CN103836015B - 登高平台消防车及其支腿垂直油缸的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种登高平台消防车及其支腿垂直油缸的控制系统，能够减缓高压油流向切换过程中所产生的液压振动以及异常噪音。所述控制系统包括具有进油口和回油口的控制阀，所述控制阀以其第一工作油口与支腿垂直油缸的有杆腔连通，第二工作油口与支腿垂直油缸的无杆腔连通，还具有将支腿垂直油缸的无杆腔与油箱连通的泄压油路，所述泄压油路上设有节流元件以及泄压阀，所述泄压阀具有将所述泄压油路导通与断开的两个工作位。当需要收回支腿时，首先控制泄压阀打来，则泄压油路处于导通状态，无杆腔内的部分高压油可以通过节流元件排入油箱中，则闭锁高压引起的油缸变形得以部分恢复，实现油缸的预泄压，避免液压振动以及噪音。

Description

登高平台消防车及其支腿垂直油缸的控制系统

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别是涉及一种用于控制支腿垂直油缸的控制系统。本发明还涉及一种具有上述控制系统的登高平台消防车。

背景技术

登高平台消防车是集消防灭火、应急救援、高空喷射和高空工程作业等功能于一身的综合性特种设备，具有应用范围广、作业区域大、安全限位保护措施及应急操作系统完备、机动灵活、转场方便等诸多优点，因此登高平台消防车在现代化城市消防中获得广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。

随着城市高层建筑的发展，登高平台消防车越来越呈现出巨型化、高米数的发展趋势，车辆自重对支腿承载及动作稳定性的要求尤为突出。

登高平台消防车在进行上车作业前，需要首先控制下车的支腿油缸伸出，以便将车体支撑，使得车体完全脱离地面，完成上述动作的系统即为支腿控制系统。

请参考图1，图1为现有技术中支腿控制系统一种设置方式的结构简图。

现有的支腿控制系统包括油泵1’、控制阀2’、垂直油缸3’、液控单向阀4’以及溢流阀5’，控制阀2’通常为二位四通电磁换向阀，设置在油泵1’与垂直油缸3’的无杆腔连通的油路上，控制切换油路流向，改变垂直油缸3’的伸缩状态；液控单向阀4’设置在油泵1’与垂直油缸3’无杆腔的连通油路上，当需要垂直油缸3’的活塞杆伸出时，油泵1’通过液控单向阀4’向垂直油缸3’的无杆腔单向输油，液控单向阀4’的控制油口压力较低，此时的液控单向阀4’起到普通单向阀的作用，利用其闭锁功能锁住大腔油液，支撑车体重量；液控单向阀4’的控制油口与垂直油缸3’的有杆腔的进油口连通，当控制阀2’完成切换、油泵1’的输油口与垂直油缸3’的有杆腔连通时，液控单向阀4’的反向导通，垂直油缸3’的无杆腔通过液控单向阀4’与油箱连通，如图1所示。

溢流阀5’设置在油泵1’的出油口处，当垂直油缸3’顶升到最大量时，垂直油缸3’的大腔压力较大，则油泵1’与液控单向阀4’之间的高压油会通过溢流阀5’溢流到油箱中。但是，在垂直油缸3’的大腔里被封闭住的油液并不是溢流阀5’的稳态控制压力，而是由于压力超调所造成的瞬间压力峰值。

通常情况下，超调压力峰值可以超过稳态值30%，超调压力峰值的产生增大了在车辆需要下降时要开启液控单向阀4’所需的控制油压。更为重要的是，一旦液控单向阀4’开启，车辆会在自重以及液压油的双重推动下向下运动，则闭锁容腔储存的压力能骤然释放，这种压力的快速释放将伴随着很大的液压振动及噪音，俗称“炮鸣”。

因此，如何另辟蹊径，设计一种支腿垂直油缸的控制系统，以减缓高压油流向切换过程中所产生的液压振动以及异常噪音，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种支腿垂直油缸的控制系统，能够减缓高压油流向切换过程中所产生的液压振动以及异常噪音。

本发明的另一目的是提供一种具有上述控制系统的登高平台消防车，其支腿的伸缩动作平稳，支腿动作过程中不会产生异常噪音。

为解决上述技术问题，本发明提供一种支腿垂直油缸的控制系统，包括具有进油口和回油口的控制阀，所述控制阀以其第一工作油口与支腿垂直油缸的有杆腔连通，第二工作油口与支腿垂直油缸的无杆腔连通，还具有将支腿垂直油缸的无杆腔与油箱连通的泄压油路，所述泄压油路上设有节流元件以及泄压阀，所述泄压阀具有将所述泄压油路导通与断开的两个工作位。

