CN103342288B - 履带起重机桅杆起落同步控制系统 - Google Patents

履带起重机桅杆起落同步控制系统 Download PDF

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CN103342288B CN201310311185.3A CN201310311185A CN103342288B CN 103342288 B CN103342288 B CN 103342288B CN 201310311185 A CN201310311185 A CN 201310311185A CN 103342288 B CN103342288 B CN 103342288B
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陈远泽
张红松
孙影
徐刚
刘可
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Abstract

本发明涉及一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,包括主变幅钢丝绳、主变幅卷扬、桅杆顶升油缸及同步控制装置,所述履带起重机的桅杆一端固定在转台前方铰点上,并由所述主变幅卷扬通过所述主变幅钢丝绳牵引所述桅杆的另一端,所述桅杆顶升油缸的一端固定在转台底部铰点上,另一端通过连接板连接在所述桅杆的下表面,其中所述同步控制装置为:对所述桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置,和/或对所述主变幅卷扬进行恒速收放绳控制的压力控制装置。本发明能够合理控制油缸伸缩以及主变幅卷扬收放绳的速度。

Description

履带起重机桅杆起落同步控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及履带起重机领域,尤其涉及一种履带起重机桅杆起落同步控制系统。
背景技术
[0002] 履带起重机通常都有桅杆机构,桅杆前与臂架拉板相连,后与主变幅钢丝绳相连,用于将主变幅卷扬的收放绳运动转化为臂架的俯仰运动,桅杆在履带起重机的安装及工作过程中起着重要作用。在拆装履带起重机时,桅杆与臂架拉板处于断开状态,由于钢丝绳只能承受拉力,为了使桅杆能正常的起升,通常设置桅杆顶升油缸对桅杆提供推力或支撑力。
[0003] 在现有履带起重机的桅杆结构中,桅杆顶升油缸使桅杆受到向上的力,主变幅卷扬钢丝绳以及桅杆的自重分别使桅杆具有向下的力。在桅杆起落过程中要求钢丝绳始终具有一定的张紧力以避免乱绳。若起桅杆时油缸顶升速度过快,或落桅杆时变幅卷扬收绳速度过快都容易导致桅杆被拉弯的事故出现;若速度过慢又会导致钢丝绳松弛,出现乱绳现象。因此,合理控制油缸伸缩以及主变幅卷扬收放绳的速度是桅杆起落控制的关键。
[0004] 传统的做法是人工控制主变幅卷扬收放绳和桅杆顶升油缸的伸缩,通过交替操作,实现桅杆的起落。采用人工控制桅杆起落的方法,由于主变幅卷扬收放绳速度和顶升油缸伸缩速度不匹配,经常出现动作不协调,钢丝绳乱绳、桅杆晃动严重或被拉弯等问题,效率低的同时,还存才安全隐患。
[0005] 对于安装空间受到限制的场合,桅杆顶升油缸经常被设计为多级油缸的形式(通常为两级油缸)。当不同级油缸工作的时候,由于油缸作用面积发生变化,在负载力一定或系统压力一定的情况下,油缸的推力会发生很大的变化,尤其是在两级油缸工作切换的瞬间,这种突变容易导致桅杆受力过大而损坏。因此,合理解决多级油缸工作中油缸推力突变的问题是桅杆起落控制的另一关键所在。
[0006] 对于多级油缸中出现的压力或油缸推力突变的问题,目前已有的解决方法是:设置一个单独的油源,在油缸面积较大的一级工作时,通过减压阀将压力油引至桅杆顶升油缸平衡阀的先导腔,降低平衡阀溢流时的开启压力,从而达到限制油缸推力的作用。
[0007] 而采用减压阀降低平衡阀溢流压力的方法同样存在以下缺点:
[0008] 1、为了张紧钢丝绳,桅杆起的过程中,油缸需要通过溢流来限制伸出速度,因此在泵出口需要设置高低压控制阀组来限制各级油缸伸出时的最大压力;桅杆落过程中,需要通过平衡阀溢流来限制油缸回缩速度,因此需要设置二级压力阀组来限制各级油缸回缩时平衡阀的溢流开启压力。不难看出,系统构成复杂。
[0009] 2、油缸回缩过程中,平衡阀被动开启溢流,油缸内的压力会超出平衡阀设定压力很多,当主变幅卷扬收绳较快时,甚至能超过平衡阀设定的压力的三分之一以上,尤其当油缸作用面积较大的一级工作时,多出的这部分压力将产生很大的额外推力。为了能够承担多出的这部分推力,要求油缸及桅杆的设计裕量加大,增加了成本和重量。
发明内容
[0010] 本发明的一个目的是提出一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,能够合理控制油缸伸缩以及主变幅卷扬收放绳的速度。
