自重落幅恒功率控制阀和起重机制造技术

本发明专利技术提供了一种自重落幅恒功率控制阀，包括：阀套和阀芯，其中，阀芯可在阀套中往复运动，阀芯的第一端连接有弹性部件，阀芯的第二端连接有控制腔，在阀芯上设置有开口，在阀套上设置有节流孔口，在起重机进行落幅动作时，起重机的变幅油缸的无杆腔的一路高压油液通过节流孔口和开口流入回油腔，再通过阀芯的出油口回油箱，无杆腔的另一路高压油液流入控制腔，推动阀芯往阀芯的第一端方向运动并调节开口的开度。根据本发明专利技术的技术方案，重物的势能能够被恒功率消耗，从而保证落幅时，重物以一个恒定的速度下落，无需增加额外的信号检测器件，便能调整重物的下落速度。相应地，本发明专利技术还提供了一种起重机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程机械领域，具体而言，涉及自重落幅恒功率控制阀和具有该自重落幅恒功率控制阀的起重机。
技术介绍
现代液压控制系统，对平稳性的要求日益提高，在起重吊装作业中表现得更为突出。起重机落幅性能好坏，是衡量汽车起重机操控性能的一个重要指标。起重机在施工时，对落幅性能有如下要求1)微动时落幅启动平稳，无冲击；2)落幅停止时无冲击；3)在落幅过程中运行平稳，无抖动；4)在落幅过程中，重物在垂直方向匀速下落。因此，起重机吊装 作业时，要求落幅平稳，实现重物平稳、匀速下落。对于起重机自重落幅液压系统，为了提高落幅平稳性，通常通过控制电比例变幅平衡阀的电流，只能近似拟合实现重物在垂直方向上的匀速下落，实现平衡阀阀芯开度无级变化，从而控制落幅速度，使重物平稳下落，但重物匀速下落效果不够理想且控制方式复杂。因为在落幅过程中，因大臂幅角的不同，变幅油缸内压力变化很大，在同等开口开度下，落幅速度的差距也非常大。因此，如何实现重物的匀速下落成为落幅控制技术的难题。
技术实现思路
考虑到上述
技术介绍
，本专利技术的一个目的是提供一种自重落幅恒功率控制阀，能够实现落幅过程中，变幅油缸无杆腔油液能量的恒功率消耗，从而控制重物的匀速下落。根据本专利技术的一个方面，提供了一种自重落幅恒功率控制阀，包括阀套和阀芯，其中，所述阀芯可在所述阀套中往复运动，所述阀芯的第一端连接有弹性部件，所述阀芯的第二端连接有控制腔，在所述阀芯上设置有开口，在所述阀套上设置有节流孔口，在起重机进行落幅动作时，所述起重机的变幅油缸的无杆腔的一路高压油液通过所述节流孔口和所述开口流入回油腔，再通过所述阀芯的出油口回油箱，所述无杆腔的另一路高压油液流入所述控制腔，推动所述阀芯往所述阀芯的第一端方向运动并调节所述开口的开度。阀套上的节流孔口与阀芯上的开口配合使用，在起重机进行落幅动作时，两路高压油液分别进入阀芯和阀芯的控制腔，无杆腔压力推动阀芯往第一端方向移动，从而使开口的开度减小，当负载压力不断变大时，该开口正对节流孔口的面积减小，通过弹性部件使阀芯处于稳定状态，任一稳定状态对应一个开口面积，使起重机能够启动平稳、停止平稳、落幅过程平稳以及匀速落幅，即起重机在工作过程中，每时每刻都是处于平稳的状态。在上述技术方案中，优选地，所述开口的轮廓呈曲线结构。为了使开口的开度能够随着阀芯往第一端方向的移动而减小，可以将开口的轮廓设计成具有弧度的结构，也可以是三角形结构，能够使开口的开度变化的结构均属于本专利技术的保护范围之内。在上述任一技术方案中，优选地，所述曲线结构可用如下公式描述^_13 ^ixXoY °^x<Xo 13y^< kxxXo $ x < X1，其中，以所述阀芯的往复运动方向为X轴 0工 > X,方向，垂直于所述阀芯的往复运动方向的竖直方向为Y轴方向，在所述X轴方向上，以所述开口的左边沿位置为坐标系原点，Xtl为所述自重落幅恒功率控制阀的恒功率区域， X为所述节流孔口与y轴之间的垂直距离，y为所述开口的开度，K1为调整系数。上述公式描述了开口的曲线结构，不同的压差对应不同的阀芯行程，由于阀芯在不同行程上设置了适当的开口曲线，使得该曲线结构与开口的开度相匹配，从而保证在任意角度落幅时，阀芯所损失的能量趋于定值。