本发明的控制系统包括节流元件以及泄压阀，当支腿伸出时，泄压阀将泄压油路断开，此时，支腿垂直油缸无杆腔内的高压油无法排出，被锁住的高压油使得支腿保持在伸出状态，以支撑整个车体；当需要收回支腿时，首先控制泄压阀打来，则泄压油路处于导通状态，无杆腔内的部分高压油可以通过节流元件排入油箱中，则闭锁高压引起的油缸变形得以部分恢复，实现油缸的预泄压；当油缸完成预泄压后，无杆腔内的压力降低到正常水平，此时再切换控制阀的工作位，可以使得无杆腔内的高压油按照一定速度排出，不会出现压力的骤变，以便支腿平稳回缩。可见，本发明的控制系统通过节流元件和泄压阀的配合，实现了对支腿垂直油缸内压力的有效控制，避免了因压力骤变引起的液压振动以及噪音。

优选地，所述泄压阀包括设置在所述泄压油路上的第一液控单向阀，所述第一液控单向阀的控制油口通过泄压控制阀与高压油源连通，所述泄压控制阀具有将所述高压油源切断或导通的两个工作位。

可以在泄压油路上设置液控单向阀，然后通过控制液控单向阀的控制油口实现对泄压油路的控制：当不需要进行预泄压时，液控单向阀起到普通单向阀的作用，利用其闭锁功能锁住无杆腔内的油液，维持支腿垂直油缸内的压力，以支撑车体；当需要进行预泄压时，向控制油口通入高压油，使得液控单向阀反向导通，则无杆腔内的部分高压油通过泄压油路排入油箱。采用液控单向阀作为泄压阀，不仅结构简单，还可以辅助实现无杆腔的闭锁，能够有效配合支腿的伸缩动作。

优选地，所述泄压控制阀为二位四通电磁换向阀，所述泄压控制阀具有泄压进油口、泄压回油口和两个工作油口，其中一个所述工作油口处于截止状态，另一个工作油口与所述第一液控单向阀的控制油口连通。

优选地，所述节流元件为节流阀或阻尼孔。

优选地，还包括控制器，所述控制器与所述泄压阀和所述控制阀信号连接；当支腿回收时，所述控制器控制所述泄压阀先于所述控制阀动作。

可以通过控制器对控制阀和泄压阀进行控制，当支腿回收时，控制泄压阀先动作，以开启泄压油路进行预泄压，降低因超调对无杆腔油压的影响，使得无杆腔的油压回复到正常水平，然后再使得控制阀切换到无杆腔回油、有杆腔进油的工作位，实现支腿的正常回缩，避免出现液压振动以及异常噪音。

优选地，在所述控制阀的第二工作油口与支腿垂直油缸的无杆腔的连通油路上还设有第二液控单向阀，所述第二液控单向阀的控制油口与支腿垂直油缸的有杆腔连通。

当无杆腔进油、有杆腔回油时，支腿向外伸出，当伸出的支腿将车辆支撑至工作高度后，控制阀切换至中位，此时利用第二液控单向阀锁住无杆腔内的油液，无杆腔承载憋压以支撑整个车体。

优选地，所述控制阀为三位四通电磁换向阀，当所述控制阀处于中位时，所述第一工作油口和第二工作油口均与所述回油口连通。

当控制阀处于中位时，可以将第一工作油口和第二工作油口均与回油口连通，以便无杆腔和有杆腔能够同时卸荷，提高卸荷效率。

优选地，还包括溢流阀，所述溢流阀的入口与油泵连通，出口与油箱连通。当油泵与无杆腔之间的油路压力过大时，可以通过溢流阀泄掉部分高压油，以限制无杆腔的压力。

本发明还公开一种登高平台消防车，包括控制支腿伸缩的支腿垂直油缸，其特征在于，所述支腿垂直油缸通过上述任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统进行控制。

由于本发明的登高平台消防车具有上述任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统，故上述任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统所产生的技术效果均适用于本发明的登高平台消防车，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中支腿控制系统一种设置方式的结构简图；

图2为本发明所提供支腿垂直油缸的控制系统在一种具体实施方式中的原理示意图。

图1中：

1’油泵、2’控制阀、3’垂直油缸、4’液控单向阀、5’溢流阀

图2中：

1控制阀、2支腿垂直油缸、3节流元件、4泄压阀、41第一液控单向阀、42泄压控制阀、5第二液控单向阀、6溢流阀、7油泵

具体实施方式

本发明的核心是提供一种支腿垂直油缸的控制系统，能够减缓高压油流向切换过程中所产生的液压振动以及异常噪音。

本发明的另一核心是提供一种具有上述控制系统的登高平台消防车，其支腿的伸缩动作平稳，支腿动作过程中不会产生异常噪音。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供支腿垂直油缸的控制系统在一种具体实施方式中的原理示意图。

