CN103663221B - 起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法，该自由落钩卷扬控制系统包括油箱、恒压油源、离合器、压力比例阀、第一换向阀以及第二换向阀，其中，离合器包括作用面积相等的双作用液压缸，作用面积相等的双作用液压缸包括缸体、活塞、第一油口、第二油口以及活塞杆，活塞将缸体分隔为第一腔体和第二腔体，第一油口和第二油口分别对应于第一腔体和第二腔体而开设于缸体的两端，活塞杆和活塞连接，基于第一腔体和第二腔体的油压产生缩回位移使离合器打开实现自由落钩或产生推进位移使离合器接合实现刹车。本发明提供的起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法在各种工况下均有安全保障，即使出现误操作也不会导致安全事故。

Description

起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法

技术领域

本发明涉及重型工程机械技术领域，特别是涉及一种自由落钩卷扬控制系统和方法，还涉及一种起重机。

背景技术

随着工程建设节奏的加快，抓斗、强夯等基础施工方法得到了广泛应用。由于履带吊（履带式起重机的俗称）经常用于抓斗、强夯等工况，为了提高工作效率和降低能耗，需要履带吊具有自由落钩功能。

因此，为了更好的满足施工要求，一种安全可靠的自由落钩控制是非常必要的。

现有的履带吊自由落钩卷扬控制系统不具备良好刹车功能，其制动方式不可靠，且容易出现误操作而导致安全事故。

发明内容

本发明提供一种起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法，以解决现有技术中自由落钩卷扬控制系统制动方式不可靠、容易出现误操作而导致安全事故的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，包括：

油箱、恒压油源、离合器、压力比例阀、第一换向阀以及第二换向阀；

其中，所述离合器包括作用面积相等的双作用液压缸，所述作用面积相等的双作用液压缸包括缸体、活塞、第一油口、第二油口以及活塞杆，所述活塞将所述缸体分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一油口和所述第二油口分别对应于所述第一腔体和所述第二腔体而开设于所述缸体的两端，所述活塞杆和所述活塞连接，基于所述第一腔体和所述第二腔体的油压产生缩回位移使所述离合器打开实现自由落钩或产生推进位移使所述离合器接合实现刹车；

其中，所述压力比例阀连接在所述恒压油源与所述第二油口之间，以使得所述第二油口选择地与所述恒压油源或所述油箱接通；

其中，所述第二换向阀连接在所述恒压油源与所述第一油口之间，以使得所述第一油口选择地与所述恒压油源或所述第二油口接通；

其中，所述第一换向阀连接在所述第二换向阀与所述第一油口之间，以使得所述第一油口选择地与所述第二换向阀或所述油箱接通。

根据本发明一优选实施例，所述压力比例阀、所述第一换向阀以及所述第二换向阀均包括第一工作状态和第二工作状态；

当所述第一换向阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口与所述第二油口接通；且

当所述压力比例阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口与所述恒压油源接通；且

所述第二换向阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口与所述恒压油源接通时；

通过所述压力比例阀由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口与所述油箱接通以实现所述自由落钩。

根据本发明一优选实施例，所述自由落钩卷扬控制系统还包括：

压力感应器，用于在通电后感应所述第一油口与所述第二油口之间的油压；

自保持继电器，用于在通电后且所述第一油口与所述第二油口之间的油压达到所述压力感应器的闭合压力时闭合，使所述第二换向阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态以使得所述第一油口与所述恒压油源接通。

根据本发明一优选实施例，所述自由落钩卷扬控制系统还包括：

开关；

供电单元；

导线，通过所述开关与所述供电单元连接；

其中，所述第一换向阀、所述第二换向阀、所述压力感应器以及所述自保持继电器连接于所述导线上，

所述开关断开时，所述第一换向阀、所述第二换向阀、所述压力感应器以及所述自保持继电器均不通电，

所述开关闭合时，所述第一换向阀通电且由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态，所述压力感应器以及所述自保持继电器通电。

