CN103771305A - 一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统及其控制方法，高空作业车包括汽车底盘、转台、臂架、工作斗、转台操作箱、工作斗操作台和执行元件，液控比例调速节能控制系统的包括负载敏感液控比例多路阀、压力继电器、先导控制阀、先导供油装置、液压泵、发动机和油箱，负载敏感液控比例多路阀和压力继电器安装在转台操作箱内，先导控制阀和先导供油装置安装在工作斗操作台内，液压泵、油箱和发动机安装在汽车底盘上。本发明结构设计合理，成本低，安装维修方便；节能、降噪，在绝缘型和非绝缘型高空作业车上都可以应用，信号不受高电场、高磁场的干扰和影响，操作灵活、轻便、安全、可靠、高效。

Description

一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统及其控制方法，主要用于绝缘型或非绝缘型高空作业车，通过液控精确控制各执行元件不同动作速度所需的流量。

背景技术

高空作业车作业时，各执行机构动作速度不同，所需的流量也不同，为了使各执行机构在运行中平稳、精确、可靠、节能，必须对各执行机构进行调速控制和最大流量限制，使各执行机构的动作速度在可控的范围内作业。

目前高空作业车上采用两种比例调速控制系统：

1).压力补偿型比例流量阀和多片电磁换向阀组成的比例调速控制系统，控制各执行元件的动作速度。其缺陷是：只能设定一个执行元件动作速度所需的最大流量，其余各执行元件动作速度所需流量无法设定，使各执行元件动作速度难以控制，无法实现复合动作，还需配备电子放大器和电位器控制手柄。

2).采用带压力补偿比例多路换向阀控制各执行元件动作速度。每片阀可按各执行元件动作速度设置最大流量，可进行独立动作或两个以上的复合动作。但这种比例调速控制系统成本高，要配置PLVC可编程序控制器和电位器控制手柄，调试和维修不方便。 

上述两种比例调速控制系统，若在绝缘型带电作业高空作业车上使用，必须采用光缆传输和光电转换进行比例阀调速控制，成本高、安装困难、维修调试不便；信号容易受高电场、高磁场的干扰影响，易出错，影响安全。

中国专利公开号2652902，公开了一种液压起重控制系统，用于安全可靠地操作伸缩臂。其缺陷是：操作过程中不够精确，运行不够平稳，不能控制多个执行元件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而设计一种结构合理，操作简单，成本低，能精确地控制各个执行元件动作速度所需流量配置的用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统及其控制方法，它通过先导控制阀输出成比例的液压压力信号，控制负载敏感液控比例多路阀阀芯的位移量，使之与发动机转速相匹配，能精确地控制各个执行元件不同的动作速度所需的流量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统，所述的高空作业车包括汽车底盘、转台、臂架、工作斗、转台操作箱、工作斗操作台和执行元件，转台安装在汽车底盘上，臂架的两端分别与转台和工作斗连接，转台操作箱安装在转台上，工作斗操作台安装在工作斗上，执行元件分别与转台操作箱和臂架连接。

其特征在于：所述液控比例调速节能控制系统包括负载敏感液控比例多路阀、压力继电器、先导控制阀、先导供油装置、液压泵、发动机和油箱，负载敏感液控比例多路阀和压力继电器安装在转台操作箱内，先导控制阀和先导供油装置安装在工作斗操作台内，液压泵、油箱和发动机安装在汽车底盘上；油箱设置有出油口和回油口，出油口与液压泵连接，出油口与液压泵之间设置有滤油器。

所述的负载敏感液控比例多路阀包括至少3片液控阀，各液控阀互相并联，每个液控阀分别与一个执行元件连接；压力继电器、先导控制阀的数量与液控阀相同，每个液控阀均配置一个压力继电器和一个先导控制阀。

所述的先导控制阀设置有控制手柄和两个液控口，液压油输出的液压压力与控制手柄偏转角成正比。

所述的压力继电器上设置有梭阀，先导控制阀的两个液控口与梭阀连接。

所述的液控阀设置有两个液控口，分别与先导控制阀的两个液控口连接。

所述液压泵与先导供油装置连接，油箱的回油口与先导供油装置连接；先导供油装置与先导控制阀连接，先导控制阀与油箱的回油口连接；液压泵通过负载敏感液控比例多路阀与执行元件连接，油箱的回油口通过负载敏感液控比例多路阀与执行元件连接。

