CN101734571B - 自由下落式卷扬机的速度控制方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自由下落式卷扬机的速度控制方法及实施该方法的装置，利用液压系统所产生的节流作用使自由下落式卷扬系统的速度得到有效控制；该装置包括一传动装置；一液压传动系统，其包括：液压泵、管道、流量控制阀、安全阀和油箱，该传动装置一端与卷筒连接，另一端与液压泵连接；本发明可方便设定并控制最大自由下落速度，使自由下落速度在一定下落高度后变得很平稳，不再随下落高度变化而增加；由于控制了高速度的产生，使得制动器需要的制动力或制动时间减少，制动也变得平顺，减小了对机构的冲击；也减少了制动带(片)的磨损。在液压泵与流量控制阀之间旁接了蓄能器，为能量回收和再利用提供了新的途径，为节能减排作贡献。

Description

自由下落式卷扬机的速度控制方法及实施该方法的装置

技术领域

本发明属于起重机械技术领域，尤指一种利用液压技术来实现自由下落式卷扬机的速度控制方法及实施该方法的装置。

背景技术

为了达到高效、节能的目的，起重机的卷扬提升系统越来越多地采用具有自由下落功能的卷扬机。但随着多倍率和大高度卷扬提升系统的空载自由下落的使用，暴露出卷扬机的速度控制变得非常困难、制动器制动对机构造成的冲击越来越大以及制动器制动摩擦带(片)的快速磨损与失效，使卷扬提升系统的工作可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由下落式卷扬机的速度控制方法及实施该方法的装置，其利用液压系统所产生的节流或蓄能作用，使自由下落式卷扬系统的速度得到有效控制，大大提升了卷扬提升系统的工作可靠性。

为了达到上述目的，本发明所提供的一种自由下落式卷扬机的速度控制方法如下：随着吊钩或吊具的自由下落，卷筒的旋转速度越来越快，从而带动液压泵，使它的旋转速度也越来越快，泵输出的流量越来越大；随着液压管路中流量的增加，流量控制阀两侧出现较大压力差，管路内压力的升高，使液压泵的旋转扭矩增大，从流量控制的节流阀中流出的液压能量损失变为热能，促使卷筒的旋转速度发生变化。当液压泵的输出的流量增大到一定量，即卷筒的旋转速度达到一定值时，在流量控制阀影响下的回油背压达到最高，产生的总能耗与吊钩或吊具自由下落的势能增量间达到平衡，使卷筒的速度不再增大，卷筒的速度控制得到实现。

实施该方法的装置，它包括：

一传动装置；

一液压传动系统，其包括：液压泵、管道、流量控制阀、安全阀和油箱，液压泵的进出液口通过管道连通，在液压泵的出液口管道上设置流量控制阀和与其并联的安全阀，该液压泵的出液口通过流量控制阀、管道与油箱连通，该传动装置一端与卷筒连接，另一端与液压泵连接。

所述传动装置包括一大齿轮和一与其啮合的小齿轮，该大齿轮与卷筒连接，该小齿轮输出轴与液压泵的传动轴连接，该小齿轮输出轴可转动地设置在一支座上。

所述液压泵为单向泵时，所述流量控制阀主要为节流阀，在液压泵的传动轴和小齿轮输出轴之间增加一离合器。

所述液压泵为双向液压泵时，该双向液压泵与小齿轮联结，所述流量控制阀为节流阀和单向阀组成，该双向液压泵的两进出液口分别为进出液口A和进出液口B。

所述液压传动系统采用双向液压泵时，管路中还包括四个单向阀、一吸油管和一回油管，四个单向阀分别为单向阀A、单向阀B、单向阀A’和单向阀B’，单向阀A’和单向阀B’所在的管道和单向阀A和单向阀B所在的管道并联在进出液口A与流量控制阀之间；在单向阀A与单向阀B之间的管道上连通吸油管，在单向阀A’和单向阀B’之间的管道上连通回油管，该吸油管与该回油管均通过回油滤与所述油箱连通。

