CN104743447B - 一种侧装卸起重机液压控制系统 - Google Patents

一种侧装卸起重机液压控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种侧装卸起重机液压控制系统，包括与发动机(1)连接的由液压泵一(2‑1)和液压泵二(2‑2)构成的双排量液压泵(2)；液压泵(2)通过负载自适应合流阀(3)与多路换向阀(5)连接；多路换向阀(5)连接执行机构(9)。本发明能够在不同负载压力下可实现对起重机执行机构动作速度切换，降低发动机的最大输出功率，降低系统成本和系统发热量；不需要单独采用电气控制系统，只依靠负载自适应合流阀即可降低发动机在整个作业过程中的最大输出功率以及速度切换，系统简单、可靠；能够传递系统最大工作压力，对各执行机构动作进一步进行精确的控制，保证了吊装作业的安全稳定性和同步性；并提高了系统元件的使用寿命。

Description

一种侧装卸起重机液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种侧装卸起重机液压控制系统，属于侧装卸起重机液压控制技术领域。
背景技术
侧装卸起重机是一种将前后两台吊机分别固定在半挂车或者汽车底盘进行侧面装卸作业的起重装置，主要进行多种规格集装箱的装卸。通常情况下，进行轻载吊装时，为了提高工作效率，要求执行机构快速动作；在进行重载吊装时，为了保证稳定性和安全性，要求执行机构低速作业。目前，多数定量泵液压系统对工程机械执行机构动作速度的控制多数是采用阀控节流的方式来控制执行机构的动作速度，这种方式需要操作人员根据执行机构动作进行实时人为操作，而且采用这种节流方式，液压泵输出的总流量并没有因为执行机构动作速度的降低而减少，多余流量只能通过多路换向阀内部的主溢流阀流回油箱，这将造成整车能耗增大，系统发热严重，长期如此将对整车系统及液压元件产生不利影响。
在目前大多数发动机驱动液压泵的动力系统中，发动机的输出功率随着液压泵的输出功率的增大而增大，而发动机的成本也随着发动机的最大输出功率的增大而增高，因此，如果采用上述节流调速的方式对整车执行机构的动作速度进行控制，虽然通往执行机构的有效流量减少了，但是液压泵输出总流量并没有减少，发动机的输出功率并没有随着整车系统所需流量的减少而降低；相反，发动机最大输出功率一直维持在较高点，这将使发动机能耗增加。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种侧装卸起重机液压控制系统，不仅能够解决侧装卸起重机不同负载工况下高低速切换的问题，而且能够显著提高牵引车发动机输出功率的利用率，降低系统成本和系统发热量。系统简单、可靠，保证吊机吊装作业的安全稳定性和同步性，并提高系统元件的使用寿命。
为了实现上述目的，本侧装卸起重机液压控制系统包括与发动机连接的液压泵；
所述液压泵为双排量液压泵，由液压泵一和液压泵二构成双液压泵系统；
所述液压泵通过负载自适应合流阀与多路换向阀连接；
所述多路换向阀连接执行机构。
进一步，所述负载自适应合流阀集成有溢流阀、电磁卸荷阀、单向阀和外控顺序阀；所述单向阀和外控顺序阀与液压泵二连接。
进一步，所述多路换向阀集成有前吊机多路换向阀和后吊机多路换向阀，所述前吊机多路换向阀和后吊机多路换向阀与所述液压泵连接。
进一步，所述执行机构包括前吊机执行机构和后吊机执行机构。
进一步，所述负载自适应合流阀与所述多路换向阀之间连接过滤系统中的高压过滤器；
所述多路换向阀通过过滤系统中的回油过滤器连接液压油箱。
进一步，所述多路换向阀与所述执行机构之间分别连接双向液压锁、双向平衡阀和单向平衡阀。
进一步，所述双向液压锁包括前吊机双向液压锁和后吊机双向液压锁；
前吊机执行机构中的前吊机支腿变幅油缸、前吊机支腿伸缩油缸和前吊机滑移油缸分别通过所述前吊机双向液压锁中的前吊机支腿变幅油缸双向液压锁、前吊机支腿伸缩油缸双向液压锁和前吊机滑移油缸双向液压锁与所述多路换向阀中的前吊机支腿变幅油缸控制联、前吊机支腿伸缩油缸控制联和前吊机滑移油缸控制联连接；
