CN102344102B - 举高作业车及其伸缩臂架组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种伸缩臂架组，包括嵌套设置的多节伸缩臂以及第一单作用两级油缸、第二单作用两级油缸和同步控制回路，相邻两节臂之间分别设置有滑块；第一单作用两级油缸的缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第一臂节、第二臂节和第三臂节固定连接；第二单作用两级油缸的缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第三臂节、第四臂节和第五臂节固定连接；同步控制回路包括第一方向控制阀和分流阀；且分流阀的两个出油口分别与第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，第一方向控制阀设置在系统压力油路、回油油路与分流阀的进油口之间，以控制系统压力油路或者回油油路与分流阀的进油口连通。在此基础上，本发明还提供一种具有该伸缩臂架组的举高作业车。

Description

举高作业车及其伸缩臂架组

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伸缩臂架组。

背景技术

在各种高空作业以及消防救援中，举高作业车以其机动性好的特点得以广泛的应用。其中，臂架系统是决定举高作业车的整车作业性能的关键部件之一，现有的举高作业车臂架系统均采取多节臂嵌套或折叠组合的结构形式。

众所周知，相关规定对于路面行驶车辆作出了限长及限高的要求，合理设计臂架系统的伸缩和变幅机构，增加臂架节数，实现更大的伸长作业空间，一直是大型举高作业车的技术关键。基于前述客观因素，现有大型举高作业车的臂架系统大多采用包含两个伸缩臂架组的铰接布置方案，以实现作业高度、工作幅度以及越障作业能力的更大提高。

目前，根据其伸缩机构原理的不同，举高作业车同步伸缩臂组主要有两种形式：①一个双作用单级油缸通过多级钢丝绳或板式链牵引各节臂，形成滑轮组驱动的伸缩机构；②一个双作用多级油缸直接驱动各节臂的伸缩机构。然而，受自身结构的限制，现有两种伸缩机构均存在不足之处。前者由于内置双作用单级油缸及传动链组受到臂架空间限制，因此在较大负载工况下，其有限的推力及传动链强度条件无法可靠地实现同步伸缩。后者由于双作用多级油缸受到臂架空间、结构复杂性以及机构可靠性限制，其同步伸缩臂节数不能超过3节。

有鉴于此，亟待针对现有举高作业车的伸缩臂架组进行优化设计，以在较大负载工况下可靠地实现多节伸缩臂的同步伸缩。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种结构优化的伸缩臂架组，以可靠地实现多节伸缩臂的同步伸缩操作。在此基础上，本发明还提供一种具有该伸缩臂架组的举高作业车。

本发明提供的伸缩臂架组，包括嵌套设置的多节伸缩臂以及第一单作用两级油缸、第二单作用两级油缸和同步控制回路；其中，相邻两节臂之间分别设置有滑块；所述第一单作用两级油缸的缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第一臂节、第二臂节和第三臂节固定连接；所述第二单作用两级油缸的缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第三臂节、第四臂节和第五臂节固定连接；所述同步控制回路包括第一方向控制阀和分流阀；且所述分流阀的两个出油口分别与所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，所述第一方向控制阀设置在系统压力油路、回油油路与所述分流阀的进油口之间，以控制系统压力油路或者回油油路与所述分流阀的进油口连通。

优选地，还包括第一链伸缩系统和第二链伸缩系统；其中，所述第一链伸缩系统设置在第一臂节、第二臂节和第三臂节之间，以便于第二臂节与第三臂节同步伸缩；所述第二链伸缩系统设置在第三臂节、第四臂节和第五臂节之间，以便于第四臂节与第五臂节同步伸缩。

优选地，所述第一链伸缩系统包括：

第一回缩链轮和第一拉伸链轮，分别设置在所述第二臂节的头部和尾部；

绕在所述第一回缩链轮上的第一回缩链，其两端向尾部延伸且分别与所述第三臂节的尾部和第一臂节的头部固定连接；

绕在所述第一拉伸链轮上的第一拉伸链，其两端向头部延伸且分别与所述第三臂节的尾部和第一臂节的头部固定连接；

所述第二链伸缩系统包括：

第二回缩链轮和第二拉伸链轮，分别设置在所述第四臂节的头部和尾部；

绕在所述第二回缩链轮上的第二回缩链，其两端向尾部延伸且分别与所述第五臂节的尾部和第三臂节的头部固定连接；

绕在所述第二拉伸链轮上的第二拉伸链，其两端向头部延伸且分别与所述第五臂节的尾部和第三臂节的头部固定连接。

优选地，所述同步控制回路还包括：第二方向控制阀，其第一油口和第二油口分别与所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，其第三油口与系统回油油路连通；且所述第二方向控制阀具有三个工作位置：在第一工作位置，其第一油口、第二油口和第三油口非导通；在第二工作位置，其第一油口与第二油口导通；在第三工作位置，其第一油口或第二油口与第三油口导通。

