(71)申请人上海中车艾森迪海洋装备有限公司地址201308上海市浦东新区南汇新城镇飞舟路321号A3区、B区3层

  (72)发明人于会民张定华王鸿飞宋俊辉涂绍平姜海雨张浩翔曹刚郭园园胡斌炜万耀辉

  一种恒张力绞车液压系统,动力泵组出油口与减压阀进油口连通,减压阀出油口与主控阀第一油口连通,主控阀第二油口通过正转油路与液压马达的正转进油口连通,液压马达的正转出油口通过反转油路与主控阀第三油口连通,主控阀第四油口与油箱连通,主溢流阀的进油口位于第一单向通路的出油侧一侧且与正转油路连通,主溢流阀的出油口经第二油路与反转油路连通,调控溢流阀的进油口与换向阀的一端连通,换向阀的另一端分别与第一溢流阀的出油口和第二溢流阀的出油口连通,第一溢流阀的进油口与减压阀的控制口连通,第二溢流阀的进油口与主溢流阀的控制口连通,其中,第二溢流阀的设定值高于第一溢流阀的设定值一个固定的压力值,可减少溢流损失。

  1.一种恒张力绞车液压系统,其特征是,包括动力泵组、液压马达(1)、减压阀(2)、主控阀(3)、单通切换阀组、主溢流阀(6)、调控溢流阀(8)、换向阀(9)、第一溢流阀(10)和第二溢流阀(11),主控阀(3)包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口,动力泵组出油口与减压阀(2)的进油口连通,减压阀(2)的出油口与主控阀(3)的第一油口连通,主控阀(3)的第二油口通过正转油路(101)与液压马达(1)的正转进油口连通,液压马达(1)的正转出油口通过反转油路(103)与主控阀(3)的第三油口连通,主控阀(3)的第四油口与油箱连通,所述单通切换阀组设于正转油路(101)上,且包括在液压马达(1)主动收揽时使油液从主控阀

  (3)第二油口流向液压马达(1)正转进油口的第一单向通路和在液压马达(1)主动放缆时使油液从液压马达(1)正转进油口流向主控阀(3)第二油口的第二单向通路,主溢流阀(6)的进油口位于所述第一单向通路的出油侧一侧且与正转油路(101)连通,主溢流阀(6)的出油口经第二油路(106)与反转油路(103)连通,调控溢流阀(8)的出油口与油箱连通,调控溢流阀(8)的进油口与换向阀(9)的一端连通,换向阀(9)的另一端分别与第一溢流阀(10)的出油口和第二溢流阀(11)的出油口连通,第一溢流阀(10)的进油口与减压阀(2)的控制口连通,第二溢流阀(11)的进油口与主溢流阀(6)的控制口连通,其中,第二溢流阀(11)的设定值高于第一溢流阀(10)的设定值一个固定的压力值。

  2.如权利要求1所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括散热器(12)、第三单向阀(13),散热器(12)、第三单向阀(13)设于散热油路(107)上,所述散热油路(107)的进油口与所述第二油路(106)连通,散热油路(107)的出油口与所述反转油路(103)连通,主溢流阀(6)的出油口通过散热油路(107)与反转油路(103)连通,所述第三单向阀(13)用于使油液从主溢流阀(6)的出油口流向散热器(12)和反转油路(103)。

  3.如权利要求2所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括旁通单向阀(14),旁通单向阀(14)通过第三油路(108)并联在散热器(12)的两侧以供油液从主溢流阀(6)的出油口经第三油路(108)流向散热器(12)的出油侧。

  4.如权利要求2所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括旁通单向阀(14)、第五单向阀(15)和第六单向阀(16),旁通单向阀(14)通过第三油路(108)并联在散热器(12)的两侧以供油液从主溢流阀(6)的出油口经第三油路(108)流向散热器(12)的出油侧,所述散热油路(107)的出油口通过补充油路(109)分别与所述反转油路(103)和所述正转油路

  (101)连通,所述第五单向阀(15)设于所述补充油路(109)上以供油液从所述散热油路

  (107)的出油口流向所述反转油路(103),所述第六单向阀(16)设于所述补充油路(109)上以供油液从所述散热油路(107)的出油口流向所述正转油路(101)。

