CN102431899A - 超起卷扬控制系统及应用该系统的起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超起卷扬控制系统，包括超起马达、控制所述超起马达的两个油口分别与系统压力油路或者回油油路连通的第一方向控制阀；所述系统压力油路至第一方向控制阀之间设置有具有两个并联支路：第一支路上设置有开关阀，第二支路上设置有第一节流阀；且所述控制系统还包括控制器，所述控制器配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制所述开关阀关闭的第一指令信号，以及控制第一方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述超起马达的起口和落口连通的工作位置的第二指令信号。在伸臂过程中钢丝绳放出时能够产生足够的反扭矩，以有效避免失速现象的发生。在此基础上，本发明还提供一种应用该超起卷扬控制系统的起重机。

Description

超起卷扬控制系统及应用该系统的起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种超起卷扬控制系统及应用该系统的起重机。

背景技术

随着建设工程的大型化发展，起重机日趋向大型化的方向发展，具体地，研发人员通过提高起重臂的长度、起升高度等技术手段保障起重机的各项性能指标，比如：起重吨位、工作高度和幅度等。

一般情况下，大型起重机的起重臂臂长均较长(大于50米)，同时，为了使起重机有更宽的工作幅度和更高的起升高度，副起重臂臂长也随之增加(一般能达到20～70m)。然而，随着起重臂臂长的增加，主起重臂在变幅平面内和回转平面的挠度过大，使得吊重时起重臂的受力情况较为恶劣，这样，直接导致起重机的起重能力因受主起重臂挠度和承载力的限制而大幅地减小。

为了改善主起重臂的扰度过大影响主起重臂的吊重性能的状况，现有技术提出了一种用于起重机主起重臂的超起装置。请参见图1和图2，其中，图1示出了具有超起装置的轮式起重机外形图，图2示出了超起卷扬装配关系的轴测示意图。

如图1所示，超起钢丝绳4连接至起重臂1的头部，吊重作业时，通过设置在超起副臂2上超起卷扬3提供一定反力，张紧钢丝绳4；与此同时，该反力将会通过超起副臂传递到超起装置后平衡装置5上，以减小起重臂变形量，提高吊重能力。

众所周知，超起钢丝绳4的长度需要根据吊臂臂长的变化作相应的调整，以保持在图1所示的工作状态，且通过超起锁紧油缸6嵌入棘轮7，对超起卷扬3进行锁止。缩臂时，解锁油缸8同样将超起锁紧油缸6顶出棘轮槽，同时控制马达转动，随着吊臂回缩速度将钢丝绳卷入卷筒；此过程中，为了使钢丝绳能够紧绕在卷筒上，需要卷扬马达提供一定的反扭矩。在吊臂回缩时，卷扬马达向内卷入超起钢丝绳4，当卷筒速度略大于缩臂速度时，即可保证反扭矩的存在。伸臂时，解锁油缸8将超起锁紧油缸6顶出棘轮槽，同时将卷扬马达左右腔连通使其处于浮动状态，超起钢丝绳4即可随着吊臂前伸向外放出；然而，由于此状态下超起卷扬3处于浮动状态，当吊臂在伸出一定程度时，超起钢丝绳4的自重将会带动超起卷扬3运动，进而超起钢丝绳4的绕度会不断变大，若无法对卷扬马达进行正常的补油，导致卷扬马达一腔形成负压，引发失速现象。

为克服该问题，现有技术通常在马达起口设置一背压阀以降低马达失速的可能。但是，受系统压力损失的限制，背压阀的背压设定值无法设定过高，以避免徒增超起卷扬3正常放出时的压力损失。目前背压设定值大多使用2MPa左右，实际操作中当吊臂伸到一定程度时即失去效用，影响超起装置效力的发挥。

有鉴于此，亟待针对超起卷扬液控系统进行优化设计，以有效的避免失速现象的发生，增加超起工作的安全性。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种超起卷扬控制系统，应用该控制系统能够使得超起马达有效避免失速现象的发生，以提高超起工作的安全性能。在此基础上，本发明还提供一种应用该超起卷扬控制系统的起重机。

本发明提供的超起卷扬控制系统，包括超起马达、控制所述超起马达的两个油口分别与系统压力油路或者回油油路连通的第一方向控制阀；所述系统压力油路至第一方向控制阀之间设置有具有两个并联支路：第一支路上设置有开关阀，第二支路上设置有第一节流阀；且所述控制系统还包括控制器，所述控制器配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制所述开关阀关闭的第一指令信号，以及控制第一方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述超起马达的起口和落口连通的工作位置的第二指令信号。

