CN102030293A

CN102030293A - 举高作业车及其平台调平液压系统

Info

Publication number: CN102030293A
Application number: CN 201010585267
Authority: CN
Inventors: 孔德美; 卢良卫; 黎江
Original assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Xugong Fire Safety Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102030293B

Abstract

本发明公开一种平台调平液压系统，包括调平油缸、臂节变幅油缸、优先阀、用于控制调平油缸两腔的进液量的第一流量控制阀和用于控制臂节变幅油缸两腔的进液量的第二流量控制阀；优先阀的进油口与系统压力油路连通，其主油口与第一流量控制阀的进油口连通，其次油口与第二流量控制阀的进油口连通；控制其主油口开度呈增大趋势变化的第一控制油口与第一流量控制阀的出油口连通，控制其次油口开度呈增大趋势变化的第二控制油口与第一流量控制阀的进油口连通。系统压力油液首先满足调平油缸的流量要求，可有效规避平台调平超前或滞后的现象出现。在此基础上，本发明还提供一种具有该平台调平液压系统的举高作业车。

Description

举高作业车及其平台调平液压系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种举高作业车及其平台调平液压系统。

背景技术

在各种高空作业以及消防救援中，举高作业车辆以其机动性好的特点得以广泛的应用。比如，登高平台消防车。

现有的登高平台消防车上设置有升降平台，并通过臂架的伸展操作控制平台到达工作位置，以便于消防人员进行登高扑救高层建筑、油罐火灾或者营救被困人员等作业。目前，举高作业车辆的臂架大多由两节或两节以上折叠臂组成，平台与节臂及各节臂连接铰点的角度变化均由相应的变幅缸的伸缩来实现的。显然，其臂架系统是决定整车作业性能的关键部件之一。请参见图1，该图示出一种现有举高作业车的整体结构示意图。

如图1所示，在第一变幅油缸10、第二变幅油缸20以及曲臂变幅油缸30的作用下，各节臂可绕铰点A、B、C分别进行相应的变幅，以确保作业平台50到达预定的工作位置。众所周知，在各节臂变幅实现作业平台50升降的过程中，理论上要求作业平台50底部始终处于水平状态，即，θ₁＝0；以保证作业平台稳定和安全。受臂架系统自身结构的限制，其曲臂(顶节臂)一般比较短(2～3m)，变幅速度较快时，角度(θ₂)的变化较大，显然，若作业平台的调平出现超前(θ₁＞0)或滞后现象(θ₁＜0)，则必然影响产品的可靠性和安全性。

基于上述问题，现有技术利用液电自动调平系统，通过控制铰接于作业平台和曲臂之间的调平油缸40伸缩，以避免经常出现调平超前或滞后现象。请参见图2，该图示出了现有举高作业车的平台调平系统的液压原理图。

现有平台调平系统中，曲臂变幅油缸30和调平油缸40分别由两个控制阀单独控制，如图2所示，曲臂变幅油缸30由阀组中左边的比例阀60控制，调平油缸是由阀组中右边的伺服阀70控制。当曲臂做变幅运动(即曲臂变幅油缸伸出或者缩回)时，作业平台50角度发生变化(即平台不再保持水平状态)，此时安装在作业平台50底部的角度传感器发出信号，该信号反馈到伺服阀控制器上，控制器得到指令从而控制伺服阀70开启，调平油缸40动作，使得作业平台50朝着θ₁→0的趋势运动，直到作业平台50处于水平状态，伺服阀70关闭。

上述调平液压原理分析可知，该系统通过两个液压阀分别独立控制曲臂变幅油缸30和调平油缸40的运动。该技术的缺点主要表现在以下三个方面：

一、调平油缸的流量不仅受伺服阀开口大小的影响，而且受负载压力变化的影响，无法保证稳定的流量。

二、调平伺服阀的开口大小受制于曲臂变幅的快慢，当曲臂变幅出现抖动或速度变化很大时，调平也会出现抖动和调平不稳定现象。

三、调平的同步性完全是由电气控制，由于传感器获取信号至控制器发出指令需要响应时间，该响应时间直接导致了调平油缸运动的滞后。

有鉴于此，亟待针对现有平台调平系统进行优化设计，以有效克服上述缺陷。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种平台调平液压系统，车辆在进行臂节变幅作业时系统压力油液首先满足调平油缸的流量要求，可有效规避平台调平超前或滞后的现象出现，确保调平过程平稳可靠。在此基础上，本发明还提供一种具有该平台调平液压系统的举高作业车。

