CN106895034A - 一种大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑机械领域，特别是涉及大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统。该顶升系统中的液压回路的执行元件不进行同步动作，而是从某组油缸开始顶升，当油缸顶升至预定行程的一半时，与其相邻的全部油缸开始顶升，以此类推，直至最后一组油缸。微差不同步循环顶升系统的顶升全过程由PLC控制系统控制，液压回路中的每个顶升油缸配有一个位移传感器测量其位移，当油缸的位置达到预定目标时，位移传感器会发出反馈信号使对应的PLC内部继电器动作实现对液压回路中对应的液压阀的控制。

Description

一种大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统

技术领域

本发明属于建筑机械领域，特别是涉及大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统。

背景技术

当前，对大型施工平台进行顶升时，大多采用同步液压控制系统进行顶升，大部分的同步液压控制系统是通过比例阀进行调节，但在实际应用中，由于每个顶升油缸所承受的载荷差异较大，导致以同样的油压供油时，无法做到所有的顶升油缸保持同步顶升，从而使得各执行元件之间的动作存在误差，因此如何合理的进行顶升是目前研究的关键技术之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，解决大型施工平台顶升的问题，使得顶升过程可以流畅的循环动作，使得大型施工平台在多液压缸顶升的情况下可以顺利的到达预定位置。

本发明是这样实现的，

一种大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，

当系统进入顶升工作状态时，从系统中的液压回路的端部执行元件作为第一组执行元件开始动作；

当第一组执行元件顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的所有油缸作为第二组执行元件开始动作；

第一组执行元件继续顶升，第一组执行元件顶升余下半程停止动作；

当第二组执行顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的除第一组动作的油缸以外的所有油缸作为第三组执行元件开始动作，以此类推；

从第一组执行元件开始动作，到最后一组执行元件停止动作，完成一个动作循环；

在最后一组进行动作的元件达到预定目标后，判断整个系统的动作是否达到预定目标；

若达到目标，则系统停止动作；

若未达到目标，则从第一组执行元件开始，重复动作循环，直至整个系统的动作达到预定目标。

进一步地：所述油缸是循环动作的，在顶升过程中，各顶升油缸的行程差和压力差在规定范围内，其施工平台的最大变形量为：

其中：[σ_e]为施工平台主结构材料的许用应力，l为两油缸之间的距离，E为施工平台主结构材料的弹性模量，h为施工平台的截面高度。

进一步地：所述的液压回路中的每个执行元件都会配有一个位移传感器测量其位移，当油缸的位移达到预定目标时，位移传感器会发出反馈信号使对应的PLC内部继电器动作实现对液压回路中对应的液压阀的控制。

进一步地：该系统包括：多个回路，每个回路中均包括顶升油箱以及与顶升油箱回路上连接的平衡阀，通过平衡阀连接的双向液压锁，每个回路通过三位四通电磁换向阀连接在主回路的二位四通电磁换向阀上，通过二位四通电磁换向阀连接单向阀与电机和液压泵连接。

进一步地，当液压系统不工作，二位四通电磁换向阀处于右位，这里的右位指的是：回路中没有油压，不进行顶升的状态，也就是顶升油缸不发生动作。三位四通电磁换向阀处于中位，这里的是中位指的是：回路中没有油压，不进行顶升的状态，也就是顶升油缸不发生动作。顶升油缸均处于静止状态，同时，双向液压锁对液压回路产生锁止。

进一步地：当系统需要进行顶升时，液压系统中的二位四通电磁换向阀的电磁铁得电，由电机带动液压泵为系统供给的液压油由二位四通电磁换向阀的左位进入系统，这里的是左位指的是：主回路中有油压，系统进入顶升状态，开始顶升。为多个回路子系统提供液压力。

进一步地：系统顶升到预定高度后，各回路中的三位四通电磁换向阀的上位得电，由液压泵供给的液压油经三位四通电磁换向阀的上位、双向液压锁的上位及平衡阀进入顶升油缸的有杆腔，使顶升油缸的活塞杆收回；

当顶升油缸的活塞杆收回预定的位移后，各回路的三位四通电磁换向阀的电磁铁失电回归中位及主回路的二位四通电磁换向阀的电磁铁失电回归右位，液压系统全部回路停止动作。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明液压回路中的各执行元件不进行同步动作，而是由某组执行元件开始，依次进行动作。由于各执行元件单独动作，所以不需要考虑同步误差，因此可以忽略不同执行元件所受负载不同的影响。

