CN103613011A - 一种起重机用自主控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机用自主控制系统，变幅控制机构包括变幅油缸、变幅平衡阀和变幅换向阀；回转控制机构包括回转泵、补油泵、回转马达、回转换向阀、回转制动器和制动换向阀；变幅平衡阀进油口与变幅换向阀出油口之间设置变幅球阀；制动换向阀的出油口与回转制动器的进油口之间设置一个制动球阀，回转换向阀的旁路接回转球阀；起重机处于辅助运输状态下，变幅球阀为关闭状态，回转制动器为打开状态，制动球阀为关闭状态，回转球阀为打开状态。本发明在起重机配合辅助运输小车的运输过程中，能根据路面情况实现转台的自动转动以及吊臂的自主浮动，以适应起伏路面以及大角度转弯，保证起重机辅助运输安全，同时增加起重机运输方便性。

Description

一种起重机用自主控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压技术领域，尤其涉及一种起重机用自主控制系统。

背景技术

起重机是工程建设广泛应用的重要设备，主要有起升、伸缩、变幅和回转等动作，这些动作分别需要依赖起升装置、伸缩装置、变幅装置和回转装置在液压系统的驱动作用下完成，其中：起升装置主要通过控制卷扬来实现吊钩的垂直直线运动。伸缩装置主要通过液压缸和绳排来控制吊臂的伸缩。变幅装置主要由吊臂以及变幅液压系统组成，吊臂在变幅液压系统的作用下围绕转台后铰点旋转，从而实现变幅的起和落。回转装置主要由回转马达、回转支承、转台和回转液压系统组成，转台在回转马达和回转支承的作用下相对于起重机车架做旋转运动。由于部分型号起重机自重较大，桥荷无法满足道路法规的桥荷限制要求，不能实现正常的道路运输。因此，在不满足桥荷要求的情况下，需要借助于辅助运输小车来协助运输。

如图1所示，辅助运输小车A与吊臂B固定连接，在运输过程中起重机C转弯时，辅助运输小车A会带动吊臂B和起重机C上的转台等部件相对于起重机C上的车架旋转运动，产生起重机C的回转运动；当路面不平时，辅助运输小车A会带动吊臂B上下浮动。

如图2所示，变幅液压系统包括变幅油缸1’、平衡阀2’和变幅换向阀3’，其中：变幅油缸1’的小腔与油箱连接，大腔与平衡阀2’的出油口相连通。平衡阀2’的进油口与变幅换向阀3’的一出油口相连通。

起重机在正常工作状态下，变幅油缸1’在变幅换向阀3’的控制下实现大、小腔的进、回油，从而实现吊臂的变幅动作。在当前的起重机液压系统设计中，在起重机道路运输状态下变幅液压系统处于锁死状态。当起重机处于辅助小车运输工况下，路面不平整时将会导致吊臂上仰时变幅油缸1’的大腔容积增大，从而从油箱吸油。但是，当路面恢复平整状态时，由于平衡阀2’的封闭作用，压力油并不能返回油箱，于是导致吊臂不能回位，最后导致辅助运输小车负载越来越小甚至脱离地面，这使得起重机运输过程中很难适应各种路况。

如图3所示，回转液压系统包括回转泵4’、补油泵5’、安全阀6’、单向溢流阀7’、回转换向阀8’、回转制动器9’、回转马达10’和制动换向阀11’，其中：回转泵4’两侧的泵出口分别与回转马达10’两侧油口相连通，补油泵5’的泵出口通过制动换向阀11’与回转制动器9’的小腔相连通。两个单向溢流阀7’的进油口相连后，出油口与回转马达10’两侧油口相连通。安全阀6’设置在补油泵5’的泵出口与两个单向溢流阀7’的进油口连接点之间。

起重机回转装置工作时，回转泵4’与补油泵5’同时供油，回转换向阀8’左位工作，单向溢流阀7’限定回转油路的最高工作压力，回转制动器9’由补油泵5’压力油来驱动，制动换向阀11’右位工作，此时回转制动器9’打开，回转马达10’在回转泵4’的驱动下实现转动。

