CN102583173B - 吊臂伸缩液控系统及具有液控系统的起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种吊臂伸缩液控系统，包括方向控制阀、平衡阀和带动臂节伸缩的吊臂油缸；其中，所述方向控制阀设置在所述吊臂油缸与系统压力油路和回油油路之间，以控制所述吊臂油缸伸出或者收回；所述平衡阀设置在所述吊臂油缸的无杆腔连通油路上，所述平衡阀的控制油口与所述吊臂油缸的有杆腔连通；还包括并联在所述平衡阀和所述方向控制阀之间的节流阀和常开式开关阀。与现有技术相比，在吊臂油缸收回负载压力波动较大时，节流阀增加了吊臂油缸回缩时大腔的压力，吸收系统压力冲击的能量，可以使系统的压力尽快趋于稳定，进而可有效避免回收过程出现的系统抖动。在此基础上，本发明还提供一种具有该吊臂伸缩液控系统的起重机。

Description

吊臂伸缩液控系统及具有液控系统的起重机

技术领域

本发明涉及一种工程机械技术，具体涉及一种吊臂伸缩液控系统及具有液控系统的起重机。

背景技术

现有技术中，自行式起重机以其机动灵活的转场特性在各种施工作业在得以广泛应用。随着起重吨位的增加，各执行系统的负载都会不同程度的增大，同时各机构的结构尺寸及动作幅度均相应的增加；其中，为了增大起重机的作业幅度和高度，现有起重机的吊臂大多为多级伸缩臂，并采用单个油缸通过绳排带动多节臂伸缩，以通过油缸的伸缩来控制吊臂的伸出和回缩。

请参见图1，该图示出了现有吊臂伸缩油缸的液控系统原理图。

该系统通过换向阀3切换吊臂伸缩油缸5的两腔与系统压力油路和回油油路之间的关系，以控制吊臂伸缩油缸5的伸出或者收回；且与该吊臂伸缩油缸5的无杆腔连通的油路上设置有平衡阀4，以在吊臂收回时形成一定的背压，确保安全作业。工作过程中，当换向阀3右侧的电磁铁得电时，其右位机能起作用，油液从油箱1经液压泵2、换向阀3及平衡阀4的左位，进入吊臂伸缩油缸5的大腔，吊臂伸缩油缸5小腔的油液经过换向阀3回油箱1；此状态下吊臂伸出。当换向阀3左侧的电磁铁得电时，其左位机能起作用，油液从油箱1经液压泵2、换向阀3，进入吊臂伸缩油缸5的小腔；同时，油液进入平衡阀4的控制口，使得平衡阀4工作在右位机能，吊臂伸缩油缸5大腔的油液经过平衡阀4的右位机能后，经换向阀3回油箱1。

该方案中，平衡阀4的控制压力来自于吊臂伸缩油缸5的小腔，大腔的压力又影响平衡阀4的开口大小和通过的油液流量，而小腔和大腔的压力之间存在力的平衡关系。显然，吊臂回缩过程中，当压力上升到足以克服平衡阀的弹簧预压力和大腔内的背压时，平衡阀打开，大腔的油液经平衡阀流出，大腔的压力必然出现一定的下降。然而，液压系统的压力取决于负载，大腔压力的下降引起小腔压力的下降，小腔压力的下降引起平衡阀的开口变小，平衡阀开口变小使大腔流出的流量减小，大腔流出的油液减小造成大腔压力上升，大腔压力上升意味着负载变大，小腔压力因此升高。如此反复，造成系统压力剧烈的波动，再加上机械结构负载不稳定的因素，从而引起吊臂的抖动。显然，该抖动现象在影响操作舒适性的同时，同时会对起重机的正常作业带来一定的危险。

有鉴于此，亟待针对现有起重机吊臂伸缩液控系统进行优化设计，以有效避免吊臂回收过程中出现系统抖动现象，在确保起重机作业安全的基础上，提高其操作舒适性。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种吊臂伸缩液控系统，该系统通过控制方案的优化可有效避免回收过程出现的系统抖动。在此基础上，本发明还提供一种具有该吊臂伸缩液控系统的起重机。

本发明提供的吊臂伸缩液控系统，包括方向控制阀、平衡阀和带动臂节伸缩的吊臂油缸；其中，所述方向控制阀设置在所述吊臂油缸与系统压力油路和回油油路之间，以控制所述吊臂油缸伸出或者收回；所述平衡阀设置在所述吊臂油缸的无杆腔连通油路上，所述平衡阀的控制油口与所述吊臂油缸的有杆腔连通；还包括并联在所述平衡阀和所述方向控制阀之间的节流阀和常开式开关阀。

优选地，所述开关阀具体为电液换向阀。

优选地，还包括压力采集装置和控制器，所述压力采集装置获取所述吊臂油缸的有杆腔工作压力信号，所述控制器接收所述压力采集装置获取的有杆腔工作压力信号，并以所述有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度大于预设的压力波动幅度阈值为条件，输出换向控制信号至所述电液换向阀的控制端。

