CN105645282B - 比例型分区域稳定性控制力矩限制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，包括区域检测单元、比例压力补偿阀、力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀；区域检测单元，检测起重机当前工作区域，控制比例压力补偿阀的设定压力；比例压力补偿阀为比例型压力补偿阀，可按照输入的电气信号连续的、按比例实时调定压力设定值，调定起重机在不同工作区域时具有不同的最大工作力矩；比例压力补偿阀外部设有比例压力补偿阀第一油口、比例压力补偿阀第二油口，比例压力补偿阀第一油口通过防爆阀、比例第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，比例压力补偿阀第二油口与力矩限制控制阀第一油口连通；力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀共同组成力矩限制阀，完成起重机力矩限制功能。

Description

比例型分区域稳定性控制力矩限制系统

技术领域

本发明涉及一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，属于随车起重机技术领域。。

背景技术

近年来，随着市场、技术的发展，随车起重机的起重能力不断提高，折臂起重机在我国的应用日益增加，对其作业安全的要求也日益提高。力矩限制系统的作用是对作业力矩进行限制，起到安全保护的作用。因此，力矩限制系统作为随车起重机最主要的安全防护系统，逐渐成为随车起重机的研究重点。

现有技术中均提出了基于液控式力矩限制阀实现随车起重机力矩限制的技术方案，但是该方案的力矩限制系统能够限制的最大工作力矩是唯一的。对于随车起重机，其整机工作稳定性直接受整机重心及支腿反向支撑力矩等的限制，在水平面区域内，其能够稳定工作的最大工作力矩也有所不同，为了保证整机作业的安全性，对于最大工作力矩唯一的力矩限制系统，其最大工作力矩的设定必须满足起重机在最危险的区域内作业的安全性，如此，便会造成起重机在其他区域工作时的起重能力受到损失，不利于起重机起重性能的有效利用。为解决这类问题，Palfinger提出了一种高性能稳定性控制系统（HPSC），通过回转角度传感器、长角传感器以及支腿伸出检测元件，测量起重机的工作状态，并通过具有强大的计算能力的控制器进行精确计算，实现起重机工作区域与允许的最大工作力矩的匹配。该方案可以很好的解决上述的由于最大工作力矩的唯一性带来的起重机起重能力损失的问题，提高了起重机的起重能力利用效率，但是需较多的传感器元件，提高了系统故障率，且控制器性能要求高，成本高，不适用于低成本的随车起重机的使用。

针对上述问题，需要开发一种配置简单的、低成本的、能够实现起重机工作区域与允许的最大工作力矩匹配的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：包括区域检测单元、比例压力补偿阀、力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀；

区域检测单元，包括检测单元和信号处理单元，用以检测起重机当前工作区域，通过检测单元检测起重机回转角度判定起重机的当前工作区域，经信号处理单元处理后传递给比例压力补偿阀，控制比例压力补偿阀的设定压力；

比例压力补偿阀为比例型压力补偿阀，可按照输入的电气信号连续的、按比例的实时调定其压力设定值，用以调定起重机在不同的工作区域时具有不同的最大工作力矩，实现起重机工作区域与允许的最大工作力矩匹配；比例压力补偿阀外部设有比例压力补偿阀第一油口、比例压力补偿阀第二油口，比例压力补偿阀第一油口通过防爆阀、比例第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，比例压力补偿阀第二油口与力矩限制控制阀第一油口连通；

力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀共同组成力矩限制阀，完成起重机力矩限制功能。

所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述力矩限制卸荷阀外部开设有力矩限制卸荷阀第一油口、力矩限制卸荷阀第二油口、力矩限制卸荷阀第三油口、力矩限制卸荷阀第四油口、力矩限制卸荷阀第五油口、力矩限制卸荷阀回油口、力矩限制卸荷阀控制油口。