优选地，所述第二方向控制阀具体为三位三通电磁换向阀；该伸缩臂架组还包括第一测长传感器和第二测长传感器，分别检测所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的长度并输出检测信号至控制器；当检测信号表征两者之一完全伸出时，所述控制器输出控制信号至所述第二方向控制阀并使其切换至第二工作位置；当检测信号表征两者之一完全回缩时，所述控制器输出控制信号至所述第二方向控制阀并使其切换至第三工作位置。

优选地，所述同步控制回路还包括：

第一平衡阀，设置在所述第一单作用两级油缸的油口与所述分流阀之间的通路上；和

第二平衡阀，设置在所述第二单作用两级油缸的油口与所述分流阀之间的通路上。

优选地，所述同步控制回路还包括：

减压阀，设置在系统压力油路与所述第一平衡阀和第二平衡阀的控制油口之间，且所述减压阀的泄油口与系统回油油路连通。

优选地，所述第一方向控制阀具体为三位三通电磁换向阀，其第一油口与所述分流阀的进油口连通，其第二油口和第三油口分别与压力油路和回油油路连通；在第一工作位置，其第一油口与第二油口导通，在第二工作位置，其第一油口与第三油口导通；在第三工作位置，其第一油口、第二油口和第三油口均非导通。

优选地，所述第一单作用两级油缸设置在所述第二单作用两级油缸的上方，且所述第一单作用两级油缸的二级缸筒座与所述第二单作用两级油缸的缸杆座固定连接。

本发明提供的举高作业车，包括相铰接的上伸缩臂架组和下伸缩臂架组，所述上伸缩臂架组和下伸缩臂架组分别采用如前所述的伸缩臂架组。

本发明提供的伸缩臂架组通过两个单作用两级油缸和同步控制回路，可靠地实现了多节伸缩臂的同步伸缩操作。需要进行臂架伸出作业时，第一方向控制阀切换至系统压力油路与分流阀的进油口连通的状态，并通过分流阀的两个出油口输出压力油液至两个单作用两级油缸；其中，第一单作用两级油缸带动第二臂节和第三臂节伸出，第二单作用两级油缸带动第四臂节和第五臂节伸出，完全可以满足大型举高作业车的需要。需要进行臂架回缩作业时，第一方向控制阀切换至系统回油油路与分流阀的进油口连通的状态，这样，在各节臂节自重的作用下即可实现臂节的回缩。同时，在工作过程中，分流阀可有效控制输出至两个单作用两级油缸的压力油液的流量，因此，即使两者的负载大小不同、工作压力不同，也能够确保两者同步伸出。

在本发明优选方案中，在第一臂节、第二臂节和第三臂节之间以及第三臂节、第四臂节和第五臂节之间分别设置有链伸缩系统，以确保第二臂节与第三臂节同步伸缩、第四臂节与第五臂节同步伸缩。如此设计，有效克服了由于两级油缸工作面积不同而导致相应臂节顺序伸缩的问题，大大提高了本方案的可操作性。

在本发明另一优选方案的同步控制回路还包括第二方向控制阀，其第一油口和第二油口分别与所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，其第三油口与系统回油油路连通。常态下，第二方向控制阀位于第一工作位置，其三个油口均处于非导通状态；当两个单作用两级油缸之一完全伸出时，操纵第二方向控制阀切换至第二工作位置，其第一油口与第二油口导通，此状态下，经分流阀分流的压力油液经第二方向控制阀合流后输出至尚未完全伸出的单作用两级油缸，以使得伸缩臂组的总长度保持匀速递增；当两个单作用两级油缸之一完全回缩时，操纵第二方向控制阀切换至第三工作位置，其第一油口或第二油口与第三油口导通，此状态下，尚未回缩的单作用两级油缸油口直接通过第二方向控制阀与回油油路连通，从而降低其回油阻力提高其回缩速度，进而使得伸缩臂组的总长度大体保护匀速递减。