后吊机执行机构中的后吊机支腿变幅油缸、后吊机支腿伸缩油缸和后吊机滑移油缸分别通过所述后吊机双向液压锁中的后吊机支腿变幅油缸双向液压锁、后吊机支腿伸缩油缸双向液压锁和后吊机滑移油缸双向液压锁与所述多路换向阀中的后吊机支腿变幅油缸控制联、后吊机支腿伸缩油缸控制联和后吊机滑移油缸控制联连接。
进一步，执行机构中的前吊机下臂变幅油缸与后吊机下臂变幅油缸分别通过所述双向平衡阀中的前吊机下臂双向平衡阀和后吊机下臂双向平衡阀与所述多路换向阀中的前吊机下臂油缸控制联和后吊机下臂油缸控制联连接。
进一步，执行机构中的前吊机上臂变幅油缸与后吊机上臂变幅油缸分别通过所述单向平衡阀中的前吊机上臂油缸单向平衡阀和后吊机上臂油缸单向平衡阀与所述多路换向阀中的前吊机上臂油缸控制联和后吊机上臂油缸控制联连接。
与现有技术相比，本侧装卸起重机液压控制系统的有益效果是：
1、本发明的泵源模块采用液压泵和负载自适应合流阀，其中液压泵为双排量泵，负载自适应合流阀在不同负载压力下可实现对起重机执行机构动作速度切换，降低发动机的最大输出功率，降低系统成本和系统发热量；
2、本发明不需要单独采用电气控制系统，只依靠负载自适应合流阀即可降低发动机在整个作业过程中的最大输出功率以及速度切换，系统简单、可靠；
3、本发明前、后吊机多路换向阀采用相互串联的工作方式，传递系统最大工作压力，对各执行机构动作进一步精确控制，保证了吊机吊装作业的安全稳定性和同步性；
4、本发明过滤系统采用高压过滤器以及回油过滤器提高系统液压油的清洁度，提高系统元件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的液压控制系统原理图；
图2为本发明中负载自适应合流阀原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本侧装卸起重机液压控制系统包括与发动机1连接的液压泵2；
所述液压泵2为双排量液压泵，由液压泵一2-1和液压泵二2-2构成双液压泵系统；
所述液压泵2通过负载自适应合流阀3与多路换向阀5连接；
所述多路换向阀5连接执行机构9。
由液压泵2和负载自适应合流阀3组成的泵源模块不仅可以和独立的发动机动力单元配合使用，而且也能和以取力器形式输出动力的牵引车单元一起使用，从而将大大提高本控制系统的使用范围。
如图2所示，进一步，所述负载自适应合流阀3集成有溢流阀3-1、电磁卸荷阀3-2、单向阀3-3和外控顺序阀3-4；所述单向阀3-3和外控顺序阀3-4与液压泵二2-2连接。
进一步，所述多路换向阀5集成有前吊机多路换向阀5-1和后吊机多路换向阀5-2，所述前吊机多路换向阀5-1和后吊机多路换向阀5-2与所述液压泵2连接。
进一步，所述执行机构9包括前吊机执行机构9-1和后吊机执行机构9-2。
前吊机多路换向阀5-1和后吊机多路换向阀5-2的各工作联规格完全相同，且为比例控制；多路换向阀5的不同工作联能够实现前后吊机不同执行机构动作的流量控制，保证了吊机执行机构9动作的稳定性和同步性；当前后吊机的某一执行机构动作失步时，可以通过手动或者程序控制来对单个吊机进行单独调节，实现同步，进而满足偏载要求。
前后吊机的主支腿可以通过执行机构9中的前吊机支腿变幅油缸9-1-1、前吊机支腿伸缩油缸9-1-2、后吊机支腿变幅油缸9-2-1和后吊机支腿伸缩油缸9-2-2来实现支腿的变幅和伸缩动作，因此，前后吊机就可以根据具体路况来调节支腿之间的跨距，提高了整车应用的广泛性。
进一步，所述负载自适应合流阀3与所述多路换向阀5之间连接过滤系统4中的高压过滤器4-1；
所述多路换向阀5通过过滤系统4中的回油过滤器4-2连接液压油箱10。
高压过滤器4-1和回油过滤器4-2保证了系统液压油的清洁度，提高了系统元件工作可靠性，延长系统元件的使用寿命。
进一步，所述多路换向阀5与所述执行机构9之间分别连接双向液压锁6、双向平衡阀7和单向平衡阀8。
进一步，所述双向液压锁6包括前吊机双向液压锁6-1和后吊机双向液压锁6-2；
