CN102491174B - 起重机以及控制钢丝绳拉力的方法和液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起重机以及控制钢丝绳拉力的方法和液压系统，用以解决现有技术中带有超起卷扬机构的伸缩臂式起重机在吊臂伸缩过程中的稳定性不足，并且工作效率较低的问题。该系统包括：主换向阀、切换阀、单向阀、背压阀和液压马达，其中：所述主换向阀用于对所述液压系统引入或导出液压油；液压马达用于向所述钢丝绳的牵引装置输出动力；所述切换阀第一端与所述主换向阀第一出油口、所述单向阀的入口以及所述背压阀的出口连通，所述切换阀第二端与所述主换向阀第二出油口以及所述液压马达第一端连通；所述背压阀的入口与所述单向阀的出口以及所述液压马达第二端连通。

Description

起重机以及控制钢丝绳拉力的方法和液压系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别地涉及一种起重机以及控制钢丝绳拉力的方法和液压系统。

背景技术

起重机是一种常见的工程机械，随着生产需求的不断提高，起重机的吊重负荷也在不断增大。对于伸缩臂式起重机来说，为了增加吊臂伸出之后的整体稳定性，目前大型伸缩臂式起重机大多配备了超起卷扬机构。超起卷扬机构主要由钢丝绳、超起卷扬马达、超起减速机以及附属的液压、控制系统等组成。图1是起重机的吊臂的示意图，在图1中，11为吊臂，12为超起钢丝绳。

相关技术中，在起重机伸缩臂伸出的过程中，随着臂长的不断增加，联接主臂头部和超起卷扬机构的钢丝绳的长度也在不断增加，同时吊臂的挠度也不断增大。由于连接超起卷扬机构和主臂头部的钢丝绳与竖直方向有一夹角，这样在重力作用下，钢丝绳切向分力也不断增大，钢丝绳出现较大的弯曲曲率，使主臂的受力状态变差，影响起重机的稳定性。当主臂伸到位再次对钢丝绳的预紧力调节时，要达到要求的预紧力，需较大的行程和时间才能将钢丝绳拉直，影响了工作效率。

在相关技术中，带有超起卷扬机构的伸缩臂式起重机在吊臂伸缩过程中的稳定性不足，并且工作效率较低，对此相关技术中尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种起重机以及控制钢丝绳拉力的方法和液压系统，以解决现有技术中带有超起卷扬机构的伸缩臂式起重机在吊臂伸缩过程中的稳定性不足，并且工作效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种控制钢丝绳拉力的液压系统。

本发明的控制钢丝绳拉力的液压系统包括液压马达、主换向阀、切换阀、单向阀、和背压阀，其中：所述液压马达用于向所述钢丝绳的牵引装置输出动力；所述主换向阀用于对所述液压系统引入或导出液压油；所述背压阀用于向所述液压马达提供背压；所述切换阀第一端与所述主换向阀第一出油口、所述单向阀的入口以及所述背压阀的出口连通，所述切换阀第二端与所述主换向阀第二出油口以及所述液压马达第一端连通；所述背压阀的入口与所述单向阀的出口以及所述液压马达第二端连通。

进一步地，还包括补油单向阀，其出口与所述液压马达第一端连通。

进一步地，所述背压阀为电液比例溢流阀。

进一步地，所述背压阀为先导式背压阀；所述液压系统还包括电液比例溢流阀，该电液比例溢流阀的进油口与所述先导式背压阀的先导压力控制口连通。

进一步地，所述背压阀为先导式背压阀；所述液压系统还包括多组溢流阀与电磁阀，每组包含一个先导溢流阀和一个电磁阀，各组中的电磁阀一端与所述背压阀的先导压力控制口连接，另一端与本组的先导溢流阀入口连接；各组的先导溢流阀的压力等级不同。

进一步地，所述切换阀为电磁阀、比例开关阀、液控阀或插装阀。

进一步地，所述钢丝绳的牵引装置为卷扬减速机。

进一步地，所述卷扬减速机为起重机的超起卷扬系统的卷扬减速机。

根据本发明的另一方面，提供了一种起重机。

本发明的起重机具有超起卷扬系统，所述超起卷扬系统包括本发明的液压系统。

进一步地，所述主换向阀与所述起重机的液压主系统中的油路连接。

根据本发明的又一方面，提供了一种控制钢丝绳拉力的方法。

本发明的控制钢丝绳拉力的方法应用于本发明的液压系统，并且所述液压系统为起重机的超起卷扬系统的液压系统，所述主换向阀与所述起重机的液压主系统连接，所述钢丝绳的牵引装置为所述超起卷扬系统的卷扬减速机，该方法包括：当所述起重机的主臂缩臂时，所述主换向阀从其第一端经由所述单向阀向所述液压马达供油，使所述液压马达带动所述卷扬减速机收起所述钢丝绳；当所述起重机的主臂伸臂时，所述主换向阀的阀芯置于中位，所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油。