  5.如权利要求2所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,所述散热器(12)为水冷散热器或风冷散热器。

  6.如权利要求1‑5任一项所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,所述单通切换阀组包括第一单向阀(4)和先导辅助溢流阀(5),第一单向阀(4)的进油口与主控阀(3)的第二油口连通以形成所述第一单向通路,先导辅助溢流阀(5)与第一单向阀(4)并联以形成所述第二单向通路,先导辅助溢流阀(5)的控制口通过先导油路(105)与反转油路(103)连通。

  7.如权利要求1‑5任一项所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括第二单向阀

  (7),第二单向阀(7)设于第二油路(106)上以使油液从主溢流阀(6)的出油口流向反转油路

  8.如权利要求1‑5任一项所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括蓄能器

  9.如权利要求1‑5任一项所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括背压单向阀

  (18),主控阀(3)的第四油口通过回油油路与油箱连通,所述背压单向阀(18)设于所述回油油路上以使油液从主控阀(3)流回油箱。

  10.如权利要求1‑5任一项所述的恒张力绞车液压系统,其特征是,还包括背压溢流阀,主控阀(3)的第四油口通过回油油路与油箱连通,所述背压溢流阀设于所述回油油路上以使油液从主控阀(3)流回油箱。

  [0001]本发明涉及液压系统技术领域,具体涉及一种恒张力绞车液压系统。

  [0002]液压绞车作为最常见的船舶甲板配套设备之一,可作为吊装绞车与A型架配合完成水下作业装备的布放和回收,也可当作系泊绞车实现船舶在码头附近的固定,还可作为拖曳绞车完成拖轮对驳船的牵引等。船用液压绞车一般都需要具备缆绳的恒张力控制功能,比如吊装绞车作业过程中易受风浪影响,缆绳会出现松弛和过度张紧的情况,因此就需要恒张力功能来提高吊装过程中的稳定性和安全性,系泊绞车需要恒张力功能使船舶与锚点之间的系泊缆绳张力控制在一些范围内,避免因船体移动或摇摆导致缆绳松弛或张力过大出现断裂,拖曳绞车工况复杂多变,同样也需要恒张力功能控制缆绳的张力在设定值范围内,防止张力过大导致缆绳断裂。

  [0003] 现有液压绞车的恒张力功能一般是缆绳松弛时绞车主动收揽,当缆绳张力达到设定值时液压系统的溢流阀开启,当负载超过恒张力设定值时,负载可以拖动缆绳下放,液压系统的溢流阀开启。溢流阀持续开启会产生大量的热量,不但会造成系统能量损失,同时液压系统温升还会导致液压油粘度降低、效率降低以及管接件和阀件寿命降低等。

  [0004] 本发明的目的是要解决现存技术的不足,提供一种有实际效果的减少溢流损失的恒张力绞车液压系统。

  [0006] 本发明提供一种恒张力绞车液压系统,包括动力泵组、液压马达、减压阀、主控阀、单通切换阀组、主溢流阀、调控溢流阀、换向阀、第一溢流阀和第二溢流阀,主控阀包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口,动力泵组出油口与减压阀的进油口连通,减压阀的出油口与主控阀的第一油口连通,主控阀的第二油口通过正转油路与液压马达的正转进油口连通,液压马达的正转出油口通过反转油路与主控阀的第三油口连通,主控阀的第四油口与油箱连通,所述单通切换阀组设于正转油路上,且包括在液压马达主动收揽时使油液从主控阀第二油口流向液压马达正转进油口的第一单向通路和在液压马达主动放缆时使油液从液压马达正转进油口流向主控阀第二油口的第二单向通路,主溢流阀的进油口位于所述第一单向通路的出油侧一侧且与正转油路连通,主溢流阀的出油口经第二油路与反转油路连通,调控溢流阀的出油口与油箱连通,调控溢流阀的进油口与换向阀的一端连通,换向阀的另一端分别与第一溢流阀的出油口和第二溢流阀的出油口连通,第一溢流阀的进油口与减压阀的控制口连通,第二溢流阀的进油口与主溢流阀的控制口连通,其中,第二溢流阀的设定值高于第一溢流阀的设定值一个固定的压力值。