优选地，还包括补油溢流阀，其进液口与所述第一支路和第二支路上游端的油路连通，其溢流口与所述超起马达的落口连通。

优选地，所述溢流阀的溢流口至所述超起马达的落口之间单向连通。

优选地，所述超起马达的起口设置有背压阀。

优选地，所述开关阀具体为插装阀，所述插装阀的控制油口通过第二方向控制阀的工作位置切换与所述系统压力油路或者回油油路连通；所述第一指令信号输出至所述第二方向控制阀的信号接收端。

优选地，所述第二支路上设置有与所述第一节流阀并联的第二节流阀，且所述第一节流阀和第二节流阀上游端的所述第二支路上设置有控制所述第一节流阀或者第二节流阀连通的第三方向控制阀；所述控制器还配置成根据吊臂伸出信号输出控制所述第三方向控制阀切换工作位置的第三指令信号。

优选地，还具有与所述第一支路和第二支路并联的第三支路，所述第三支路上设置有第三节流阀；且所述第三节流阀的节流阻尼大于所述第二节流阀的节流阻尼，所述第二节流阀的节流阻尼大于所述第一节流阀的节流阻尼。

优选地，还包括控制锁止油缸、解锁油缸的两腔分别与系统压力油路或者回油油路连通的第四方向控制阀和第五方向控制阀；所述控制器还配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制第四方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述锁止油缸的有杆腔和无杆腔连通的第四指令信号，以及控制所述第五方向控制阀切换至所述回油油路和系统压力油路分别与所述解锁油缸的有杆腔和无杆腔连通的第五指令信号。

优选地，所述第一方向控制阀、第二方向控制阀、第三方向控制阀、第四方向控制阀和第五方向控制阀均为电磁方向控制阀。

本发明提供的起重机，包括轮式底盘、伸缩式主臂和超起装置；所述超起装置的超起副臂铰接于所述伸缩式主臂的底节臂，所述超起装置的超起卷扬设置在所述超起副臂的伸出端，且所述超起钢丝绳连接至所述伸缩式主臂的头部；还包括如前所述的超起卷扬控制系统。

本发明所述超起卷扬控制系统基于现有技术进行了优化设计，其系统压力油路至第一方向控制阀之间设置有具有两个并联支路：第一支路上设置有开关阀，第二支路上设置有第一节流阀；并通过控制器输出控制指令信号至开关阀及第一方向控制阀，以使得超起马达反转来提供足够的反扭矩。具体地，该控制器配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制开关阀关闭的第一指令信号，以及控制第一方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述超起马达的起口和落口连通的工作位置的第二指令信号。也就是说，当吊臂伸出状态下，该控制系统的系统压力油路经第二支路节流调速后经第一方向控制阀流向超起马达的起口，控制超起马达向内收绳；此时，在外部负载的作用下，超起卷扬的实际运动方向为向外放绳，超起马达需要克服起口的高压油后在负载的作用下向外放绳，以此来保证在伸臂过程中钢丝绳放出时产生足够的反扭矩。与现有技术相比，本发明可有效避免失速现象的发生，为提高超起工作的安全性能提供了可靠保障。

在本发明的优选方案中增设有补油溢流阀，其进液口与第一支路和第二支路上游端的油路连通，其溢流口与超起马达的落口连通。如此设置，当超起马达克服起口的高压油后在负载的作用下向外放绳时，起口的油液可自补油溢流阀直接溢流至超起马达的落口，从而对超起马达落口进行有效补油，避免了补充的油液通过过长的管路所造成的损失，可进一步有效避免超起马达失速现象的发生。

本发明提供的超起卷扬控制系统可适用于任何具有超起装置的起重机，特别适用于超大吨位的轮式起重机。

附图说明

图1是现有技术中一种典型的具有超起装置的轮式起重机外形示意图；

图2示出了图1中所示超起卷扬装配关系的轴测示意图；

图3是具体实施方式中所述超起卷扬控制系统的工作原理图；

图4是具体实施方式中所述控制系统的结构框图。

图3-图4中：

超起马达10、第一方向控制阀21、第二方向控制阀22、第三方向控制阀23、第四方向控制阀24、第五方向控制阀25、开关阀30、第一节流阀41、第二节流阀42、第三节流阀43、控制器50、补油溢流阀60、单向阀70、背压阀80、锁止油缸91、解锁油缸92。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种应用于起重机超起装置的超起卷扬控制系统，应用该控制系统能够在吊臂伸出状态下控制一定流速的压力油液输出至超起马达的起口，从而保证在伸臂过程中钢丝绳放出时具有有足够的反扭矩，进而有效避免失速现象的发生。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本实施方式以轮式起重机作为为主体详细说明。