根据本发明一优选实施例，所述离合器还包括：

壳体；

摩擦片，设于所述壳体内；

压板，与所述活塞杆连接；以及

弹簧，设于所述壳体内，弹性作用于所述压板上以使所述压板和所述摩擦片保持预紧力。

根据本发明一优选实施例，所述自由落钩卷扬控制系统还包括阻尼，所述阻尼连接在所述第一换向阀与所述油箱之间。

根据本发明一优选实施例，所述压力比例阀为脚踏压力比例阀。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种起重机，其特征在于，所述起重机包括一述的自由落钩卷扬控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种自由落钩卷扬控制方法，所述自由落钩卷扬控制方法基于上述的自由落钩卷扬控制系统进行，包括以下步骤：

控制所述第一换向阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口与所述第二油口接通；

控制所述压力比例阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口与所述恒压油源接通；

控制所述第二换向阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口与所述恒压油源接通；

控制所述压力比例阀由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口与所述油箱接通以实现所述自由落钩。

根据本发明一优选实施例，在所述控制所述压力比例阀由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使所述第二油口与所述油箱接通以实现所述自由落钩的步骤之后，还包括步骤：

控制所述压力比例阀由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口与所述恒压油源接通以实现所述刹车。

自由落钩卷扬控制系统还包括阻尼，第一换向阀处于未得电状态，且压力比例阀处于未踩踏状态、第二换向阀处于未得电状态时，第一油口经阻尼与油箱接通。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法在各种工况下均有安全保障，即使出现误操作也不会导致安全事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是根据本发明一优选实施例的自由落钩卷扬控制系统的系统控制示意图；

图2是根据本发明一优选实施例的起重机的工况示意图；

图3是根据本发明另一优选实施例的起重机的工况示意图；

图4是根据本发明一优选实施例的自由落钩卷扬控制方法的流程示意图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1，图1是根据本发明一优选实施例的自由落钩卷扬控制系统的系统控制示意图。

如图1所示，本发明一优选实施例提供的自由落钩卷扬控制系统100主要包括油箱1、恒压油源2、离合器3、压力比例阀4、第一换向阀5、第二换向阀6、压力感应器7、自保持继电器8、阻尼9、开关10、供电单元13以及导线12。

其中，油箱1在图1中分别示出了左右两个，在实际产品中，油箱1可以是一个。

恒压油源2用于向自由落钩卷扬控制系统的油路提供压力油。

离合器3设于卷筒11侧端，离合器3包括作用面积相等的双作用液压缸31、壳体32、摩擦片33、压板34以及弹簧35。

其中，作用面积相等的双作用液压缸31进一步包括缸体311、活塞312、第一油口313、第二油口314以及活塞杆315。

其中，活塞312将缸体311分隔为第一腔体316和第二腔体317，第一油口313和第二油口314分别对应于第一腔体316和第二腔体317开设于缸体311的两端，活塞杆315和活塞312连接，基于第一腔体316和第二腔体317的油压产生缩回位移使离合器3打开实现自由落钩或产生推进位移使离合器3接合实现刹车。

具体地，当第一腔体316的油压大于第二腔体317的油压时，活塞312联动活塞杆315及压板34向右移动，产生缩回位移，使压板34和摩擦片33分离，从而使离合器3打开实现自由落钩；当第一腔体316的油压小于第二腔体317的油压时，活塞312联动活塞杆315及压板34向左移动，产生推进位移，使压板34和摩擦片33压紧，从而使离合器3接合实现刹车。