[0011] 本发明的另一个目的是提出一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,能够解决多级油缸工作中油缸推力突变的问题。
[0012] 为实现上述目的,本发明提供了一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,包括主变幅钢丝绳、主变幅卷扬、桅杆顶升油缸及同步控制装置,所述履带起重机的桅杆一端固定在转台前方铰点上,并由所述主变幅卷扬通过所述主变幅钢丝绳牵引所述桅杆的另一端,所述桅杆顶升油缸的一端固定在转台底部铰点上,另一端通过连接板连接在所述桅杆的下表面,其中,
[0013] 所述同步控制装置为:对所述桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置,和/或
[0014] 对所述主变幅卷扬进行恒速收放绳控制的压力控制装置。
[0015] 进一步的,所述桅杆顶升油缸为一级油缸,所述同步控制装置为所述节流控制装置或所述压力控制装置。
[0016] 进一步的,所述桅杆顶升油缸为三级以上的多级油缸,在第一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置,在最后一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述压力控制装置,在中间级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置或所述压力控制装置。
[0017] 进一步的,所述桅杆顶升油缸为二级油缸,在第一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置,在第二级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述压力控制装置。
[0018] 进一步的,所述节流控制装置包括主换向阀、工作位置锁定机构、阻尼、压力传感器和卷扬速度控制器,所述阻尼设置在所述桅杆顶升油缸的大腔内,并与所述桅杆顶升油缸的大腔油口相连,所述主换向阀的进油口和回油口分别与油泵和油箱相通,所述主换向阀的两个工作油口分别与所述桅杆顶升油缸的大腔油口和小腔油口相通,所述压力传感器的测压点设置在所述桅杆顶升油缸的大腔油口对应的油路上,所述工作位置锁定机构设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,用以对所述桅杆顶升油缸进行工作位置锁定,所述卷扬速度控制器与所述压力传感器连接,根据所述压力传感器测量到的所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节。
[0019] 进一步的,所述工作位置锁定机构为平衡阀。
[0020] 进一步的,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀设于所述主换向阀与所述平衡阀之间的油路中。
[0021] 进一步的,所述平衡阀为压力平衡式单作用平衡阀。
[0022] 进一步的,所述工作位置锁定机构包括第一溢流阀、液压锁和单向阀,所述液压锁设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,所述液压锁的控制油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通,所述第一溢流阀和单向阀串联连接,串联的所述第一溢流阀和单向阀与所述液压锁并联连接。
[0023] 进一步的,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀与所述液压锁串联连接,串联的所述单向节流阀和液压锁与串联的所述第一溢流阀和单向阀并联连接。
[0024] 进一步的,还包括用于切换到手动控制的副换向阀,所述副换向阀的进油口和回油口分别与所述主换向阀的一个工作油口和所述油箱相通,所述副换向阀的一个工作油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通。
[0025] 进一步的,所述主换向阀为三位四通电磁换向阀,中位机能为“Y”型,所述副换向阀为两位四通电磁换向阀。
[0026] 进一步的,所述压力控制装置包括主换向阀、工作位置锁定机构、第二溢流阀、压力传感器和卷扬速度控制器,所述主换向阀的进油口和回油口分别与油泵和油箱相通,所述主换向阀的两个工作油口分别与所述桅杆顶升油缸的大腔油口和小腔油口相通,所述压力传感器的测压点设置在所述桅杆顶升油缸的大腔油口对应的油路上,所述工作位置锁定机构设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,用以对所述桅杆顶升油缸进行工作位置锁定,所述第二溢流阀设置在所述油泵与所述主换向阀的进油口之间的油路上,所述卷扬速度控制器与所述压力传感器相连,控制所述主变幅卷扬以恒定速度收放绳。
