CN102079483A - 起重机及其双变幅油缸控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双变幅油缸控制系统，包括两个变幅油缸，还包括连通所述两个变幅油缸的无杆腔的管路装置。优选地，所述管路装置包括两个固定组件和一刚性直管；其中，所述两个固定组件分别固定设置在两个变幅油缸上；所述刚性直管的两端分别插装于两个固定组件中，以便于连通两个变幅油缸的无杆腔。所述固定组件具体包括固定座和球头体，该球头体置于所述固定座的球形容腔中，该刚性直管的两端分别插装于两个固定组件的球头体的通孔中，且所述刚性直管与球头体的通孔之间为滑动配合。在双变幅缸出现侧载的一瞬间，该管路装置能够确保两个油缸无杆腔压力迅速达到平衡。在此基础上，本发明还提供一种具有该控制系统的起重机。

Description

起重机及其双变幅油缸控制系统

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，具体涉及一种起重机及其双变幅油缸控制系统。

背景技术

现有自行式起重机的变幅机构具有三个铰点以实现吊臂变幅作业，请参见图1，该图是现有变幅机构的简化示意图。三个铰点分别为：起重臂后铰点A、变幅油缸上铰点B和变幅油缸下铰点C；其中，变幅油缸上铰点B与起重臂前伸部分连接，变幅油缸下铰点C与转台相连接，起重臂后铰点A亦与转台相连接。

众所周知，随着超大吨位起重机的发展，变幅油缸需要具有较大的推力以提供足够的起升力矩，确保顺利吊起重物。对于变幅油缸而言，在油缸工作压力一定的情况下，可以通过两种方式提高其推力：增大变幅油缸直径和增加变幅油缸的数量。基于现有的材料及工艺技术水平，采用数根变幅油缸来提供更大推力成为比较可行的选择；同时，综合考虑重量、布置空间以及实现的技术要求等因素，双缸变幅结构设计成为增加吊臂工作稳定性优先采用的设计方案。

然而，相比于单缸变幅结构设计而言，双缸变幅结构存在同步性较难保证的问题。受加工精度的限制，无法确保两个变幅油缸的摩擦系数完全一致；在变幅工作过程中，经常会出现两个变幅油缸运动不同步的现象。这样，在系统冲击或者突然加载等恶劣工况，必然使得一侧油缸受力偏大，当超出设计安全系统时极易导致危险事故发生。特别是，受侧向载荷的作用，由于两个变幅油缸受力不一致，甚至难以保持受力大致相同，负载的不均衡性使得两个变幅油缸运动不同步的现象更加突出。

为解决两个变幅油缸运动不同步的问题，现有技术通过平衡阀上与油缸大腔相连的油口，平衡两个变幅油缸之间的压力，即，在两个平衡阀的上述油口之间设置有具有阻尼的管路P1，以实现油缸的同步。具体请参见图2，该图为现有双变幅油缸控制系统的液压控制原理图。但是，实际应用过程中，当其中一个油缸的压力出现波动时，极易造成另一个油缸的压力无法瞬间平衡，仍然会导致不同步的现象发生，因而，现有设计不能彻底解决双缸不同步的问题。

有鉴于此，亟待针对现有技术进行改进设计，以确保双缸变幅油缸运动同步。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种双变幅油缸控制系统，以克服现有技术在一个油缸的压力波动时、另一个油缸的压力无法瞬间平衡的缺陷。在此基础上，本发明还提供一种具有该双变幅油缸控制系统的起重机。

本发明提供的双变幅油缸控制系统，包括两个变幅油缸，还包括连通所述两个变幅油缸的无杆腔的管路装置。

优选地，所述管路装置包括两个固定组件和一刚性直管；其中，所述两个固定组件分别固定设置在两个变幅油缸上；所述刚性直管的两端分别插装于两个固定组件中，以便于连通两个变幅油缸的无杆腔。

优选地，所述固定组件具体包括固定座和球头体；所述固定座与相应变幅油缸的缸体固定连接，该固定座具有贯通的通孔且该通孔的中部具有球形容腔；所述球头体置于所述固定座的球形容腔中，该球头体具有容置所述刚性直管的通孔；所述刚性直管的两端分别插装于两个固定组件的球头体的通孔中，且所述刚性直管与球头体的通孔之间为滑动配合。

优选地，所述固定座具体包括法兰体和紧固螺母，所述紧固螺母与法兰体伸出端的外螺纹连接且两者分别具有同轴设置的通孔；两个通孔的相对端分别为球形面且两个相对的球形面形成所述球形容腔，以便于容置所述球头体。

