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申请/专利权人：杭州流控机器制造有限公司

摘要：本发明公开了一种用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路及其方法，能够使设计者在系统设计阶段就能很好地保证系统的稳定性，而且降低了负负载控制回路安装时的局限性，增加了该系统应用的广泛性。该回路包括减压阀、第一压力补偿器、第二压力补偿器、安全溢流阀、比例换向阀、梭阀、第一单向阀、第二单向阀、压力表、压力传感器和液压马达；本发明设计的带压力补偿器的负负载液压控制回路在安装时可以与更多的液压元件搭配连接，而且在安装位置上也没有特殊的要求，降低了其安装的局限性，增加了其应用的广泛性。而且避免了以往系统设计时存在的许多不确定性因素对系统稳定性的影响，降低了回路的设计难度。

主权项：1.一种用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路的控制方法，所述回路包括调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路以及液压马达；所述的调速控制回路包括第一压力补偿器2、比例换向阀5和梭阀6，比例换向阀5能根据电信号的大小比例调节节流口的开口度；所述的背压调节回路包括第二压力补偿器3、第二单向阀8和所述的比例换向阀5；第一压力补偿器2的进油口与主回路进油口相连，第一压力补偿器2的出油口与比例换向阀5的P口相连，比例换向阀5的A口与液压马达13的非负载油腔相连；比例换向阀5的B口分别与第二压力补偿器3的出油口和第二单向阀8相连；比例换向阀5的T口与主回路回油口相连；梭阀6的两端分别与比例换向阀5的A口和B口相连，梭阀6与第一压力补偿器2的控制油口相连；第二单向阀8的出口分别与液压马达负载油腔和第二压力补偿器3的进油口相连；液压马达非负载腔补油回路的一端与主回路进油口相连，另一端与液压马达13的非负载油腔相连；安全溢流回路的泄油口与主回路回油口相连，进油口与液压马达13的负载油腔相连；所述的第二压力补偿器3的泄油口与主回路回油口相连；所述的液压马达非负载腔补油回路包括减压阀1和第一单向阀7；减压阀1的进油口与主回路进油口相连，减压阀1的出油口通过第一单向阀7与液压马达13的非负载油腔相连，所述的减压阀1的泄油口与主回路回油口相连；所述的安全溢流回路包括安全溢流阀4，液压马达13的负载油腔通过安全溢流阀4与主回路回油口相连；其特征在于，所述控制方法包括：当海洋绞车外带负载正向卷扬时：比例换向阀左位得电，比例换向阀左位接入回路，液压油通过第二单向阀流向液压马达负载腔，液压马达正转，海洋绞车开始卷扬，此时，第二压力补偿器不起作用；安全溢流阀起高压保护作用，防止系统工作油压过高，保证系统安全性；梭阀将比例换向阀B口处的压力反馈到第一压力补偿器的控制油口，通过第一压力补偿器将比例换向阀P口、B口两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向阀（5）的电信号的大小调节比例换向阀节流口开度的大小，调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的卷扬速度，实现无级调速；当海洋绞车外带负载反向释放时：比例换向阀右位得电，比例换向阀右位接入回路，液压油进入马达非负载腔，液压马达反转，海洋绞车开始释放，此时，单向阀闭死，第二压力补偿器接入回路，并通过第二压力补偿器调定比例换向阀的T口、B口的压差恒定，以及通过调节比例换向阀的电信号的大小调节比例换向阀节流口开度大小，调节整个液压回路背压的大小，从而消除负负载对系统的影响，保持系统的压力稳定性，保证设备工作的顺利进行与安全性；同时梭阀将比例换向阀的A口、B口处的较大压力反馈到第一压力补偿器的控制油口，通过压力补偿器将比例换向阀两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向阀的信号电流的大小调节比例换向阀节流口开度的大小，从而调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的释放的速度；补油回路通过减压阀与第一单向阀向马达非负载腔内补油，防止液压马达非负载腔吸空。

