本发明涉及起重机液压系统中的变幅系统控制技术，具体涉及一种变幅液压系统及其控制方法。
背景技术：
1、应用的最简单的闭式液压系统是将闭式泵与马达直接相连，工作油路不存在液压换向阀，液压油通过马达之后直接回到泵吸油口。在起重机上，闭式系统一般用于卷扬系统、回转系统，这类系统的主要特点是：泵驱动马达，执行元件(马达)进多少油可以流出多少油。变幅机构、伸缩机构一般无法使用闭式系统，主要原因为油缸的有杆腔和无杆腔面积不同，无法实现“油缸进多少油流出多少油”。
2、目前起重机变幅系统采用开式系统，存在的主要问题：
3、变幅系统一般是泵控或者阀控系统，在变幅下落过程中无法吸收吊臂下落产生的势能，节能性较差。尤其是靠小腔压力打开平衡阀的方式，在变幅落过程中存在液压冲击甚至抖动等问题。
4、现有技术方案：现有起重机变幅液压系统通常是开式系统，如图1所示，包括开式变量泵11、变幅换向控制阀12、变幅平衡阀13、变幅缸大腔14、变幅缸小腔15。变幅起动作时，开式变量泵11提供的液压油通过变幅换向控制阀12流向变幅平衡阀13，平衡阀此时承担单向阀作用)进入变幅油缸大腔14，通过变幅油缸小腔回油15形成回路。随着手柄开口大小调节油泵排量大小实现变幅速度控制。
5、起重机变幅落控制方式主要有动力下落和重力下落两种方式：1)重力下落依靠吊臂自重实现，通过稳定的先导控制油实现变幅平衡阀13的控制，变幅小腔压力很小甚至无压力，变幅落时靠控制平衡阀的开口大小实现落的动作；2)动力下落通过变幅油缸小腔压力大小来控制平衡阀13开口大小实现变幅下落。
6、但是，上述方案存在下列不足：目前变幅系统主要是泵控或者阀控系统，在变幅下落过程中无法吸收吊臂下落产生的势能，节能性较差。尤其是靠小腔压力打开平衡阀的方式，在变幅落过程中存在液压冲击甚至抖动等问题。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的在于提供一种变幅液压系统及其控制方法，能够吸收变幅下落过程中吊臂的势能，实现较好的节能。
2、技术方案：本发明的一种变幅液压系统，包括闭式泵，闭式泵的a1口通过变幅切换控制装置连接变幅油缸的无杆腔，变幅油缸的有杆腔连接切换阀；所述切换阀的一个工作油口通过并联连接的单向阀和背压阀与油箱连接，其另一工作油口与闭式泵的b1口连接；其中，单向阀和背压阀的组合用于为变幅油缸的有杆腔提供补油和回油背压；所述切换阀与闭式泵的b1口的连接点通过电比例溢流阀与油箱连接，电比例溢流阀用于实时控制闭式泵b1口压力；变幅落时，吊臂的变幅角度变低，吊臂释放重力势能，闭式泵的电磁阀y1b得电，闭式泵的a1口为吸油口，处于高压油状态，闭式泵的a2口为出油口，处于低压油状态；高压油变为低压油需要释放功率，为发动机提供动力，此时发动机来吸收闭式泵输出的由吊臂负载产生的负功率。
3、进一步地，变幅落时，变幅油缸无杆腔流出的高压油经过变幅切换控制装置进入闭式泵，根据变幅油缸变幅角度，确定采用闭式泵输出的压力油或背压为变幅油缸有杆腔加压。
4、进一步地，所述闭式泵的a1口和b1口之间设置补油油路，补油油路通过电比例补油泵与油箱连接；变幅起时，电比例补油泵持续根据闭式泵流量需要进行实时补油。
5、基于相同的法发明构思，本发明的一种变幅液压系统的控制方法，应用于上述变幅液压系统；包括：
6、变幅起动作时，电磁阀y1a得电，闭式泵提供的高压油液经变幅切换控制装置的a口进入变幅油缸无杆腔，从变幅油缸有杆腔出来的液压油通过切换阀实现回流到达油箱，形成回路；在此过程中，根据变幅角度确定控制策略；
7、变幅落动作时，电磁阀y1b得电，变幅油缸无杆腔油液经过闭式泵的a1口进入闭式泵，闭式泵b1口为低压油；通过电比例溢流阀实时控制闭式泵b1口压力；在此过程中，根据变幅角度确定控制策略。
8、进一步地，变幅起动作时，若变幅角度小于预设阈值下限，则切换阀不得电，，此时，低压油通过单向阀和背压阀组合进入变幅油缸有杆腔，使变幅油缸有杆腔低压口压力达到预设压力值。
9、进一步地，变幅起动作时，当变幅角度大于预设阈值上限时，若闭式泵出口压力小于预设值，则需提升变幅油缸有杆腔压力；此种情况下，切换阀得电；通过电比例溢流阀得电使变幅油缸有杆腔压力升高，从而实现变幅油缸大腔压力控制；
10、若此时变幅油缸无杆腔压力高于预设值，则切换阀不得电，变幅油缸有杆腔压力即为回油背压。
11、进一步地，变幅落动作时，若变幅角度小于预设阈值下限，为了控制变幅油缸有杆腔压力，切换阀不得电，回油背压提供的油液通过单向阀进入变幅油缸有杆腔进行补油。
12、进一步地，变幅落动作时，当变幅角度大于预设阈值上限时，若变幅油缸无杆腔压力小于预设值，则向变幅油缸有杆腔加压；此种情况下，切换阀得电，并提升电比例溢流阀的压力从而提升变幅油缸有杆腔压力，确保变幅油缸有杆腔压力高于预设值。