起重机辅助运输过程中，回转液压系统处于锁死状态，回转马达10’两油口处于切断状态而无法自由转动，这使得起重机运输过程中很难适应转弯角度的变化。

发明内容

本发明的目的是提出一种起重机用自主控制系统，在起重机配合辅助运输小车的运输过程中，能根据路面情况实现转台的自动转动以及吊臂的自主浮动，以适应起伏路面以及大角度转弯，保证起重机辅助运输安全，同时增加起重机运输方便性。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种起重机用自主控制系统，所述起重机包括具有变幅控制机构的变幅装置以及具有回转控制机构的回转装置，其中：所述变幅控制机构包括变幅油缸、变幅平衡阀和变幅换向阀，其中：所述变幅油缸的小腔与油箱相连通，所述变幅油缸的大腔与所述变幅平衡阀的出油口相连通，所述变幅平衡阀的进油口与所述变幅换向阀的出油口相连通；所述回转控制机构包括回转泵、补油泵、回转马达、回转换向阀、回转制动器和制动换向阀，其中：所述回转泵、所述回转换向阀和所述回转马达相互并联，所述补油泵通过所述制动换向阀与所述回转制动器相连通；所述变幅控制机构中，所述变幅平衡阀的进油口与所述变幅换向阀的出油口之间设置一个变幅球阀；所述回转控制机构中，所述制动换向阀的出油口与所述回转制动器的进油口之间设置一个制动球阀，所述回转换向阀的旁路接一个回转球阀；所述起重机处于辅助运输状态下，所述变幅球阀为关闭状态，所述回转制动器为打开状态，所述制动球阀为关闭状态，所述回转球阀为打开状态。

进一步地，所述回转控制机构还包括在所述回转制动器打开时储存压力油、在所述回转制动器压力降低到预设压力之下时补充压力油用的压力油补给机构，所述压力油补给机构设置在所述回转制动器的进油口。

进一步地，所述压力油补给机构为蓄能器。

进一步地，所述回转控制机构还包括检测所述回转制动器压力用的压力检测机构，所述压力检测机构设置在所述回转制动器的进油口。

进一步地，所述压力检测机构为压力继电器。

进一步地，所述变幅控制机构还包括联通球阀，所述联通球阀的两端分别与所述变幅油缸的小腔和大腔相连通。

进一步地，所述起重机处于辅助运输状态下，所述联通球阀为打开状态。

基于上述技术方案中的任一技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本发明在变幅油缸的大腔主油路增加变幅球阀，在起重机处于辅助运输状态下变幅球阀处于关闭状态，因此吊臂随着路面状况上下起伏过程中，由于变幅球阀处于关闭状态，将变幅油缸的大腔与油箱隔断，因此即使变幅油缸的大腔随着吊臂的上仰而容积增大，油箱中的压力油也无法被吸入变幅油缸的大腔中，进而变幅油缸的大腔中不会有压力油补充，从而吊臂在路面平整时即可恢复至初始状态，因此本发明能根据路面情况实现吊臂的自主浮动，以适应起伏路面以及大角度转弯，保证起重机辅助运输安全，同时增加起重机运输方便性。

另外，由于本发明的回转控制机构是在现有的回转液压系统的基础上，在制动换向阀的出油口与回转制动器的进油口之间设置一个制动球阀，并在回转换向阀的旁路接一个回转球阀，起重机处于辅助运输状态下，回转制动器为打开状态，制动球阀为关闭状态，回转球阀为打开状态，因此起重机辅助运输过程中，由于制动球阀密封作用，回转制动器中的压力油无法卸荷，因此实现回转制动器处于打开状态，使减速机能自由转动，回转球阀的打开便可以实现回转马达的两侧油口连通，使回转马达能根据路面情况实现转台的自动转动，以适应起伏路面以及大角度转弯，保证起重机辅助运输安全，同时增加起重机运输方便性。

附图说明

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：

图1为现有技术中起重机与辅助运输小车的连接示意图；

图2为现有技术中变幅液压系统的原理示意图；

图3为现有技术中回转液压系统的原理示意图；

图4为本发明所提供的起重机用自主控制系统中变幅控制机构一实施例的原理示意图；

图5为本发明所提供的起重机用自主控制系统中变幅控制机构另一实施例的原理示意图；

图6为本发明所提供的起重机用自主控制系统中回转控制机构一实施例的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图4-6所示，本发明所提供的起重机用自主控制系统应用于起重机，所述起重机包括具有变幅控制机构1的变幅装置以及具有回转控制机构2的回转装置，其中：