全文数据：一种用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路及其方法技术领域[0001]本发明属于液压技术领域，具体涉及海上作业绞车的带压力补偿器的负负载液压控制回路，具体是一种用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路及其方法。技术背景[0002]绞车是工业生产中常用的一种机械，具有悠久的历史，现在泛指那些具有一个或几个上面卷绕有绳索或钢丝的圆筒的、用来提升或拖曳重载荷的动力机械。由于液压绞车相对于其他驱动形式的绞车来说，结构紧凑，功率重量比高、驱动力拒大、启动平稳、调速方便、使用安全可靠，几年来得到了迅速的发展并获得了广泛的应用。随着世界人口的增加、人类生存环境的恶化与陆地资源的消耗，世界各国的生存、发展与安全方面对海洋的需求曰益增大，海洋地位急剧上升。而海洋拖曳绞车作为一种重要的装备机械，在海洋研究以及海洋开发等领域得到了广泛的应用。[0003]在海洋绞车工作过程中，拖曳绞车在将拖曳体从其存储位置释放至水中指定工作位置时，所承受的负载为负负载，负负载会降低整个系统的稳定性，为保证负载的平稳释放，需要在马达负载腔建立足够背压以平衡负负载，而且由于海洋上绞车作业时风向、风力大小的变化以及水流方向、速度的变化使得负负载的平衡更加困难。[0004]在设计绞车液压系统时，如果马达采用闭式回路驱动，那么回路中不需要采用任何措施即可自动平衡负负载，但是闭式回路本质上仍是容积调速系统，存在多个执行器难以同时共享油源的问题，因此大多数情况下，马达驱动回路仍需采用开式液压系统。[0005]在使用开式液压系统的情况下，绞车系统一般使用平衡阀来平衡负负载，其原理图如图1所示:该回路由换向阀、减压阀、单向阀、平衡阀、安全溢流阀、液压马达以及压力传感器、压力表等元件组成，其中平衡阀⑷的控制油口X与液压马达的非负载腔相通，进油口A与换向阀（1的B口相通，出油口B与液压马达负载腔相通，当设备在释放工况时平衡阀4根据液压马达非负载油腔的压力控制液压马达的负载油腔的背压，以平衡负负载。安全溢流阀（5的进油口与液压马达负载腔相通，出油口与液压马达非负载腔相通，用来调定液压马达负载腔的安全压力，防止马达负载腔压力过高，起高压保护作用。减压阀（2进油口与主回路进油口相连并通过单向阀（3—起为液压马达非负载腔补油，防止马达非负载腔吸空。[0006]当马达处于卷扬工况时，换向阀1工作于左位，此时平衡阀4中集成的单向阀导通，平衡阀4不起作用。高压油经换向阀1直接进入马达负载腔，驱动马达转动，同时马达非负载腔的低压油经换向阀4直接回油箱；同时安全溢流阀5调节马达负载腔的油压，防止马达负载腔油压过高，起安全保护作用。[0007]当马达处于释放工况时，换向阀1工作于右位，减压阀2与单向阀3—起组成补油回路，向液压马达非负载腔补油，防止马达非负载腔吸空，同时平衡阀4中的集成单向阀关闭，平衡阀4根据马达非负载腔的油压建立与负载相匹配的背压，以平衡负负载，保证拖体的释放速度完全由液压油源所提供的进油流量控制而不受负载变化的千扰，防止拖体失控下放。释放工况平衡阀工作的基本工作原理为:平衡阀4主阀芯节流口的开度受平衡阀x口压力控制，由于平衡阀X口与马达非负载腔相通，因此马达非负载腔压力即是平衡阀X口控制压力，当马达释放速度所对应的流量低于液压油源所提供的进油流量时，Pa升高，使得平衡阀4的主阀芯阀口加大，从而增大马达的释放速度;当马达释放速度所对应的流量超过液压油源所提供的进油流量时，Pa降低，平衡阀4的主阀芯开口减小，马达释放速度减小，如此反复，直到马达转速所对应的流量与液压油源所提供的进油流量相等为之。该回路安全可靠，能够满足一定工况下的工作需求，但也存在一些问题：[0008]事实上平衡阀是通过液压反馈的方式使系统所建立的平衡负负载所需的背压自动地与负载相适应，该反馈闭环包括了马达负载环节，马达进出油容腔环节与平衡阀环节，其动态特性与系统诸多参数有关，如果参数匹配不好则会导致系统的动态稳定性很差，甚至引起系统的不稳定，因此在设计液压系统时很难确定具体的参数来保证系统的稳定性。