[0027] 进一步的,所述主换向阀为三位四通电磁换向阀,中位机能为“Y”型。
[0028] 进一步的,还包括角度传感器,所述角度传感器固定在所述桅杆上,用于测量所述桅杆的角度值,所述角度传感器与所述节流控制装置和所述压力控制装置相连,所述节流控制装置和所述压力控制装置根据所述角度传感器测量的角度值进行同步控制方式的切换。
[0029] 基于上述技术方案,本发明通过同步控制装置对履带起重机桅杆的起落过程进行自动控制,采用的控制形式可以是对桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据桅杆顶升油缸的大腔压力对主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置,也可以是对主变幅卷扬进行恒速收放绳控制的压力控制装置,或者两种控制装置均采用的控制形式,能够针对于不同的桅杆顶升油缸的形式来对油缸伸缩以及主变幅卷扬收放绳的速度进行合理控制。
附图说明
[0030] 此处所说明的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:
[0031]图1为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统的一实施例的安装示意图。
[0032]图2为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统实施例采用图1安装方式的一种液压原理示意图。
[0033]图3为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统实施例采用图1安装方式的另一种液压原理示意图。
[0034]图4为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统的另一实施例的安装示意图。
[0035]图5为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统实施例采用图4安装方式的一种液压原理示意图。
[0036]图6为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统实施例采用图4安装方式的另一种液压原理示意图。
具体实施方式
[0037] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0038] 在履带起重机桅杆的起落同步控制系统中,包括了主变幅钢丝绳、主变幅卷扬、桅杆顶升油缸及同步控制装置,履带起重机的桅杆一端固定在转台前方铰点上,并由主变幅卷扬通过主变幅钢丝绳牵引桅杆的另一端,桅杆顶升油缸的一端固定在转台底部铰点上,另一端通过连接板连接在桅杆的下表面。而同步控制装置可以根据具体情况选择对桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据桅杆顶升油缸的大腔压力对主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置,也可以选择对主变幅卷扬进行恒速收放绳控制的压力控制装置,或者采用综合两种压力控制装置的多段控制方式。
[0039] 对于履带起重机来说,桅杆顶升油缸可以采用一级油缸,也可以采用二级油缸,或者三级以上的多级油缸。对于一级油缸来说,由于油缸的作用面积始终不变,因此不存在压力突变的问题,因此可以采用节流控制装置,也可以采用压力控制装置,通常不采用综合两种控制装置的控制方式。其中节流控制装置相比于压力控制装置的压力超调较小,但控制时需要涉及到压力检测和反馈控制,在控制难度上略大一些,因此工程人员可以根据需要选择适合的控制方案。
[0040] 如图1所示,为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统的一实施例的安装示意图。在本实施例中,履带起重机的桅杆101的一端固定在转台104的前方铰点上,桅杆101可绕该铰点旋转一定的角度,在转台104上还设有主变幅卷扬102,主变幅卷扬102所引出的主变幅钢丝绳牵引着桅杆101的另一端,形成沿主变幅钢丝绳103指向转台104的拉力C,桅杆顶升油缸7设置在靠近转台104前方铰点的位置,桅杆顶升油缸7的一端(即缸筒端)固定在转台104底部铰点上,桅杆顶升油缸7也可围绕着底部铰点摆动一定角度,而桅杆顶升油缸7的另一端通过连接板连接在桅杆101的下表面,形成对桅杆101的顶升力A,其顶升过程需要克服桅杆101的重力B。