13、进一步地，当变幅落过程中负功率高于预设值时，增大液压系统中闭式泵之外的变量泵的电流或泵出口溢流压力，使其高压溢流来消耗负功率，从而得到与负载下落势能相匹配的功率。
14、进一步地，变幅落时，若变幅角度大于预设阈值上限，则从变幅油缸无杆腔出来的油经过闭式泵后，油液一部分通过电比例溢流阀流回油箱进行散热，另一部分进入变幅油缸有杆腔，用于向变幅油缸有杆腔加压；变幅角度小于预设阈值下限时，从变幅油缸无杆腔流出的油液全部回油箱。
15、有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：
16、变幅落时，吊臂负载为闭式泵提供动力，从而闭式泵为发动机提供所需的部分动力，可以较好的吸收变幅落时的吊臂重力势能，实现发动机的节能。
17、变幅起动作时，当变幅角度较大(例如＞70°)时，若闭式泵出口压力小于一定值(如25bar)，则提升小腔油缸压力，此种情况下，电磁阀y4得电。由于负载较轻，通过电比例溢流阀y2得电使变幅油缸小腔压力升高，从而实现变幅油缸大腔压力控制，实现轻载状态下的变幅平稳动作，使得系统的平稳性提升得以提升。
18、不同的变幅油缸负载压力(变幅角度)采用不同的控制策略，实现节能性与安全性的平衡。变幅起落时，变幅缸小腔背压随着变幅角度变化，实现节能性与平稳性的平衡。
19、本发明优化设计了补油系统，较好地解决了散热问题；变幅起时补油泵可以一直以很大的排量给闭式泵补油，此时闭式泵当开式泵来用，变幅油缸小腔油液流回油箱并进行散热。变幅落时补油泵的排量极小，从变幅油缸大腔出来的油经过闭式泵后，油液一部分通过电比例溢流阀流回油箱进行散热。
1.一种变幅液压系统，其特征在于：包括闭式泵(4)，闭式泵(4)的a1口通过变幅切换控制装置(10)连接变幅油缸(1)的无杆腔，变幅油缸(1)的有杆腔连接切换阀(9)；
2.根据权利要求1所述的一种变幅液压系统，其特征在于：变幅落时，变幅油缸(1)无杆腔流出的高压油经过变幅切换控制装置(10)进入闭式泵(4)，根据变幅油缸(1)变幅角度，确定采用闭式泵(4)输出的压力油或背压为变幅油缸(1)有杆腔加压。
3.根据权利要求1所述的一种变幅液压系统，其特征在于：所述闭式泵(4)的a1口和b1口之间设置补油油路，补油油路通过电比例补油泵(6)与油箱连接；变幅起时，电比例补油泵(6)持续根据闭式泵(4)流量需要进行实时补油。
4.一种变幅液压系统的控制方法，其特征在于：该方法应用于权利要求1至3任一项所述的变幅液压系统；包括：
5.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：变幅起动作时，若变幅角度小于预设阈值下限，则切换阀(9)不得电，此时，低压油通过单向阀(8)和背压阀(7)组合进入变幅油缸(1)有杆腔，使变幅油缸(1)有杆腔压力达到预设压力值。
6.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：变幅起动作时，当变幅角度大于预设阈值上限时，若闭式泵(4)出口压力小于预设值，则需提升变幅油缸(1)有杆腔压力；此种情况下，切换阀(9)得电；通过电比例溢流阀(5)得电使变幅油缸(1)有杆腔压力升高，从而实现变幅油缸(1)无杆腔压力控制；
7.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：变幅落动作时，若变幅角度小于预设阈值下限，为了控制变幅油缸(1)有杆腔压力，切换阀(9)不得电，回油背压提供的油液通过单向阀(8)进入变幅油缸(1)有杆腔进行补油。
8.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：变幅落动作时，当变幅角度大于预设阈值上限时，若变幅油缸(1)无杆腔压力小于预设值，则向变幅油缸(1)有杆腔加压；此种情况下，切换阀(9)得电，并提升电比例溢流阀(5)的压力从而提升变幅油缸(1)有杆腔压力，确保变幅油缸(1)有杆腔压力高于预设值。
9.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：当变幅落过程中负功率高于预设值时，增大液压系统中闭式泵(4)之外的变量泵的电流或泵出口溢流压力，使其高压溢流来消耗负功率，从而得到与负载下落势能相匹配的功率。
10.根据权利要求4所述的变幅液压系统的控制方法，其特征在于：变幅落时，若变幅角度大于预设阈值上限，则从变幅油缸(1)无杆腔出来的油经过闭式泵(4)后，油液一部分通过电比例溢流阀(5)流回油箱进行散热，另一部分进入变幅油缸(1)有杆腔，用于向变幅油缸(1)有杆腔加压；变幅角度小于预设阈值下限时，从变幅油缸(1)无杆腔流出的油液全部回油箱。