除此之外，在该回路中负负载的平衡主要靠平衡阀来实现，而平衡阀在安装时由于其外形与安装面等因素，导致一些液压元件不能与其安装，而且由于由于平衡阀安装位置而导致的液压马达工作容腔大小的变化也会对系统的稳定性产生影响，所以该回路使用时所受的限制因素较多，通用性较差，设计难度较大，因此需要一套新的方案来解决这个问题。发明内容[0009]为了降低系统设计的难度，增加其应用的广泛性，本发明提供了一种带压力补偿器的负负载液压控制回路，该回路在安装时可以与更多的液压元件搭配连接，而且在安装位置上也没有特殊的要求，降低了其安装的局限性，增加了其应用的广泛性，而且避免了以往系统设计时存在的许多不确定性因素对系统稳定性的影响，降低了回路的设计难度。[0010]本发明为解决其技术问题而设计的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路主要包括:调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路以及液压马达，所述的调速控制回路包括第一压力补偿器、比例换向阀和梭阀;所述的背压调节回路包括第二压力补偿器、第二单向阀和所述的比例换向阀；[0011]第一压力补偿器的进油口与主回路进油口相连，第一压力补偿器的出油口与比例换向阀的P口相连，比例换向阀的A口与液压马达的非负载腔相连；比例换向阀的B口分别与第二压力补偿器的出油□和第二单向阀相连;比例换向阀的T口与主回路回油□相连;梭阀的两端分别与比例换向阀的A口和B口相连，梭阀与第一压力补偿器的控制油口相连;第二单向阀的出口分别与液压马达负载腔油腔和第二压力补偿器的进油口相连；[0012]液压马达非负载腔补油回路的一端与主回路进油口相连，另一端与液压马达的非负载油腔相连;安全溢流回路的一端与主回路回油口相连，另一端与液压马达的负载油腔相连，所述的第二压力补偿器的泄油口与主回路回油口相连。[0013]优选的，所述的液压马达非负载腔补油回路包括减压阀和第一单向阀；减压阀的进油口与主回路进油口相连，减压阀的出油口通过第一单向阀与液压马达的非负载油腔相连，所述的减压阀的泄油口与主回路回油口相连。[0014]优选的，所述的安全溢流回路包括安全溢流阀，液压马达的负载油腔通过安全溢流阀与主回路回油口相连。[0015]优选的，所述的调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路上均设有压力表和或压力传感器。[0016]优选的，第一压力补偿器、第二压力补偿器为定差减压阀，比例换向阀能根据电信号的大小比例调节节流口的开口度。[0017]与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：[0018]在安装时可以与更多的液压元件搭配连接，而且在安装位置上也没有特殊的要求，降低了其安装的局限性，增加了其应用的广泛性。而且避免了以往系统设计时存在的许多不确定性因素对系统稳定性的影响，降低了回路的设计难度。同时，当系统工作在流量范围较大的工况下时，也可自适应地调节系统背压，当绞车工作在释放工况时，通过压力补偿器与比例换向阀调定系统的背压，从而平衡负负载，保持系统的压力稳定性，保证设备工作的顺利进行与安全性;卷扬工况时也可以通过压力补偿器与比例换向阀组成调速阀，调节系统的速度，实现无级调速;在设计时也降低了液压系统的设计难度。附图说明[0019]图1:采用平衡阀平衡负负载的液压回路工作原理图，图1中部件关系为：1换向阀，2减压阀，3单向阀，4平衡阀，5安全溢流阀，6液压马达。[0020]图2:用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路的工作原理图，图2中部件关系为：1减压阀，2第一压力补偿器、3第二压力补偿器，4安全溢流阀，5比例换向阀，6梭阀，7第一单向阀、8第二单向阀，9第一压力传感器、10第二压力传感器，11第一压力表、I2第二压力表，13液压马达。具体实施方式[0021]如图2所示的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路工作原理图。