[0041] 从图1可以看到,桅杆顶升油缸7为一级油缸,因此同步控制装置可选用节流控制装置或者压力控制装置。图2示出了节流控制装置的液压原理示意图。从图2可以看到,节流控制装置包括主换向阀3、工作位置锁定机构、阻尼6、压力传感器8和卷扬速度控制器(图中未示出)。阻尼6设置在桅杆顶升油缸7的大腔(即无杆腔,后文中小腔即有杆腔)内,并与桅杆顶升油缸7的大腔油口相连。
[0042] 主换向阀3的进油口和回油口分别与油泵I和油箱相通,主换向阀的两个工作油口 A、B分别与桅杆顶升油缸7的大腔油口和小腔油口相通。
[0043] 压力传感器8的测压点设置在桅杆顶升油缸7的大腔油口对应的油路上。压力传感器8可以安装一个或两个,由于两个桅杆顶升油缸7是同时作用于桅杆101的,因此理论上两个油缸的作用力是完全相同的,因此安装一个压力传感器就足够了。但在实际使用中,可以在两个油缸的大腔油口均安装压力传感器,其中一个用于控制,另一个作为参照,当两个压力传感器的数值差异较大时则提示发生故障。
[0044] 工作位置锁定机构设于主换向阀3与桅杆顶升油缸7的大腔油口之间的油路中,用以对桅杆顶升油缸7进行工作位置锁定。而卷扬速度控制器与压力传感器8连接,能够根据压力传感器8测量到的桅杆顶升油缸7的大腔压力对主变幅卷扬102进行收放绳速度调节。
[0045] 节流控制装置的控制原理中包括了阻尼对通入桅杆顶升油缸的大腔中液压油的流量的限制,以及卷扬速度控制器根据桅杆顶升油缸大腔内压力所进行的收放绳速度的调整,桅杆顶升油缸伸出和缩回的速度由阻尼来决定,而压力传感器监视桅杆顶升油缸的大腔压力,当压力超过桅杆实际所需的压力一定范围时,说明主变幅卷扬的放绳速度过慢或者收绳速度过快,则由卷扬速度控制器来加快主变幅卷扬的放绳速度,或者减慢主变幅卷扬的收绳速度,直至压力回到正常范围,反之,如果桅杆顶升油缸的大腔压力下降到接近桅杆自重所产生的压力时,说明主变幅钢丝绳的张紧力不够,主变幅卷扬放绳过快或收绳过慢,则使主变幅卷扬的放绳速度降低,或使主变幅卷扬的收绳速度提高,直至压力回到正常范围。
[0046] 工作位置锁定机构能够对桅杆顶升油缸7进行工作位置锁定,是重要的组成部分,在具体实现上,可以采用图2中所举的平衡阀5实例,或者其它结构形式的平衡阀。在安装方面,可以将平衡阀直接固定在桅杆顶升油缸7的大腔所在的连接块上,并在平衡阀5与大腔直接相通的油口 M安装压力传感器8和测压接头。
[0047] 平衡阀5优选压力平衡式单作用平衡阀,其开启压力不会受到背压影响,液压油通过平衡阀5向桅杆顶升油缸7的大腔流动的过程中会经过平衡阀5内的单向阀,而大腔内的液压油从平衡阀5流出的过程中经过平衡阀5内的溢流阀,而油口 V2的背压不会影响到平衡阀5的溢流开启压力。
[0048] 工作位置锁定机构除了采用平衡阀实现之外,还可以采用第一溢流阀、液压锁和单向阀的组合结构,由于在后面实施例中将会说明,此处暂不详述。
[0049] 对于一级油缸,也可以单独采用压力控制装置,压力控制装置主要是通过对主变幅卷扬进行恒速收放绳控制,而收放绳过程中多余的液压油可通过溢流阀流回油缸,从而实现桅杆顶升油缸恒定的支撑力,且桅杆顶升油缸的伸出和缩回速度分别跟随着主变幅卷扬的放绳和收绳的速度,实现同步起落控制。
[0050] 图3示出了压力控制装置的液压原理图。压力控制装置包括主换向阀3、工作位置锁定机构、第二溢流阀2、压力传感器8和卷扬速度控制器(图中未示出),主换向阀3的进油口和回油口分别与油泵I和油箱相通,主换向阀3的两个工作油口分别与桅杆顶升油缸7的大腔油口和小腔油口相通,压力传感器8的测压点设置在桅杆顶升油缸7的大腔油口对应的油路上。工作位置锁定机构设于主换向阀3与桅杆顶升油缸7的大腔油口之间的油路中,用以对桅杆顶升油缸7进行工作位置锁定,第二溢流阀2设置在油泵I与主换向阀3的进油口之间的油路上,卷扬速度控制器与压力传感器相连,控制主变幅卷扬以恒定速度收放绳。
[0051] 工作位置锁定机构除了采用前面介绍过的平衡阀实现之外,还可以采用第一溢流阀、液压锁和单向阀的组合结构,由于在后面实施例中将会说明,此处暂不详述。
[0052] 对于二级油缸,或者三级以上的多级油缸来说,由于油缸的作用面积会发生变化,因此存在压力突变的问题,其控制存在一定的难度。对于这类桅杆顶升油缸,本发明的履带起重机桅杆起落同步控制系统则会综合节流控制装置和压力控制装置进行控制,在工作过程的不同阶段选择适合的控制装置。
[0053] 如果桅杆顶升油缸为三级以上的多级油缸,在第一级油缸进行伸缩时为了减小压力超调,同步控制装置采用节流控制装置,在最后一级油缸进行伸缩时,为了避免阻尼堵塞,同步控制装置采用压力控制装置,在中间级油缸进行伸缩时同步控制装置采用节流控制装置或压力控制装置。
[0054]由于多级油缸成本较高,系统控制难度较大,使用的较少,而二级油缸则更为常见一些,下面以二级油缸为例来对本发明的履带起重机桅杆起落同步控制系统实施例进行说明。
[0055] 如图4所示,为本发明履带起重机桅杆起落同步控制系统的另一实施例的安装示意图。与上一实施例相比,本实施例的桅杆顶升油缸7为二级油缸,而且在桅杆上固定有角度传感器105,用于测量桅杆101的角度值,角度传感器与节流控制装置和压力控制装置相连,节流控制装置和压力控制装置可以根据角度传感器测量的角度值进行同步控制方式的切换。