上述结构之间通过管路连接。

所述的压力继电器与发动机电连接，发动机与液压泵连接。

先导控制阀输出成比例的液压压力信号，液压压力信号控制负载敏感液控比例多路阀的阀芯的位移，使液压油通往各执行元件的流量与先导控制阀输出的液压压力信号呈线性增长，而每片液控阀的液控口都可按各执行元件动作速度限制最大流量，使各执行元件的动作速度运行平稳，不受外载影响，可进行无级调速，可独立动作和两个以上的复合动作。同时，先导控制阀输出的液压压力信号又作用在压力继电器上，将液压能转换为电能、输出的电信号控制发动机转速自动调整到液压泵供给执行元件所需最大流量设定值，当执行元件运行速度减慢时，系统中多余流量通过负载敏感液控比例多路阀中的三通流量调节阀返回油箱，达到节能、降噪、高效的比例调速节能控制效果。

本发明所述的先导供油装置包括依次连接的减压阀、单向阀和蓄能器，减压阀与液压泵连接，蓄能器与先导控制阀连接；所述的减压阀与单向阀之间还设置有安全阀，安全阀与油箱的回油口连接。主油路经减压阀减压和蓄能器存储，提供一定量的稳压油源供先导控制阀；单向阀是防止蓄能器中的液压油反流失压，安全阀是在减压阀不起作用的情况下进行压力卸荷，保证提供给先导控制阀的压力不超过设定值。

本发明所述的负载敏感液控比例多路阀上设置有一个三通流量调节阀，三通流量调节阀分别与液压泵和油箱的回油口连接。三通流量调节阀将系统中多余流量返回油箱。

本发明所述的液控阀设置有进液口和出液口，进液口和出液口分别与液压泵和油箱的回油口连接；所述的进液口上设置有一个二通流量调节阀，二通流量调节阀与执行元件之间设置有一号信号通路，三通流量调节阀与执行元件之间设置有二号信号通路，二号信号通路上设置有梭阀。二通流量调节阀根据LS信号不断地调整阀芯的起环状间隙，以便校正系统压力和执行元件所需压力之间的压差，保证执行元件的动作速度运行平稳、精确，不受外载的影响；一号信号通路和二号信号通路用于反馈执行元件中液压油产生的反馈负载压力LS信号。

本发明还提供了一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统的控制方法，其控制步骤为：

（1）从液压泵输出的主油路进入先导供油装置，经减压阀减压和蓄能器存储，提供一定量的稳压油源供先导控制阀使用。

（2）操纵先导控制阀中的控制手柄偏转角度，发出与角度成比例的液压压力信号，该液压压力信号同时作用于压力继电器和液控阀上。

液压压力信号经梭阀作用到相对应的压力继电器上，当液压压力信号达到压力继电器设定的压力值时，压力继电器接通，将液压信号转换为电信号输出，发动机接收到电信号，控制发动机油门使发动机的转速达到液压泵供给一个执行元件所需的最大流量设定值；

液压压力信号作用在液控阀上，使液控阀的阀芯位移，位移量与先导控制阀输出的液压压力信号成正比，从而使液控阀打开，液压泵与执行元件连通。

（3）液压油从液压泵经过二通流量调节阀，通过液控阀进入到执行元件。

（4）执行元件中的液压油产生反馈负载压力LS信号，LS信号分别经过一号信号通路和二号信号通路作用于二通流量调节阀和梭阀上；

二通流量调节阀根据LS信号不断地调整液控阀阀芯的起环状间隙，以便校正系统压力和执行元件所需压力之间的压差，保证二通流量调节阀出口压力和LS信号的差值保持恒定，使液控阀输出与阀芯位移开口量面积成正比，起到稳定流量的作用；

二号信号通路上的梭阀将LS信号汇合后送入三通流量调节阀，将系统中多余的油量通过三通流量调节阀返回油箱的回油口。

（5）当先导控制阀控制手柄回到中位时，作用于压力继电器组件和液控阀上的压力油通过先导控制阀卸荷，从回油口返回油箱；此时液控阀阀芯回到中位，液控阀输出流量为零，液压油无法到达执行元件，执行元件不动作；同时，当液压压力信号小于压力继电器设定的压力值时，压力继电器断开，不产生电信号，发动机油门的控制信号中断，发动机处于怠速运转状态，液压泵减少供油量，系统中的液压油通过三通流量调节阀直接返回油箱的回油口。