本液压控制回路包括:调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路以及液压马达;所述的调速控制回路包括第一压力补偿器2、比例换向阀5和梭阀6;所述的背压调节回路包括第二压力补偿器3、第二单向阀8和所述的比例换向阀5;第一压力补偿器2的进油口与主回路进油口相连，第一压力补偿器2的出油口与比例换向阀5的P口相连，比例换向阀5的A口与液压马达13的非负载腔相连；比例换向阀5的B口分别与第二压力补偿器3的出油口和第二单向阀8相连；比例换向阀5的T口与主回路回油口相连;梭阀6的两端分别与比例换向阀5的A口和B口相连，梭阀6与第一压力补偿器2的控制油□相连;第二单向阀8的出口分别与液压马达负载腔油腔和第二压力补偿器3的进油口相连;液压马达非负载腔补油回路的一端与主回路进油口相连，另一端与液压马达I3的非负载油腔相连;安全溢流回路的一端与主回路回油口相连，另一端与液压马达13的负载油腔相连，所述的第二压力补偿器3的泄油口与主回路回油口相连。[0022]在本发明的一个具体实施例中，所述的液压马达非负载腔补油回路包括减压阀1和第一单向阀7;减压阀1的进油口与主回路进油口相连，减压阀1的出油口通过第一单向阀7与液压马达13的非负载腔相连，所述的减压阀1的泄油口与主回路回油口相连。[0023]在本发明的一个具体实施例中，所述的安全溢流回路包括安全溢流阀4,液压马达13的负载油腔通过安全溢流阀4与主回路回油口相连。[0024]在本发明的一个具体实施例中，所述的调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路上均设有压力表和或压力传感器。[0025]在本发明的一个具体实施例中，第一压力补偿器2、第二压力补偿器3为定差减压阀，比例换向阀5能根据电信号的大小比例调节节流口的开口度。[0026]本实施例中的压力补偿器3的出油口A与比例换向阀5的B口相连，比例换向阀5可以根据电流的大小调节换向阀节流口开口度的大小用作节流阀，压力传感器3与电磁换向阀5串联起来组成调速阀来调定回路的背压，从而平衡负负载;同理，第一压力补偿器2的控制油口与梭阀相通，通过梭阀6采集比例换向阀5的A、B两点的较大压力，同时第一压力补偿器2出油DA口与比例换向阀5的P口相连，第二压力补偿器3与电磁换向阀5串联起来组成调速阀来调定回路的速度，从而实现无级调速。所述控制油通断与充当节流阀的换向阀为比例换向阀。所述比例换向阀P口与A、B之间压力较大油口，T口与B口之间压力恒定的压力补偿器为定值减压阀。[0027]本海洋绞车的液压控制系统在卷扬与释放的一个工作周期内的具体工作过程如下文所示：[0028]当海洋绞车外带负载正向卷扬时：比例换向阀5左位得电，比例换向阀左位接入回路，液压油通过第二单向阀8流向液压马达负载腔，液压马达正转，海洋绞车开始卷扬。此时，第二压力补偿器3不起作用；安全溢流阀调节马达负载油腔的最高工作压力，防止马达负载腔工作压力过高，起高压保护作用;梭阀6将比例换向阀B口处的压力反馈到第一压力补偿器2的控制油口，通过压力补偿器将比例换向阀P口、B口两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向阀5的信号电流的大小调节比例换向阀开口的大小，调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的卷扬速度，实现无级调速；[0029]当海洋绞车外带负载反向释放时:比例换向阀5右位得电，比例换向阀右位接入回路，液压油进入马达非负载腔，液压马达反转，海洋绞车开始释放。此时，单向阀闭死，第二压力补偿器3接入回路，并通过第二压力补偿器3调定比例换向阀的T口、B口的压差恒定，以及通过调节比例换向阀5的信号电流的大小调节比例换向阀5的开口度大小，调节整个液压回路背压的大小，从而消除负负载对系统的影响，保持系统的压力稳定性，保证设备工作的顺利进行与安全性；同时梭阀6将比例换向阀5的A口、B口处的较大压力反馈到第一压力补偿器2的控制油口，通过压力补偿器将比例换向阀两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向阀5的信号电流的大小调节比例换向阀开口的大小，从而调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的释放的速度;补油回路通过减压阀1与第一单向阀7向马达非负载腔内补油，防止液压马达非负载腔吸空。