前吊机执行机构9-1中的前吊机支腿变幅油缸9-1-1、前吊机支腿伸缩油缸9-1-2和前吊机滑移油缸9-1-5分别通过所述前吊机双向液压锁6-1中的前吊机支腿变幅油缸双向液压锁6-1-1、前吊机支腿伸缩油缸双向液压锁6-1-2和前吊机滑移油缸双向液压锁6-1-3与所述多路换向阀5中的前吊机支腿变幅油缸控制联5-1-2、前吊机支腿伸缩油缸控制联5-1-3和前吊机滑移油缸控制联5-1-6连接；
后吊机执行机构9-2中的后吊机支腿变幅油缸9-2-1、后吊机支腿伸缩油缸9-2-2和后吊机滑移油缸9-2-5分别通过所述后吊机双向液压锁6-2中的后吊机支腿变幅油缸双向液压锁6-2-1、后吊机支腿伸缩油缸双向液压锁6-2-2和后吊机滑移油缸双向液压锁6-2-3与所述多路换向阀5中的后吊机支腿变幅油缸控制联5-2-2、后吊机支腿伸缩油缸控制联5-2-3和后吊机滑移油缸控制联5-2-6连接。
所述前吊机支腿变幅油缸双向液压锁6-1-1、前吊机支腿伸缩油缸双向液压锁6-1-2和前吊机滑移油缸双向液压锁6-1-3，以及后吊机支腿变幅油缸双向液压锁6-2-1、后吊机支腿伸缩油缸双向液压锁6-2-2和后吊机滑移油缸双向液压锁6-2-3可以在吊机工作过程中对相应的执行机构进行有效锁止，防止连接多路阀和执行机构之间的软管失效时造成执行机构回缩，提高了整车作业的安全性和稳定性。
其中，前吊机滑移油缸双向液压锁6-1-3和后吊机滑移油缸双向液压锁6-2-3，可以在整车行驶过程中对滑移油缸进行锁止，防止由于前后起重机自身惯性出现在行走方向上的前后移动，增加起重机的安全性，使该吊机尤其适用于对不同规格集装箱的装卸，进而提高了整车使用的广泛性。
进一步，执行机构9中的前吊机下臂变幅油缸9-1-3与后吊机下臂变幅油缸9-2-3分别通过所述双向平衡阀7中的前吊机下臂双向平衡阀7-1和后吊机下臂双向平衡阀7-2与所述多路换向阀5中的前吊机下臂油缸控制联5-1-4和后吊机下臂油缸控制联5-2-4连接。
所述双向平衡阀7中的前吊机下臂双向平衡阀7-1和后吊机下臂双向平衡阀7-2可以分别实现对执行机构9中的前吊机下臂变幅油缸9-1-3和后吊机下臂变幅油缸9-2-3的动作进行稳定控制，并且可以对其进行有效锁止，防止连接多路阀和上述执行机构之间的软管失效时造成执行机构回缩，提高了整车作业的安全性和稳定性。
进一步，执行机构9中的前吊机上臂变幅油缸9-1-4与后吊机上臂变幅油缸9-2-4分别通过所述单向平衡阀8中的前吊机上臂油缸单向平衡阀8-1和后吊机上臂油缸单向平衡阀8-2与所述多路换向阀5中的前吊机上臂油缸控制联5-1-5和后吊机上臂油缸控制联5-2-5连接。
所述单向平衡阀8中的前吊机上臂油缸单向平衡阀8-1和后吊机上臂油缸单向平衡阀8-2可以分别实现对执行机构9中的前吊机上臂变幅油缸9-1-4和后吊机上臂变幅油缸9-2-4的稳定动作控制，并且可以对上述执行机构进行有效锁止，防止连接多路阀和上述执行机构之间的软管失效时造成执行机构回缩，提高了整车作业的安全性和稳定性。
本侧装卸起重机液压控制系统的工作原理是：
当侧装卸起重机进行装卸作业时，液压泵2输出的压力油，首先经过负载自适应合流阀3，然后通过过滤系统4的高压过滤器4-1，流向起重机的前吊机多路换向阀5-1和后吊机多路换向阀5-2，再通过安装在各执行机构上的双向液压锁6、双向平衡阀7、单向平衡阀8，控制前后两台起重机各自的执行机构9，执行机构9工作腔中的油液再经过多路换向阀5进行回油，最后液压油经过回油过滤器4-2流回液压油箱10。
在本侧装卸起重机液压控制系统中，主要利用负载自适应合流阀3来实现整车在不同负载压力发动机最大输出功率恒定以及整车速度切换。溢流阀3-1为系统的主溢流阀，用于确定系统的最高工作压力；电磁卸荷阀3-2为主油路卸荷阀，用于在紧急工况下实现整车的急停以及系统过载保护；单向阀3-3可以保护液压泵二2-2避免承受系统高压，避免液压泵2的过载工作；外控顺序阀3-4用于当系统工作压力达到设定值时，自动对液压泵二2-2进行卸荷。