与现有技术相同，该轮式起重机作包括轮式底盘、伸缩式吊臂以及设置在伸缩式吊臂上的超起装置，上述功能部件与现有技术完全相同，具体请一并参见图1所示。比如，超起装置的超起副臂铰接于伸缩式主臂的底节臂上，超起装置的超起卷扬设置在超起副臂的伸出端，超起钢丝绳连接至所述伸缩式主臂的头部；从而在吊重作业时通过超起卷扬提供张紧钢丝绳的反力，且该反力通过超起副臂传递至起起装置后平衡装置上；由于本领域技术人员基于现有技术完全可以实现上述功能部件，故本文不再赘述。针对应用于起重机超起装置的超起卷扬控制系统，下文将结合图3进行详细阐述。

请参见图3，该图是本实施方式所述超起卷扬控制系统的工作原理图。

如图3所示，该超起卷扬控制系统包括超起马达10、控制该超起马达10的两个油口分别与系统压力油路P或者回油油路T连通的第一方向控制阀21；即，第一方向控制阀21位于图示左位时，系统压力油路P与超起马达10的落口B连通、回油油路T与超起马达10的起口A连通，第一方向控制阀21位于图示右位时，系统压力油路P与起超马达10的起口A连通、回油油路T与超起马达10的落口B连通。当然，为了确保超起卷扬非工作状态下的安全稳定性，第一方向控制阀21具有中位非导通工作位置。

需要说明的是，本文所提及的超起马达的起口、落口基于该马达所带动的超起卷扬的工作状态为基准定义的，也就是说，压力油路与超起马达的起口A连通，则卷扬作向内卷绳动作，压力油路与超起马达的落口A连通，则卷扬作向外放绳动作。

本方案中，系统压力油路P至第一方向控制阀21之间设置有具有两个并联支路：第一支路上设置有开关阀30，第二支路上设置有第一节流阀41；且控制系统还包括控制器50，请一并参见图4，该图本实施方式所述控制系统的结构框图，具体示出了控制过程的信号传递关系。

该控制器50配置成根据吊臂伸出信号分别输出第一指令信号和第二指令信号，其中，第一指令信号输出至开关阀30的控制信号接收端以关闭其所在的第一支路；第二指令信号输出第一方向控制阀21控制信号接收端以切换至系统压力油路P与超起马达10的起口连通、回油油路与超起马达10的落口连通的工作位置，优选地，第一方向控制阀21采用电磁方向控制阀，即其电磁阀Y5得电。这样，当吊臂伸出状态下，该控制系统的系统压力油路P经第二支路的第一节流阀41节流调速后，经第一方向控制阀21流向超起马达10的起口，控制超起马达10向内收绳；此时，在外部负载的作用下，超起卷扬的实际运动方向为向外放绳，超起马达10需要克服起口的高压油后在负载的作用下向外放绳，以此来保证在伸臂过程中钢丝绳放出时有足够的反扭矩。显然，经第二支路的第一节流阀41节流调速的高压油恰好与超起马达10在负载作用下向外放绳的功能需要相匹配。

应当理解的是，吊臂伸出信号可以采用不同方式获取，比如，吊臂油缸伸出的操纵指令同时发送至控制器，或者，采用传感器感知吊臂长度的变化并发送至控制器，显然，只要能够将吊臂伸出信号传递至控制器均可。

吊臂伸出过程中超起钢丝绳过重时，要想让超起马达10输出足够大的反扭矩，一方面需要在超起马达10的起口A建立前述足够的背压，避免马达落口B吸真空，另外需要在超起马达落时有足够的油液补充至超起马达10的落口B。为进一步提高防失速的可靠性，可增设一补油溢流阀60，其进液口与第一支路和第二支路上游端的油路连通，其溢流口与超起马达10的落口B连通；该补油溢流阀60应当与超起马达10的安全工作压力相匹配。如此设置，当超起马达10克服起口的高压油后在负载的作用下向外放绳时，起口A的油液可自补油溢流阀60直接溢流至超起马达10的落口B，从而对超起马达10落口B进行有效补油，避免了补充的油液通过过长的管路所造成的损失。

另外，补油溢流阀60的溢流口至超起马达10的落口B之间单向连通，如图所示，采用单向阀70实现上述单向连通关系，可以避免超起马达10的落口B压力高于补油溢流阀60的溢流口压力时出现吸空。同时，超起马达10的起口A设置有背压阀80，以通过背压阀80保证超起马达10的起口A有足够的背压，从而作冗余背压确保超起马达10的落口B不会吸真空。

图中所示的开关阀30具体为插装阀，该插装阀的控制油口通过第二方向控制阀22的工作位置切换与系统压力油路P或者回油油路T连通；具体地，第一指令信号输出至第二方向控制阀22的信号接收端。

