CN106629449A - 一种恒张力液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒张力液压控制系统,属于液压控制系统技术领域。该系统中,液压泵通过三位四通换向阀与液压马达的PA口和PB口连通,比例溢流阀并联在液压马达的PA口和PB口之间,蓄能器的两端分别与充满高压气体的气瓶连通和与外界空气相通,蓄能器内设置有隔离板、第一活塞、第二活塞及将第一活塞和第二活塞连接的连接杆,隔离板、第一活塞和第二活塞将蓄能器分为高压气腔、高压油腔、低压油腔及空气腔,高压油腔和低压油腔通过两位四通换向阀也与液压马达的PA口和PB口连通。本发明可使缆绳的恒张力保持恒定,具有能量消耗小、避免油温发热的特点。

Description

一种恒张力液压控制系统
技术领域
本发明涉及液压控制系统技术领域,特别涉及一种恒张力液压控制系统。
背景技术
在船舶领域中,通常需要配置液压绞车牵引设备,通过液压绞车上的缆绳收放实现绞车的恒张力功能。
绞车的恒张力功能应用场合极其多样化,对于系泊绞车而言,船舶靠近码头时,为固定船舶,通常需要将船舶系泊在码头附近,系泊绞车可具有恒张力功能,可保持系在码头上的绞车和船舶之间的缆绳维持在一定张力范围,避免因船舶的摇摆或移动,引起缆绳张力过大而导致系泊缆绳断裂的问题;对于拖曳绞车而言,因海上环境的变化,致使拖带力变化较大,当拖带力超过两个船舶之间的缆绳破断力时,易出现拉断缆绳问题,因此,拖曳绞车也常设置恒张力功能,可保持缆绳拖带张力在安全范围内;对于进行水下吊装作业的绞车而言,吊装物在海床上定位时,因船舶的颠簸,此时,绞车需要维持恒张力,使物体维持在海床的既定地点保持不动。
现有的液压绞车的恒张力功能是通过收放缆绳实现的,以使缆绳张力维持在一定范围。液压绞车实现恒张力功能主要通过在液压马达的PA口和PB口之间并列一个溢流阀,当缆绳张力过大时,液压马达的PB口压力较高,可打开溢流阀,液压油经溢流阀溢流回油箱,当缆绳张力较低时,通过液压泵主动给液压马达提供动力,使液压绞车收紧缆绳而提高张力;当缆绳张力适当时,液压马达不发生转动,液压绞车停止转动而保持恒张力。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术中,为实现液压绞车开启恒张力功能,需要一直开启液压泵,即使在液压绞车不发生转动时,液压泵的液压油将一直通过溢流阀溢流回油箱,这将会造成能量损失、系统发热等一系列问题。
发明内容
为了解决现有技术中因维持液压绞车开启恒张力功能,需要一直开启液压泵,造成能量损失、系统发热等问题,本发明实施例提供了一种恒张力液压控制系统,所述技术方案如下:
本发明实施例的一种恒张力液压控制系统,所述控制系统包括:液压泵、气瓶、蓄能器、三位四通换向阀、两位四通换向阀及比例溢流阀;
所述液压泵的输入端与油箱连通;
所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的输出端连通,所述三位四通换向阀的T口与油箱连通,所述三位四通换向阀的A口与液压马达的PA口连通,所述三位四通换向阀的B口与液压马达的PB口连通;
所述比例溢流阀并联在所述液压马达的PA口和PB口之间;
所述蓄能器的一端与充满高压气体的气瓶连通,所述蓄能器的另一端与外界空气相通,所述蓄能器内设置有隔离板、第一活塞、第二活塞和连接杆,所述隔离板将所述蓄能器分为上腔和下腔,所述上腔位于所述蓄能器与所述气瓶连通的一端,所述第一活塞滑动设置在所述上腔内,所述第一活塞将所述上腔分为高压气腔及高压油腔,所述下腔位于所述蓄能器与外界空气相通的一端,所述第二活塞滑动设置在所述下腔内,所述第二活塞将所述下腔分为低压油腔和空气腔,所述连接杆活动穿过所述隔离板,所述连接杆的两端分别与所述第一活塞和所述第二活塞连接;
所述高压油腔与所述两位四通换向阀的P口连通,所述低压油腔与所述两位四通换向阀的T口连通,所述两位四通换向阀的A口与所述液压马达的PA口连通,所述两位四通换向阀的B口与所述液压马达的PB口连通。
进一步地,所述气瓶至少设置有一个,每个所述气瓶均通过一个输送管道与所述蓄能器连通,每个所述输送管道上均设置有第一截止阀。
进一步地,每个所述气瓶还对应连通有一个充气管,每个所述充气管上均设置有第二截止阀。
优选地,所述控制系统还包括安全阀,所述安全阀的进油口与所述液压泵的输出端连通,所述安全阀的出油口与所述油箱连通,所述安全阀的控制油口与所述安全阀的进油口相连通。