本发明提供的伸缩臂架组可适用于多种工程机械，特别适用于举高作业车。

附图说明

图1是具体实施方式中所述举高作业车的整体结构示意图；

图2是具体实施方式所述伸缩臂架组的整体结构示意图；

图3是图2所示伸缩臂架组的截面示意图；

图4是具体实施方式中所述同步控制回路的液压原理图。

图中：

第一臂节11、第二臂节12、第三臂节13、第四臂节14、第五臂节15、头部滑块21、尾部滑块22、第一单作用两级油缸31、缸杆座311、一级缸筒座312、二级缸筒座313、第二单作用两级油缸32、缸杆座321、一级缸筒座322、二级缸筒座323、第一回缩链轮41、第一回缩链42、第一拉伸链轮43、第一拉伸链44、第二回缩链轮51、第二回缩链52、第二拉伸链轮53、第二拉伸链54、第一方向控制阀6、第一油口61、第二油口62、第三油口63、分流阀7、第二方向控制阀8，其第一油口81、第二油口82、第一平衡阀91、第二平衡阀92、减压阀10。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种结构优化的伸缩臂架组，以可靠地实现多节伸缩臂的同步伸缩操作。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本文以举高作业车为例进行详细说明。

请参见图1，该图示出了本实施方式所述举高作业车的整体结构示意图。

在此基础上，本发明还提供一种具有该伸缩臂架组的举高作业车。

该举高作业车的底盘系统、动力系统、操纵系统、伸缩臂架及作业平台等主要功能部件，其中底盘系统、动力系统、操纵系统及作业平台的基本组成及连接关系与现有技术相同，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。本实施方式所述伸缩臂架由相铰接的上伸缩臂架组和下伸缩臂架组构成，请参见图2和图3，其中，图2是本实施方式所述伸缩臂架组的整体结构示意图；图3是图2所示伸缩臂架组的截面示意图。

该伸缩臂架组的主体结构与现有技术大体相同，包括多个依次嵌套设置的臂节，如图所示，由外至内依次为：第一臂节11、第二臂节12、第三臂节13、第四臂节14和第五臂节15，相邻臂节之间分别设置有头部滑块21和尾部滑块22。本方案的发明点在于伸缩臂架组的伸缩结构优化设计，该伸缩臂架组还包括第一单作用两级油缸31、第二单作用两级油缸32和同步控制回路。

第一单作用两级油缸31的缸杆座311、一级缸筒座312和二级缸筒座313分别与第一臂节11、第二臂节12和第三臂节13固定连接；第一单作用两级油缸31带动第二臂节12和第三臂节13伸出。第二单作用两级油缸32的缸杆座321、一级缸筒座322和二级缸筒座323分别与第三臂节13、第四臂节14和第五臂节15固定连接；第二单作用两级油缸32带动第四臂节14和第五臂节15伸出。前述固定连接关系可通过多种方式实现，比如销轴连接、螺栓连接等。

此外，第一单作用两级油缸31设置在第二单作用两级油缸32的上方，且第一单作用两级油缸31的二级缸筒座313与第二单作用两级油缸32的缸杆座321固定连接，以避免伸出后第一单作用两级油缸31产生向下弯曲变形，影响其正常的伸缩。

由于单作用两级油缸的两缸工作面积不同，因此，压力油液进入油缸内后其二级缸筒、一级缸筒将顺序伸出，也就是说，第三臂节13和第五臂节15处于完全伸出状态后，第二臂节12和第四臂节14才开始伸出。为了避免同一个油缸带动的两个臂节存在不同步伸出的问题，在第一臂节11、第二臂节12和第三臂节13之间设置有第一链伸缩系统，以实现第二臂节12与第三臂节13同步伸缩，在第三臂节13、第四臂节14和第五臂节15之间设置第二链伸缩系统，以实现第四臂节14与第五臂节15同步伸缩。

具体地，第一链伸缩系统包括第一回缩链轮41、第一回缩链42、第一拉伸链轮43和第一拉伸链44。

第一回缩链轮41设置在第二臂节12的头部；第一回缩链42绕在第一回缩链轮41上，其两端分别向尾部延伸且分别与第三臂节13的尾部和第一臂节11的头部固定连接；这样，在各臂节自重的作用下，第二臂节12可与第三臂节13同步回缩。

第一拉伸链轮43设置在第二臂节12的尾部；第一拉伸链44绕在第一拉伸链轮43上的，其两端向头部延伸且分别与第三臂节13的尾部和第一臂节11的头部固定连接；这样，在压力油液的作用下，第一单作用两级油缸31可带动第二臂节12与第三臂节13同步伸出。

同样地，第二链伸缩系统包括第二回缩链轮51、第二回缩链52、第二拉伸链轮53和第二拉伸链54。第二回缩链轮51设置在第四臂节14的头部；第二回缩链52绕在第二回缩链轮51上，其两端向尾部延伸且分别与第五臂节15的尾部和第三臂节13的头部固定连接。第二拉伸链轮53设置在第四臂节14的尾部；第二拉伸链54绕在第二拉伸链轮53上的，其两端向头部延伸且分别与第五臂节15的尾部和第三臂节13的头部固定连接。其工作原理与第一链伸缩系统的各部件相同。需要说明的是，前述“头部”和“尾部”是以伸缩臂架组为基准定义的。