  [0007] 本发明的恒张力绞车液压系统,其功能包含了常规收揽模式、常规放缆功能和恒张力模式,其中恒张力模式又分为主动收揽工况和负载反拖工况。该系统的恒张力控制是

  通过液压系统的压力控制实现,恒张力控制目标是实现一个恒定的张力区间,即对应液压系统恒定的压力区间,系统通过一个调控溢流阀(如电比例溢流阀)和两个直动溢流阀(即第一溢流阀、第二溢流阀)同时设定恒张力控制的低阈值和高阈值,通过两个直动溢流阀不同的设定值来固定恒张力控制低阈值和高阈值之间的差值。低阈值对应设于主控阀前的减压阀的设定值,高阈值对应设于液压马达正转进油口、正转出油口之间的主溢流阀的设定值。恒张力模式下,当液压系统负载压力达到恒张力控制的低阈值,减压阀油路关闭,液压压力闭锁在减压阀至液压马达正转进油口的这一段油路,无溢流损失,当液压系统负载压力达到恒张力控制的低阈值与高阈值之间时,减压阀油路关闭,液压马达正转进油口油路压力因负载增大而进一步升高,此阶段无溢流损失,当液压系统负载压力达到恒张力控制的高阈值,液压马达正转进油口的液压油经主溢流阀溢流。

  [0008] 主控阀前的减压阀的压力设定值由调控溢流阀和第一溢流阀共同控制,调控溢流阀的设定值和第一溢流阀的设定值叠加作用于减压阀,主溢流阀的压力设定值由调控溢流阀和第二溢流阀共同控制,调控溢流阀的设定值和第二溢流阀的设定值叠加作用于主溢流阀,通过使第二溢流阀的设定值高于第一溢流阀的设定值一个固定的压力值,使得主溢流阀的压力设定值高于减压阀的压力设定值,即通过一个电比例溢流阀和两个直动溢流阀同时设定恒张力控制的低阈值和高阈值,该设置方式可有实际效果的减少溢流损失。例如,恒张力模式下,调控溢流阀配合第一溢流阀、第二溢流阀进行系统张力控制,第二溢流阀的设定值高于第一溢流阀一个固定值,比如15Bar,通过调控溢流阀来同时控制减压阀的减压值和主溢流阀的溢流值,当恒张力模式激活且缆绳处于松弛状态时,动力泵组泵出的高压油经过减压阀减压至设定值后至主控阀,液压油经主控阀流至液压马达的正转进油口,液压马达转动驱动液压绞车开始收缆绳,随着负载的增大,液压系统中主控阀至液压马达正转进油口的一段油路的压力也随之增大,当缆绳的张力到达减压阀的设置值时,减压阀的主油路关闭,此时减压阀至液压马达的正转进油口这段油路处于闭锁状态,没有溢流压力损失,张力处于固定的设定值且由减压阀决定,当负载增重至反拖液压马达转动时,此时减压阀的主油路保持关闭,减压阀至液压马达的正转进油口这段油路为闭锁状态,液压马达受负载反拖处于液压泵的工作模式,即液压马达的正转出油口一侧向正转进油口一侧泵油,由于主溢流阀的压力设定值比减压阀的压力设定值大一个固定的值,在液压马达受负载反拖,刚开始反转时,主溢流阀不会马上溢流,当正转油路的压力升高至主溢流阀的压力设定值时,主溢流阀开始溢流,溢流的流量经第二单向阀流向液压马达的正转出油口一侧,再由液压马达的正转出油口一侧流向液压马达的正转进油口一侧,从而形成一个负载反拖工况下的溢流小回路,此时张力处于恒定值且由主溢流阀决定。

  [0009] 在其中一实施例中,还包括散热器、第三单向阀,散热器、第三单向阀设于散热油路上,所述散热油路的进油口与所述第二油路连通,散热油路的出油口与所述反转油路连通,主溢流阀的出油口通过散热油路与反转油路连通,所述第三单向阀用于使油液从主溢流阀的出油口流向散热器和反转油路。例如,当恒张力模式激活且负载反拖液压马达转动时,此时减压阀的主油路关闭,此时减压阀至液压马达的正转进油口这段油路处于闭锁状态,液压马达受负载反拖处于液压泵的工作模式,即液压马达的正转出油口一侧向正转进油口一侧泵油,由于主溢流阀的压力设定值比减压阀的压力设定值大一个固定的值,只有当正转油路的压力升高至主溢流阀的压力设定值时,主溢流阀才开始溢流,溢流的流量一