本发明提供的平台调平液压系统，用于控制铰接于顶节臂的平台保持水平状态，该系统包括调平油缸和臂节变幅油缸；还包括优先阀、用于控制调平油缸两腔的进液量的第一流量控制阀和用于控制臂节变幅油缸两腔的进液量的第二流量控制阀；所述优先阀的进油口与系统压力油路连通，其主油口与第一流量控制阀的进油口连通，其次油口与第二流量控制阀的进油口连通；控制其主油口开度呈增大趋势变化的第一控制油口与所述第一流量控制阀的出油口连通，控制其次油口开度呈增大趋势变化的第二控制油口与所述第一流量控制阀的进油口连通。

优选地，所述优先阀的第一控制油口与所述第一流量控制阀的进油口连通，且所述第一流量控制阀的进油口至所述第一控制油口之间的阻尼大于所述第一流量控制阀的进油口至所述第二控制油口之间的阻尼。

优选地，还包括设置在所述第一流量控制阀的两个出油口与所述调平油缸的两腔之间的梭阀，其两个进油口分别与所述调平油缸的两腔连通，其出油口与所述优先阀的第一控制油口连通。

优选地，还包括设置在所述调平油缸的无杆腔进液管路与系统回油油路之间的溢流阀。

优选地，还包括设置在所述调平油缸的无杆腔进液管路上第一平衡阀，其控制油口与所述调平油缸的有杆腔连通。

优选地，还包括设置在所述臂节变幅油缸的无杆腔和有杆腔进液管路上的第二平衡阀和第三平衡阀，所述第二平衡阀的控制油口与所述臂节变幅油缸的有杆腔进液管路连通，所述第三平衡阀的控制油口与所述臂节变幅油缸的无杆腔进液管路。

优选地，所述第一流量控制阀和第二流量控制阀具体为伺服阀。

优选地，所述第一流量控制阀和第二流量控制阀具体为比例阀。

本发明提供的举高作业车，包括与底盘连接的臂架和与所述臂架的顶节臂铰接的平台，还包括如前所述的平台调平液压系统。

本发明提供的平台调平液压系统采用两个流量控制阀分别用于控制调平油缸两腔和臂节变幅油缸两腔进液量，在两个流量控制阀前设置一优先阀；也就是说，在系统压力油路与两个流量控制阀的进液口之间设置该优先阀，该优先阀的主油口与第一流量控制阀的进油口连通，优先满足调平油缸油路的流量需求，该优先阀的次油口与第二流量控制阀的进油口连通，以供油至臂节变幅油缸。与现有技术相比，本发明通过优先阀建立调平油缸和臂节变幅油缸之间的供油关系，在车辆进行臂节变幅作业时，系统压力油液首先满足调平油缸的流量要求，可有效规避平台调平超前或滞后的现象出现，调平过程平稳可靠。

此外，整个变幅作业过程中，优先阀的阀芯处于平衡位置时，第一控制油口的反馈压力加上弹簧的预紧力等于第二控制油口的反馈压力，即第一流量控制阀前后压力差等于优先阀的弹簧预紧力，为一常量。因此，通过第一流量控制阀的流量不受负载压力影响，只与其阀芯开口面积成正比，即使臂节变幅出现抖动或速度变化很大时，调平也不会出现抖动和调平不稳定现象。另一方面，本发明提供的调平系统的同步性不完全由电气控制，回路本身可以通过优先阀和反馈油路来提高同步效果，响应速度快，可靠性高，可有效规避电气控制所存在的响应时间导致调平油缸运动滞后的问题。

在本发明的优选方案中，优先阀的第一控制油口与所述第一流量控制阀的进油口连通，即第一控制油口增加一路反馈控制油，以减小由于调平负载的变化而引起的阀芯抖动，进一步提高系统工作的稳定性。

在本发明的另一优选方案中，在所述第一流量控制阀的两个出油口与所述调平油缸的两腔之间增设有一梭阀，其两个进油口分别与所述调平油缸的两腔连通，其出油口与所述优先阀的第一控制油口连通。如此设置，使得油缸伸出或者收回过程中均能优先满足调平油缸油路的流量需求，确保调平过程平稳可靠。

本发明提供的平台调平液压系统适用于任何一种举高作业车，特别适用于登高平台消防车。

附图说明

图1是现有举高作业车的整体结构示意图；

图2是现有举高作业车的平台调平系统的液压原理图；

图3是平台调平液压系统的第一实施例工作原理图；

图4是平台调平液压系统的第二实施例工作原理图。

图3、图4中：

调平油缸1、臂节变幅油缸2、第一流量控制阀3、第二流量控制阀4、优先阀5、进油口51、主油口52、次油口53、第一控制油口54、第二控制油口55、梭阀6、溢流阀7、第一平衡阀81、第二平衡阀82、第三平衡阀83。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种平台调平液压系统，以使得车辆在进行臂节变幅作业时，系统压力油液首先满足调平油缸的流量要求，可有效规避平台调平超前或滞后的现象出现，确保调平过程平稳可靠。下面结合说明书附图具体说明具体实施方式。