力矩限制卸荷阀第一油口通过管路并经第一变幅平衡阀与第一变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第二油口通过管路并经并经第一变幅平衡阀与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第三油口通过管路并经第二变幅平衡阀与第二变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第四油口通过管路并经第二变幅平衡阀与第二变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第五油口通过管路并经伸缩平衡阀与伸缩油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀回油口通过管路与油箱连通。

所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述力矩限制控制阀外部设有力矩限制控制阀第一油口、力矩限制控制阀第二油口、力矩限制控制阀控制油口，力矩限制控制阀控制油口、力矩限制控制阀回油口。

力矩限制控制阀第一油口通过管路与压力补偿阀第二油口连通，力矩限制控制阀第二油口通过管路并经第二变幅平衡阀与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制控制阀控制油口通过油路并经伸缩平衡阀与伸缩油缸无杆腔连通；力矩限制控制阀回油口通过管路与油箱连通；力矩限制控制阀控制油口通过管路与力矩限制卸荷阀控制油口连通。

有益效果：本发明提供的一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，具有以下优点：

1、力矩限制限制系统可以根据起重机作业区域允许的最大工作力矩调整起重机的力矩限制值，实现分区域控制，稳定性控制性能好，安全性高；

2、力矩限制系统基于简单的控制器和压力补偿阀实现分区域控制功能，成本低，元件少，可靠性高；

3、力矩限制系统的分区域控制功能，保证了起重机安全性的同时，提高了起重机起升能力的利用效率。

附图说明

图1为本发明的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统；

图2为本发明的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统中的压力补偿阀原理图；

图3为本发明的应用实施例工作效果示意图；

图中：1-第一变幅控制联，A1-一变幅第一油口，B1-一变幅第二油口；

2-第二变幅控制联，A2-二变幅第一油口，B2-二变幅第二油口；

3-伸缩控制联，A3-伸缩第一油口，B3-伸缩第二油口；

4-区域检测单元；

5-比例压力补偿阀，P6-比例压力补偿阀第一油口，P7-比例压力补偿阀第二油口；

6-防爆阀；7-第一变幅平衡阀；8-第二变幅平衡阀；9-伸缩平衡阀；

10-力矩限制卸荷阀，P1-力矩限制卸荷阀第一油口，P2-力矩限制卸荷阀第二油口，P3-力矩限制卸荷阀第三油口，P4-力矩限制卸荷阀第四油口，P5-力矩限制卸荷阀第五油口，P6-液控单向阀阀前油口，Pil1-液控单向阀控制油口，T1-力矩限制卸荷阀回油口，S1-力矩限制卸荷阀控制油口；

11-力矩限制控制阀， P-力矩限制控制阀第一油口，I -力矩限制控制阀第二油口，Pil-力矩限制控制阀控制油口，S-力矩限制控制阀控制油口，T-力矩限制控制阀回油口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1至图3所示，一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其稳定性控制功能实现核心元件部分包括区域检测单元4、比例压力补偿阀5、力矩限制卸荷阀10和力矩限制控制阀11；

区域检测单元4，包括检测单元和信号处理单元，用以检测起重机当前工作区域，通过检测单元检测起重机回转角度判定起重机的当前工作区域，从而发出相应指令信号经信号处理单元处理后传递给比例压力补偿阀5，控制比例压力补偿阀5的设定压力。具体工作原理为：区域检测单元4通过检测起重机当前回转角度判定其工作区域，区域检测单元4的信号处理单元根据检测结果计算所需输出的电气（电流或电压）信号值大小，该电气信号传递至比例压力补偿阀5，由于比例压力补偿阀5的设定压力大小跟随电气信号的大小变动，故区域检测单元4输出的电气信号可以决定比例压力补偿阀5的压力设定值，从而可以控制第一变幅油缸无杆腔至力矩限制卸荷阀第一油口P1油路打开时所需的压力，继而调定该工作区域允许的最大工作力矩，实现起重机工作区域与该工作区域允许的最大工作力矩的匹配；