本发明的支腿垂直油缸的控制系统，用于控制支腿垂直油缸2，支腿垂直油缸2具有无杆腔和有杆腔；本发明的控制系统包括控制阀1，控制阀1具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，第一工作油口与支腿垂直油缸2的有杆腔连通，第二工作油口与支腿垂直油缸2的无杆腔连通，通过控制阀1实现有杆腔进油、无杆腔回油，或者无杆腔进油、有杆腔回油；本发明的控制系统还包括泄压油路，所述泄压油路将支腿垂直油缸2的无杆腔与油箱连通，且在泄压油路上设有节流元件3以及泄压阀4，节流元件3用于限制无杆腔向油箱泄掉高压油的流量，泄压阀4用于控制泄压油路的通断，相当于开关阀；本发明的泄压阀具有两个工作位，其中一个工作位能够将泄压油路导通，当切换到另一个工作位时，泄压油路断开。

当控制阀1切换到进油口与第二工作油口连通、回油口与第一工作油口连通时，支腿垂直油缸2的无杆腔进油、有杆腔回油，在高压油的推动下，支腿垂直油缸2内的活塞杆向外伸出，从而带动支腿向外伸出；当支腿伸出到最大位移时，支腿垂直油缸2的无杆腔具有满腔的高压油，此时的泄压阀4关闭，泄压油路处于断开状态，以便高压油锁紧在无杆腔内，支撑支腿，承载车体的重量。

当上车完成相应动作、需要收车时，将控制阀1切换到进油口与第一工作油口连通、回油口与第二工作油口连通的状态，以便收回支腿；但是，诚如背景技术所述，此时如果直接切换控制阀1，支腿垂直油缸2的活塞杆会在反向高压油以及车体自重的双重作用下快速回缩，无杆腔内的压力骤然释放，导致液压振动以及噪音。因此，本发明的控制系统设有泄压油路，首先控制泄压阀4将泄压油路打开，以便无杆腔内的高压油通过节流元件3排入油箱内，以降低无杆腔内的压力，使得无杆腔内的压力恢复正常状态，对无杆腔进行预泄压，然后再切换控制阀1，以便活塞杆在压力油的推动下缓慢回缩，避免液压振动以及噪音。

需要说明的是，液压阀均具有进油口和回油口，故本文中所述的工作油口是指除了进油口和回油口以外的、与外部执行元件相连通的作业油口；本文中所有液压阀的进油口均与油泵7连通，回油口与油箱连通，不再另行说明。

另外，本发明控制系统的其他结构请参见现有技术，包括如何控制实现支腿垂直油缸2中活塞杆的伸缩等，此处不再赘述。

本发明还可以包括控制器，且控制器与控制阀1和泄压阀4均信号连接，通过控制器对控制阀1和泄压阀4的动作进行控制；当需要支腿回收时，控制器控制泄压阀4先于控制阀1动作，即首先使得泄压阀4开启，将泄压油路导通，以便支腿垂直油缸2的无杆腔内的部分高压油通过泄压油路流出，以降低闭锁高压引起的油缸变形，实现预泄压待支腿垂直油缸2的无杆腔的压力降低到正常水平时，再使得控制阀1切换到无杆腔回油、有杆腔进油的工作位，在油液的推动下使得活塞杆以一定速度回缩，进行带动支腿有控制的、正常回缩，避免出现液压振动以及异常噪音。

显然，控制器的设置使得泄压阀4和控制阀1均处于可控状态，操作者可以根据需要选择合适的预泄压的时间点，以及预泄压的时间长度；通常，泄压阀4可以先于控制阀2～4s进行动作，以保证无杆腔进行有效的预泄压。

所述信号连接是指，以有线或者无线的连接方式实现信号传递的一种连接方式。

详细地，本发明的泄压阀4可以包括第一液控单向阀41，第一液控单向阀41设置在泄压油路上，通常情况下，第一液控单向阀41的进口与油箱连通、出口与无杆腔连通，以便将泄压油路断开，此时的无杆腔进油，不进行泄压；第一液控单向阀41的控制油口能够与油泵7连通，即油泵7向控制油口输送高压油液，以便通过油泵7输送的高压油将第一液控单向阀41反向导通；在控制油口与高压油源的连接通路上设有泄压控制阀42，泄压控制阀42可以为简单的开关阀结构，具有开启与关闭两个工作位，当泄压控制阀42开启时，将控制油口与高压油源导通，当泄压控制阀42关闭时，将控制油口与高压油源断开，则泄压控制阀42通过控制油口实现对第一液控单向阀41的控制，以便断开或导通泄压油路。