请参见图3，该图为平台调平液压系统的第一实施例工作原理图。

该平台调平液压系统用于控制铰接于顶节臂的平台保持水平状态，具体包括：调平油缸1、臂节变幅油缸2、两个流量控制阀(第一流量控制阀3和第二流量控制阀4)和优先阀5。与现有技术相同的是，本方案中调平油缸1设置在平台与臂架的顶节臂之间，臂节变幅油缸2用于根据操纵信号调节顶节臂的变幅。

其中，第一流量控制阀3用于控制调平油缸1两腔的进液量，通过第一流量控制阀3的变位实现系统压力油路P及系统回油油路T与调平油缸1的有杆腔和无杆腔之间的导通关系：压力油路P与调平油缸1的有杆腔连通、调平油缸1的无杆腔与回油油路T连通，则调平油缸1收回；压力油路P与调平油缸1的无杆腔连通、调平油缸1的有杆腔与回油油路T连通，则调平油缸1伸出。

同理，第二流量控制阀4用于控制臂节变幅油缸2两腔的进液量，通过第二流量控制阀4的变位实现系统压力油路P及系统回油油路T与臂节变幅油缸2的有杆腔和无杆腔之间的导通关系：压力油路P与臂节变幅油缸2的有杆腔连通、臂节变幅油缸2的无杆腔与回油油路T连通，则臂节变幅油缸2收回；压力油路P与臂节变幅油缸2的无杆腔连通、臂节变幅油缸2的有杆腔与回油油路T连通，则臂节变幅油缸2伸出。如图3所示，第一流量控制阀3和第二流量控制阀优选伺服阀，该伺服阀的两个工作位置之间具有过渡工位，即中位没有死区，响应频率较高。应当理解，第一流量控制阀3和第二流量控制阀也可以选用比例阀，只要能够满足相应油缸的流向和流量控制要求均可。

其中，优先阀5的进油口51与系统压力油路P连通，其主油口52与第一流量控制阀4的进油口连通，优先满足调平油缸油路的流量需求；其次油口53与第二流量控制阀4的进油口连通，以供油至臂节变幅油缸2，即多余流量通过次油口53供给臂节变幅油缸油路。显然，通过优先阀建立调平油缸1和臂节变幅油缸2之间的供油关系，在车辆进行变幅作业时，系统压力油液首先满足调平油缸1的流量要求，可有效规避平台调平超前或滞后的现象出现，调平过程平稳可靠。

另外，如图所示，控制其主油口52开度呈增大趋势变化的第一控制油口54与第一流量控制阀4的出油口连通，控制其次油口53开度呈增大趋势变化的第二控制油口55与第一流量控制阀4的进油口连通。也就是说，第一控制油口54为第一流量控制阀4阀后压力反馈口(调平油缸1工作腔压力反馈到该油口)，第二控制油口55为第一流量控制阀4阀后压力反馈口(优先阀主油口52的供油压力反馈到该油口)。当优先阀5的阀芯处于平衡位置时，第一控制油口54的反馈压力加上弹簧的预紧力F_k，等于第二控制油口55的反馈压力，即第一流量控制阀4前后压力差等于优先阀5的弹簧预紧力F_k，为一常量。因此，通过第一流量控制阀4的流量不受负载压力影响，只与其阀芯开口面积成正比。

车辆进行臂节变幅作业时，当臂节变幅速度较快、调平出现滞后时，角度θ₁(如图1所示)会负向(即θ₁＜0)增大，调平传感器的返回信号(电流或电压)会增大，从而控制第一流量控制阀4的开启面积增大；此状态下，阀前压力减小，即优先阀5第二控制油口55的反馈压力减小，此时第一控制油口54的反馈压力加上弹簧的预紧力F_k大于第二控制油口55的反馈压力，优先阀5阀芯向下移动(即向无弹簧腔移动)，主油口52开度变大，流量增加，次油口53开度变小，流量减少，使得调平油缸1运动速度加快，臂节变幅油缸2运动速度减慢，从而迅速消除调平滞后的现象。

反之调平出现超前时，角度θ₁(如图1所示)会正向(即θ₁＞0)增大，调平传感器的返回信号(电流或电压)会减小，从而控制第一流量控制阀4的开启面积减小；此状态下，阀前压力增大，优先阀5阀芯向上移动(即向弹簧腔移动)，使得调平油缸1运动速度减慢，臂节变幅油缸2运动速度加快，从而迅速消除调平超前的现象。

上述工作原理分析可知，本方案的同步性不完全由电气控制，回路本身可以通过优先阀和反馈油路来提高同步效果，响应速度快，可靠性高，可有效规避电气控制所存在的响应时间导致调平油缸运动滞后的问题。