在上述任一技术方案中，优选地，在所述阀芯往所述第一端方向运动时，所述开口的开度减小，那么开口正对所述节流孔口的面积也就减小。当然阀芯的结构并不仅限于上述公式所限定的结构，只需要阀芯在往第一端方向运动时，使开口的开度减小，且能够与高压液压油的压力相匹配，实现落幅过程中的恒功率消耗。在上述任一技术方案中，优选地，所述弹性部件包括机械弹簧。该机械弹簧能够控制阀芯的运动。在上述任一技术方案中，优选地，所述弹性部件还可以包括闭式容腔，所述闭式容腔的一侧连接至所述机械弹簧，所述闭式容腔内封闭有气体，所述闭式容腔的另一侧连接至电比例阀，由所述电比例阀控制所述闭式容腔的体积。通过调节闭式容腔的体积能够调节整个弹性部件的刚度，即通过机械弹簧与气压弹簧的组合，实现弹簧的变刚度应用，从而实现恒功率点的迁移变换。优选地，所述弹性部件可以包括气压弹簧。单独使用气压弹簧同样能够控制阀芯的运动，且通过调节气体容积，可调节该气压弹簧的刚度。在上述任一技术方案中，优选地，还可以包括至少一个环形阻尼槽，设置于所述阀芯的外表面。该环形阻尼槽使阀芯的表面敷上一层油膜，增加阻尼力，可使阀芯运动更加平稳，实现更为平稳地落幅速度控制。在上述任一技术方案中，优选地，还可以包括限位槽，设置于所述阀芯的第一端和/或第二端。该限位槽用于阀芯运动的限位。本专利技术的另一个目的是提供一种起重机，能够实现落幅过程中，变幅油缸无杆腔油液能量的恒功率消耗，从而控制重物的匀速下落。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种起重机，包括如上述任一技术方案中所描述的自重落幅恒功率控制阀。起重机具有与自重落幅恒功率控制阀相同的技术效果，无需对大臂角度和负载重量进行反馈信号检测，完全实现自适应控制。根据本专利技术的自重落幅恒功率控制阀，该阀将变幅油缸无杆腔的压力反馈到阀芯的控制腔，推动阀芯运动，使其开口与压力相匹配，实现落幅过程中，变幅油缸无杆腔油液能量的恒功率消耗。变幅油缸有杆腔与液压油箱相通，无杆腔连接恒功率控制阀的阀芯，通过阀芯上的弹性部件，使其处于稳定状态，同时开口的任一稳态对应一个开口面积，通过压力流量的组合匹配，最终实现恒功率控制，进而实现了起重机的平稳落幅，包括落幅启动平稳、停止平稳、落幅过程平稳以及匀速落幅。附图说明图I示出了根据本专利技术的一个实施例的自重落幅恒功率控制阀的示意图；图2示出了根据本专利技术的又一实施例的自重落幅恒功率控制阀的示意图；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的阀芯的剖视图；图4示出了图3所示阀芯的俯视图；图5示出了根据本专利技术的又一实施例的阀芯的剖视图；图6示出了图5所示阀芯的剖视图；图7示出了根据本专利技术的实施例的开口曲线的示意图；图8示出了通过计算验证的阀口特性曲线示意图；图9示出了通过计算验证的压力阀位移特性曲线示意图；图10示出了通过计算验证的阀位移流量特性曲线示意图；图11示出了通过计算验证的阀位移功率特性曲线示意图。图I至图6中的部件名称与附图标记之间的对应关系为102阀套；104阀芯；106节流孔口 ; 108开口 ; 110弹性部件；112控制腔；114无杆腔；116有杆腔；202闭式容腔；204电比例阀；206机械弹簧；304出油口 ；302环形阻尼槽。具体实施例方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图I示出了根据本专利技术的一个实施例的自重落幅恒功率控制阀的示意图。如图I所示，根据本专利技术的实施例的自重落幅恒功率控制阀，包括阀套102和阀芯104，其中，该阀芯104可在阀套102中往复运动，阀芯104的第一端连接有弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹杰，黄长发，双志，
申请(专利权)人：三一汽车起重机械有限公司，
类型：发明
国别省市：