CN105645283A - 分区域稳定性控制力矩限制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分区域稳定性控制力矩限制系统，包括区域检测单元、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，通过检测单元检测起重机回转角度判定起重机工作区域是在A区或B区，控制压力补偿阀换向阀的工作位是在a工作位或b工作位；压力补偿阀，实现起重机在A区和B区时具有不同的最大工作力矩，包括压力补偿阀换向阀和压力补偿阀溢流阀，压力补偿阀外部设有压力补偿阀第一油口、压力补偿阀第二油口，压力补偿阀第一油口通过防爆阀、第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，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
技术领域
本发明涉及一种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，本发明提供一种分区域稳定性控制力矩限制系统，可以分区域稳定性控制。
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、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，包括检测单元和控制单元，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工作区域是在A区或B区，经控制单元处理后传递给压力补偿阀换向阀，控制压力补偿阀换向阀的工作位是在a工作位或b工作位；
压力补偿阀，用以实现起重机在A区和B区时具有不同的最大工作力矩，包括压力补偿阀换向阀和压力补偿阀溢流阀，压力补偿阀外部设有压力补偿阀第一油口、压力补偿阀第二油口，压力补偿阀第一油口通过防爆阀、第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，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。
作为优选方案，所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述压力补偿阀换向阀为电磁控制两位两通换向阀，内部设有压力补偿阀换向阀第一油口、压力补偿阀换向阀第二油口。
所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述压力补偿阀溢流阀用以实现力矩限制控制阀先导控制腔的压力补偿，实现当起重机工作在工作区域A时的最大起重力矩大于在工作区域B时的最大起重力矩。
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为本发明的分区域稳定性控制力矩限制系统；
图2为本发明的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-压力补偿阀，51-压力补偿阀换向阀，52-压力补偿阀溢流阀，P6-压力补偿阀第一油口，P7-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，一种分区域稳定性控制力矩限制系统，包括区域检测单元4、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用以检测起重机当前工作区域，通过区域检测单元检测起重机回转角度判定起重机工作区域是在A区或B区，从而发出相应指令经信号处理控制单元处理后传递给压力补偿阀换向阀51，控制压力补偿阀换向阀51的工作位是在a工作位或者是在b工作位；
如图2所示，压力补偿阀5用以实现起重机在A区和B区时具有不同的最大工作力矩，包括压力补偿阀换向阀51和压力补偿阀溢流阀52，压力补偿阀5外部设有压力补偿阀第一油口P6、压力补偿阀第二油口P7，压力补偿阀第一油口P6通过防爆阀6、第一变幅平衡阀7与第一变幅无杆腔连通，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；
压力补偿阀换向阀51为电磁控制两位两通换向阀，内部设有压力补偿阀换向阀第一油口Pa、压力补偿阀换向阀第二油口Pb；
压力补偿阀溢流阀52用以实现力矩限制控制阀11先导控制腔的压力补偿，实现当起重机工作在工作区域A时的最大起重力矩大于在工作区域B时的最大起重力矩；
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，
当区域检测单元4的检测单元检测到起重机工作在工作区域A时，区域检测单元4信号处理部分发出高电平信号，压力补偿阀换向阀51工作在a工作位，压力补偿阀换向阀51的连通油路被单向阀阻断，压力补偿阀溢流阀52起增压作用，第一变幅油缸无杆腔的压力信号经防爆阀6和压力补偿阀溢流阀52传递至力矩限制控制阀第一油口P；当起重机作业力矩达到工作区域A的力矩限制设定值时，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，从而实现了工作区域A的安全保护。
当区域检测单元4的检测单元检测到起重机工作在工作区域B时，区域检测单元4信号处理部分发出低电平信号，压力补偿阀换向阀51工作在b工作位，压力补偿阀换向阀51的连通油路被打开，压力补偿阀溢流阀52的增压作用被屏蔽，第一变幅油缸无杆腔的压力信号经防爆阀6和压力补偿阀换向阀51传递至力矩限制控制阀第一油口P；当起重机作业力矩达到工作区域B的力矩限制设定值时，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，从而实现了工作区域B的安全保护。
上述过程中，当压力补偿阀溢流阀52工作时，可以允许第一变幅油缸无杆腔产生更大的工作压力才能使力矩限制阀工作在卸荷状态，因此，起重机工作在工作区域A时允许的最大工作力矩大于在工作区域B时允许的最大工作力矩，即形成如图3中所示的工作效果示意图。
为了将工作原理阐述的更加清晰明了，本实施例中的分区域稳定性控制系统仅列举了划分成两个工作区域进行分区域控制的情况，按照本发明中所阐述的原理，增加压力补偿阀5的数量及调节其压力设定值，可以增加分区域控制的工作区域数量，从而提高分区域控制的控制精度。
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 (7)
1.一种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、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，包括检测单元和控制单元，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工作区域是在A区或B区，经控制单元处理后传递给压力补偿阀换向阀，控制压力补偿阀换向阀的工作位是在a工作位或b工作位；
压力补偿阀，用以实现起重机在A区和B区时具有不同的最大工作力矩，包括压力补偿阀换向阀和压力补偿阀溢流阀，压力补偿阀外部设有压力补偿阀第一油口、压力补偿阀第二油口，压力补偿阀第一油口通过防爆阀、第一变幅平衡阀与第一变幅无杆腔连通，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所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述压力补偿阀换向阀为电磁控制两位两通换向阀，内部设有压力补偿阀换向阀第一油口、压力补偿阀换向阀第二油口。
3.根据权利要求1所述的分区域稳定性控制力矩限制系统，其特征在于：所述压力补偿阀溢流阀用以实现力矩限制控制阀先导控制腔的压力补偿，实现当起重机工作在工作区域A时的最大起重力矩大于在工作区域B时的最大起重力矩。
4.根据权利要求1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。
5.根据权利要求4所述的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。
6.根据权利要求1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。
7.根据权利要求6所述的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。
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