为确保油缸伸出或者收回过程中均能优先满足调平油缸油路的流量需求，确保调平过程平稳可靠。如图3所示，本方案在第一流量控制阀4的两个出油口与调平油缸1的两腔之间的梭阀6，其两个进油口分别与调平油缸1的两腔连通，其出油口与优先阀5的第一控制油口54连通。该回路中采用梭阀6，可有效优化管路设计，降低装配成本。

此外，在调平油缸1的无杆腔进液管路与系统回油油路T之间设置有溢流阀7，以进一步提高安全可靠性。

为进一步使得负载平稳工作，如图3所示，本方案的调平油缸1及臂节变幅油缸2上均设置有平衡阀，以产生背压，防止负载因自重下落，使运动平稳。具体地，在调平油缸1的无杆腔进液管路上设置第一平衡阀81，其控制油口与调平油缸1的有杆腔连通；在臂节变幅油缸2的无杆腔进液管路上设置第二平衡阀82，其控制油口与臂节变幅油缸2的有杆腔进液管路连通；在臂节变幅油缸2的有杆腔进液管路上设置第三平衡阀83，其控制油口与臂节变幅油缸2的无杆腔进液管路连通。

请参见图4，该图是平台调平液压系统的第二实施例工作原理图。

本实施例的基本构成及工作原理与第一实施例相同，两者相比，本实施例的区别在于：优先阀5的第一控制油口54与第一流量控制阀4的进油口51连通，且第一流量控制阀4的进油口至第一控制油口54之间的阻尼大于第一流量控制阀4的进油口至第二控制油口55之间的阻尼。如此设计，第一流量控制阀4的阀前压力参与第一控制油口54的反馈，在不影响第一控制油口54的反馈压力、弹簧的预紧力F_k与第二控制油口55的反馈压力之前建立的平衡关系的基础上，可减小由于调平负载的变化而引起的优先阀5阀芯的抖动。调平过程中，可基于第一流量控制阀4的阀前压力变化动态调整优先阀5阀芯的位移，进一步提高系统工作的稳定性。

除前述平台调平液压系统之外，本方案还提供一种举高作业车，包括与底盘连接的臂架和与臂架的顶节臂铰接的平台，还包括如前所述的平台调平液压系统。具体请一并参见图1。

需要说明的是，该举高作业车的底盘、臂架、平台等功能部件与现有技术相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.平台调平液压系统，用于控制铰接于顶节臂的平台保持水平状态，该系统包括调平油缸和臂节变幅油缸；其特征在于，还包括：

第一流量控制阀，用于控制调平油缸两腔的进液量；

第二流量控制阀；用于控制臂节变幅油缸两腔的进液量；和

优先阀，其进油口与系统压力油路连通，其主油口与第一流量控制阀的进油口连通，其次油口与第二流量控制阀的进油口连通；控制其主油口开度呈增大趋势变化的第一控制油口与所述第一流量控制阀的出油口连通，控制其次油口开度呈增大趋势变化的第二控制油口与所述第一流量控制阀的进油口连通。

2.根据权利要求1所述的平台调平液压系统，其特征在于，所述优先阀的第一控制油口与所述第一流量控制阀的进油口连通，且所述第一流量控制阀的进油口至所述第一控制油口之间的阻尼大于所述第一流量控制阀的进油口至所述第二控制油口之间的阻尼。

3.根据权利要求1或2所述的平台调平液压系统，其特征在于，还包括设置在所述第一流量控制阀的两个出油口与所述调平油缸的两腔之间的梭阀，其两个进油口分别与所述调平油缸的两腔连通，其出油口与所述优先阀的第一控制油口连通。

4.根据权利要求3所述的平台调平液压系统，其特征在于，还包括设置在所述调平油缸的无杆腔进液管路与系统回油油路之间的溢流阀。

5.根据权利要求4所述的平台调平液压系统，其特征在于，还包括设置在所述调平油缸的无杆腔进液管路上第一平衡阀，其控制油口与所述调平油缸的有杆腔连通。

6.根据权利要求5所述的平台调平液压系统，其特征在于，还包括设置在所述臂节变幅油缸的无杆腔和有杆腔进液管路上的第二平衡阀和第三平衡阀，所述第二平衡阀的控制油口与所述臂节变幅油缸的有杆腔进液管路连通，所述第三平衡阀的控制油口与所述臂节变幅油缸的无杆腔进液管路。

7.根据权利要求6所述的平台调平液压系统，其特征在于，所述第一流量控制阀和第二流量控制阀具体为伺服阀。

8.根据权利要求6所述的平台调平液压系统，其特征在于，所述第一流量控制阀和第二流量控制阀具体为比例阀。

9.举高作业车，包括与底盘连接的臂架和与所述臂架的顶节臂铰接的平台，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的平台调平液压系统。