本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：结构设计合理，成本低，安装维修方便；节能、降噪，在绝缘型和非绝缘型高空作业车上都可以应用，信号不受高电场、高磁场的干扰和影响，操作灵活、轻便、安全、可靠、高效。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中高空作业车的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1～图2，本实施例中，高空作业车包括汽车底盘51、转台52、臂架53、工作斗54、转台操作箱55、工作斗操作台56和执行元件8，转台52安装在汽车底盘上，臂架53的两端分别与转台52和工作斗54连接，转台操作箱55安装在转台52上，工作斗操作台56安装在工作斗54上，执行元件8分别与转台操作箱55和臂架53连接。

所述液控比例调速节能控制系统的包括负载敏感液控比例多路阀1、压力继电器2、先导控制阀3、先导供油装置4、液压泵5、发动机6和油箱7，负载敏感液控比例多路阀1和压力继电器2安装在转台操作箱55内，先导控制阀3和先导供油装置4安装在工作斗操作台56内，液压泵5、油箱7和发动机6安装在汽车底盘51上；油箱7设置有出油口71和回油口72，出油口71与液压泵5连接，出油口71与液压泵5之间设置有滤油器73。

所述的负载敏感液控比例多路阀1包括4片液控阀11，各液控阀11互相并联，每个液控阀11分别与一个执行元件8连接；压力继电器2、先导控制阀3的数量与液控阀11相同，每个液控阀11均配置一个压力继电器2和一个先导控制阀3。

所述的先导控制阀3设置有控制手柄31和两个液控口，液控口a₁、液控口b₁，液压油输出的液压压力与控制手柄31的偏转角成正比。

所述的压力继电器2上设置有梭阀21，先导控制阀3的两个液控口与梭阀21连接。

所述的液控阀11设置有两个液控口，液控口a₂、液控口b₂，液控口a₂与液控口a₁连接，液控口b₂与液控口b₁连接。

所述液压泵5与先导供油装置4连接，油箱7的回油口72与先导供油装置4连接；先导供油装置4与先导控制阀3连接，先导控制阀3与油箱7的回油口72连接；液压泵5通过负载敏感液控比例多路阀1与执行元件8连接，油箱7的回油口72通过载敏感液控比例多路阀1与执行元件8连接。

上述结构之间通过管路9连接。

所述的压力继电器2与发动机6电连接，发动机6与液压泵5连接。

先导控制阀3输出成比例的液压压力信号，液压压力信号控制负载敏感液控比例多路阀1的阀芯的位移，使液压油通往各执行元件8的流量与先导控制阀3输出的液压压力信号呈线性增长，而每片液控阀11的液控口都可按各执行元件8动作速度限制最大流量，使各执行元件8的动作速度运行平稳，不受外载影响，可进行无级调速，可独立动作和两个以上的复合动作。同时，先导控制阀3输出的液压压力信号又作用在压力继电器2上，将液压能转换为电能、输出的电信号控制发动机6转速自动调整到液压泵5供给执行元件8所需最大流量设定值，当执行元件8运行速度减慢时，系统中多余流量通过负载敏感液控比例多路阀1中的三通流量调节阀返回油箱7，达到节能、降噪、高效的比例调速节能控制效果。

本实施例中，先导供油装置4包括依次连接的减压阀41、单向阀42和蓄能器43，减压阀41与液压泵5连接，蓄能器43与先导控制阀3连接；所述的减压阀41与单向阀42之间还设置有安全阀44，安全阀44与油箱7的回油口72连接。主油路经减压阀41减压和蓄能器43存储，提供一定量的稳压油源供先导控制阀3；单向阀42是防止蓄能器43中的液压油反流失压，安全阀44是在减压阀41不起作用的情况下进行压力卸荷，保证提供给先导控制阀3的压力不超过设定值。

本实施例中，负载敏感液控比例多路阀1上设置有一个三通流量调节阀12，三通流量调节阀12分别与液压泵5和油箱7的回油口72连接。三通流量调节阀12将系统中多余流量返回油箱7。