本发明采用微差不同步循环顶升系统，此顶升系统在顶升过程中可以保证施工平台的稳定性，使得施工平台平稳的顶升至预定高度。

本发明顶升过程可以实现全程自动循环顶升，形成一个流畅的顶升系统，提高了施工效率和施工进度。

本发明顶升系统通过PLC控制系统控制，则系统的可靠性高，抗干扰能力强，从而提高了系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例整体顶模系统的钢平台示意图；

图2为本发明实施例顶升系统液压原理图；

图3为本发明实施例液压顶升系统各元件动作流程图；

图4为本发明实施例顶升系统PLC梯形图；

图中：1.顶升油缸整体 2.顶升油缸 3.平衡阀 4.双向液压锁 5.三位四通电磁换向阀 6.油箱 7.二位四通电磁换向阀 8.单向阀 9.溢流阀 10.电机 11.液压泵 12.过滤器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的顶升过程为：当系统进入顶升工作状态时，从端部执行元件开始动作，当顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的所有油缸开始动作，第一组执行元件继续顶升，顶升余下半程，停止动作，当第二组油缸顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的除第一组动作的油缸以外的所有油缸开始动作，以此类推，从第一组执行元件开始动作，到最后一组执行元件停止动作，完成一个动作循环。在最后一组进行动作的元件达到预定目标后，判断整个系统的动作是否达到预定目标：若达到目标，则系统停止动作；若未达到目标，则从第一组执行元件开始，重复动作循环，直至整个系统的动作达到预定目标。

具体实施例：图1为本发明实施例整体顶膜系统的钢平台示意图。参见图1，把左上的顶升油缸编号为1，从左至右一行一行编号，则1号油缸右侧油缸为2号油缸，2号油缸右侧油缸为3号油缸，以此类推，直至9号油缸。当整体顶模系统进入顶升工作状态时，顶升油缸1开始顶升，当顶升至预定行程△_H的一半时，顶升油缸2和顶升油缸4开始顶升，当顶升油缸2和顶升油缸4顶升至预定行程△_H的一半时，顶升油缸1停止动作，顶升油缸3、顶升油缸5和顶升油缸7开始顶升，当顶升油缸3、顶升油缸5和顶升油缸7顶升至预定行程△_H的一半时，顶升油缸2和顶升油缸4停止动作，顶升油缸6和顶升油缸8开始顶升，当顶升油缸6和顶升油缸8顶升至预定行程△_H的一半时，顶升油缸3、顶升油缸5和顶升油缸7停止动作，顶升油缸9开始动作，当顶升至预定行程△_H的一半时，顶升油缸6和顶升油缸8停止动作，顶升油缸9继续动作，顶升余下半程，再从顶升油缸9开始动作，继续上述过程，完成一个动作循环。顶升系统重复动作循环，直至整体顶模系统的钢平台达到预定高度。

图2为本发明实施例顶升系统液压原理图，以四回路为例。参见图2，所设计的液压回路中包含平衡阀3和双向液压锁4，二者在一定场合下能够作为闭锁元件使用，以保证工作装置不会因自重等外部原因出现下滑、超速或串动。平衡阀还具有保持速度稳定的作用，能够满足施工平台平稳顶升的要求。液压回路中的单向阀8可以避免由于系统所受载荷突然增大等因素造成的液压油回流现象。溢流阀9可以使系统中的多余流量流回油箱，保证液压系统中的压力恒定。

当系统处于施工工作状态时，液压系统不工作，二位四通电磁换向阀7处于右位，三位四通电磁换向阀5处于中位，此时整个液压系统中没有油压产生，顶升油缸均处于静止状态。同时，双向液压锁4对液压回路产生锁止作用，使顶升油缸不会因为外部因素而产生动作。

当系统需要进行顶升时，液压系统中的二位四通电磁换向阀7的电磁铁得电，由电动机10带动液压泵11为系统供给的液压油由二位四通电磁换向阀7的左位进入系统，为四个子系统提供液压力。首先回路一中的三位四通电磁换向阀5的下位电磁铁得电，液压油由其下位经过双向液压锁4的下位及平衡阀3进入顶升油缸2的无杆腔推动顶升油缸的活塞杆伸出预定的位移△_H。之后回路一中的三位四通电磁换向阀5的电磁铁失电回归中位，回路一停止动作。然后回路二、回路三、回路四依次重复回路一动作，使各自回路中的顶升油缸活塞杆伸出预定位移△_H。从回路一的顶升油缸活塞杆开始伸出到回路四的顶升油缸活塞杆伸出△_H位移的过程为一个动作循环，当液压系统回路完成一个动作循环时，系统整体顶升△_H距离。多次重复液压系统的动作循环，直至顶升至预定高度。