请参见图4，该图示出了同步控制回路的液压原理图。

同步控制回路包括第一方向控制阀6和分流阀7；分流阀7的两个出油口分别与第一单作用两级油缸31和第二单作用两级油缸32的油口连通，在工作过程中，分流阀7可有效控制输出至两个单作用两级油缸的压力油液的流量，即使两者的负载大小不同、工作压力不同，也能够确保两者同步伸出。第一方向控制阀6设置在系统压力油路P、回油油路T与分流阀7的进油口之间，以控制系统压力油路P或者回油油路T与分流阀7的进油口连通。需要进行臂架伸出作业时，第一方向控制阀6切换至系统压力油路P与分流阀7的进油口连通的状态，并通过分流阀7的两个出油口输出压力油液至两个单作用两级油缸，完全可以满足大型举高作业车的需要。需要进行臂架回缩作业时，第一方向控制阀6切换至系统回油油路T与分流阀7的进油口连通的状态，这样，在各节臂节自重的作用下即可实现臂节的回缩。

图中所示，第一方向控制阀6具体为三位三通电磁换向阀，其第一油口61与分流阀7的进油口连通，其第二油口62和第三油口63分别压力油路P和回油油路T连通；在第一工作位置，其第一油口61与第二油口62导通，在第二工作位置，其第一油口61与第三油口63导通；在第三工作位置，其第一油口61、第二油口62和第三油口63均非导通。常态下，该第一方向控制阀6位于第三工作位置。应当理解，第一方向控制阀6不局限于图中所示的三位三通电磁换向阀，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。

受加工和装配误差的影响，第一单作用两级油缸31和第二单作用两级油缸32不可避免地会存在流量差异，也就是说，工作过程中会出现两者之一完全伸出或者回缩的状况，由于此状况下臂架总长度的变化趋势将会减缓，影响位于工作平台上操作者的直观感受。

为避免上述状况出现，同步控制回路还包括第二方向控制阀8，其第一油口81和第二油口82分别与第一单作用两级油缸31和第二单作用两级油缸32的油口连通，其第三油口33与系统回油油路T或者油箱直接连通；且该第二方向控制阀8具有三个工作位置：在第一工作位置，其第一油口81、第二油口82和第三油口83非导通；在第二工作位置，其第一油口81与第二油口82导通；在第三工作位置，其第一油口81或第二油口82与第三油口83导通。常态下，第二方向控制阀8位于第一工作位置，其三个油口均处于非导通状态；当两个单作用两级油缸之一完全伸出时，操纵第二方向控制阀8切换至第二工作位置，其第一油口81与第二油口82导通，此状态下，经分流阀7分流的压力油液经第二方向控制阀8合流后输出至尚未完全伸出的单作用两级油缸，以使得伸缩臂组的总长度保持匀速递增；同理，当两个单作用两级油缸之一完全回缩时，操纵第二方向控制阀8切换至第三工作位置，其第一油口81或第二油口82与第三油口83导通，此状态下，尚未回缩的单作用两级油缸油口直接通过第二方向控制阀8与回油油路T或者油箱连通，从而降低其回油阻力提高其回缩速度，进而使得伸缩臂组的总长度大体保护匀速递减。

本方案中，第二方向控制阀8具体为三位三通电磁换向阀，其通过控制信号实现工作位置的切换；当然，该第二方向控制阀8也可以为手动换向阀，经验丰富的操作者完全可以根据臂节的实际伸缩状态进行有效的控制。对于电磁换向阀而言，其通过第一测长传感器和第二测长传感器（图中未示出）分别检测第一单作用两级油缸31和第二单作用两级油缸32的长度并输出检测信号至控制器（图中未示出）；当检测信号表征两者之一完全伸出时，控制器输出控制信号至第二方向控制阀8的一端并使其切换至第二工作位置；当检测信号表征两者之一完全回缩时，控制器输出控制信号至所述第二方向控制阀8的另一端并使其切换至第三工作位置。与手动控制相比，可有效提高反应速度。

特别说明的是，本领域的技术人员基于现有自动控制技术，完全可以实现通过采集两个油缸的长度，并根据所采集的信号进行比较并根据比较结果输出相应的控制信号至第二方向控制阀8，故本文不再详细说明。