进一步地，当所述起重机的主臂缩臂时，所述方法还包括：当所述主换向阀从其第一出油口经由所述单向阀向所述液压马达供油时，根据所述主臂的伸出长度或回缩速度控制供油压力。

进一步地，所述液压系统中的背压阀为电液比例溢流阀或者由电液比例溢流阀控制的先导式背压阀，并且在所述方法中，当所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油时，所述背压阀的压力值对应于已伸出的臂的节数而变化，或者对应于已伸出臂的长度的变化而变化。

根据本发明的又一方面，提供了一种控制钢丝绳拉力的方法。

本发明的这种控制钢丝绳拉力的方法应用于本发明的液压系统，所述方法包括：预先设置各个所述先导溢流阀的压力；当所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油时，所述先导溢流阀的压力对应于各自的预设值。

根据本发明的技术方案，主臂伸缩时，钢丝绳的拉力可根据工况实现实时可调；背压阀的背压通过控制可实现无级或者多级可变控制，得到工况需求的压力值；电磁阀Y1控制马达A、B口两侧油液导通，实现马达的浮动控制，从而由背压阀调整马达的负载大小。因此采用本实施例的技术方案，可实现如下的有益效果：

1、在主臂伸缩过程中，钢丝绳拉力可根据工况需求实时可变，改善了主臂的受力装态；

2、当主臂长度较长时，通过调整背压阀的压力使钢丝绳拉力增大，确保在整个吊臂的伸臂过程中钢丝绳一直处于理想的预紧状态，不因为绳长的增加和重力作用出现较大的曲率，当主臂伸缩到位再次对超起卷扬钢丝绳进行预紧时减小了张紧油缸的行程和调节时间；

3、当主臂长度较短时，钢丝绳拉力可较小，系统背压阀设定压力较低，减小了超起卷扬系统的发热量，提高了元件的工作寿命。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是起重机的吊臂的示意图；

图2是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的一种基本结构的示意图；

图3是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的另一种基本结构的示意图；

图4是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的又一种基本结构的示意图；

图5是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统在主臂缩臂时的油路状态的示意图；

图6是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统在主臂伸臂时的油路状态的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的一种基本结构的示意图。如图2所示，本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统主要包括液压马达1、主换向阀2、切换阀3、单向阀4、背压阀5。液压马达1用于向钢丝绳的牵引装置输出动力；主换向阀2用于向液压系统引入液压油；背压阀5用于向液压马达1提供背压；切换阀3第一端与主换向阀2第一出油口A、单向阀4的入口以及背压阀5的出口连通，切换阀3第二端与主换向阀2第二出油口B以及液压马达第一端B连通；背压阀5的入口与单向阀4的出口以及液压马达1第二端A连通。

切换阀3具体可以是电磁阀(如图2-4所示)；另外也可以是液控阀、比例开关阀或者插装阀。图2的系统中还包含了补油单向阀6，其出口与液压马达1第一端B连通。

在液压马达1的排量很小，或者系统本身流量需求不大的情况下，背压阀5可采用一个电液比例溢流阀(图2中示出了这种情形)。

一般情况下，背压阀5可以采用先导式背压阀，并且可以用一个电液比例溢流阀来控制背压值大小，并可以用电液比例溢流阀设定不同的压力值，实现先导式背压阀压力值的无级调节。图3是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的另一种基本结构的示意图，如图3所示，电液比例溢流阀32的入口与先导式背压阀31的先导压力控制口连通。先导式背压阀31的压力值等于或比例于电液比例溢流阀32的压力，电液比例溢流阀32的压力值可由输入到其自身的电流值大小控制，实现无级调节，从而实现了先导式背压阀31压力值的无级调节。

在背压阀5采用先导式背压阀的情况下，还可以由多组先导溢流阀和电磁阀来控制背压。图4是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统的又一种基本结构的示意图，如图4所示，液压系统还包括多组溢流阀与电磁阀，每组包含一个先导溢流阀和一个电磁阀，各组中的电磁阀一端与先导式背压阀的先导压力控制口连接，另一端与本组的先导溢流阀入口连接；例如电磁阀41和先导溢流阀42在同一组，电磁阀41的一端与背压阀5的先导压力控制口连接，另一端与先导溢流阀入口连接。可以设置各组的先导溢流阀的压力等级各不相同，从而实现多种背压值。