变幅控制机构1除了用于控制起重机中吊臂的变幅起和变幅落之外，本发明中还可以根据路面情况实现吊臂的自主浮动功能，以保证起重机辅助运输安全。变幅控制机构1包括变幅油缸3、变幅平衡阀4和变幅换向阀5，其中：

变幅油缸3具有小腔31和大腔32，变幅平衡阀4具有出油口41和进油口42，变幅换向阀5具有出油口51。变幅油缸3的小腔31与油箱6相连通，变幅油缸3的大腔32与变幅平衡阀4的出油口41相连通，变幅平衡阀4的进油口42与变幅换向阀5的出油口51相连通。

如图4所示，起重机在正常变幅工作状态下，变幅球阀7处于常开状态，变幅油缸3在变幅换向阀5的控制下实现大、小腔的进回油，从而实现吊臂的变幅动作。当起重机处于辅助运输工况下，路面的不平整将会导致吊臂上仰时变幅油缸3的大腔32容积增大，气压减小，从而将会从油箱6中吸油；但当路面恢复至平整状态时，由于变幅平衡阀4的封闭作用，压力油并不能返回油箱6中，因此将导致吊臂不能回位，导致辅助运输小车负载越来越小甚至脱离地面。

本发明的变幅控制机构1是在现有的变幅液压系统的基础上，在变幅平衡阀4的进油口42与变幅换向阀5的出油口51之间设置一个变幅球阀7。并且，在起重机处于辅助运输状态下，变幅球阀7为关闭状态。

本发明在变幅油缸3的大腔32主油路增加变幅球阀7，其处于关闭状态下，因此吊臂随着路面状况上下起伏过程中，由于变幅球阀7处于关闭状态，将变幅油缸3的大腔32与油箱6隔断，因此即使变幅油缸3的大腔32随着吊臂的上仰而容积增大，油箱6中的压力油也无法被吸入变幅油缸3的大腔32中，进而变幅油缸3的大腔32中不会有压力油补充，因此吊臂在路面平整时即可恢复至初始状态。而变幅油缸3的小腔31无变幅平衡阀4，且直接与油箱7连通，因此小腔31可以根据其容腔变化自主吸油或排油，对辅助运输不会产生影响。

如图5所示，作为变幅控制机构1的另外一种实现方式，变幅控制机构1还可以包括连通球阀8，连通球阀8的两端分别与变幅油缸3的小腔31和大腔32相连通。并且，起重机处于辅助运输状态下，连通球阀8为打开状态。

本实施例将变幅油缸3的小腔31与大腔32连通，并在小腔31与大腔32之间装有连通球阀8，起重机正常变幅的时候，连通球阀8处于关闭状态，变幅油缸3的大腔与小腔不联通，变幅球阀7处于打开状态，此时油液流向与现有技术一致。在起重机辅助运输过程中，此时变幅装置无压力油输入，变幅球阀7处于关闭状态，连通球阀8处于打开状态，变幅油缸1的小腔、大腔均与油箱6连通，并与油箱连接，路面不平整时，会导致吊臂上仰时，大腔吸油，小腔回油，当路面平整时，在吊臂自重的作用下，大腔回油，小腔吸油，由于两腔连通且与油箱连接，从而保证了上述过程的顺利进行，由此可知，吊臂可以根据路况不同自主的浮动。

如图6所示，回转控制机构2除了用于控制起重机中转台相对于起重机车架做旋转运动之外，本发明中还可以根据路面情况实现转台的自主转动功能，以保证起重机辅助运输安全。回转控制机构2包括回转泵9、补油泵10、回转马达11、回转换向阀12、回转制动器13、制动换向阀14、单向溢流阀15和安全阀16，其中：

回转泵9的两个出油口与回转马达11的两侧油口连通，回转马达11的两侧油口还与回转换向阀12的进油口和出油口相连通。补油泵10的出油口与制动换向阀14的进油口相连通，制动换向阀14的出油口与回转制动器13的进油口相连通。

单向溢流阀15的数目是两个，两个单向溢流阀15的进油口串联，两个出油口与回转马达11的两侧油口连通，单向溢流阀15用于限定回转油路的最高工作压力。安全阀16设置在补油泵10的出油口与单向溢流阀15的进油口之间。

本发明的回转控制机构2是在现有的回转液压系统的基础上，在制动换向阀14的出油口与回转制动器13的进油口之间设置一个制动球阀17，并在回转换向阀12的旁路接一个回转球阀18。起重机处于辅助运输状态下，回转制动器13为打开状态，制动球阀17为关闭状态，回转球阀18为打开状态。