在常规状态下，电磁卸荷阀3-2处于失电卸荷状态，此时液压泵2的双联泵液压泵一2-1和液压泵二2-2输出的流量全部通过电磁卸荷阀3-2的回油口流回液压油箱10，整车无法进行吊装作业；整车开始工作，电磁卸荷阀3-2得电，系统压力在达到外控顺序阀3-4的设定值之前，双排量液压泵2输出的压力油全部流向前吊机多路换向阀5-1和后吊机多路换向阀5-2，此时系统在大流量下快速动作，整车工作效率较高；当整车在吊装过程的某一状态下系统工作压力达到外控顺序阀3-4的设定值时，系统将通过外控顺序阀3-4对液压泵二2-2进行卸荷，流向前后吊机的流量将减少，整车进入重载低速工况进行作业，进而提高了整车作业的安全性和平稳性。
本发明对发动机最大输出功率的具体实现过程如下：
溢流阀3-1设定的系统最大工作压力为ΔP，液压泵一2-1的输出流量为Q1，液压泵二2-2的输出流量为Q2，流向前后吊机的系统总流量为Q3，外控顺序阀3-4设定的卸荷压力值为ΔP1，由于液压泵2为等排量双联泵，所以此处设定Q1＝Q2＝Q；这样，整车的整个工作过程将分为以下两个典型工况：
工况一：系统工作压力≤ΔP/2轻载工况，此时液压泵二2-2不卸荷，系统最大工作压力为ΔP/2，双泵输出总流量Q3＝(Q1+Q2)流向前后吊机，执行机构快速动作；此时，液压泵2的最大输出功率为：
P1＝ΔP/2×(Q1+Q2)＝ΔP×Q，式1；
工况二：系统工作压力ΔF/2＜P≤P1重载工况，此时系统工作压力值达到了外控顺序阀3-4的设定值，将对液压泵二2-2进行卸荷，流向整车系统总流量Q3＝Q1，此时执行机构低速动作，系统最大工作压力为ΔP，液压泵最大输出功率：
P2＝ΔP×Q1＝ΔP×Q，式2；
通过上述计算，对比式1和式2可知，利用负载自适应合流阀3可以实现侧装卸起重机在整个吊装过程中在不同的负载压力下实现“轻载高速、重载低速”的速度切换，显著提高了整车的工作效率，同时发动机最大输出功率能维持在ΔP×Q，能够保证整车工作需要，且不会造成发动机多余的能耗，提高发动机的工作效率。
侧装卸起重机工作时，多路换向阀5的各路工作联进油。根据实际所需装卸的集装箱尺寸的大小，通过多路换向阀5中的前吊机滑移油缸控制联5-1-6和后吊机滑移油缸控制联5-2-6控制前后吊机的前吊机滑移油缸9-1-5和后吊机滑移油缸9-2-5，来调整前后吊机之间的间距，满足集装箱吊装要求；通过多路换向阀5中的前吊机支腿变幅油缸控制联5-1-2、前吊机支腿伸缩油缸控制联5-1-3和后吊机多路换向阀首联5-2-1、后吊机支腿变幅油缸控制联5-2-2，来实现前后吊机主支腿的变幅和伸缩，将整车固定。
然后，吊机开始吊装作业，在整车进行集装箱吊装作业的过程中，主要是通过多路换向阀5中的前吊机下臂油缸控制联5-1-4、前吊机上臂油缸控制联5-1-5和后吊机下臂油缸控制联5-2-4、后吊机上臂油缸控制联5-2-5控制前后吊机的执行机构9中的前吊机下臂变幅油缸9-1-3、前吊机上臂变幅油缸9-1-4和后吊机下臂变幅油缸9-2-3、后吊机上臂变幅油缸9-2-4，由于多路换向阀5为比例控制阀，因此可以通过上下吊臂的复合动作来实现集装箱的垂直起落。
在前后两台吊机的上下吊臂进行装卸作业时，其中后吊机执行机构9-2中的后吊机下臂变幅油缸9-2-3和后吊机上臂变幅油缸9-2-4产生的最大压力信号通过后吊机多路换向阀首联5-2-1，即后吊机多路换向阀首联5-2-1中的LS信号口传递到前吊机多路换向阀尾联5-1-7的LX信号口，从而实现信号传递；然后再通过多路换向阀5内部构成的梭阀网将前后吊机执行机构产生的最大压力信号传递到前吊机多路换向阀首联5-1-1内部的三通流量阀，至此将确定整车的最大工作压力，液压泵2将在此压力下向整车输出压力油，实现了前后吊机的同步稳定动作。
通过上述实施例的分析可知，本发明的泵源模块采用液压泵和负载自适应合流阀，负载自适应合流阀在不同负载压力下可实现对起重机执行机构动作速度切换，降低发动机的最大输出功率，降低系统成本和系统发热量；不需要单独采用电气控制系统，只依靠负载自适应合流阀即可降低发动机在整个作业过程中的最大输出功率以及速度切换，系统简单、可靠；本发明前、后吊机多路换向阀采用相互串联的工作方式，传递系统最大工作压力，对各执行机构动作进一步精确控制，保证了吊机吊装作业的安全稳定性和同步性；本发明中的过滤系统采用高压过滤器以及回油过滤器提高系统液压油的清洁度，提高系统元件的使用寿命。

