，或者，与油箱直接连接。
55.本发明在卷扬制动阀3的进油口p与卷扬平衡阀的第二油口b之间设置保压油路，为卷扬马达9提供了预压力，从而能够有效减少因卷扬马达9内泄导致连接零件由浮动状态转化至紧密贴合状态时产生的碰撞及压力波动。进一步地，还可以在保压油路上设置阻尼6，对保压油路中的油液进行限流，阻尼6的数量可以为一个或更多。在保压油路上安装单向阀5及与其串联的阻尼6，能够保证在为卷扬马达9提供预压力的同时，不影响系统低压控制
油路4对卷扬制动器2的启闭提供低压控制油；也能够在主油路压力升高时防止高压主油路对控制油路的影响。
56.一般地，为了过滤液压油中的杂质，可以在第三油口x与平衡阀芯1的先导控制口之间的先导油路上设置过滤器8；平衡阀芯1的先导控制口与过滤器8之间设置有第一单向节流阀；平衡阀芯1的弹簧控制腔与卷扬平衡阀的第二油口b之间设置有第二单向节流阀，单向节流阀由单向阀与节流阀并联组成；使平衡阀芯1换向能够缓慢进行，以增强卷扬马达9运行稳定性。
57.为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合较为全面的技术特征对卷扬液压系统进行说明。
58.如图2所示，在本发明优选实施方式的卷扬液压系统中，主阀的第一工作油口a1与卷扬平衡阀的第一油口a连接，卷扬马达9的第二油口b2与主阀的第二工作油口b1连接，同时卷扬平衡阀的第三油口x也与主阀的第二工作油口b1连接；卷扬马达9的第一油口a2与卷扬平衡阀的第二油口b连接；在卷扬平衡阀内部，平衡阀芯1布置在卷扬平衡阀的第一油口a与其第二油口b之间的油路上，卷扬制动阀3的进油口p与卷扬平衡阀的第二油口b之间设置有保压油路，同时卷扬制动阀3的进油口p还与系统低压控制油路4连接，使系统低压控制油路4与卷扬马达9的第一油口a2连通，卷扬制动阀3的出油口k与卷扬制动器2的控制口k1连接，用于向卷扬制动器2提供低压控制油；梭阀7的第一进油口a与卷扬平衡阀的第一油口a连接，梭阀7的第二进油口b与卷扬平衡阀的第三油口x连接，梭阀7的出油口c与卷扬制动阀3的控制口z连接；卷扬制动阀3的回油口t和卷扬马达9的泄油口t1均与泄漏油路100连接。
59.在操作主卷扬操纵手柄向卷扬上升方向动作或操作主卷扬操纵手柄向卷扬下放方向动作的过程中，由于卷扬制动阀3与卷扬制动器2都可以使用刚度较低的弹簧，具有较低的开启压力，能够实现整个卷扬液压系统能够在系统压力很低时正常运转，减少因保证卷扬制动器2正常打开而需要较高系统背压而产生的能源浪费。同时，另设系统低压控制油路4为卷扬制动器2提供低压控制油，使卷扬主油路不再直接控制卷扬制动器2的启闭，能够避免因负载波动而导致卷扬制动器2出现震荡启闭的现象，提升了卷扬系统的稳定性。
60.同时，由于设置了保压油路，参考图3，在卷扬液压系统由静止至卷扬起升的过程中，卷扬马达键轴10a与卷扬减速机11a的齿轮之间处于紧密啮合状态，由于卷扬制动器2并未开启，卷扬马达9在卷扬制动器2的作用下，不会发生转动，保持系统停止。当由静止至开始卷扬起升时，因为由保压油路提供的预压力，在卷扬马达9刚开始转动的过程中，总是使花键与齿轮紧密贴合，不会出现花键与齿轮相互碰撞；同时，由于单向阀5与限流阻尼6的存在，自保压油路流向卷扬马达9的第一油口a2的油液相较于主阀的第一工作油口a1的主油路来油，能够忽略其影响，不会影响系统低压控制油路4及卷扬制动阀3的正常工作。
61.在大负载卷扬下放过程中，此时负载重物12a质量较大，即卷扬液压系统重载时，卷扬马达键轴10a与卷扬减速机11a的轮齿的上侧面抵接，此时卷扬马达9在卷扬下放过程中起到支撑作用，防止重物下落时失速。由于保压油路提供的预压力，在卷扬马达9刚开始转动的过程中，总是使花键与齿轮紧密贴合，因此不会出现花键与齿轮的碰撞；当卷扬马达9正常转动时，由系统低压控制油路4输出的油液汇入主油路，随主油路中主阀的第一工作油口a1进入系统回油。
62.在轻载卷扬下放的过程中，参考图4，此时负载重物12a质量较小，即卷扬液压系统
轻载，在卷扬马达9的b2口逐渐起压的过程中，卷扬马达9的第一油口a2由保压油路提供的预压力会在平衡阀芯1打开的过程中逐渐降低，系统低压控制油路4提供的压力对齿轮间隙位置的改变起到缓冲作用，使卷扬马达键轴10a与卷扬减速机11a的轮齿的下侧面逐渐抵接，由于负载较小，能够减轻轮齿间碰撞造成的异响及由此产生的压力波动。由于阻尼6的存在，系统低压控制油路4流向主油路的油液流量很小，系统低压控制油路4压力不会降低，因此不影响卷扬制动器的正常启闭。
63.可见，本发明自系统低压控制油路4引入部分油液进入卷扬马达9的第一油口a2，使卷扬马达、卷扬减速机中各处花键、齿轮能够紧密贴合。在卷扬液压系统由静止至卷扬起升的过程中以及在大负载卷扬下放过程中能够预先消除间隙，避免花键、齿轮由浮动状态至紧密贴合状态时产生的碰撞；在轻载卷扬下放的过程中，对花键与齿轮连接部位间隙位置的改变能够起到缓冲作用。因此能够有效减少因卷扬马达9内泄导致连接零件由浮动状态转化至紧密贴合状态时产生的碰撞及压力波动，能极大的提升卷扬液压系统的稳定性，提高卷扬减速机的寿命。
64.本发明提供的卷扬液压系统能够应用于汽车起重机、履带起重机等起重工程机械上，使起重工程机械具有较好的工作稳定性，而且，起重工程机械内部异响及由此产生的压力波动较小。
65.需要说明的是，汽车起重机、履带起重机等起重工程机械通常存在主副卷扬系统，主副卷扬系统具有相同设计的两套卷扬液压系统，主副卷扬系统均能够采用本发明的卷扬平衡阀和卷扬液压系统。
66.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
67.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
68.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。