比例压力补偿阀5为比例型压力补偿阀，可以按照输入的电气信号连续的、按比例的实时调定其压力设定值，用以调定起重机在不同的工作区域时具有不同的最大工作力矩，实现起重机工作区域与允许的最大工作力矩匹配。比例压力补偿阀5外部设有比例压力补偿阀第一油口P6、比例压力补偿阀第二油口P7，比例压力补偿阀第一油口P6通过防爆阀6、比例第一变幅平衡阀7与第一变幅无杆腔连通，比例压力补偿阀第二油口P7与力矩限制控制阀第一油口P连通；

力矩限制卸荷阀10和力矩限制控制阀11共同组成力矩限制阀，完成起重机力矩限制功能，其中力矩限制卸荷阀10外部开设有力矩限制卸荷阀第一油口P1、力矩限制卸荷阀第二油口P2、力矩限制卸荷阀第三油口P3、力矩限制卸荷阀第四油口P4、力矩限制卸荷阀第五油口P5、力矩限制卸荷阀回油口T1、力矩限制卸荷阀控制油口S1，力矩限制控制阀11外部设有力矩限制控制阀第一油口P、力矩限制控制阀第二油口I、力矩限制控制阀控制油口Pil，力矩限制控制阀控制油口S、力矩限制控制阀回油口T；

力矩限制卸荷阀第一油口P1通过管路并经第一变幅平衡阀7与第一变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第二油口P2通过管路并经并经第一变幅平衡阀7与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第三油口P3通过管路并经第二变幅平衡阀8与第二变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第四油口P4通过管路并经第二变幅平衡阀8与第二变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第五油口P5通过管路并经伸缩平衡阀9与伸缩油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀回油口T1通过管路与油箱连通；

力矩限制控制阀第一油口P通过管路与压力补偿阀第二油口P7连通，力矩限制控制阀第二油口I通过管路并经第二变幅平衡阀8与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制控制阀控制油口Pil通过油路并经伸缩平衡阀9与伸缩油缸无杆腔连通；力矩限制控制阀回油口T通过管路与油箱连通；力矩限制控制阀控制油口S通过管路与力矩限制卸荷阀控制油口S1连通。

实施例：以设有比例型分区域稳定性控制力矩限制系统的折臂随车起重机为实施例，

将起重机回转区域内的不同的工作区域所对应的允许的最大工作力矩值输入区域检测单元4的信号处理单元，信号处理单元根据起重机实际作业工况及其几何尺寸计算出在最大工作力矩时第一变幅油缸无杆腔所产生的压力值，根据第一变幅油缸无杆腔的压力值计算出所需输出的电气信号值的大小，进而可以确定起重机每一个实际工作区域时区域检测单元4所应该输出的电气信号值。当区域检测单元4的检测单元检测到起重机的实际工作区域时，区域检测单元4信号处理部分单元发出相应大小的电气信号，控制比例压力补偿阀5的压力设定值在相应大小。

当起重机的实际工作力矩达到该工作区域允许的最大工作力矩时，第一变幅油缸无杆腔压力达到比例压力补偿阀5的设定压力值，比例压力补偿阀5开启，第一变幅油缸无杆腔的压力信号经防爆阀6和比例压力补偿阀5传递至力矩限制控制阀第一油口P，力矩限制控制阀11工作在卸荷状态，力矩限制控制阀第一油口P经力矩限制控制阀控制油口S传递至力矩限制卸荷阀控制油口S1，打开力矩限制卸荷阀10的液控单向阀，力矩限制卸荷阀10的卸荷油路被打开，第一变幅油缸无杆腔、第一变幅有杆腔、第二变幅有杆腔、第二变幅无杆腔、伸缩油缸无杆腔的油液经过力矩限制卸荷阀10流回油箱，操纵第一变幅控制联1使第一变幅上升或下降、第二变幅控制联2使第二变幅上升或下降、伸缩控制联3使伸出动作，第一变幅起升、第一变幅下降、第二变幅起升、第二变幅下降、伸缩伸出压力油路被低压卸荷，无法建立压力，限制了第一变幅上升、下落，第二变幅上升、下落及伸缩伸出这五个动作，从而实现了起重机只能在允许的最大工作力矩界限区域内的正常工作，实现了起重机的安全保护。