[0056] 图5为示出了一种液压原理示意图。在图5中既包括节流控制装置,又包括压力控制装置,这两种控制装置共用了主换向阀3、工作位置锁定机构、压力传感器8和卷扬速度控制器(图中未示出)。图5中的工作位置锁定机构为平衡阀5,由于前面已经有所介绍,这里就不再详细说明了。在节流控制装置中,还可以进一步包括图5中的单向节流阀4,单向节流阀4设于主换向阀3与平衡阀5之间的油路中,其作用是在桅杆落的过程中对桅杆顶升油缸7的缩回速度进行限制,使其保持恒定,同时单向节流阀4还可以进行调节,以调整桅杆顶升油缸7的缩回速度。
[0057] 在图5中,还可以增加一用于切换到手动控制的副换向阀9,副换向阀9的进油口和回油口分别与主换向阀3的一个工作油口和油箱相通,副换向阀9的一个工作油口与桅杆顶升油缸Ί的小腔油口相通。
[0058] 在主换向阀和副换向阀的选择上,主换向阀可采用三位四通电磁换向阀,优选中位机能为“Y”型,副换向阀可采用两位四通电磁换向阀。
[0059] 对于采用二级油缸的本实施例来说,桅杆在0°时对桅杆顶升油缸的作用力最大,在90°时对桅杆顶升油缸的作用力为0,整个过程中作用力呈抛物线状均匀变化。从0°到某角度A时,第一级油缸起作用,油缸作用面积大;从角度A到90°时,第二级油缸起作用,油缸作用面积小。整个过程中,要求油缸伸缩速度均匀。
[0060] 当桅杆在到达角度A时,第一级油缸已经完全伸出,第二级油缸开始伸出。在桅杆顶升油缸作用面积变化的时刻,桅杆角度基本没变,因此桅杆对桅杆顶升油缸的作用力也基本没变,但是油缸的作用面积变小了,因此要求此时油缸的压力要提高。
[0061] 前面提到了桅杆顶升油缸伸出速度控制可以有两种方式,一种是通过节流控制装置,一种是压力控制装置。由于是两级油缸,单独采用任何一种控制装置都需要设置两套溢流阀或两个节流阀,且要求分别在不同的角度起作用,实现起来需要增加很多额外的零件,系统较复杂。因此本实施例采用了综合两种控制装置的方式,考虑到第一级油缸面积大,达到同样的速度需要的流量较多,用节流控制速度压力超调很小,因此产生的额外推力小,且节流阻尼孔直径可以相对较大,不易堵塞,而第二级油缸作用面积小,达到同样的速度需要的流量较小,用压力控制时即使存在压力超调,但产生的额外推力也很小,若采用节流控制,则阻尼孔可能因太小而堵塞。
[0062] 基于以上特点,可使在第一级油缸进行伸缩时同步控制装置采用节流控制装置,在第二级油缸进行伸缩时同步控制装置采用压力控制装置,将两者结合起来,不仅能实现良好的同步控制,而且还可以共用一些器件,实现较简单的系统构成。
[0063] 图6给出了另一种液压原理示意图。与图5相比,工作位置锁定机构采用了第一溢流阀10、液压锁12和单向阀11代替图5中的平衡阀,液压锁12设于主换向阀3与桅杆顶升油缸7的大腔油口之间的油路中,液压锁12的控制油口与桅杆顶升油缸7的小腔油口相通,第一溢流阀10和单向阀11串联连接,串联的第一溢流阀10和单向阀11与液压锁12并联连接。
[0064] 液压锁12的作用是在不操作时将桅杆锁定在任何工作位置,而桅杆101压缩桅杆顶升油缸7的第二级油缸时,桅杆顶升油缸7的大腔内的液压油由第一溢流阀10流回油箱,单向阀11用于防止工作时油液高压作用在溢流阀10的出油口,起到保护溢流阀10的作用。
[0065] 在图6中的节流控制装置也包括单向节流阀4,单向节流阀4与液压锁12串联连接,串联的单向节流阀4和液压锁12与串联的第一溢流阀10和单向阀11并联连接。虽然单向节流阀4与工作位置锁定机构的位置关系与图5中略有不同,但其功能是基本一致的,这里就不再赘述了。
[0066] 下面以图4和图5对应的实施例为例,来对履带起重机桅杆起落同步控制过程进行说明。
[0067] 1、桅杆同步起操作
[0068] 当履带起重机处于安装工况,且桅杆同步起按钮打开时,主换向阀3右位得电,油泵I提供的高压油依次通过主换向阀3、单向节流阀4内的单向阀、平衡阀5内的单向阀、桅杆顶升油缸7大腔油道内的阻尼6,达到桅杆顶升油缸7的大腔,推动桅杆顶升油缸7伸出。同时,主变幅卷扬102开始放绳。在桅杆顶升油缸7的推力作用下,桅杆101开始缓慢起升。其中阻尼6用于限制桅杆顶升油缸7的起升速度。
[0069] 在桅杆101从角度为零到桅杆顶升油缸7第一级油缸完全伸出的过程中,通过压力传感器8监控定桅杆顶升油缸7大腔压力。当主变幅卷扬102放绳过慢时,桅杆101向下的拉力C会增加,同时桅杆顶升油缸7大腔的压力会升高。当桅杆顶升油缸7压力升高到一定程度时,控制器自动提高主变幅卷扬102的放绳速度,同时会导致桅杆101所受的拉力C下降,进而桅杆顶升油缸7大腔的压力也会下降。同理,当主变幅卷扬102放绳速度过快时,也会导致桅杆顶升油缸7压力下降。当压力下降到一定程度时,控制器自动减小主变幅卷扬102的放绳速度,使主变幅钢丝绳103收紧,维持适度的张紧力。如此,桅杆顶升油缸7以较恒定的速度伸出,通过监控压力自动调节主变幅卷扬102放绳速度,使主变幅钢丝绳103保持适度的张紧力,实现桅杆101在零度到桅杆顶升油缸7第一级全部伸出过程中的同步起操作。