优选地，所述法兰体和紧固螺母的配合面之间设置有第一密封件。

优选地，所述刚性直管与球头体的配合面之间设置有第二密封件。

优选地，所述球头体与紧固螺母的配合面之间设置有第三密封件。

优选地，所述紧固螺母的伸出端设置有罩装于所述刚性直管外侧的保护套。

优选地，所述保护套具体为波纹式橡胶保护套。

本发明提供的起重机，包括吊臂和底盘，所述吊臂通过变幅油缸控制系统相对于底盘变幅作业，所述变幅油缸控制系统采用如前所述的双变幅油缸控制系统。

与现有技术相比，本发明所述双变幅油缸控制系统具有连通两个变幅油缸无杆腔的管路装置，这样，在双变幅缸出现侧载的一瞬间，该管路装置能够确保两个油缸无杆腔压力迅速达到平衡，使两个油缸的压力达到一致。由于两个变幅油缸的压力相等具有相同的推力，因而两缸在变幅操作过程中克服的阻力相同；这样，两缸以相同的运动速度V伸出或收回。根据流量公式Q＝V*A可知，在受力面积A相同的情况下，大致相同的流量Q使得两个变幅油缸以基本一致的速度V进行运动，即表现为具有较好的双缸同步性。

在本发明的优选方案中，所述管路装置包括两个固定组件和一刚性直管；两个固定组件分别与两个变幅油缸固定连接；刚性直管的两端分别插装于两个固定组件中，以便于连通两个变幅油缸的无杆腔。本方案结构简单、设计合理。

在本发明的另一优选方案中，固定组件具体包括固定座和球头体，该球头体置于固定座的通孔中部的球形容腔中；所述刚性直管的两端分别插装于两个固定组件的球头体的通孔中，且刚性直管相对于球头体的通孔可相对滑动。实际工作中，刚性直管的两端部可相对于球头体滑动，以克服双变幅缸之间出现的横向位移；两个球头体可分别相对于固定座转动，以克服两变幅缸的摆动位移。本方案在确保双缸同步的基础上，还能够自动补偿双缸之间的安装、运动误差；同时，上述补偿可有效保护密封，避免密封受力变形引起漏油的现象。

本发明提供的双变幅油缸控制系统可用于任何需要变幅作业的工程机械，比如，举高消防车、起重机等，特别适用于起重机。

附图说明

图1是现有变幅机构的简化示意图；

图2是现有双变幅油缸控制系统的液压控制原理图；

图3是具体实施方式中所述双变幅油缸控制系统的液压控制原理图；

图4是具体实施方式中所述管路装置的整体结构示意图；

图5是具体实施方式中所述固定座和刚性直管的装配分解图。

图3-图5中：

管路装置10、固定组件1、法兰体11、球头体12、紧固螺母13、球形容腔14、第一密封件15、第二密封件16、第三密封件17、保护套3、刚性直管2。

具体实施方式

基于现有技术，本发明所述双变幅油缸控制系统的核心是：具有连通所述两个变幅油缸的无杆腔的管路装置，以有效解决一个油缸的压力波动时、另一个油缸的压力无法瞬间平衡的问题。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

应当理解，本实施方式提供的双变幅油缸控制系统可用于任何需要变幅作业的工程机械，比如，举高消防车、起重机等。不失一般性，本文以起重机为例进行技术方案的详细阐述。

需要说明的是，本实施方式所述起重机的底盘系统、吊臂系统、卷扬系统和动力系统等主要功能部件与现有技术相同，本领域的普通技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

请参见图3，该图是本实施方式所述双变幅油缸控制系统的原理图。应当说明，仅仅由于本发明关注连通双变幅油缸无杆腔的管路装置10，因此，图3所示的原理图仅示出了两个变幅油缸和两个平衡阀，实际上，该控制系统还包括系统压力油路、回油油路及方向控制阀等。本文将详细阐述连通两个变幅油缸无杆腔的管路装置10。

请参见图4和图5，其中，图4示出了本实施方式中所述管路装置的整体结构示意图；图5为所述固定座和刚性直管的装配分解图。

如图4和图5所示，管路装置10包括两个固定组件1和一刚性直管2；其中，两个固定组件1分别固定设置在两个变幅油缸上，刚性直管2优选无缝钢管且其两端分别插装于两个固定组件1中，以便于连通两个变幅油缸的无杆腔。工作过程中，在出现侧载的一瞬间能够迅速作出反应，使两个变幅油缸无杆腔的压力迅速达到平衡，即，两个油缸任意一个油缸大腔的压力出现波动时，均可以瞬间反馈至另一个油缸内，从而使得两个变幅油缸压力一致，实现同步。

优选地，两个固定组件1分别固定设置在变幅油缸的缸底，从而使得变幅油缸处于任何伸出状态均具有较好的运动同步性。图4中双点划线所示局部图形为两个变幅油缸的缸底部。

基于现有机加工艺水平，在加工过程中无法保证双变幅油缸的尺寸无误差，同时，变幅油缸在装配过程中亦存在装配误差；显然，当两个变幅油缸的前述制造误差不同时，必然会出现装配过程中两个油缸的相对运动：两个变幅缸出现横向位移及绕变幅缸下铰点的摆动位移。