系统顶升到预定高度后，需要收回顶升油缸的活塞杆，将系统的下部结构收回。此时各顶升油缸的负载相差较小，可以进行同步收回。各子回路中的三位四通电磁换向阀5的上位得电，由液压泵11供给的液压油经三位四通电磁换向阀5的上位、双向液压锁4的上位及平衡阀进入顶升油缸2的有杆腔，使顶升油缸2的活塞杆收回。当顶升油缸的活塞杆收回预定的位移后，各子回路的三位四通电磁换向阀5的电磁铁失电回归中位及主回路的二位四通电磁换向阀7的电磁铁失电回归右位，液压系统全部回路停止动作。

微差不同步循环顶升系统的液压回路中的每个顶升油缸配有一个位移传感器测量其位移，当油缸的位置达到预定目标时，位移传感器会发出反馈信号使对应的PLC内部继电器动作实现对液压回路中对应的液压阀的控制。此外，还需要在系统的施工平台及下部结构上安装位移传感器，对施工平台及下部结构的高度进行检测。整个液压顶升控制系统在运行过程中各执行元件动作的改变都是根据各位移传感器的反馈信号进行控制的。

图3为本发明实施例液压顶升系统各元件动作流程图。

PLC控制系统控制，系统得电后，电动机启动后，

参见图3可以清楚的得到微差不同步循环顶升系统各元件的动作顺序，PLC控制系统的程序以流程图为依据进行编写。图中，用阀7表示二位四通电磁换向阀7，阀5表示三位四通电磁换向阀5。二位四通电磁换向阀7电磁铁得电，回路一三位四通电磁换向阀5下位电磁铁得电，判断回路一油缸是否到位，若到位后，回路二三位四通电磁换向阀5下位电磁铁得电，若未到位，重复上述过程，直至回路一油缸到位，判断回路二油缸是否到位，若到位后，回路一三位四通电磁换向三位四通电磁换向阀5下位电磁铁失电，回路三三位四通电磁换向阀5下位电磁铁得电，若未到位，重复上述过程，直至回路二油缸到位，判断回路三油缸是否到位，若到位后，回路二三位四通电磁换向阀5下位电磁铁失电，回路四三位四通电磁换向阀5下位电磁铁得电，若未到位，重复上述过程，直至回路三油缸到位，判断回路四油缸是否到位，若到位后，回路三三位四通电磁换向阀5下位电磁铁失电，若未到位，重复上述过程，直至回路四油缸到位，若到位后，回路四三位四通电磁换向阀5下位电磁铁失电，判断上部结构是否到达预定位置，若到位后，各子回路三位四通电磁换向阀5上位电磁铁得电，判断下部结构是否提升到位，若到位后，回路中各阀失电，电动机失电，系统停止工作。

PLC控制系统选用30点欧姆龙CPM1A型PLC作为顶升系统的控制器，对PLC的各输入输出(I/O口)进行分配，具体分配结果如下表所示。

注：表中阀5和阀7分别表示图2中的三位四通电磁换向阀和二位四通电磁换向阀。

图4为本发明实施例顶升系统PLC梯形图。参见图4，梯形图的第一个梯级表示PLC上电准备，25315为PLC的特殊辅助继电器，其在PLC上通电后的第一个扫描周期内为ON，此时20000成为活动步并保持。00001为手动控制的系统关闭开关，当系统需要手动进行关闭时，断开常闭触点00001可使系统断电。当20000为活动步时，手动控制开关00000使其由OFF变为ON，则可使20001成为活动步并保持，进而使01000和01001置位，电动机得电启动，二位四通电磁换向阀电磁铁得电并置于左位，液压泵为系统供给油液。20001成为活动步还可以使20002成为活动步，使01002置位，回路一的三位四通电磁换向阀下位电磁铁线圈得电并置于下位，系统供给的油液使回路一顶升油缸活塞杆伸出。当活塞杆伸出预定位移△_H的一半后，使20003成为活动步，进而使01003置位，回路二的三位四通电磁换向阀下位电磁铁线圈得电并置于下位，系统供给的油液使回路二顶升油缸活塞杆伸出，此时回路一和回路二的顶升油缸同时顶升，当回路二的活塞杆伸出预定位移△_H的一半后，回路一位移传感器控制触点00002闭合，回路一的三位四通电磁换向阀回归中位，使20004成为活动步，进而使01004置位，以此类推，梯形图中第三、四、五、六梯级分别对液压子回路一、二、三、四进行控制，完成微差顶升动作。