优选地,所述三位四通换向阀的A口与所述液压马达的PA口之间设置有单向阀,所述单向阀的进油口与所述三位四通换向阀的A口连通,所述单向阀的出油口于所述所述液压马达的PA口连通。
进一步地,所述控制系统还包括与所述单向阀并联的平衡阀,所述平衡阀的进油口与所述单向阀的出油口连通,所述平衡阀的出油口与所述单向阀的进油口连通,所述平衡阀的先导油口与所述三位四通换向阀的B口连通。
进一步地,所述比例溢流阀的进油口与所述液压马达的PA口连通,所述比例溢流阀的出油口与所述液压马达的PB口连通,所述比例溢流阀的先导油口与所述所述比例溢流阀的进油口连通。
优选地,所述三位四通换向阀为M型机能。
优选地,所述三位四通换向阀为手动控制型。
优选地,所述两位四通换向阀为电磁控制型。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是:本发明实施例提供的恒张力液压控制系统,可实现主动恒张力及节能恒张力两种模式,切入主动恒张力模式时,两位四通换向阀断开,蓄能器不参与工作,通过控制三位四通换向阀,使液压马达实现正转、反转或停止转动,相应的使缆绳收放,使缆绳保持恒张力;切入节能恒张力模式时,三位四通换向阀断开,两位四通换向阀接通,蓄能器内的高压油腔与液压马达的PA口连通,蓄能器的低压油腔与液压马达的PB口连通,根据缆绳张力值大小,蓄能器的高压油腔和低压油腔中的液压油输送与液压马达的PA口和PB口相互流通,带动液压马达正转、反转或停止转动,进而使缆绳收放,使缆绳的恒张力保持恒定。
由上述可知,本发明实施例利用蓄能器具有储存或释放液压能源的特性,在缆绳张力过大或过小时,储存或释放液压能源,以带动液压马达正转、反转或停止转动,进而使缆绳收放,使缆绳的恒张力保持恒定,此过程并未开启液压泵,可极好的实现液压系统节能效果,由于该过程能量消耗小,控制系统不会出现油温高发热的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种恒张力液压控制系统的液压原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供的恒张力液压控制系统,是一种可适用于绞车的液压控制系统。图1为本发明实施例提供的一种恒张力液压控制系统的液压原理图,参见图1,该控制系统包括:液压泵1、气瓶11、蓄能器9、三位四通换向阀3、两位四通换向阀8及比例溢流阀6;
液压泵1的输入端与油箱13连通;
三位四通换向阀3的P口与液压泵1的输出端连通,三位四通换向阀3的T口与油箱13连通,三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口连通,三位四通换向阀3的B口与液压马达7的PB口连通;
比例溢流阀6并联在液压马达7的PA口和PB口之间;
蓄能器9的一端与充满高压气体的气瓶11连通,蓄能器9的另一端与外界空气相通,蓄能器9内设置有隔离板901、第一活塞902、第二活塞903和连接杆904,隔离板901将蓄能器9分为上腔和下腔,上腔位于蓄能器9与气瓶11连通的一端,第一活塞902滑动设置在上腔内,第一活塞902将上腔分为高压气腔905及高压油腔906,下腔位于蓄能器9与外界空气相通的一端,第二活塞903滑动设置在下腔906内,第二活塞903将下腔分为低压油腔907和空气腔908,连接杆904活动穿过隔离板901,连接杆904的两端分别与第一活塞902和第二活塞903连接;
高压油腔906与两位四通换向阀8的P口连通,低压油腔907与两位四通换向阀8的T口连通,两位四通换向阀8的A口与液压马达7的PA口连通,两位四通换向阀8的B口与液压马达7的PB口连通。
本发明实施例中的三位四通换向阀3可以为手动控制型的M型机能,三位四通换向阀3可以通过手柄操作,初始状态下,三位四通换向阀3的P口与T口相连通,A口和B口相连通,手柄将油路切换至左位时,P口与A口相连通,T口和B口相连通,并可以固定在左档位,手柄将油路切换至右位时,P口与B口相连通,T口和A口相连通,并可以固定在右档位。
本发明实施例的两位四通换向阀8为电磁控制型,电磁换向阀8的常位为断开位,得电后,油路连通。
本发明实施例的比例溢流阀6的进油口与液压马达7的PA口连通,比例溢流阀6的出油口与液压马达7的PB口连通,比例溢流阀6的先导油口与比例溢流阀6的进油口连通。
本发明实施例的恒张力液压控制系统的工作原理是:
1、绞车正常工作,当需要收缆绳时,三位四通换向阀3切换至左位,液压泵1输出高压液压油,为液压马达7的PA口提供油源,推动液压马达7顺时针转动,经液压马达7的PB口后,回油箱13,使绞车收缆;当需要放缆绳时,手动三位四通换向阀3切换至右位,液压泵1输出低压油源,为液压马达7的PB口提供油源,推动液压马达7逆时针转动,经液压马达7的PA口后,回油箱13,使绞车放缆绳。