[0070] 在桅杆顶升的过程中,桅杆角度与油缸的伸长量是一一对应的,因此可以通过桅杆101上的角度传感器105所测量到的角度来确定第一级油缸是否已完全伸出,当确定完全伸出时,则可以进行控制方式的切换,同时第二级油缸开始参与工作。
[0071 ] 从桅杆顶升油缸7第二级刚开始伸出,到桅杆101超过90度能依靠自重实现下落的过程中,主变幅卷扬102以恒定的速度放绳。桅杆顶升油缸7在溢流阀2设定的压力下提供恒定的推力,多余的油液从溢流阀2处流回油箱。该阶段,主变幅卷扬102放绳的速度即为桅杆101起的速度,单独控制主变幅卷扬102放绳速度即可实现桅杆101同步起操作。
[0072] 角度传感器105还可以对桅杆101的最大和最小角度进行监测,当检测到大最大角度或者最小角度时,则可以控制桅杆起升过程的起和停。
[0073] 整个桅杆起升过程中压力传感器8可以一直监控桅杆顶升油缸7大腔压力,若由于故障原因导致压力超过预设最高值时,系统自动限制主变幅卷扬102收绳和桅杆顶升油缸7伸出动作,保护桅杆101和桅杆顶升油缸7不被破坏。
[0074] 2、桅杆同步落操作
[0075] 在履带起重机处于安装工况,且桅杆同步落按钮打开的情况下,若主臂拉板力大于一定值,则判断桅杆101仍处于工作状态,限制桅杆同步落操作。若桅杆101角度大于95°,还需检测桅杆顶升油缸7大腔的压力,若压力低于一定值,接近零时,则判断桅杆顶升油缸7尚未贴紧桅杆,需停止主变幅卷扬102收绳动作,同时主换向阀3右位得电,桅杆顶升油缸7伸出。
[0076] 若检测到压力大于一定值后,则判断桅杆顶升油缸7已经贴紧桅杆101,此时,主换向阀3失电,主变幅卷扬102继续收绳。桅杆顶升油缸7大腔里的液压油在平衡阀5调定的压力下溢流,同时桅杆顶升油缸7对桅杆101提供恒定的支撑力,直到桅杆顶升油缸7第二级完全缩回。在这一阶段,主变幅卷扬102收绳的速度即为桅杆101落的速度,单独控制主变幅卷扬102收绳速度即可实现桅杆101同步落操作。
[0077] 当桅杆顶升油缸7第二级油缸完全缩回,第一级油缸开始回缩时,主换向阀3左位得电,液压泵I提供的压力油作用在平衡阀5的控制口 VI,平衡阀4被完全打开,桅杆顶升油缸7大腔的液压油在阻尼6、单向节流阀4内的节流阀共同作用下,以较恒定的速度流回油箱。调节单向节流阀4可以控制桅杆顶升油缸7的下降速度。同时,主变幅卷扬102开始收绳,控制器根据桅杆顶升油缸7大腔压力自动调节主变幅卷扬102的收绳速度,使桅杆顶升油缸7大腔的压力维持在一定的范围内,从而保证主变幅钢丝绳103保持一定的张紧力。在这一阶段,通过压力传感器8对桅杆顶升油缸7的大腔压力的监控,控制主变幅卷扬102收绳速度来适应桅杆顶升油缸7下落速度,实现桅杆101同步落控制。
[0078] 桅杆平放在转台上时,为避免桅杆受到弯矩,应使主变幅钢丝绳103对桅杆的拉力C为零。因此,当桅杆101快接近水平状态时,停止主变幅卷扬102收绳动作,桅杆顶升油缸7在桅杆自重B的作用下继续下落,直至桅杆101平放在转台上为止。至此完成桅杆顶升油缸同步落操作。
[0079] 3、桅杆手动起、落控制
[0080] 为保证在桅杆同步控制系统出现故障的情况下仍能起落桅杆,系统保留了手动起落桅杆的功能。具体为:手动起桅杆时,主换向阀3右位得电,液压油进入桅杆顶升油缸7大腔,油缸伸出,小腔内油液通过电磁换向阀9流回油箱;手动落时,主换向阀3左位得电,电磁换向阀9得电,液压油同时进入桅杆顶升油缸7小腔和平衡阀5控制油口 VI,平衡阀5打开,桅杆顶升油缸7大腔内的油液通过主换向阀3流回油箱,油缸缩回。通过交替操作桅杆顶升油缸7的伸缩和主变幅卷扬102的收放绳动作,实现桅杆101的起落控制。
[0081 ] 通过以上对履带起重机桅杆起落同步控制系统的各实施例的结构、原理以及工作过程的说明,可以看到,本发明的履带起重机桅杆起落同步控制系统所采用的节流控制装置和/或述压力控制装置,能够合理控制油缸伸缩以及主变幅卷扬收放绳的速度。而具体对于桅杆顶升油缸为二级油缸,甚至三级以上的多级油缸的情况,则在第一级油缸工作时采用节流控制装置进行节流调速,最后一级油缸工作时采用压力控制装置进行恒压控制,解决了顶升油缸和主变幅卷扬同步控制的问题,同时从控制原理上回避了桅杆顶升油缸作用面积不同时需要进行压力切换的问题,解决了多级油缸工作中油缸推力突变的问题,并简化了系统构成。另由于在第一级油缸工作时采用节流控制装置进行节流调速,油缸下降速度不再决定于平衡阀的开启压力,而是决定于单向节流阀的开口大小,使得桅杆下落过程中的压力超调大为减小,改善了桅杆受力情况,有利于桅杆的减重设计和降低成本。