  部分流向液压马达的正转出油口一侧,另一部分流至散热器,液压油经散热器散热后再补入压力较低的液压马达的正转出油口一侧油路。

  [0010] 在其中一实施例中,还包括旁通单向阀,旁通单向阀通过第三油路并联在散热器的两侧以供油液从主溢流阀的出油口经第三油路流向散热器的出油侧。旁通单向阀用于散热器的保护,当回油阻力增大后液压油可流经旁通单向阀。

  [001 1] 在其中一实施例中,还包括旁通单向阀、第五单向阀和第六单向阀,旁通单向阀通过第三油路并联在散热器的两侧以供油液从主溢流阀的出油口经第三油路流向散热器的出油侧,所述散热油路的出油口通过补充油路分别与所述反转油路和所述正转油路连通,所述第五单向阀设于所述补充油路上以供油液从所述散热油路的出油口流向所述反转油路,所述第六单向阀设于所述补充油路上以供油液从所述散热油路的出油口流向所述正转油路。当正转油路或反转油路中压力低或负压时,散热油路的液压油可及时通过第五单向阀或第六单向阀补充到正转油路或反转油路中,以对液压系统的元件进行保护。

  [0012] 在其中一实施例中,所述散热器为水冷散热器或风冷散热器。散热器用于避免液压系统温升过高导致液压油粘度降低、效率降低、管接件和阀件寿命降低。

  [0013] 在其中一实施例中,所述单通切换阀组包括第一单向阀和先导辅助溢流阀,第一单向阀的进油口与主控阀的第二油口连通以形成所述第一单向通路,先导辅助溢流阀与第一单向阀并联以形成所述第二单向通路,先导辅助溢流阀的控制口通过先导油路与反转油路连通。在实际应用中,第一单向阀和先导辅助溢流阀的功能能直接由一个内部设有单向阀的平衡阀实现,也能够最终靠一个液控单向阀来实现。

  [0014] 在其中一实施例中,还包括第二单向阀,第二单向阀设于第二油路上以使油液从主溢流阀的出油口流向反转油路。

  [0015] 在其中一实施例中,还包括蓄能器,蓄能器与所述反转油路连通,用于绞车下放停止时的缓冲,吸收冲击能量,提高绞车布放的稳定性。

  [0016] 在其中一实施例中,还包括背压单向阀,主控阀的第四油口通过回油油路与油箱连通,所述背压单向阀设于所述回油油路上以使油液从主控阀流回油箱。背压单向阀提供液压系统的回油背压。

  [0017] 在其中一实施例中,还包括背压溢流阀,主控阀的第四油口通过回油油路与油箱连通,所述背压溢流阀设于所述回油油路上以使油液从主控阀流回油箱。背压溢流阀提供液压系统的回油背压。

  [0018] 本发明的一种恒张力绞车液压系统与现存技术相比,主要具有以下优点,

  [0019] (1)解决了液压绞车恒张力控制时液压系统持续溢流发热量大的问题,通过调控溢流阀及第一溢流阀、第二溢流阀来控制减压阀和主溢流阀的压力,使得减压阀的设定值比主溢流阀的设定值低一个固定值,仅通过调控溢流阀就可以实现不同张力的设定,在恒张力控制功能的主动收揽模式下,液压系统负载压力达到恒张力控制的低阈值时,减压阀油路关闭,液压压力闭锁在减压阀至液压马达正转进油口的这段油路,系统无溢流损失,当负载压力处于恒张力控制的低阈值与高阈值之间时,系统也无溢流损失,最大限度地减少溢流损失,提高系统工作效率,实现高效恒张力控制。

  [0020] (2)解决了恒张力模式的负载反拖模式下液压绞车长距离布放时液压系统的散热问题,当液压系统负载压力达到恒张力控制的高阈值之后,即负载反拖马达并且负载压力