当起重机的实际工作力矩达到该工作区域允许的最大工作力矩时，第一变幅油缸无杆腔压力小于比例压力补偿阀5的设定压力值，比例压力补偿阀5关闭，第一变幅油缸无杆腔经防爆阀6和比例压力补偿阀5至力矩限制控制阀第一油口P的油路被切断，力矩限制控制阀11工作在保压状态，操纵第一变幅控制联1使第一变幅上升或下降、第二变幅控制联2使第二变幅上升或下降、伸缩控制联3使伸出动作，第一变幅起升、第一变幅下降、第二变幅起升、第二变幅下降、伸缩伸出压力油路可以正常建压，起重机可以正常工作。

上述过程中，第一变幅油缸无杆腔能够允许建立的最大压力决定了起重机工作时能够达到的实际最大工作力矩。起重机工作在不同区域时，比例压力补偿阀5的压力设定值大小根据该区域允许的最大工作力矩而定，继而第一变幅油缸无杆腔能够允许建立的最大压力与该区域允许的最大工作力矩匹配，因此可以实现起重机在工作区域内实际工作力矩在其允许的最大工作力矩界限区域范围内，实现安全保护的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：包括区域检测单元、比例压力补偿阀、力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀；

区域检测单元，包括检测单元和信号处理单元，用以检测起重机当前工作区域，通过检测单元检测起重机回转角度判定起重机的当前工作区域，经信号处理单元处理后传递给比例压力补偿阀，控制比例压力补偿阀的设定压力；

比例压力补偿阀为比例型压力补偿阀，能够按照输入的电气信号连续的、按比例的实时调定其压力设定值，用以调定起重机在不同的工作区域时具有不同的最大工作力矩，实现起重机工作区域与允许的最大工作力矩匹配；比例压力补偿阀外部设有比例压力补偿阀第一油口、比例压力补偿阀第二油口，比例压力补偿阀第一油口通过防爆阀、比例第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，比例压力补偿阀第二油口与力矩限制控制阀第一油口连通；

力矩限制卸荷阀和力矩限制控制阀共同组成力矩限制阀，完成起重机力矩限制功能。

2.根据权利要求1所述的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述力矩限制卸荷阀外部开设有力矩限制卸荷阀第一油口、力矩限制卸荷阀第二油口、力矩限制卸荷阀第三油口、力矩限制卸荷阀第四油口、力矩限制卸荷阀第五油口、力矩限制卸荷阀回油口、力矩限制卸荷阀控制油口。

3.根据权利要求2所述的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：力矩限制卸荷阀第一油口通过管路并经比例第一变幅平衡阀与第一变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第二油口通过管路并经第一变幅平衡阀与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第三油口通过管路并经第二变幅平衡阀与第二变幅油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀第四油口通过管路并经第二变幅平衡阀与第二变幅油缸有杆腔连通，力矩限制卸荷阀第五油口通过管路并经伸缩平衡阀与伸缩油缸无杆腔连通，力矩限制卸荷阀回油口通过管路与油箱连通。

4.根据权利要求1所述的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述力矩限制控制阀外部设有力矩限制控制阀第一油口P、力矩限制控制阀第二油口I、力矩限制控制阀控制油口Pil，力矩限制控制阀控制油口S、力矩限制控制阀回油口T。

5.根据权利要求4所述的比例型分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：力矩限制控制阀第一油口P通过管路与比例压力补偿阀第二油口连通，力矩限制控制阀第二油口I通过管路并经第一变幅平衡阀与第一变幅油缸有杆腔连通，力矩限制控制阀控制油口Pil通过油路并经伸缩平衡阀与伸缩油缸有杆腔连通；力矩限制控制阀回油口T通过管路与油箱连通；力矩限制控制阀控制油口S通过管路与力矩限制卸荷阀控制油口连通。