当回路四的顶升油缸活塞杆伸出预定位移后，回路四的位移传感器控制触点00005闭合，使20006成为活动步，进而使01005复位，回路四的三位四通电磁换向阀回归中位，液压系统完成一个动作循环，系统停止动作。此时，系统的位移传感器会对施工平台的高度进行检测，如果施工平台的高度没有达到预定高度，则梯形图中的第八、九梯级将不被执行，程序重新扫描；如果施工平台的高度达到了预定高度，施工平台的位移传感器控制触点00006闭合，使20007成为活动步，进而使01006～01009同时置位，液压系统各子回路的三位四通电磁换向阀上位电磁铁线圈得电并置上位，所有顶升油缸活塞杆同时回收，提升下部结构。当所有下部结构都到达预定高度后，下部结构的位移传感器控制常开触点00007闭合，使20008成为活动步，进而使01006～01009、01000、01001同时复位，电动机停止工作，二位四通电磁换向阀回归右位，所有三位四通电磁换向阀全部回归中位，液压系统停止工作。下部结构的位移传感器还会控制常闭触点00007断开，使PLC控制器断电，停止扫描工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：

当系统进入顶升工作状态时，从系统中的液压回路的端部执行元件作为第一组执行元件开始动作；

当第一组执行元件顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的所有油缸作为第二组执行元件开始动作；

第一组执行元件继续顶升，第一组执行元件顶升余下半程，停止动作；

当第二组执行顶升至预定行程△_H的一半时，与其相邻的除第一组动作的油缸以外的所有油缸作为第三组执行元件开始动作，以此类推；

从第一组执行元件开始动作，到最后一组执行元件停止动作，完成一个动作循环；

在最后一组进行动作的元件达到预定目标后，判断整个系统的动作是否达到预定目标；

若达到目标，则系统停止动作；

若未达到目标，则从第一组执行元件开始，重复动作循环，直至整个系统的动作达到预定目标。

2.按照权利要求1所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：所述油缸是循环动作的，在顶升过程中，各顶升油缸的行程差和压力差在规定范围内，其施工平台的最大变形量为：

其中：[σ_e]为施工平台主结构材料的许用应力，l为两油缸之间的距离，E为施工平台主结构材料的弹性模量，h为施工平台的截面高度。

3.按照权利要求1所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：所述的液压回路中的每个执行元件都会配有一个位移传感器测量其位移，当油缸的位移达到预定目标时，位移传感器会发出反馈信号使对应的PLC内部继电器动作实现对液压回路中对应的液压阀的控制。

4.按照权利要求1所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：该系统包括：多个回路，每个回路中均包括顶升油箱以及与顶升油箱回路上连接的平衡阀，通过平衡阀连接的双向液压锁，每个回路通过三位四通电磁换向阀连接在主回路的二位四通电磁换向阀上，通过二位四通电磁换向阀连接单向阀与电机和液压泵连接。

5.按照权利要求4所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：

当液压系统不工作，二位四通电磁换向阀处于右位，三位四通电磁换向阀处于中位，顶升油缸均处于静止状态，同时，双向液压锁对液压回路产生锁止。

6.按照权利要求4所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：当系统需要进行顶升时，液压系统中的二位四通电磁换向阀的电磁铁得电，由电机带动液压泵为系统供给的液压油由二位四通电磁换向阀的左位，进入系统，为多个回路子系统提供液压力。

7.按照权利要求4所述的大型施工平台多液压缸微差不同步循环顶升系统，其特征在于：系统顶升到预定高度后，各回路中的三位四通电磁换向阀的上位得电，由液压泵供给的液压油经三位四通电磁换向阀的上位、双向液压锁的上位及平衡阀进入顶升油缸的有杆腔，使顶升油缸的活塞杆收回；

当顶升油缸的活塞杆收回预定的位移后，各回路的三位四通电磁换向阀的电磁铁失电回归中位及主回路的二位四通电磁换向阀的电磁铁失电回归右位，液压系统全部回路停止动作。