对于超起卷扬的整体控制而言，需要根据不同的使用工况或者操作状态调节高压油的流量，进而控制其动作速度。本方案中，在第二支路上设置有与第一节流阀41并联的第二节流阀42，且第一节流阀41和第二节流阀42上游端的第二支路上设置有控制第一节流阀41或者第二节流阀42连通的第三方向控制阀23；控制器50还配置成根据吊臂伸出信号输出控制第三方向控制阀23切换工作位置的第三指令信号，从而选择控制第二支路的节流阻尼。具体地，第三方向控制阀23优选采用电磁方向控制阀，其电磁阀Y2得电，则第一节流阀41参与节流调速；其电磁阀Y3得电，则第二节流阀42参与节流调速。

进一步地，还具有与第一支路和第二支路并联的第三支路，该第三支路上设置有第三节流阀43；且所述第三节流阀43的节流阻尼大于第二节流阀42的节流阻尼，第二节流阀42的节流阻尼大于第一节流阀41的节流阻尼。也就是说，若第一支路处于非导通状态下，系统压力油液的流量基于第三节流阀43进行控制，若需要进一步调节压力油液的流量，则控制第三方向控制阀23选择第一节流阀41或者第二节流阀42进行参与调整。

此外，该控制系统还包括控制锁止油缸91的两腔分别与系统压力油路P或者回油油路T连通的第四方向控制阀24，以及控制解锁油缸92的两腔分别与系统压力油路P或者回油油路T连通的第五方向控制阀25。控制器50还配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制第四方向控制阀24切换至系统压力油路P和回油油路T分别与锁止油缸91的有杆腔和无杆腔连通的第四指令信号，以及控制第五方向控制阀25切换至回油油路T和系统压力油路P分别与解锁油缸92的有杆腔和无杆腔连通的第五指令信号。吊臂伸出时，压力油液进入锁止油缸91的有杆腔，锁止油缸91收回；与此同时，压力油液进入解锁油缸92的无杆腔，解锁油缸92伸出，进而将锁紧油缸91顶出棘轮槽；此状态下，超起马达10可进行正、反转。吊臂收回时，工作原理相同。

特别说明的是，第二方向控制阀22、第四方向控制阀24和第五方向控制阀25均为电磁方向控制阀，以有效适应系统自动控制。

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.超起卷扬控制系统，包括超起马达、控制所述超起马达的两个油口分别与系统压力油路或者回油油路连通的第一方向控制阀；其特征在于，所述系统压力油路至第一方向控制阀之间设置有具有两个并联支路：第一支路上设置有开关阀，第二支路上设置有第一节流阀；且所述控制系统还包括控制器，所述控制器配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制所述开关阀关闭的第一指令信号，以及控制第一方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述超起马达的起口和落口连通的工作位置的第二指令信号。

2.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，还包括补油溢流阀，其进液口与所述第一支路和第二支路上游端的油路连通，其溢流口与所述超起马达的落口连通。

3.根据权利要求2所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述溢流阀的溢流口至所述超起马达的落口之间单向连通。

4.根据权利要求3所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述超起马达的起口设置有背压阀。

5.根据权利要求1所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述开关阀具体为插装阀，所述插装阀的控制油口通过第二方向控制阀的工作位置切换与所述系统压力油路或者回油油路连通；所述第一指令信号输出至所述第二方向控制阀的信号接收端。

6.根据权利要求5所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述第二支路上设置有与所述第一节流阀并联的第二节流阀，且所述第一节流阀和第二节流阀上游端的所述第二支路上设置有控制所述第一节流阀或者第二节流阀连通的第三方向控制阀；所述控制器还配置成根据吊臂伸出信号输出控制所述第三方向控制阀切换工作位置的第三指令信号。

7.根据权利要求6所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，还具有与所述第一支路和第二支路并联的第三支路，所述第三支路上设置有第三节流阀；且所述第三节流阀的节流阻尼大于所述第二节流阀的节流阻尼，所述第二节流阀的节流阻尼大于所述第一节流阀的节流阻尼。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，还包括控制锁止油缸、解锁油缸的两腔分别与系统压力油路或者回油油路连通的第四方向控制阀和第五方向控制阀；所述控制器还配置成根据吊臂伸出信号分别输出控制第四方向控制阀切换至所述系统压力油路和回油油路分别与所述锁止油缸的有杆腔和无杆腔连通的第四指令信号，以及控制所述第五方向控制阀切换至所述回油油路和系统压力油路分别与所述解锁油缸的有杆腔和无杆腔连通的第五指令信号。

9.根据权利要求8所述的超起卷扬控制系统，其特征在于，所述第一方向控制阀、第二方向控制阀、第三方向控制阀、第四方向控制阀和第五方向控制阀均为电磁方向控制阀。

10.起重机，包括轮式底盘、伸缩式主臂和超起装置；所述超起装置的超起副臂铰接于所述伸缩式主臂的底节臂，所述超起装置的超起卷扬设置在所述超起副臂的伸出端，且所述超起钢丝绳连接至所述伸缩式主臂的头部；其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的超起卷扬控制系统。

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