2、绞车切换到主动恒张力状态时,电磁换向阀8断开,蓄能器11不参与工作,手动三位四通换向阀3切换至左位,缆绳张力较低时,液压泵1为液压马达7的PA口主动供油,带动液压马达顺时针转动,实现主动收缆动作,使缆绳张力升高,当缆绳张力升高到一定范围后,液压马达7的PA口压力与比例溢流阀6压力设定值相同,此时,液压马达7停止转动,液压泵1提供的液压油,将通过比例溢流阀6溢流回油箱;当缆绳张力继续升高后,缆绳带动液压马达7逆时针旋转,实现主动放缆动作,从液压泵1泵取的液压油先流过比例溢流阀6,经过比例溢流阀6后的液压油一部分进入到液压马达7的PB口为液压马达7补油,再通过液压马达7的PA口流向比例溢流阀6,形成循环,液压油的另一部分回流至油箱13。
3、当切入节能恒张力模式时,手动三位四通换向阀3处于中位,将液压泵1隔离,电磁换向阀8得电,此时蓄能器9的高压油腔906与液压马达7的PA口连通,蓄能器9的低压油腔907与液压马达7的PB口连通,当缆绳张力较小时,液压马达7的PA口的压力低于蓄能器9的高压油腔906的压力,蓄能器9的高压油腔906给液压马达7的PA口供油,推动液压马达7顺时针转动,实现主动收缆动作,此时液压马达7的PB口的液压油流向蓄能器9的低压油腔908器9的连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903向高压油腔906的方向移动,绞车进行收缆动作;当缆绳张力逐渐升高,达到一定范围值后,液压马达7的PA口的压力逐渐升高,当液压马达7的PA口的压力与高压油腔906的压力相同,此时,液压马达7停止转动;当缆绳张力继续增高时,缆绳带动液压马达7逆时针旋转,液压马达7的PB口从低压油腔907取油,液压马达7的PA口向高压油腔906中送油,进而蓄能器9内的连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903向低压油腔907的方向移动,低压油腔907中的液压油推出,并流向液压马达7的PB口,实现主动放缆动作。
具体地,本发明实施例的蓄能器9可以呈柱状,蓄能器9内可以同时存储高压油和低压油,本发明实施例中的气瓶11可以至少设置一个,且本发明实施例的每个气瓶11的容积远大于蓄能器9的容积,其内部可以存储例如氮气等高压气体,在连接杆904带动第一活塞902和第二活塞903在蓄能器9内移动时,气瓶11的压力变化不大,蓄能器9的高压油腔的压力波动较小,有利于压力稳定。
本发明实施例中,每个气瓶11均通过一个输送管道14与蓄能器11连通,每个输送管道14上均设置有第一截止阀10。当需要对气瓶11更换时,可关闭第一截止阀10。
本发明实施例中,每个气瓶11还对应连通有一个充气管15,每个充气管15上均设置有第二截止阀12,第二截止阀12为常闭形式,在需要补充高压气体时,可打开第二截止阀12,通过充气装置例如充气筒向气瓶11内充气。
本发明实施例的气瓶11和蓄能器9可以作为一个集成单元,并采用模块化设计,有利于在已经使用的液压系统中增加该模块,也易于后期的维修维护。
本发明实施例的控制系统还包括安全阀2,安全阀2的进油口与液压泵1的输出端连通,安全阀2的出油口与油箱13连通,安全阀2的控制油口与安全阀2的进油口相连通。安全阀2的作用在于控制液压泵1的输出端所输出的液压油的压力不超过预先设定值,对人身安全和设备运行起保护作用。
还有,本发明实施例的三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口之间设置有单向阀4,单向阀的进油口与三位四通换向阀3的A口连通,单向阀的出油口于液压马达7的PA口连通,以防止油路回流。
由于在三位四通换向阀3的A口与液压马达7的PA口之间设置有单向阀4,可以设置一个与单向阀4并联的平衡阀5,平衡阀5的进油口与单向阀4的出油口连通,平衡阀5的出油口与单向阀4的进油口连通,平衡阀5的先导油口与三位四通换向阀3的B口连通,以方便在液压马达4反转时,液压马达4的PA口排油。
由上述可知,本发明实施例利用蓄能器具有储存或释放液压能源的特性,在缆绳张力过大或过小时,储存或释放液压能源,以带动液压马达正转、反转或停止转动,进而使缆绳收放,使缆绳的恒张力保持恒定,此过程并未开启液压泵,可极好的实现液压系统节能效果,由于该过程能量消耗小,控制系统不会出现油温高发热的现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒张力液压控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:液压泵(1)、气瓶(11)、蓄能器(9)、三位四通换向阀(3)、两位四通换向阀(8)及比例溢流阀(6);