起重机在正常回转工作状态下，回转泵9与补油泵10同时供油，回转换向阀12处于关闭状态，回转换向阀12第一位置，即图6中的左工作位，单向溢流阀15用于限定回转油路的最高工作压力，回转制动器13由补油泵10压力油来驱动，制动换向阀14的第二位置，即图6中的右工作位，制动球阀17处于打开状态，此时回转制动器13打开，回转马达11在回转泵9的驱动下实现转动。

起重机辅助运输过程中，回转制动器13打开状态下，关闭制动球阀17，由于制动球阀17密封作用，回转制动器13中的压力油无法卸荷，因此实现回转制动器13处于打开状态，使减速机能自由转动。打开回转球阀18，实现回转马达11的两侧油口连通，使回转马达11能够自由转动。

上述实施例中，回转控制机构2还包括压力油补给机构19，其在回转制动器13打开时储存压力油、在回转制动器13压力降低到预设压力之下时能够及时补充压力油，所述压力油补给机构19设置在回转制动器13的进油口。本实施例中，所述压力油补给机构19采用的是蓄能器，蓄能器工作压力为3MPa，回转制动器13打开时储存压力油，当由于内泄导致压力降低时及时为其补充打开回转制动器13所需的压力油，以保证回转制动器13长时间处于开启状态。本发明通过使用蓄能器为回转制动器补充压力油，降低了回转制动器内泄对回转制动器压力的影响，延长了回转制动器的开启时间，可以实现回转制动器在无油源状态下自主保压的功能。

上述各实施例中，回转控制机构2还包括压力检测机构20，其用于检测回转制动器13进油口处的压力，所述压力检测机构20设置在回转制动器13的进油口。本实施例中，所述压力检测机构20采用的是压力继电器。压力继电器设定压力为13bar，与回转制动器13开启压力一致，用于检测回转制动器13压力是否达到开启要求，当压力低于设定值时，将电信号反馈到驾驶室并报警，提醒驾驶人员及时为压力油补给机构19补油，以保证自主浮动系统的正常工作，防止由于压力降低制动器关闭所带来的危险，提升辅助运输状态安全性。

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 (7)

1.一种起重机用自主控制系统，

所述起重机包括具有变幅控制机构的变幅装置以及具有回转控制机构的回转装置，其中：

所述变幅控制机构包括变幅油缸、变幅平衡阀和变幅换向阀，其中：所述变幅油缸的小腔与油箱相连通，所述变幅油缸的大腔与所述变幅平衡阀的出油口相连通，所述变幅平衡阀的进油口与所述变幅换向阀的出油口相连通；

所述回转控制机构包括回转泵、补油泵、回转马达、回转换向阀、回转制动器和制动换向阀，其中：所述回转泵、所述回转换向阀和所述回转马达相互并联，所述补油泵通过所述制动换向阀与所述回转制动器相连通；

其特征在于：

所述变幅控制机构中，所述变幅平衡阀的进油口与所述变幅换向阀的出油口之间设置一个变幅球阀；

所述回转控制机构中，所述制动换向阀的出油口与所述回转制动器的进油口之间设置一个制动球阀，所述回转换向阀的旁路接一个回转球阀；

所述起重机处于辅助运输状态下，所述变幅球阀为关闭状态，所述回转制动器为打开状态，所述制动球阀为关闭状态，所述回转球阀为打开状态。

2.如权利要求1所述的系统，

其特征在于：

所述回转控制机构还包括在所述回转制动器打开时储存压力油、在所述回转制动器压力降低到预设压力之下时补充压力油用的压力油补给机构，所述压力油补给机构设置在所述回转制动器的进油口。

3.如权利要求2所述的系统，

其特征在于：

所述压力油补给机构为蓄能器。

4.如权利要求2所述的系统，

其特征在于：

所述回转控制机构还包括检测所述回转制动器压力用的压力检测机构，所述压力检测机构设置在所述回转制动器的进油口。

5.如权利要求4所述的系统，

其特征在于：

所述压力检测机构为压力继电器。

6.如权利要求1所述的系统，

其特征在于：

所述变幅控制机构还包括联通球阀，所述联通球阀的两端分别与所述变幅油缸的小腔和大腔相连通。

7.如权利要求6所述的系统，

其特征在于：

所述起重机处于辅助运输状态下，所述联通球阀为打开状态。

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