  上升到恒张力控制的高阈值后,马达进油口一侧的油路通过主溢流阀溢流,主溢流阀溢流的油液经散热器冷却后补入系统,提供了溢流热量的冷却处理方案,满足绞车长距离布放的需求。

  [0022] 本发明的其他优点将在随后的具体实施方式部分结合附图予以详细说明。

  [0023] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。

  [0026] 附图标记说明, 101正转油路, 103反转油路, 105先导油路, 106第二油路, 107散热油路, 108第三油路, 109补充油路, 1液压马达,2减压阀,3主控阀,4第一单向阀,5先导辅助溢流阀,6主溢流阀,7第二单向阀,8调控溢流阀,9换向阀,10第一溢流阀,11第二溢流阀,12散热器, 13第三单向阀, 14旁通单向阀, 15第五单向阀, 16第六单向阀, 17蓄能器, 18背压单向阀,19减速机,20制动器,21绞车。

  [0027] 为进一步解释本发明的技术方案,下面结合附图来对本发明进行详细阐述,在附图中相同的参考标号表示相同的部件。

  [0028] 本实施例提供一种恒张力绞车液压系统,如图1所示,包括动力泵组、液压马达1、减压阀2、主控阀3、单通切换阀组、主溢流阀6、第二单向阀7、调控溢流阀8、换向阀9、第一溢流阀10、第二溢流阀11、散热器12、第三单向阀13、旁通单向阀14、第五单向阀15、第六单向阀16、蓄能器17和背压单向阀18。

  [0029] 其中,动力泵组为负载敏感变量泵,减压阀2为先导减压阀,主控阀3为电比例阀,主溢流阀6为液控先导溢流阀,调控溢流阀8为电磁比例溢流阀,单通切换阀组包括并联的第一单向阀4和先导辅助溢流阀5,第二单向阀7、第三单向阀13为背压单向阀,换向阀9为电磁换向阀,第一溢流阀10、第二溢流阀11为直动溢流阀,散热器12为水冷散热器。

  [0030] 图1中,P油路为高压油路,T油路为回油油路,DR油路为泄油及溢油油路,BR油路为制动解除油路,W1、W2为水冷管路,F为负载,A为液压马达正转进油口,B为液压马达正转出油口,a为主控阀3第一油口,b为主控阀3第二油口,c为主控阀3第三油口,d为主控阀3第四油口。

  [0031] 具体的,动力泵组的出油口与P油路连通,主控阀3包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口,动力泵组的出油口与减压阀2的进油口连通,减压阀2的出油口与主控阀3的第一油口连通,主控阀3的第二油口通过正转油路101与液压马达1的正转进油口连通,第一单向阀4设于正转油路101上以使油液从主控阀3的第二油口流向液压马达1的正转进油口(形成第一单向通路) ,液压马达1的正转出油口通过反转油路103与主控阀3的第三油口连通,主控阀3的第四油口通过回油油路与油箱连通,正转油路101上从第一单向阀4的进油侧到第一单向阀4的出油侧并联有先导辅助溢流阀5,先导辅助溢流阀5与第一单向阀4并联

  以供油液从液压马达1的正转进油口流向主控阀3的第二油口(形成第二单向通路) ,先导辅助溢流阀5的控制口通过先导油路105与反转油路103连通,主溢流阀6的进油口位于第一单向通路的出油侧(即第一单向阀4的出油侧)一侧且与正转油路101连通,主溢流阀6的出油口经第二油路106与反转油路103连通,第二单向阀7设于第二油路106上以使油液从主溢流阀6的出油口流向反转油路103,调控溢流阀8的出油口与油箱连通,调控溢流阀8的进油口与换向阀9的一端连通,换向阀9的另一端分别与第一溢流阀10的出油口和第二溢流阀11的出油口连通,第一溢流阀10的进油口与减压阀2的控制口连通,第二溢流阀11的进油口与主溢流阀6的控制口连通,其中,第二溢流阀11的设定值高于第一溢流阀10的设定值一个固定的压力值,散热器12设于散热油路107上,散热油路107的进油口与第二油路106连通,散热油路107的出油口与反转油路103连通,主溢流阀6的出油口通过散热油路107与反转油路103连通,第三单向阀13设于散热油路107上主溢流阀6的出油口和散热器12之间以使油液从主溢流阀6的出油口流向散热器12,旁通单向阀14通过第三油路108并联在散热器12的两侧,以在散热器12堵塞的情况下,供油液从主溢流阀6的出油口流向反转油路103,散热油路107的出油口通过补充油路109分别与反转油路103和正转油路101连通,第五单向阀15设于补充油路109上以供油液从散热油路107的出油口流向反转油路103,第六单向阀16设于补充油路109上以供油液从散热油路107的出油口流向正转油路101,蓄能器17与反转油路103连通,背压单向阀18设于回油油路上,提供液压系统的回油背压。