在双向液压泵的进出液口B与流量控制阀之间的管道上旁接一能量回收装置。

所述能量回收装置包括在管道上依次设置的调压阀、单向阀和蓄能器，在该单向阀与该蓄能器之间管道上旁接一管路，该管路上设置一二位二通阀。

本发明的有益效果：

①、结构简单、使用方便、可以方便设定并控制最大自由下落速度，使自由下落速度在一定下落高度后变得很平稳，不再随下落高度变化而增加。

②、由于控制了高速度的产生，使得制动器需要的制动力或制动时间减少，制动也变得平顺，减小了对机构的冲击；也减少了制动带(片)的磨损。

③、在泵与流量控制阀间增加蓄能器，为能量回收和再利用提供了新的途径，为节能减排作贡献。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的液压传动系统结构示意图。

图3为卷扬起升时液压传动系统工作的示意图。

图4为卷扬自由下落时液压传动系统工作的示意图。

具体实施方式

一种自由下落式卷扬机的速度控制方法如下：随着吊钩或吊具的自由下落，卷筒的速度越来越大，带动液压泵的转速越来越大，其流量变得越来越大，使流量控制阀两侧出现较大压力差，液压泵的扭矩增大，液压能量损失变为热能，促使卷筒的旋转速度变化，随着液压泵的输出的流量不断增大时，在流量控制阀的影响下回油背压不断升高，产生的能耗越来越大，达到控制卷筒的速度，使卷筒的速度不再增大。

如图1和图2所示，一种自由下落式卷扬机的速度控制装置，它包括：一传动装置1和一液压传动系统2。液压传动系统2包括液压泵21、管道22、流量控制阀23、安全阀24和油箱25。液压泵21的进出液口通过管道22连通。在液压泵的出液口管道上设置流量控制阀23和与其并联的安全阀24。该液压泵的出液口与流量控制阀之间的管道与油箱25连通。传动装置1一端与卷筒3连接，另一端与液压泵21连接。

传动装置1包括一大齿轮11和一与其啮合的小齿轮12，大齿轮11与卷筒3连接，小齿轮12输出轴与液压泵21的传动轴连接，小齿轮12输出轴可转动地设置在一支座4上。

液压泵21为双向液压泵，液压泵与小齿轮固连，在小齿轮的带动下进行正反转。流量控制阀23为节流阀和单向阀并联组成的流量控制阀。双向液压泵的两进出液口分别为进出液口A和进出液口B，其通过管道22与油箱25连通，在进出液口B的管道上设置一流量控制阀，并并联一安全阀24。进出液口B与流量控制阀23的节流阀的节流口通过管道连通，而与其单向阀的出液口连通。

为了进入油箱的吸回油过滤，管道22上设置了四个单向阀、一吸油管5和一回油管6。四个单向阀分别为单向阀A51、单向阀B52、单向阀A’53和单向阀B’54，单向阀A51的进液口与单向阀B52的进液口相对，单向阀A’53的出液口和单向阀B’54的出液口相对，单向阀A’53和单向阀B’54所在的管道和单向阀A51和单向阀B52所在的管道并联在双向液压泵的进出液口A与流量控制阀23之间。在单向阀A51与单向阀B52之间的管道上连通吸油管5，在单向阀A’53和单向阀B’54之间的管道上连通回油管6，吸油管5与回油管6均与油箱25连通。

当需要进行能量回收再利用时，在双向液压泵的进出液口B与流量控制阀之间的管道上旁接一能量回收利用装置。

能量回收利用装置包括管道上依次设置的调压阀7、单向阀8和蓄能器9，在单向阀8和蓄能器9之间的管道上旁接一管路，该管路上连通一二位二通阀10，该二位二通阀连接一利用装置。

为本发明的另一种实施方式：液压泵可为单向泵，在液压泵的传动轴和小齿轮输出轴之间增加一离合器。当卷筒起升的时候，小齿轮与液压泵断开，当卷筒自由下落时，小齿轮与液压泵连接。此时流量控制阀可为节流阀。

在采用双向液压泵的液压回路中，当卷扬起升时，卷筒带动大齿轮转动，大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮带动双向液压泵逆时针旋转，如图3所示，油液经吸油管5进入管道，顶开单向阀B52，和流量控制阀23的单向阀，经进出液口B进入双向液压泵，又经进出液口A排出，顶开单向阀A’53进入回油管6，通过回油滤(图中未表示)进入油箱25。由于流量控制阀23的单向阀是开启的，回油路上的单向阀A’53也是开启的，这样使得泵两侧的压力几乎相等，保证了在使用中除有微小的机械摩擦损失外，没有大的功率消耗。