Claims (7)

1.一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
包括与发动机(1)连接的液压泵(2)；
所述液压泵(2)为双排量液压泵，由液压泵一(2-1)和液压泵二(2-2)构成双液压泵系统；
所述液压泵(2)通过负载自适应合流阀(3)与多路换向阀(5)连接；
所述多路换向阀(5)连接执行机构(9)；
所述负载自适应合流阀(3)集成有溢流阀(3-1)、电磁卸荷阀(3-2)、单向阀(3-3)和外控顺序阀(3-4)；所述单向阀(3-3)和外控顺序阀(3-4)与液压泵二(2-2)连接；
所述多路换向阀(5)集成有前吊机多路换向阀(5-1)和后吊机多路换向阀(5-2)，所述前吊机多路换向阀(5-1)和后吊机多路换向阀(5-2)与所述液压泵(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
所述执行机构(9)包括前吊机执行机构(9-1)和后吊机执行机构(9-2)。
3.根据权利要求1所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
所述负载自适应合流阀(3)与所述多路换向阀(5)之间连接过滤系统(4)中的高压过滤器(4-1)；
所述多路换向阀(5)通过过滤系统(4)中的回油过滤器(4-2)连接液压油箱(10)。
4.根据权利要求1所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
所述多路换向阀(5)与所述执行机构(9)之间分别连接双向液压锁(6)、双向平衡阀(7)和单向平衡阀(8)。
5.根据权利要求4所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
所述双向液压锁(6)包括前吊机双向液压锁(6-1)和后吊机双向液压锁(6-2)；
前吊机执行机构(9-1)中的前吊机支腿变幅油缸(9-1-1)、前吊机支腿伸缩油缸(9-1-2)和前吊机滑移油缸(9-1-5)分别通过所述前吊机双向液压锁(6-1)中的前吊机支腿变幅油缸双向液压锁(6-1-1)、前吊机支腿伸缩油缸双向液压锁(6-1-2)和前吊机滑移油缸双向液压锁(6-1-3)与所述多路换向阀(5)中的前吊机支腿变幅油缸控制联(5-1-2)、前吊机支腿伸缩油缸控制联(5-1-3)和前吊机滑移油缸控制联(5-1-6)连接；
后吊机执行机构(9-2)中的后吊机支腿变幅油缸(9-2-1)、后吊机支腿伸缩油缸(9-2-2)和后吊机滑移油缸(9-2-5)分别通过所述后吊机双向液压锁(6-2)中的后吊机支腿变幅油缸双向液压锁(6-2-1)、后吊机支腿伸缩油缸双向液压锁(6-2-2)和后吊机滑移油缸双向液压锁(6-2-3)与所述多路换向阀(5)中的后吊机支腿变幅油缸控制联(5-2-2)、后吊机支腿伸缩油缸控制联(5-2-3)和后吊机滑移油缸控制联(5-2-6)连接。
6.根据权利要求4所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
执行机构(9)中的前吊机下臂变幅油缸(9-1-3)与后吊机下臂变幅油缸(9-2-3)分别通过所述双向平衡阀(7)中的前吊机下臂双向平衡阀(7-1)和后吊机下臂双向平衡阀(7-2)与所述多路换向阀(5)中的前吊机下臂油缸控制联(5-1-4)和后吊机下臂油缸控制联(5-2-4)连接。
7.根据权利要求4所述的一种侧装卸起重机液压控制系统，其特征在于，
执行机构(9)中的前吊机上臂变幅油缸(9-1-4)与后吊机上臂变幅油缸(9-2-4)分别通过所述单向平衡阀(8)中的前吊机上臂油缸单向平衡阀(8-1)和后吊机上臂油缸单向平衡阀(8-2)与所述多路换向阀(5)中的前吊机上臂油缸控制联(5-1-5)和后吊机上臂油缸控制联(5-2-5)连接。
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