本实施例中，液控阀11设置有进液口13和出液口14，进液口13和出液口14分别与液压泵5和油箱7的回油口72连接；所述的进液口13上设置有一个二通流量调节阀15，二通流量调节阀15与执行元件8之间设置有一号信号通路16，三通流量调节阀12与执行元件8之间设置有二号信号通路17，二号信号通路17上设置有梭阀21。二通流量调节阀15根据一号信号通路16供给的LS信号不断地调整阀芯的起环状间隙，以便校正系统压力和执行元件8所需压力之间的压差，保证二通流量调节阀15出口压力和LS信号的差值恒定，确保执行元件8的动作速度运行平稳、精确，不受外载的影响；一号信号通路16和二号信号通路17用于反馈执行元件8中液压油产生的反馈负载压力LS信号。

本实施例中，液控比例调速节能控制系统的控制方法如下：

（1）从液压泵5输出的主油路进入先导供油装置4，经减压阀41减压和蓄能器43存储，提供一定量的稳压油源供先导控制阀3使用。

（2）操纵先导控制阀3中的控制手柄31偏转角度，发出与角度成比例的液压压力信号，该液压压力信号同时作用于压力继电器2和液控阀11上。

液压压力信号经梭阀21作用到相对应的压力继电器2上，当液压压力信号达到压力继电器2设定的压力值时，压力继电器2接通，将液压信号转换为电信号输出，发动机6接收到电信号，控制发动机6油门使发动机6的转速达到液压泵5供给一个执行元件8所需的最大流量设定值；

液压压力信号作用在液控阀11上，使液控阀11的阀芯位移，位移量与先导控制阀3输出的液压压力信号成正比，从而使液控阀11打开，液压泵5与执行元件8连通。

（3）液压油从液压泵5经过二通流量调节阀15，通过液控阀11进入到执行元件8。

（4）执行元件8中的液压油产生反馈负载压力LS信号，LS信号分别经过一号信号通路16和二号信号通路17作用于二通流量调节阀15和梭阀21上；

二通流量调节阀15根据LS信号不断地调整液控阀11阀芯的起环状间隙，以便校正系统压力和执行元件8所需压力之间的压差，保证二通流量调节阀15出口压力和LS信号的差值保持恒定，使液控阀11输出与阀芯位移开口量面积成正比，起到稳定流量的作用；

二号信号通路17上的梭阀21将LS信号汇合后送入三通流量调节阀12，将系统中多余的油量通过三通流量调节阀12返回油箱7的回油口72。

（5）当先导控制阀3控制手柄31回到中位时，作用于压力继电器2组件和液控阀11液控口上的压力油通过先导控制阀3卸荷，从回油口72返回油箱7；此时液控阀11阀芯回到中位，输出流量为零，液压油无法到达执行元件8，执行元件8不动作；同时，当液压压力信号小于压力继电器2设定的压力值时，压力继电器2断开，不产生电信号，发动机6油门的控制信号中断，发动机6处于怠速运转状态，液压泵5减少供油量，系统中的液压油通过三通流量调节阀12直接返回油箱7的回油口72。

上述第（2）步中，如果操作一个先导控制阀3的控制手柄31，则只有一个执行元件8动作；如果操作两个或两个以上的先导控制阀3的控制手柄31，则多个执行元件8同时动作，其原理与单个控制手柄31相同，每个先导控制阀3发出的每个液压压力信号分别作用于与之相对应的压力继电器2和液控阀11，压力继电器2将液压信号转换为电信号输出，控制发动机6油门使发动机6的转速达到液压泵5供给多个执行元件8所需最大流量设定值。由于每个执行元件8所需的最大流量值不同，发动机6的转速只能取其中的最大值输出。同时，每个液压压力信号又作用于每个液控阀11液控口上，每个液控阀11根据先导控制阀3各自控制手柄31偏转角度输出不同的液压压力信号，得到不同的输出流量，控制各自的执行元件,8平稳运行，互不干涉，系统中多余流量从三通流量调节阀12返回油箱7。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统，所述的高空作业车包括汽车底盘、转台、臂架、工作斗、转台操作箱、工作斗操作台和执行元件，转台安装在汽车底盘上，臂架的两端分别与转台和工作斗连接，转台操作箱安装在转台上，工作斗操作台安装在工作斗上，执行元件分别与转台操作箱和臂架连接；