壳体32作为离合器3的主体外壳，用于装配和收容摩擦片33、压板34以及弹簧35等内部结构件。

摩擦片33设于壳体32内，用于调节减速机（图未示）与卷筒11之间的传动扭矩，从而实现卷筒11的自由落钩与刹车。

压板34与活塞杆315连接，随着活塞杆315的位移而相应移动。

弹簧35设于壳体32内，弹簧35弹性作用于压板34上以使压板34和摩擦片33保持预紧力。

压力比例阀4连接在恒压油源2与第二油口314之间，以使第二油口314选择地与恒压油源2或油箱1接通。

第二换向阀6连接在恒压油源2与第一油口313之间，以使第一油口313选择地与恒压油源2或第二油口314接通。

第一换向阀5连接在第二换向阀6与第一油口313之间，以使第一油口313选择地与第二换向阀6或油箱1接通。

具体而言，压力比例阀4、第一换向阀5以及第二换向阀6均包括第一工作状态和第二工作状态。

在优选实施例中，压力比例阀4可为脚踏压力比例阀，压力比例阀4对应的第一工作状态和第二工作状态分别是未踩踏状态和踩踏状态。

在优选实施例中，第一换向阀5和第二换向阀6可为本领域技术人员常用的电磁换向阀，第一换向阀5和第二换向阀6对应的第一工作状态和第二工作状态分别是不得电时的平行双通状态和得电时的交叉双通状态。

其中，第一换向阀5由第一工作状态切换到第二工作状态可使得第一油口313经第二换向阀6与第二油口314接通。

进一步，压力比例阀4由第一工作状态切换到第二工作状态可使得第二油口314经压力比例阀4与恒压油源2接通，即恒压油源2同时向第一油口313和第二油口314供油。

进一步，第二换向阀6由第一工作状态切换到第二工作状态可使得第一油口313经第一换向阀5、第二换向阀6与恒压油源2接通。

再控制压力比例阀4由第二工作状态切换到第一工作状态可使得第二油口314直接与油箱1接通，开始回油，第一腔体316的油压大于第二腔体317的油压，实现自由落钩。

压力感应器7用于感应第一油口313与第二油口314之间的油压。

自保持继电器8用于在第一油口313与第二油口314之间的油压达到压力感应器7的闭合压力时闭合（即K1闭合），使第二换向阀6由第一工作状态切换到第二工作状态以使得第一油口313与恒压油源2接通。

阻尼9连接在第一换向阀5与油箱1之间，阻尼9可起到缓冲作用，在第一换向阀5处于第二工作状态时，第一腔体316经阻尼9回油箱1，可缓解冲力。

导线12通过开关10与供电单元13连接，其中，供电单元13可为蓄电池，第一换向阀5、第二换向阀6、压力感应器7以及自保持继电器8连接于导线上，其中：

开关10断开时，第一换向阀5、第二换向阀6、压力感应器7以及自保持继电器8均不通电；

开关10闭合时，第一换向阀5通电且由第一工作状态切换到第二工作状态，压力感应器7以及自保持继电器8通电，而第二换向阀6将在自保持继电器8闭合时（即K1闭合）通电并由第一工作状态切换到第二工作状态。

本发明优选实施例提供的自由落钩卷扬控制系统100在各种工况下均有安全保障，即使出现误操作也不会导致安全事故，在实际操作中，可能的情况参见下表1，其中，0代表第一工作状态，1代表第二工作状态。

表1

本发明还提供了一种起重机200，其采用了上述自由落钩卷扬控制系统100。以下将结合实际操作阐述自由落钩卷扬控制系统100的工作情况。

请一并参阅图2，图2是根据本发明一优选实施例的起重机的工况示意图。

起重机200在进行自由落钩操作前，第一换向阀5、第二换向阀6均不得电，且压力比例阀4处于未踩踏状态，在进行自由落钩操作时：

首先，闭合开关10，将第一换向阀5切换为得电状态，使得第一油口313与第二油口314接通。

其次，踩踏压力比例阀4，使恒压油源2与第一油口313、第二油口314接通，恒压油源2经压力比例阀4向第一腔体316和第二腔体317供油，当恒压油源2输出的油压达到压力感应器7的闭合压力时，压力感应器7将自保持继电器8闭合（即K1闭合）以使第二换向阀6切换为得电状态，此时，第一油口313经第一换向阀5、第二换向阀6与恒压油源2接通，第二油口314经压力比例阀4与恒压油源2接通，即第一油口313和第二油口314分别通过不同的油路获得供油。