权利要求：1.一种用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路，其特征在于包括调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路以及液压马达；所述的调速控制回路包括第一压力补偿器2、比例换向阀⑸和梭阀6;所述的背压调节回路包括第二压力补偿器⑶、第二单向阀⑻和所述的比例换向阀⑸；第一压力补偿器2的进油口与主回路进油口相连，第一压力补偿器2的出油口与比例换向阀⑸的P口相连，比例换向阀⑸的A口与液压马达（13的非负载油腔相连；比例换向阀⑸的B口分别与第二压力补偿器⑶的出油口和第二单向阀⑻相连；比例换向阀⑸的T口与主回路回油口相连;梭阀（6的两端分别与比例换向阀⑸的A口和B口相连，梭阀6与第一压力补偿器⑵的控制油口相连;第二单向阀⑻的出口分别与液压马达负载油腔和第二压力补偿器⑶的进油口相连；液压马达非负载腔补油回路的一端与主回路进油口相连，另一端与液压马达（13的非负载油腔相连;安全溢流回路的泄油口与主回路回油口相连，进油口与液压马达（13的负载油腔相连;所述的第二压力补偿器⑶的泄油口与主回路回油口相连。2.如权利要求1所述的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路，其特征在于所述的液压马达非负载补油回路包括减压阀（1和第一单向阀（7;减压阀（1的进油口与主回路进油口相连，减压阀⑴的出油口通过第一单向阀⑺与液压马达（13的非负载油腔相连，所述的减压阀（1的泄油口与主回路回油口相连。3.如权利要求1所述的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路，其特征在于所述的安全溢流回路包括安全溢流阀4，液压马达（13的负载油腔通过安全溢流阀4与主回路回油口相连。4.根据权利要求1所述的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路，其特征在于所述的调速控制回路、液压马达非负载腔补油回路、背压调节回路、安全溢流回路上均设有压力表和或压力传感器。5.根据权利要求1所述的用于卷扬绞车的液压马达负负载控制回路，其特征在于;第一压力补偿器2、第二压力补偿器3为定差减压阀，比例换向阀⑸能根据电信号的大小比例调节节流口的开口度。6.—种权利要求1所述液压马达负负载控制回路的控制方法，其特征在于：当海洋绞车外带负载正向卷扬时：比例换向阀左位得电，比例换向阀左位接入回路，液压油通过第二单向阀流向液压马达负载腔，液压马达正转，海洋绞车开始卷扬，此时，第二压力补偿器不起作用;安全溢流阀起高压保护作用，防止系统工作油压过高，保证系统安全性;梭阀将比例换向阀B口处的压力反馈到第一压力补偿器的控制油口，通过第一压力补偿器将比例换向阀P口、B口两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向5的电信号的大小调节比例换向阀节流口开度的大小，调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的卷扬速度，实现无级调速；当海洋绞车外带负载反向释放时：比例换向阀右位得电，比例换向阀右位接入回路，液压油进入马达非负载腔，液压马达反转，海洋绞车开始释放，此时，单向阀闭死，第二压力补偿器接入回路，并通过第二压力补偿器调定比例换向阀的T口、B口的压差恒定，以及通过调节比例换向阀的电信号的大小调节比例换向阀节流口开度大小，调节整个液压回路背压的大小，从而消除负负载对系统的影响，保持系统的压力稳定性，保证设备工作的顺利进行与安全性;同时梭阀将比例换向阀的A口、B口处的较大压力反馈到第一压力补偿器的口口，通过压力补偿器将比例换向阀两端的压力保持恒定，然后通过调节比例换向阀的信节电流的大小调节比例换向阀节流口开度的大小，从而调节整个回路的系统流量，从而控制绞车的释放的速度;补油回路通过减压阀与第一单向阀向马达非负载腔内补油，防止液压马达非负载腔吸空。

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