其特征在于：所述的液控比例调速节能控制系统包括负载敏感液控比例多路阀、压力继电器、先导控制阀、先导供油装置、液压泵、发动机和油箱，负载敏感液控比例多路阀和压力继电器安装在转台操作箱内，先导控制阀和先导供油装置安装在工作斗操作台内，液压泵、油箱和发动机安装在汽车底盘上；油箱设置有出油口和回油口，出油口与液压泵连接，出油口与液压泵之间设置有滤油器；

所述的负载敏感液控比例多路阀包括至少3片液控阀，各液控阀互相并联，每个液控阀分别与一个执行元件连接；压力继电器、先导控制阀的数量与液控阀相同，每个液控阀均配置一个压力继电器和一个先导控制阀；

所述的先导控制阀设置有控制手柄和两个液控口；

所述的压力继电器上设置有梭阀，先导控制阀的两个液控口与梭阀连接；

所述的液控阀设置有两个液控口，分别与先导控制阀的两个液控口连接；

所述液压泵与先导供油装置连接，油箱的回油口与先导供油装置连接；先导供油装置与先导控制阀连接，先导控制阀与油箱的回油口连接；液压泵通过负载敏感液控比例多路阀与执行元件连接，油箱的回油口通过负载敏感液控比例多路阀与执行元件连接；

上述结构之间通过管路连接；

所述的压力继电器与发动机电连接，发动机与液压泵连接。

2.根据权利要求1所述的用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统，其特征在于：所述的先导供油装置包括依次连接的减压阀、单向阀和蓄能器，减压阀与液压泵连接，蓄能器与先导控制阀连接；所述的减压阀与单向阀之间还设置有安全阀，安全阀与油箱的回油口连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统，其特征在于：所述的负载敏感液控比例多路阀上设置有一个三通流量调节阀，三通流量调节阀分别与液压泵和油箱的回油口连接。

4.根据权利要求3所述的用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统，其特征在于：所述的液控阀设置有进液口和出液口，进液口和出液口分别与液压泵和油箱的回油口连接；所述的进液口上设置有一个二通流量调节阀，二通流量调节阀与执行元件之间设置有一号信号通路，三通流量调节阀与执行元件之间设置有二号信号通路，二号信号通路上设置有梭阀。

5.根据权利要求1～4任一项所述的用于高空作业车的液控比例调速节能控制系统的控制方法，其控制步骤为：

（1）从液压泵输出的主油路进入先导供油装置，经减压阀减压和蓄能器存储，提供一定量的稳压油源供先导控制阀使用；

（2）操纵先导控制阀中的控制手柄偏转角度，发出与角度成比例的液压压力信号，该液压压力信号同时作用于压力继电器和液控阀上；

液压压力信号经梭阀作用到相对应的压力继电器上，当液压压力信号达到压力继电器设定的压力值时，压力继电器接通，将液压信号转换为电信号输出，发动机接收到电信号，控制发动机油门使发动机的转速达到液压泵供给一个执行元件所需的最大流量设定值；

液压压力信号作用在液控阀上，使液控阀的阀芯位移，位移量与先导控制阀输出的液压压力信号成正比，从而使液控阀打开，液压泵与执行元件连通；

（3）液压油从液压泵经过二通流量调节阀，通过液控阀进入到执行元件；

（4）执行元件中的液压油产生反馈负载压力LS信号，LS信号分别经过一号信号通路和二号信号通路作用于二通流量调节阀和梭阀上；

二通流量调节阀根据LS信号不断地调整液控阀阀芯的起环状间隙，以便校正系统压力和执行元件所需压力之间的压差，保证二通流量调节阀出口压力和LS信号的差值保持恒定，使液控阀输出与阀芯位移开口量面积成正比；

二号信号通路上的梭阀将LS信号汇合后送入三通流量调节阀，将系统中多余的油量通过三通流量调节阀返回油箱的回油口；

（5）当先导控制阀控制手柄回到中位时，作用于压力继电器组件和液控阀上的压力油通过先导控制阀卸荷，从回油口返回油箱；此时液控阀阀芯回到中位，液控阀输出流量为零，液压油无法到达执行元件，执行元件不动作；同时，当液压压力信号小于压力继电器设定的压力值时，压力继电器断开，不产生电信号，发动机油门的控制信号中断，发动机处于怠速运转状态，液压泵减少供油量，系统中的液压油通过三通流量调节阀直接返回油箱的回油口。

Images