如图4所示，当卷扬进行自由下落时，双向液压泵在卷筒的带动下顺时针旋转，油液经吸油管5进入管道，顶开单向阀A51，经进出液口A进入双向液压泵，经进出液口B排出液压泵，通过流量控制阀23的节流阀流向单向阀B’54进入回油管6，通过回油滤(图中未表示)终止于油箱25。由于卷扬在自由下落的初始时期转速较低，双向液压泵的流量不大，流量控制阀23的节流阀通流截面足够大，因此在这一阶段，系统也几乎没有产生回油背压，不会产生能耗。随着吊钩的自由下落，卷筒的旋转速度越来越快，带动液压泵的转速也越来越快。随着旋转速度的增加，液压泵输出的的流量达到设定节流范围时，液压泵与流量控制阀间的压力由于节流开始上升，流量控制阀两端出现较大压差，液压油的流速增加，泵的扭矩也增大，液压能量损失变为纯粹的热能，促使卷扬机构旋转速度出现变化。当液压泵输出的的流量不断增加时，在流量控制阀23的影响下系统回油背压不断升高，产生能耗(发热)也越来越大。经过一段时间的调整，在一定回油背压下，卷扬的旋转速度趋于稳定在某一定值，使吊钩接近于均速直线下落，速度不再增高，从而达到本发明所要解决问题的要求。

在不同起重机上使用时，可以根据起重机的卷扬特性选择液压泵和流量控制阀，而且对流量控制阀的节流孔的大小、安全阀的开启压力都可以根据实际需要进行调整。

Claims (5)

1.一种自由下落式卷扬机的速度控制方法，其特征在于：随着吊钩的自由下落，卷筒的转速将越来越快，带动液压泵的转速也越来越快，使得液压泵输出流量变得越来越大；随着流量的增加，流量控制阀两侧的压力差将增大，使液压泵的扭矩增加；从流量控制阀流过的液压能量损失大量变为热能，促使卷筒的旋转速度变化；随着液压泵的输出的流量不断增大时，在流量控制阀的影响下回油背压不断升高，产生的能耗越来越大，达到控制卷筒的速度；在某一平衡状态下，卷筒的速度不再增大。

2.一种自由下落式卷扬机的速度控制装置，其特征在于：它包括：

一传动装置；

一液压传动系统，其包括：双向液压泵、管道、流量控制阀、安全阀和油箱，双向液压泵的进出液口通过管道连通，在双向液压泵的进出液口B管道上设置流量控制阀和与其并联的安全阀，该双向液压泵的进出液口A与流量控制阀之间的管道与油箱连通，该传动装置一端与卷筒连接，另一端与双向液压泵连接。

3.根据权利要求2所述的自由下落式卷扬机的速度控制装置，其特征在于：所述传动装置包括一大齿轮和一与其啮合的小齿轮，该大齿轮与卷筒连接，该小齿轮输出轴与液压泵的传动轴连接，该小齿轮输出轴可转动地设置在一支座上。

4.根据权利要求3所述的自由下落式卷扬机的速度控制装置，其特征在于：所述的双向液压泵与小齿轮固连，所述流量控制阀为节流阀和单向阀并联组成，该双向液压泵的两进出液口分别为进出液口A和进出液口B；

所述液压传动系统还包括四个单向阀、一吸油管和一回油管，四个单向阀分别为单向阀A、单向阀B、单向阀A’和单向阀B’，单向阀A’和单向阀B’所在的管道和单向阀A和单向阀B所在的管道并联在进出液口A与流量控制阀之间；在单向阀A与单向阀B之间的管道上连通吸油管，在单向阀A’和单向阀B’之间的管道上连通回油管，该吸油管与该回油管均通过回油滤与所述油箱连通；单向阀A的进液口与单向阀B的进液口相对，单向阀A’的出液口和单向阀B’的出液口相对。

5.根据权利要求4所述的自由下落式卷扬机的速度控制装置，其特征在于：在双向液压泵的进出液口B与流量控制阀之间的管道上旁接一能量回收装置；所述能量回收装置包括在管道上依次设置的调压阀、单向阀和蓄能器，在该单向阀与该蓄能器之间管道上旁接一管路，该管路上设置一二位二通阀。

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