然后，松开压力比例阀4，第二油口314出油，第一腔体316持续获得供油，第一腔体316的油压大于第二腔体317的油压，活塞杆315产生图1中所示的向右的缩回位移，离合器3打开实现自由落钩；再次踩踏压力比例阀4时，第二油口314进油，活塞杆315产生图1中所示的向左的推进位移，离合器3接合实现刹车。

当自由落钩出现紧急情况时，需要立即停止自由落钩动作，可通过断开开关10，使第一换向阀5失电，此时，第一腔体316经第一换向阀5、阻尼9回油箱1，阻尼9缓解离合器3立即闭合对整机结构件产生的冲击破坏。

请一并参阅图3，图3是根据本发明另一优选实施例的起重机的工况示意图。

如图3所示，在进行卷扬吊载操作时，第一换向阀5、第二换向阀6均不得电，第一油口313出油，流回油箱1，第二油口314出油，经压力比例阀流4回油箱1，压板34在弹簧35的预紧力作用下产生图1中所示的向左的推进位移，与摩擦片33接合实现刹车。

如果此时出现踩踏压力比例阀4的误操作，恒压油源2经踏压力比例阀4与第二油口314接通，恒压油源2向第二腔体317供油，第二腔体317的油压大于第一腔体316的油压，活塞杆315进一步产生图1中所示的向左的推进位移，使压板34与摩擦片33保持接合，可防止重物201自由下坠引发安全事故。

在进行卷扬吊载操作时，在另一种情况中，第一换向阀5、第二换向阀6均不得电，第一油口313出油，流回油箱1，第二油口314出油，经压力比例阀4流回油箱1，如果出现闭合开关10的误操作，即第一换向阀5得电，第一油口313与第二油口314接通，此时无论压力比例阀4是否被踩踏，第一腔体316与第二腔体317的油压相等，且作用面积相等，压板34与摩擦片33仍然保持接合，可防止重物201自由下坠引发安全事故。

请一并参阅图4，图4是根据本发明一优选实施例的自由落钩卷扬控制方法的流程示意图。

如图4所示，本发明一优选实施例提供的自由落钩卷扬控制方法包括以下步骤：

S10：控制所述第一换向阀5由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口313与所述第二油口314接通；

S20：控制所述压力比例阀4由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口314与所述恒压油源2接通；

S30：控制所述第二换向阀6由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口313与所述恒压油源2接通；

S40：控制所述压力比例阀4由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口314与所述油箱1接通以实现所述自由落钩；

S50：控制所述压力比例阀4由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口314与所述恒压油源2接通以实现所述刹车。

其中，步骤S30中，通过压力感应器7感应第一油口313与第二油口314之间的油压，并通过自保持继电器8在第一油口313与第二油口314之间的油压达到压力感应器7的闭合压力时闭合（即K1闭合），以使得第二换向阀6切换为得电状态，实现第一油口313经第一换向阀5、第二换向阀6与恒压油源2接通。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提供的起重机及其自由落钩卷扬控制系统和方法在各种工况下均有安全保障，即使出现误操作也不会导致安全事故。

需要指出的是，在本文提到的“第一”、“第二”“缩回”、“推进”、“向左”、“向右”等用语仅是根据需要采用的文字符号，在实务中并不限于此，并且该文字符号可以互换使用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，包括：

油箱(1)、恒压油源(2)、离合器(3)、压力比例阀(4)、第一换向阀(5)以及第二换向阀(6)；

其中，所述离合器(3)包括作用面积相等的双作用液压缸(31)，所述作用面积相等的双作用液压缸(31)包括缸体(311)、活塞(312)、第一油口(313)、第二油口(314)以及活塞杆(315)，所述活塞(312)将所述缸体(311)分隔为第一腔体(316)和第二腔体(317)，所述第一油口(313)和所述第二油口(314)分别对应于所述第一腔体(316)和所述第二腔体(317)而开设于所述缸体(311)的两端，所述活塞杆(315)和所述活塞(312)连接，基于所述第一腔体(316)和所述第二腔体(317)的油压产生缩回位移使所述离合器(3)打开实现自由落钩或产生推进位移使所述离合器(3)接合实现刹车；