钢丝绳的牵引装置可以是卷扬减速机，该卷扬减速机可以是起重机的超起卷扬系统的卷扬减速机。本实施例中的起重机具有超起卷扬系统，还包括本实施例中的液压系统。此时主换向阀2通过T、P口与该起重机的液压主系统中的油路连接。

以下以应用于起重机超起卷扬系统为例对本实施例中的液压系统作进一步说明。

主换向阀与起重机的液压主系统中的油路连接，负责对此超起卷扬系统供油以带动超起卷扬马达工作；超起卷扬马达与超起减速机连接，实现对超起减速机的动力输出或者马达本身改为浮动状态，使超起卷扬减速机带动马达反转；单向阀的作用为使主换向阀A口到B口的压力油单向导通，反向时截止(此时油液从背压阀通过)；补油单向阀的作用是负责从主系统为超起卷扬系统补油，以防止系统内出现真空或者空气。如前文所述，当减速机带动马达转动时，背压阀能够给马达设定多个背压值。电磁阀的作用为当电磁阀得电时，马达A、B口两侧的油路导通，此时马达可通过此电磁阀形成一个闭式小循环，而不需要通过主换向阀供油，当电磁阀失电时，连接断开，马达必须通过主换向阀供油才能转动。

从前面的分析可以得知，在主臂伸出时，随着主臂臂长的增加，钢丝绳的长度不断加大，钢丝绳切向分力不断增大，抵消了原来设定的部分预紧力，此时应增大马达的背压。同时随着臂长的增加吊臂的绕度会增大，也应增大预紧力改善吊臂受力状态。由于上述原因综合影响，在吊臂伸臂过程中，钢丝绳的预紧力应随主臂长度增加而增大，而当主臂缩臂时应随着臂长的缩短而减小钢丝绳预紧力。

当主臂缩臂时，主换向阀A口供压力油时，压力油经过单向阀到达马达A口，在压力油作用下马达带动卷扬减速机转动，实现吊臂回缩时的收绳，压力油从马达B口回到主换向阀B口实现系统回油。该状态如图5所示，图5是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统在主臂缩臂时的油路状态的示意图。图5所示的工作状态为马达带动减速机工作，主换向阀从其第一端经由单向阀4向液压马达供油，使液压马达带动卷扬减速机收起钢丝绳，此时为主动收绳，其供油压力的大小可由液压主系统本身控制，可根据主臂的伸出长度或回缩速度控制供油压力实现收绳时的马达压力的实时调整。

当主臂伸臂时，系统中电磁阀3得电，此时主换向阀未动作，主换向阀芯位于中位，主换向阀芯机能为“O”型机能，即主换向阀芯位于中位时两个出油口A、B口与主系统油路(通过T、P口与主系统油路连接)断开。马达在卷扬减速机的带动下A口排油，B口吸油。马达A口排出的油需经过背压阀，再经过电磁阀后流进马达B口，形成一个闭式循环回路。马达在闭式循环时，补油单向阀不断为闭式循环补充油液，保证系统不出现真空。该状态如图6所示，图6是根据本发明实施例的控制钢丝绳拉力的液压系统在主臂伸臂时的油路状态的示意图。由于背压阀为可以进行调压，其背压值由电液比例溢流阀电流的大小决定，或者由多个先导溢流阀决定(以下以采用电液比例溢流阀为例进行说明)，电液比例溢流阀的压力为无级调节，且和电流的大小成比例关系。因此通过实时控制电液比例溢流阀的电流就是实现了对背压值的实时可控调节。在实际伸臂时，可以根据主臂伸出臂的节数不同，为每一节臂设定一个单独的背压值；也可对应于已伸出臂的长度的变化而变化，由程序控制，实现背压的无级增大，其背压值正比于主臂的臂长。如采用多个先导溢流阀，即图4所示的结构，先导溢流阀的压力对应于预先设置的值，具体可以根据主臂伸出臂的节数不同，每一节臂设定一个单独的背压值。

根据本实施例的技术方案，主臂伸缩时，钢丝绳的拉力可根据工况实现实时可调；背压阀的背压通过控制可实现无级或者多级可变控制，得到工况需求的压力值；切换阀控制马达A、B口两侧油液导通，实现马达的浮动控制，从而通过调节背压调整马达的负载大小。因此采用本实施例的技术方案，可实现如下的有益效果：

1、在主臂伸缩过程中，钢丝绳拉力可根据工况需求实时可变，改善了主臂的受力装态；

2、当主臂长度较长时，通过调整背压阀的压力使钢丝绳拉力增大，确保在整个吊臂的伸臂过程中钢丝绳一直处于理想的预紧状态，不因为绳长的增加和重力作用出现较大的曲率，当主臂伸缩到位再次对超起卷扬钢丝绳进行预紧时减小了张紧油缸的行程和调节时间；