也就是说，本发明的泄压阀4可以为组合阀，包括设置在泄压油路上的第一液控单向阀41，然后再在第一液控单向阀41的控制油口设置泄压控制阀42，最终通过控制泄压控制阀42作用于第一液控单向阀41，进而借助第一液控单向阀41实现对泄压油路的间接控制；此时泄压控制阀42与控制器信号连接。

当泄压阀4采用上述组合阀的结构时，不仅能够在需要对无杆腔泄压时通过泄压控制阀42将泄压油路导通，还可以在无杆腔无需泄压时将油液锁紧在无杆腔内。由于第一液控单向阀41在其控制油口没有输入的情况下起到普通单向阀的作用，也就是说，此时的第一液控单向阀41具有闭锁功能，能够阻止无杆腔内的油液外泄，以便油液保持在无杆腔内；无杆腔内的高压油可以推动活塞杆伸出并维持在所需要的长度，以承载车体重量。

泄压阀4也可以设置为简单的开关阀结构，即凡是能够实现将泄压油路导通或切断功能的开关阀结构均可以构成本发明的泄压阀4，当然，泄压阀4采用上述组合阀的结构具有较好的功能。

其中，泄压控制阀42可以为二位四通电磁换向阀，泄压控制阀42具有泄压进油口、泄压回油口和两个工作油口，定义两个工作油口为第三工作油口与第四工作油口，以区别于控制阀1的第一工作油口和第二工作油口；所述第三工作油口处于截止状态，第四工作油口与第一液控单向阀41的控制油口连通，如图2所示。

所述泄压进油口与油泵7连通，泄压回油口与油箱连通，此处定义泄压控制阀42的进油口为泄压进油口，其回油口为泄压回油口，仅是为了与控制阀1的进油口和回油口区别。

采用二位四通电磁换向阀作为泄压控制阀42，可以将其中一个工作油口（此处为第三工作油口）封堵，使其处于截止状态，则仅一个工作油口处于工作状态；本领域技术人员应该可以理解，二位四通电磁换向阀具有两个工作位，当其处于第一工作位时，泄压进油口与第四工作油口连通，泄压控制阀42通过第四工作油口向第一液控单向阀41的控制油口输送高压油，第一液控单向阀41反向导通，泄压油路处于导通状态；当其处于第二工作位时，第四工作油口与回油口连通，此时的高压油源被截止，第一液控单向阀41的控制油口没有高压油作用，第一液控单向阀41处于闭锁状态，泄压油路断开。

由于二位四通电磁换向阀较为常见，其操作稳定，可靠性较高，故可以将其不用的油口封堵，以形成仅具有启闭功能的泄压控制阀42，实现对泄压油路的有效控制。

当然，泄压控制阀42也可以采用其他开关阀的结构，具体请参照现有技术。

另外，节流元件3可以为设置在泄压油路上的节流阀，或者可以为阻尼孔；还可以通过调节流阀的开度或者阻尼孔的大小对泄压油路的流速进行调节，以控制对支腿垂直油缸2的无杆腔进行预泄压的量，保证支腿垂直油缸2的无杆腔的承载压力。

在上述基础上，还可以设置第二液控单向阀5，第二液控单向阀5设置在支腿垂直油缸2的无杆腔与控制阀1的第二工作油口的连通油路上，且第二液控单向阀5的控制油口与支腿垂直油缸2的有杆腔连通。

当控制阀1切换到进油口与第二工作油口连通、回油口与第一工作油口连通时，支腿垂直油缸2的无杆腔进油、有杆腔回油，第二液控单向阀5将由第二工作油口至无杆腔的油路单向导通，防止无杆腔内的高压油外泄；也就是说，此时的第一液控单向阀41和第二液控单向阀5均具有闭锁功能，两者共同作用，锁住无杆腔内的高压油，以支撑车体重量。当控制阀1切换到进油口与第一工作油口连通、回油口与第二工作油口连通时，支腿垂直油缸2的有杆腔进油、无杆腔回油，由于第二液控单向阀5的控制油口与有杆腔连通，则输送到有杆腔的高压油将第二液控单向阀5反向导通，以便无杆腔内的油液依次通过第二液控单向阀5、第二工作油口以及回油口流回油箱内。