其中，所述压力比例阀(4)连接在所述恒压油源(2)与所述第二油口(314)之间，以使所述第二油口(314)选择地与所述恒压油源(2)或所述油箱(1)接通；

其中，所述第二换向阀(6)连接在所述恒压油源(2)与所述第一油口(313)之间，以使所述第一油口(313)选择地与所述恒压油源(2)或所述第二油口(314)接通；

其中，所述第一换向阀(5)连接在所述第二换向阀(6)与所述第一油口(313)之间，以使所述第一油口(313)选择地与所述第二换向阀(6)或所述油箱(1)接通。

2.根据权利要求1所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，

所述压力比例阀(4)、所述第一换向阀(5)以及所述第二换向阀(6)均包括第一工作状态和第二工作状态；

当所述第一换向阀(5)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口(313)与所述第二油口(314)接通；且

当所述压力比例阀(4)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口(314)与所述恒压油源(2)接通；且

所述第二换向阀(6)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口(313)与所述恒压油源(2)接通时；

通过所述压力比例阀(4)由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口(314)与所述油箱(1)接通以实现所述自由落钩。

3.根据权利要求2所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，所述自由落钩卷扬控制系统还包括：

压力感应器(7)，用于感应所述第一油口(313)与所述第二油口(314)之间的油压；

自保持继电器(8)，用于在所述第一油口(313)与所述第二油口(314)之间的油压达到所述压力感应器(7)的闭合压力时闭合，使所述第二换向阀(6)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态以使得所述第一油口(313)与所述恒压油源(2)接通。

4.根据权利要求3所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，所述自由落钩卷扬控制系统还包括：

开关(10)；

供电单元(13)；

导线(12)，通过所述开关(10)与所述供电单元(11)连接；

其中，所述第一换向阀(5)、所述第二换向阀(6)、所述压力感应器(7)以及所述自保持继电器(8)连接于所述导线上，

所述开关(10)断开时，所述第一换向阀(5)、所述第二换向阀(6)、所述压力感应器(7)以及所述自保持继电器(8)均不通电，

所述开关(10)闭合时，所述第一换向阀(5)通电且由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态，所述压力感应器(7)以及所述自保持继电器(8)通电。

5.根据权利要求1所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，所述离合器(3)还包括：

壳体(32)；

摩擦片(33)，设于所述壳体(32)内；

压板(34)，与所述活塞杆(315)连接；以及

弹簧(35)，设于所述壳体(32)内，弹性作用于所述压板(34)上以使所述压板(34)和所述摩擦片(33)保持预紧力。

6.根据权利要求1所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，所述自由落钩卷扬控制系统还包括阻尼(9)，所述阻尼(9)连接在所述第一换向阀(5)与所述油箱(1)之间。

7.根据权利要求1所述的自由落钩卷扬控制系统，其特征在于，所述压力比例阀(4)为脚踏压力比例阀。

8.一种起重机，其特征在于，所述起重机包括权利要求1至7中任一项所述的自由落钩卷扬控制系统。

9.一种自由落钩卷扬控制方法，其特征在于，所述自由落钩卷扬控制方法基于权利要求2至4中任一项所述的自由落钩卷扬控制系统进行，包括以下步骤：

控制所述第一换向阀(5)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口(313)与所述第二油口(314)接通；

控制所述压力比例阀(4)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第二油口(314)与所述恒压油源(2)接通；

控制所述第二换向阀(6)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使得所述第一油口(313)与所述恒压油源(2)接通；

控制所述压力比例阀(4)由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口(314)与所述油箱(1)接通以实现所述自由落钩。

10.根据权利要求9所述的自由落钩卷扬控制方法，其特征在于，

在所述控制所述压力比例阀(4)由所述第二工作状态切换到所述第一工作状态使得所述第二油口(314)与所述油箱(1)接通以实现所述自由落钩的步骤之后，还包括步骤：

控制所述压力比例阀(4)由所述第一工作状态切换到所述第二工作状态使所述第二油口(314)与所述恒压油源(2)接通以实现所述刹车。