[0082] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (22)

1.一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,包括主变幅钢丝绳、主变幅卷扬、桅杆顶升油缸及同步控制装置,所述履带起重机的桅杆一端固定在转台前方铰点上,并由所述主变幅卷扬通过所述主变幅钢丝绳牵引所述桅杆的另一端,所述桅杆顶升油缸的一端固定在转台底部铰点上,另一端通过连接板连接在所述桅杆的下表面,其特征在于: 所述同步控制装置为:对所述桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置,和对所述主变幅卷扬进行恒速收放绳控制的压力控制装置; 所述节流控制装置包括主换向阀、工作位置锁定机构、阻尼、压力传感器和卷扬速度控制器,所述阻尼设置在所述桅杆顶升油缸的大腔内,并与所述桅杆顶升油缸的大腔油口相连,所述主换向阀的进油口和回油口分别与油泵和油箱相通,所述主换向阀的两个工作油口分别与所述桅杆顶升油缸的大腔油口和小腔油口相通,所述压力传感器的测压点设置在所述桅杆顶升油缸的大腔油口对应的油路上,所述工作位置锁定机构设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,用以对所述桅杆顶升油缸进行工作位置锁定,所述卷扬速度控制器与所述压力传感器连接,根据所述压力传感器测量到的所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节。
2.根据权利要求1所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述桅杆顶升油缸为三级以上的多级油缸,在第一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置,在最后一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述压力控制装置,在中间级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置或所述压力控制装置。
3.根据权利要求1所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述桅杆顶升油缸为二级油缸,在第一级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述节流控制装置,在第二级油缸进行伸缩时所述同步控制装置采用所述压力控制装置。
4.根据权利要求1〜3任一所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述工作位置锁定机构为平衡阀。
5.根据权利要求4所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀设于所述主换向阀与所述平衡阀之间的油路中。
6.根据权利要求4所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述平衡阀为压力平衡式单作用平衡阀。
7.根据权利要求1〜3任一所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述工作位置锁定机构包括第一溢流阀、液压锁和单向阀,所述液压锁设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,所述液压锁的控制油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通,所述第一溢流阀和单向阀串联连接,串联的所述第一溢流阀和单向阀与所述液压锁并联连接。
8.根据权利要求7所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀与所述液压锁串联连接,串联的所述单向节流阀和液压锁与串联的所述第一溢流阀和单向阀并联连接。
9.根据权利要求1〜3任一所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,还包括用于切换到手动控制的副换向阀,所述副换向阀的进油口和回油口分别与所述主换向阀的一个工作油口和所述油箱相通,所述副换向阀的一个工作油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通。
10.根据权利要求9所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述主换向阀为三位四通电磁换向阀,中位机能为“Y”型,所述副换向阀为两位四通电磁换向阀。