优选地，所述压力采集装置具体为设置在所述吊臂油缸的有杆腔连通油路上的压力传感器。

优选地，所述控制器包括存储单元、处理单元和输出单元；其中，所述存储单元用于预设的压力波动幅度阈值；所述处理单元接收所述有杆腔工作压力信号，并将所述有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度与预设的压力波动幅度阈值进行比较；所述输出单元根据所述处理单元的判断结果输出换向控制信号至所述电液换向阀的控制端。

优选地，所述控制器具体为PLC控制器。

本发明提供的起重机包括采用吊臂油缸驱动伸出或者收回的伸缩式吊臂装置，还包括如前所述的吊臂伸缩液控系统。

优选地，所述起重机具体为轮式起重机。

本发明基于现有的吊臂伸缩液控系统进行了改进，在平衡阀和方向控制阀之间并联有节流阀和常开式开关阀。如此设置，在吊臂收回作业过程中，可根据需要调节开并阀的工作状态，即常态下吊臂油缸的回油经常开式开关阀流回油箱；当有杆腔的压力波动较大时，则可调节开关阀至关闭状态，此时吊臂油缸的回油经平衡阀、节流阀流至回油油路。也就是说，在负载压力波动较大时，节流阀增加了吊臂油缸回缩时大腔的压力，吸收系统压力冲击的能量，因而可以使系统的压力尽快趋于稳定。同时，增加了吊臂回缩初始阶段的背压，可有效地稳定负载的波动，从而达到弱化系统压力波动，提高系统的稳定性的目的，进而可有效避免回收过程出现的系统抖动。

本发明的优选方案可根据有杆腔的工作压力自动调节常开式开关阀的调节。该方案中常开式开关阀采用电液换向阀，通过压力采集装置获取吊臂油缸的有杆腔工作压力信号，控制器实时接收该压力信号，并以有杆腔工作压力在一定时间长度内的波动幅度大于预设的压力波动幅度为条件，输出换向控制信号至电液换向阀的控制端，即调节该阀所在支路关闭，节流阀的作用启动。由于本方案通过控制器进行实际工况的判断，并输出控制信号调节电液换向阀，因此可自动根据吊臂收回负载启用节流阀，可完全规避人工操作延迟所带来的缺陷，有效提高了系统防抖控制的精度。

本发明提供的吊臂伸缩液控系统可适用于任何形式的具有伸缩臂的起重机，特别适用于自行式起重机。

附图说明

图1是现有技术中一种典型的吊臂伸缩油缸的液控系统原理图；

图2是具体实施方式所述起重机的整体结构示意图；

图3是具体实施方式所述吊臂伸缩液控系统的工作原理图；

图4是具体实施方式所述控制器的工作单元框图。

图3、图4中：

吊臂油缸10、方向控制阀20、平衡阀30、节流阀40、常开式开关阀50、压力采集装置60、控制器70、存储单元71、处理单元72、输出单元73。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种吊臂伸缩液控系统，该系统通过控制方案的优化可有效避免回收过程出现的系统抖动。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主体详细说明。

请参见图2，该图是本实施方式所述轮式起重机的整体结构示意图。

如图所示，该起重机包括轮式底盘、上车转台、铰接于上车转台前部的伸缩吊臂装置、提供重物升降驱动力的卷扬装置等主要功能部件。与现有技术相同，伸缩吊臂装置的各节臂节采用伸缩油缸驱动实现伸出或者收回操作。需要说明的是，本实施方式所述前述功能部件可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

为详细说明本申请的发明点，请进一步参见图3所示的吊臂伸缩液控系统的工作原理图，该液控系统用于控制吊臂油缸两腔的油液导通关系，以根据实际需要通过吊臂油缸的伸出或者收回控制伸缩臂臂长的变化。

该吊臂伸缩液控系统包括带动各节臂节伸缩的吊臂油缸10、方向控制阀20、平衡阀30。如图所示，方向控制阀20设置在吊臂油缸10与系统压力油路P和回油油路T之间，以建立吊臂油缸10两腔的油液导通关系，控制吊臂油缸10的伸出或者收回；应当理解，方向控制阀20根据系统要求应当具有三个工作位置，如图所示，位于左位时，压力油路P的工作油液将流入吊臂油缸10的有杆腔，吊臂收回；位于右位时，压力油路P的工作油液将流入吊臂油缸10的无杆腔，吊臂伸出；位于中位时，吊臂保持当前长度。

平衡阀30设置在吊臂油缸10的无杆腔连通油路上，该平衡阀30可以采用现有的具有左位导通、右位控制机能的平衡阀；同样地，基于其控制原理的需要，平衡阀30的控制油口与吊臂油缸10的有杆腔连通，以便于在有杆腔工作油压的作用下切换至平衡阀右位控制机能，可靠实现吊臂油缸10收回操作。