为了避免上述相对运动使得密封受力失效，本实施方式固定组件具体包括固定座和球头体12；其中，固定座具体包括法兰体11和紧固螺母13，紧固螺母13与法兰体11伸出端的外螺纹连接。该紧固螺母13和法兰体11的中部分别具有通孔，理想状态下，两者中部的通孔同轴设置；两个通孔的相对端分别为球形面，且两个相对的球形面形成所述球形容腔14，以便于容置所述球头体12。球头体12与球形容腔14之间为转动配合，这样，两个球头体12可分别相对于固定座转动，以克服双变幅缸的摆动位移。

球头体12具有容置所述刚性直管2的通孔，刚性直管2的两端分别插装于两个固定组件的球头体12的通孔中，且刚性直管2与球头体12的通孔之间为滑动配合；这样，刚性直管2的两端部可相对于球头体12滑动，以克服双变幅缸之间出现的横向位移。

显然，本实施方式所述管路装置借鉴了万向传动原理，能够在一定的角度范围内实现无阻碍的位移自动补偿，这种补偿有效保护了密封，从而可避免密封受力变形失效。

特别说明的是，组成固定座的法兰体11和紧固螺母13之间螺纹连接，即两者为可拆卸式连接；实际上，两者装配完成后也可以焊接为一体以提高其工作稳定性，只要满足球头体12与球形容腔14之间的转动配合关系均在本申请请求保护的范围内。

该管路装置的密封可以有多种组合方式。

如图4所示，法兰体11和紧固螺母13的配合面之间设置有第一密封件15，刚性直管2与球头体12的配合面之间设置有第二密封件16，球头体12与紧固螺母13的配合面之间设置有第三密封件17。

图中所示，法兰体11和紧固螺母13之间的第一密封件15为径向密封，应当理解，两者之间也可以选择轴向密封(图中未示出)。应当理解，第一密封件也可以设置在球头体12与法兰体11的配合面之间。

另外，为防止水、灰尘等杂质通过紧固螺母13与刚性直管2之间的配合面进入油路系统，造成系统的污染。优选地，紧固螺母13的伸出端设置有罩装于所述刚性直管外侧的保护套3；该保护套3具体为波纹式橡胶保护套，以较好地适应两变幅油缸之间的横向位移和摆动位移。

应当说明，刚性直管2与其中一个固定组件1的球头体12可以采用一体式设计，从而在满足使用要求的基础上减少了待密封的配合关系。

综上，本实施方式所述双变幅油缸控制系统具有连通两个变幅油缸无杆腔的管路装置，在双变幅缸出现侧载的一瞬间，能够确保两个油缸无杆腔压力迅速达到平衡，使两个油缸的压力达到一致，具有较好的双缸同步性。此外，该管路装置借鉴了万向传动原理，能够在一定的角度范围内实现无阻碍的位移自动补偿，这种补偿有效保护了密封，从而可避免密封受力变形失效。

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 (10)

1.双变幅油缸控制系统，包括两个变幅油缸，其特征在于，还包括连通所述两个变幅油缸的无杆腔的管路装置。

2.根据权利要求1所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述管路装置包括：

两个固定组件，分别固定设置在两个变幅油缸上；和

一刚性直管，两端分别插装于两个固定组件中，以便于连通两个变幅油缸的无杆腔。

3.根据权利要求2所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述固定组件具体包括：

固定座，与相应变幅油缸的缸体固定连接，该固定座具有贯通的通孔且该通孔的中部具有球形容腔；和

球头体，置于所述固定座的球形容腔中，该球头体具有容置所述刚性直管的通孔；且

所述刚性直管的两端分别插装于两个固定组件的球头体的通孔中，且所述刚性直管与球头体的通孔之间为滑动配合。

4.根据权利要求3所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述固定座具体包括法兰体和紧固螺母，所述紧固螺母与法兰体伸出端的外螺纹连接且两者分别具有同轴设置的通孔；两个通孔的相对端分别为球形面且两个相对的球形面形成所述球形容腔，以便于容置所述球头体。

5.根据权利要求4所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述法兰体和紧固螺母的配合面之间设置有第一密封件。

6.根据权利要求4或5所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述刚性直管与球头体的配合面之间设置有第二密封件。

7.根据权利要求6所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述球头体与紧固螺母的配合面之间设置有第三密封件。

8.根据权利要求4所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述紧固螺母的伸出端设置有罩装于所述刚性直管外侧的保护套。

9.根据权利要求8所述的双变幅油缸控制系统，其特征在于，所述保护套具体为波纹式橡胶保护套。

10.起重机，包括吊臂和底盘，所述吊臂通过变幅油缸控制系统相对于底盘变幅作业，其特征在于，所述变幅油缸控制系统采用如权利要求1至9中任一项所述的双变幅油缸控制系统。

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