3、当主臂长度较短时，钢丝绳拉力可较小，系统背压阀设定压力较低，减小了超起卷扬系统的发热量，提高了元件的工作寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种控制钢丝绳拉力的液压系统，其特征在于，包括液压马达、主换向阀、切换阀、单向阀、和背压阀，其中：

所述液压马达用于向所述钢丝绳的牵引装置输出动力；

所述主换向阀用于对所述液压系统引入或导出液压油，所述主换向阀的阀芯机能为“O”型；

所述背压阀用于向所述液压马达提供背压；

所述切换阀第一端与所述主换向阀第一出油口、所述单向阀的入口以及所述背压阀的出口连通，所述切换阀第二端与所述主换向阀第二出油口以及所述液压马达第一端连通；所述背压阀的入口与所述单向阀的出口以及所述液压马达第二端连通；在需要对所述液压马达进行浮动控制时，所述切换阀控制所述液压马达的第一端和第二端之间的油液导通，以通过调节所述背压阀来调整所述液压马达的负载大小。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括补油单向阀，其出口与所述液压马达第一端连通。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述背压阀为电液比例溢流阀。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述背压阀为先导式背压阀；

同时所述液压系统还包括电液比例溢流阀，该电液比例溢流阀的进油口与所述先导式背压阀的先导压力控制口相连。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述背压阀为先导式背压阀；

所述液压系统还包括多组先导溢流阀与电磁阀，每组包含一个先导溢流阀和一个电磁阀，各组中的电磁阀一端与所述先导式背压阀的先导压力控制口连接，另一端与本组的先导溢流阀入口连接；

各组的先导溢流阀的压力等级不同。

6.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述切换阀为电磁阀、比例开关阀、液控阀或插装阀。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的液压系统，其特征在于，所述钢丝绳的牵引装置为卷扬减速机。

8.根据权利要求7所述的液压系统，其特征在于，所述卷扬减速机为起重机的超起卷扬系统的卷扬减速机。

9.一种起重机，具有超起卷扬系统，其特征在于，所述超起卷扬系统包括权利要求8所述的液压系统。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述主换向阀与所述起重机的液压主系统中的油路连接。

11.一种控制钢丝绳拉力的方法，应用于控制钢丝绳拉力的液压系统，所述液压系统包括液压马达、主换向阀、切换阀、单向阀、和背压阀，其中：所述液压马达用于向所述钢丝绳的牵引装置输出动力；所述主换向阀用于对所述液压系统引入或导出液压油，所述主换向阀的阀芯机能为“O”型；所述背压阀用于向所述液压马达提供背压；所述切换阀第一端与所述主换向阀第一出油口、所述单向阀的入口以及所述背压阀的出口连通，所述切换阀第二端与所述主换向阀第二出油口以及所述液压马达第一端连通；所述背压阀的入口与所述单向阀的出口以及所述液压马达第二端连通；

所述液压系统为起重机的超起卷扬系统的液压系统，所述主换向阀与所述起重机的液压主系统连接，所述钢丝绳的牵引装置为所述超起卷扬系统的卷扬减速机，其特征在于，该方法包括：

当所述起重机的主臂缩臂时，所述主换向阀从其第一出油口经由所述单向阀向所述液压马达供油，使所述液压马达带动所述卷扬减速机收起所述钢丝绳；

当所述起重机的主臂伸臂时，所述主换向阀的阀芯置于中位，所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述起重机的主臂缩臂时，所述方法还包括：当所述主换向阀从其第一出油口经由所述单向阀向所述液压马达供油时，根据所述主臂的伸出长度或回缩速度控制供油压力。

13.根据权利要求11所述的方法，并且所述液压系统中的所述的背压阀为电液比例溢流阀或者由电液比例溢流阀控制的先导式背压阀，其特征在于，在所述方法中，当所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油时，所述背压阀的压力值对应于已伸出的臂的节数而变化，或者对应于已伸出臂的长度的变化而变化。

14.一种控制钢丝绳拉力的方法，应用于权利要求5所述的液压系统，并且所述液压系统为起重机的超起卷扬系统的液压系统，所述液压系统的钢丝绳的牵引装置为卷扬减速机，其特征在于，所述方法包括：

预先设置各个所述先导溢流阀的压力；

当所述液压马达在所述卷扬减速机带动下从其第一端吸油、第二端排油时，所述先导溢流阀的压力对应于各自的预设值。

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