同步控制回路还包括第一平衡阀91和第二平衡阀92，其中，第一平衡阀91设置在第一单作用两级油缸31的油口与分流阀7之间的通路上；第二平衡阀92设置在第二单作用两级油缸32的油口与分流阀7之间的通路上。以防止臂节因自重快速落下，确保其回缩运动平稳。

此外，第一平衡阀91和第二平衡阀92的调节背压取自系统压力油路，并通过设置在系统压力油路与第一平衡阀和第二平衡阀的控制油口之间减压阀10，提供相应的工作背压。

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.伸缩臂架组，包括嵌套设置的多节伸缩臂，相邻两节臂之间分别设置有滑块，其特征在于，还包括：

第一单作用两级油缸，其缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第一臂节、第二臂节和第三臂节固定连接；

第二单作用两级油缸，其缸杆座、一级缸筒座和二级缸筒座分别与第三臂节、第四臂节和第五臂节固定连接；和

同步控制回路，包括第一方向控制阀和分流阀；且所述分流阀的两个出油口分别与所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，所述第一方向控制阀设置在系统压力油路、回油油路与所述分流阀的进油口之间，以控制系统压力油路或者回油油路与所述分流阀的进油口连通。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂架组，其特征在于，还包括：

第一链伸缩系统，设置在第一臂节、第二臂节和第三臂节之间，以便于第二臂节与第三臂节同步伸缩；和

第二链伸缩系统，设置在第三臂节、第四臂节和第五臂节之间，以便于第四臂节与第五臂节同步伸缩。

3.根据权利要求2所述的伸缩臂架组，其特征在于，

所述第一链伸缩系统包括：

第一回缩链轮和第一拉伸链轮，分别设置在所述第二臂节的头部和尾部；

绕在所述第一回缩链轮上的第一回缩链，其两端向尾部延伸且分别与所述第三臂节的尾部和第一臂节的头部固定连接；

绕在所述第一拉伸链轮上的第一拉伸链，其两端向头部延伸且分别与所述第三臂节的尾部和第一臂节的头部固定连接；

所述第二链伸缩系统包括：

第二回缩链轮和第二拉伸链轮，分别设置在所述第四臂节的头部和尾部；

绕在所述第二回缩链轮上的第二回缩链，其两端向尾部延伸且分别与所述第五臂节的尾部和第三臂节的头部固定连接；

绕在所述第二拉伸链轮上的第二拉伸链，其两端向头部延伸且分别与所述第五臂节的尾部和第三臂节的头部固定连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述同步控制回路还包括：

第二方向控制阀，其第一油口和第二油口分别与所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的油口连通，其第三油口与系统回油油路连通；且

所述第二方向控制阀具有三个工作位置：在第一工作位置，其第一油口、第二油口和第三油口非导通；在第二工作位置，其第一油口与第二油口导通；在第三工作位置，其第一油口或第二油口与第三油口导通。

5.根据权利要求4所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述第二方向控制阀具体为三位三通电磁换向阀；该伸缩臂架组还包括第一测长传感器和第二测长传感器，分别检测所述第一单作用两级油缸和第二单作用两级油缸的长度并输出检测信号至控制器；当检测信号表征两者之一完全伸出时，所述控制器输出控制信号至所述第二方向控制阀并使其切换至第二工作位置；当检测信号表征两者之一完全回缩时，所述控制器输出控制信号至所述第二方向控制阀并使其切换至第三工作位置。

6.根据权利要求4所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述同步控制回路还包括：

第一平衡阀，设置在所述第一单作用两级油缸的油口与所述分流阀之间的通路上；和

第二平衡阀，设置在所述第二单作用两级油缸的油口与所述分流阀之间的通路上。

7.根据权利要求6所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述同步控制回路还包括：

减压阀，设置在系统压力油路与所述第一平衡阀和第二平衡阀的控制油口之间，且所述减压阀的泄油口与系统回油油路连通。

8.根据权利要求1所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述第一方向控制阀具体为三位三通电磁换向阀，其第一油口与所述分流阀的进油口连通，其第二油口和第三油口分别与压力油路和回油油路连通；在第一工作位置，其第一油口与第二油口导通，在第二工作位置，其第一油口与第三油口导通；在第三工作位置，其第一油口、第二油口和第三油口均非导通。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的伸缩臂架组，其特征在于，所述第一单作用两级油缸设置在所述第二单作用两级油缸的上方，且所述第一单作用两级油缸的二级缸筒座与所述第二单作用两级油缸的缸杆座固定连接。

10.举高作业车，包括相铰接的上伸缩臂架组和下伸缩臂架组，其特征在于，所述上伸缩臂架组和下伸缩臂架组分别采用如权利要求1至9中任一项所述的伸缩臂架组。

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