所述液压泵(1)的输入端与油箱(13)连通;
所述三位四通换向阀(3)的P口与所述液压泵(1)的输出端连通,所述三位四通换向阀(3)的T口与油箱(13)连通,所述三位四通换向阀(3)的A口与液压马达(7)的PA口连通,所述三位四通换向阀(3)的B口与液压马达(7)的PB口连通;
所述比例溢流阀(6)并联在所述液压马达(7)的PA口和PB口之间;
所述蓄能器(9)的一端与充满高压气体的气瓶(11)连通,所述蓄能器(9)的另一端与外界空气相通,所述蓄能器(9)内设置有隔离板(901)、第一活塞(902)、第二活塞(903)和连接杆(904),所述隔离板(901)将所述蓄能器(9)分为上腔和下腔,所述上腔位于所述蓄能器(9)与所述气瓶(11)连通的一端,所述第一活塞(902)滑动设置在所述上腔内,所述第一活塞(902)将所述上腔分为高压气腔(905)及高压油腔(906),所述下腔位于所述蓄能器(9)与外界空气相通的一端,所述第二活塞(903)滑动设置在所述下腔(906)内,所述第二活塞(903)将所述下腔分为低压油腔(907)和空气腔(908),所述连接杆(904)活动穿过所述隔离板(901),所述连接杆(904)的两端分别与所述第一活塞(902)和所述第二活塞(903)连接;
所述高压油腔(906)与所述两位四通换向阀(8)的P口连通,所述低压油腔(907)与所述两位四通换向阀(8)的T口连通,所述两位四通换向阀(8)的A口与所述液压马达(7)的PA口连通,所述两位四通换向阀(8)的B口与所述液压马达(7)的PB口连通。
2.根据权利要求1所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述气瓶(11)至少设置有一个,每个所述气瓶(11)均通过一个输送管道(14)与所述蓄能器(11)连通,每个所述输送管道(14)上均设置有第一截止阀(10)。
3.根据权利要求2所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,每个所述气瓶(11)还对应连通有一个充气管(15),每个所述充气管(15)上均设置有第二截止阀(12)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括安全阀(2),所述安全阀(2)的进油口与所述液压泵(1)的输出端连通,所述安全阀(2)的出油口与所述油箱(13)连通,所述安全阀(2)的控制油口与所述安全阀(2)的进油口相连通。
5.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述三位四通换向阀(3)的A口与所述液压马达(7)的PA口之间设置有单向阀(4),所述单向阀的进油口与所述三位四通换向阀(3)的A口连通,所述单向阀的出油口于所述所述液压马达(7)的PA口连通。
6.根据权利要求5所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括与所述单向阀并联的平衡阀(5),所述平衡阀(5)的进油口与所述单向阀(4)的出油口连通,所述平衡阀(5)的出油口与所述单向阀(4)的进油口连通,所述平衡阀(5)的先导油口与所述三位四通换向阀(3)的B口连通。
7.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述比例溢流阀(6)的进油口与所述液压马达(7)的PA口连通,所述比例溢流阀(6)的出油口与所述液压马达(7)的PB口连通,所述比例溢流阀(6)的先导油口与所述所述比例溢流阀(6)的进油口连通。
8.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述三位四通换向阀(3)为M型机能。
9.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述三位四通换向阀(3)为手动控制型。
10.根据权利要求1-3任一项所述的恒张力液压控制系统,其特征在于,所述两位四通换向阀(8)为电磁控制型。
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