  [0032] 本发明的恒张力绞车液压系统,其包含了常规收揽模式、常规放缆模式和恒张力模式,其中恒张力模式又分为主动收揽工况和负载反拖工况。

  [0033] 本实施例中,恒张力模式激活后,主控阀3的右侧电磁铁得电且阀芯处于某一开口位置,a口与b口导通,c口与d口导通,换向阀9处于得电激活状态,通过调控溢流阀8配合第一溢流阀10、第二溢流阀11进行缆绳张力即液压系统压力的设定,第一溢流阀10和第二溢流阀11均为直动溢流阀,第一溢流阀10的设定值比第二溢流阀11的设定值低一个固定值,调控溢流阀8和第一溢流阀10压力的叠加是恒张力控制的液压压力低阈值,调控溢流阀8和第二溢流阀11压力的叠加是恒张力控制的液压压力高阈值,在恒张力模式激活的同时BR油路(制动解除油路)的液压油推开液压马达总成的制动器。

  [0034] 恒张力模式主动收揽工况,恒张力模式下,若负载压力小于恒张力控制的液压压力低阈值(比如缆绳松弛) ,则液压绞车马达主动收紧缆绳,液压回路工作过程首先是P油路的高压油通过减压阀2、主控阀3、第一单向阀4驱动液压马达1的A口(即正转进油口) ,液压马达1的B口(即正转出油口)油液通过主控阀3、背压单向阀18回液压油箱,随着绞车主动收紧缆绳,液压马达1的A口压力逐渐增大,当负载压力增大到恒张力控制的液压压力低阈值(即先导减压阀2的最大设定值) ,减压阀2的主油路关闭,液压压力闭锁在液压马达1的A口侧油路。

  [0035] 恒张力模式负载反拖工况,恒张力模式下,若负载压力从恒张力控制液压压力低阈值继续增加时,闭锁在液压马达1的A口侧油路(即正转油路101)中的液压油被进一步压缩,若负载压力达到恒张力控制液压压力的高阈值(即主溢流阀6的最大设定值) ,则系统进入负载反拖工况。此时减压阀2的主油路处于关闭状态,液压马达1受负载反拖处于液压泵的工作模式,液压马达1的B口一侧向A口一侧泵油,当液压马达1的A口侧油路中的压力升高至主溢流阀6的压力设定值时,主溢流阀6开始溢流,经主溢流阀6溢流的油液,一部分流经

  第二单向阀7补充到液压马达1的B口侧油路(即反转油路103) ,另一部分流入散热油路107经第三单向阀13、散热器12、第五单向阀15后补充至液压马达1的B口侧油路,B口侧油路压力低,旁通单向阀14作为散热器12堵塞的保护元件。

  [0036] 常规收揽模式时,换向阀9和调控溢流阀8处于非激活状态,减压阀2和主溢流阀6的先导回路切换,均处于最大设定值。常规收揽模式激活时,主控阀2的右侧电磁铁得电且阀芯处于某一开口位置,a口与b口导通,c口与d口导通,同时BR油路(制动解除油路)的液压油推开液压马达总成的制动器,来自P油路的高压油经减压阀2、主控阀3、第一单向阀4至液压马达1的A口驱动马达及绞车转动收缆绳,油液自液压马达1的B口依次经主控阀3、背压单向阀18流回液压油箱。常规收揽模式下,主溢流阀6一般是处于关闭状态的。