11.根据权利要求1、2或3所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述压力控制装置包括主换向阀、工作位置锁定机构、第二溢流阀、压力传感器和卷扬速度控制器,所述主换向阀的进油口和回油口分别与油泵和油箱相通,所述主换向阀的两个工作油口分别与所述桅杆顶升油缸的大腔油口和小腔油口相通,所述压力传感器的测压点设置在所述桅杆顶升油缸的大腔油口对应的油路上,所述工作位置锁定机构设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,用以对所述桅杆顶升油缸进行工作位置锁定,所述第二溢流阀设置在所述油泵与所述主换向阀的进油口之间的油路上,所述卷扬速度控制器与所述压力传感器相连,控制所述主变幅卷扬以恒定速度收放绳。
12.根据权利要求11所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述主换向阀为三位四通电磁换向阀,中位机能为“Y”型。
13.根据权利要求2或3所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,还包括角度传感器,所述角度传感器固定在所述桅杆上,用于测量所述桅杆的角度值,所述角度传感器与所述节流控制装置和所述压力控制装置相连,所述节流控制装置和所述压力控制装置根据所述角度传感器测量的角度值进行同步控制方式的切换。
14.一种履带起重机桅杆起落同步控制系统,包括主变幅钢丝绳、主变幅卷扬、桅杆顶升油缸及同步控制装置,所述履带起重机的桅杆一端固定在转台前方铰点上,并由所述主变幅卷扬通过所述主变幅钢丝绳牵引所述桅杆的另一端,所述桅杆顶升油缸的一端固定在转台底部铰点上,另一端通过连接板连接在所述桅杆的下表面,其特征在于: 所述同步控制装置为:对所述桅杆顶升油缸进行节流控制以及根据所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节的节流控制装置; 所述节流控制装置包括主换向阀、工作位置锁定机构、阻尼、压力传感器和卷扬速度控制器,所述阻尼设置在所述桅杆顶升油缸的大腔内,并与所述桅杆顶升油缸的大腔油口相连,所述主换向阀的进油口和回油口分别与油泵和油箱相通,所述主换向阀的两个工作油口分别与所述桅杆顶升油缸的大腔油口和小腔油口相通,所述压力传感器的测压点设置在所述桅杆顶升油缸的大腔油口对应的油路上,所述工作位置锁定机构设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,用以对所述桅杆顶升油缸进行工作位置锁定,所述卷扬速度控制器与所述压力传感器连接,根据所述压力传感器测量到的所述桅杆顶升油缸的大腔压力对所述主变幅卷扬进行收放绳速度调节。
15.根据权利要求14所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述桅杆顶升油缸为一级油缸。
16.根据权利要求14或15所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述工作位置锁定机构为平衡阀。
17.根据权利要求16所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀设于所述主换向阀与所述平衡阀之间的油路中。
18.根据权利要求16所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述平衡阀为压力平衡式单作用平衡阀。
19.根据权利要求14或15所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述工作位置锁定机构包括第一溢流阀、液压锁和单向阀,所述液压锁设于所述主换向阀与所述桅杆顶升油缸的大腔油口之间的油路中,所述液压锁的控制油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通,所述第一溢流阀和单向阀串联连接,串联的所述第一溢流阀和单向阀与所述液压锁并联连接。
20.根据权利要求19所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述节流控制装置还包括单向节流阀,所述单向节流阀与所述液压锁串联连接,串联的所述单向节流阀和液压锁与串联的所述第一溢流阀和单向阀并联连接。
21.根据权利要求14或15所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,还包括用于切换到手动控制的副换向阀,所述副换向阀的进油口和回油口分别与所述主换向阀的一个工作油口和所述油箱相通,所述副换向阀的一个工作油口与所述桅杆顶升油缸的小腔油口相通。
22.根据权利要求21所述的履带起重机桅杆起落同步控制系统,其特征在于,所述主换向阀为三位四通电磁换向阀,中位机能为“Y”型,所述副换向阀为两位四通电磁换向阀。
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