进一步，第一液控单向阀41和第二液控单向阀5均可以采用锥阀型液控单向阀，锥阀型的结构更为可靠，闭锁性能更好，基本上可以实现零泄漏。

控制阀1可以设置为三位四通电磁换向阀，利用电磁铁的得电与失电使控制阀1在左右两个工作位之间切换，实现对支腿垂直油缸2的控制。当控制阀1处于左侧工作位时，进油口与第二工作油口连通，回油口与第一工作油口连通，实现无杆腔进油、有杆腔回油；当控制阀1处于右侧工作位时，进油口与第一工作油口连通，回油口与第二工作油口连通，实现有杆腔进油、无杆腔回油；当控制阀1处于中位时，可以将其第一工作油口和第二工作油口均与其回油口连通，则需要对支腿垂直油缸2进行卸荷时，可以将控制阀1切换到中位，支腿垂直油缸2的两个腔体同时与回油口连通，加快卸荷速度。

具体地，当需要收回支腿时，首先通过控制器控制泄压控制阀42先于控制阀1得电，提前的时间可以为2～4s，以控制泄压油路上的第一液控单向阀41开启，则支腿垂直油缸2的无杆腔通过节流元件缓慢释放部分液体，闭锁高压引起的油缸变形得以部分恢复，实现预泄压；预泄压使得支腿垂直油缸2无杆腔的压力恢复正常，然后控制阀1得电，切换到无杆腔回油、有杆腔进油的工作位，活塞杆在油液的压力推动下缓慢回缩，以带动支腿正常回缩，整个动作过程按照一定速度缓慢进行，不会出现液压振动以及异常噪音。

本发明的控制系统还可以包括溢流阀6，溢流阀6以其入口与油泵7连通，出口与油箱连通；当油泵7与进油腔之间的油压过高时，溢流阀6开启，以泄掉部分高压油。

本发明还提供一种登高平台消防车，包括控制支腿伸缩的支腿垂直油缸2，所述支腿垂直油缸2采用上述任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统进行控制。登高平台消防车中其他部分的结构请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的登高平台消防车及其支腿垂直油缸的控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种支腿垂直油缸的控制系统，包括具有进油口和回油口的控制阀(1)，所述控制阀(1)以其第一工作油口与支腿垂直油缸(2)的有杆腔连通，第二工作油口与支腿垂直油缸(2)的无杆腔连通，其特征在于，还具有将支腿垂直油缸(2)的无杆腔与油箱连通的泄压油路，所述泄压油路上设有节流元件(3)以及泄压阀(4)，所述泄压阀(4)具有将所述泄压油路导通与断开的两个工作位；

当支腿伸出时，所述泄压阀(4)将所述泄压油路断开，在所述控制阀切换工作位以收回支腿之前，所述泄压阀(4)将所述泄压油路导通，以便对所述无杆腔进行预泄压。

2.如权利要求1所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，所述泄压阀(4)包括设置在所述泄压油路上的第一液控单向阀(41)，所述第一液控单向阀(41)的控制油口通过泄压控制阀(42)与高压油源连通，所述泄压控制阀(42)具有将所述高压油源切断或导通的两个工作位。

3.如权利要求2所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，所述泄压控制阀(42)为二位四通电磁换向阀，所述泄压控制阀(42)具有泄压进油口、泄压回油口和两个工作油口，其中一个所述工作油口处于截止状态，另一个工作油口与所述第一液控单向阀(41)的控制油口连通。

4.如权利要求1所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，所述节流元件(3)为节流阀或阻尼孔。

5.如权利要求1-4任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述泄压阀(4)和所述控制阀(1)信号连接。

6.如权利要求5所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，在所述控制阀(1)的第二工作油口与支腿垂直油缸(2)的无杆腔的连通油路上还设有第二液控单向阀(5)，所述第二液控单向阀(5)的控制油口与支腿垂直油缸(2)的有杆腔连通。

7.如权利要求6所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，所述控制阀(1)为三位四通电磁换向阀，当所述控制阀(1)处于中位时，所述第一工作油口和第二工作油口均与所述回油口连通。

8.如权利要求7所述的支腿垂直油缸的控制系统，其特征在于，还包括溢流阀(6)，所述溢流阀(6)的入口与油泵连通，出口与油箱连通。

9.一种登高平台消防车，包括控制支腿伸缩的支腿垂直油缸，其特征在于，所述支腿垂直油缸通过上述权利要求1-8任一项所述的支腿垂直油缸的控制系统进行控制。