在该平衡阀30与方向控制阀20之间并联设置有节流阀40和常开式开关阀50，即相当于在平衡阀30与方向控制阀20之间形成两个并联支路。

工作过程中，当吊臂油缸10需要伸出(方向控制阀20位于右位)时，压力油液经由常开式开关阀50、平衡阀30进入吊臂油缸10的无杆腔，其有杆腔的油液随着吊臂油缸10的伸出经由方向控制阀20流回系统回油油路。当吊臂油缸10需要收回(方向控制阀20位于左位)时，压力油液进入吊臂油缸10的有杆腔，同时作用于平衡阀30的控制油口，平衡阀30位于右位，吊臂油缸10无杆腔的油液随着吊臂油缸10的收回经由平衡阀30流回，且常态下经由常开式开关阀50流回至系统回油油路；此工况下，本方案可根据负载波动情况选择平衡阀30与方向控制阀20之间两个支路中的一者导通，具体地，当吊臂收回负载压力波动较大时，则调节常开式开关阀50切换至关闭状态，此时吊臂油缸10的回油经平衡阀30、节流阀40流至回油油路。也就是说，采用节流阀10增加了吊臂油缸10回缩时大腔的压力，吸收系统压力冲击的能量，因而可以使系统的压力尽快趋于稳定。同时，增加了吊臂回缩初始阶段的背压，可有效地稳定负载的波动，从而达到弱化系统压力波动，进而可有效避免回收过程出现的系统抖动。当吊臂收回负载压力波动不足以影响系统稳定性时，则无杆腔经由常开状态的开关阀50流至回油油路，确保收回操作的作业效率。

本方案可根据操纵性能要求及整机成本等因素，选择手动控制阀或者采用电液换向阀。优选采用电液换向阀，同时根据吊臂油缸10有杆腔的工作压力自动实现上述工况的防抖控制，实际操作中，可采用压力采集装置60获取吊臂油缸10的有杆腔工作压力信号，由控制器70接收该压力采集装置60所获取的有杆腔工作压力信号，并以有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度大于预设的压力波动幅度阈值为条件，输出换向控制信号至电液换向阀的控制端。显然，由于本方案通过控制器70进行实际工况的判断，并输出控制信号调节电液换向阀，因此可自动根据吊臂收回负载启用节流阀40，可完全规避人工操作延迟所带来的缺陷，有效提高了系统防抖控制的精度。

同样地，基于现有技术水平，用于获取有杆腔工作压力信号的压力采集装置60可以有多种选择，应用理解，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。例如，该压力采集装置60具体为设置在吊臂油缸10的有杆腔连通油路上的压力传感器。

另外，控制器70优选采用PLC控制器，具体可以包括存储单元、处理单元和输出单元，请一并参见图4，该图示出了与本实施方式中所述控制器的单元框图。

如图4所示，存储单元71用于存储预设的压力波动幅度阈值；处理单元72用于接收所述有杆腔工作压力信号，并将所述有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度与预设的压力波动幅度阈值进行比较；输出单元73根据处理单元的判断结果输出换向控制信号至电液换向阀(即常开式开关阀50)的控制端。

特别说明的是，本发明所述节流阀40和常开式开关阀50可以采用独立元件，也可以将两者集成为一个集成阀组。具有较好的装配工艺性，便于进行整机的组装操作。

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 (8)

1.一种吊臂伸缩液控系统，包括：

带动臂节伸缩的吊臂油缸；

方向控制阀，设置在所述吊臂油缸与系统压力油路和回油油路之间，以控制所述吊臂油缸伸出或者收回；和

平衡阀，设置在所述吊臂油缸的无杆腔连通油路上，所述平衡阀的控制油口与所述吊臂油缸的有杆腔连通；其特征在于，还包括并联在所述平衡阀和所述方向控制阀之间的节流阀和常开式开关阀。

2.根据权利要求1所述的吊臂伸缩液控系统，其特征在于，所述开关阀具体为电液换向阀。

3.根据权利要求2所述的吊臂伸缩液控系统，其特征在于，还包括：

压力采集装置，获取所述吊臂油缸的有杆腔工作压力信号；

控制器，接收所述压力采集装置获取的有杆腔工作压力信号，并以所述有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度大于预设的压力波动幅度阈值为条件，输出换向控制信号至所述电液换向阀的控制端。

4.根据权利要求3所述的吊臂伸缩液控系统，其特征在于，所述压力采集装置具体为设置在所述吊臂油缸的有杆腔连通油路上的压力传感器。

5.根据权利要求3所述的吊臂伸缩液控系统，其特征在于，所述控制器包括：

存储单元，用于存储所述预设的压力波动幅度阈值；

处理单元，接收所述有杆腔工作压力信号，并将所述有杆腔工作压力信号在一定时间长度内的波动幅度与预设的压力波动幅度阈值进行比较；

输出单元，根据所述处理单元的判断结果输出换向控制信号至所述电液换向阀的控制端。

6.根据权利要求5所述的吊臂伸缩液控系统，其特征在于，所述控制器具体为PLC控制器。

7.一种起重机，包括采用吊臂油缸驱动伸出或者收回的伸缩式吊臂装置，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的吊臂伸缩液控系统。

8.根据权利要求7所述的起重机，其特征在于，所述起重机具体为轮式起重机。

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