CN107500150A - 一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，包括液压泵、双向液压马达和换向阀，所述液压泵的出油口与换向阀的A油口连接，所述换向阀的D油口与油箱之间串接有背压阀；所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口通过第一导油管连接，所述双向液压马达的第二进出油口与换向阀的C油口通过第二导油管连接；所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口之间串接有一个平衡阀，所述平衡阀的控制油口与第二导油管连接，所述平衡阀的控制油口与第二导油管之间串接有调针阀；还包括与所述双向液压马达并联的先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的遥控口串接有远程控制溢流阀。该系统不但可靠性高、操作简单而且成本低。

Description

一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，属于液压控制技术领域。
背景技术
普通船用起重机在海上作业时，是通过卷扬机回转和改变起重臂的跨度，将起重吊钩移至本方货场上方，吊起货物后移至目标船的货场上方，放下货物，实现载荷在岸／船或船／船之间的吊装的。由于作业船舶之间通常会因风浪的影响相对上下运动，从而造成下放中的载荷与上升的船体发生碰撞，或已放落到甲板上的载荷由于船体的下沉出现再次悬空的现象，这都会给海上对驳吊装的效率和安全性带来不利影响。特别是对救生艇吊放艇或舰船进行弹药等危险品补给时，决不允许出现这样的情况。因此，补偿装置是海洋平台吊机的重要装置之一。装有智能化补偿系统的起重机，可以避免由于绳索松驰而产生冲击，减小海浪对起重机收放过程的影响,保障设备和人员的安全。
中国专利ZL201120135854.2恒张力波浪补偿装置公开了一种重型海洋起重机起升前进行快速波浪补偿以选择最佳起吊时机的恒张力波浪补偿装置；但是该恒张力补偿装置要靠另一台恒张力绞车和一套恒张力逻辑信号处理系统来实现恒张力控制，因此存在设备复杂、可靠性不高、成本高的缺点。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种可靠性高、操作简单且成本低的系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，包括液压泵、双向液压马达和换向阀，所述换向阀用于切换双向液压马达的进、出油口从而改变双向液压马达的旋转方向，所述系泊绞车通过双向液压马达驱动；所述换向阀具有A、B、C、D四个油口，所述液压泵的出油口与换向阀的A油口连接，所述换向阀的D油口与油箱之间串接有背压阀，所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口通过第一导油管连接，所述双向液压马达的第二进出油口与换向阀的C油口通过第二导油管连接；所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口之间串接有一个平衡阀，所述平衡阀的控制油口与第二导油管连接，所述平衡阀的控制油口与第二导油管之间串接有调针阀；还包括与所述双向液压马达并联的先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的遥控口串接有远程控制溢流阀。
恒张力控制要求绞车在运动的负载下，在释放、保持和牵引时缆绳保持较恒定的直线张力，张力大小可在一定范围内设定与调整。采用恒张力控制，既能维持对控制目标的恒定约束，避免控制目标过于“自由”，又能防止突发约束过大以至损伤控制目标现象的发生。
对于同层缆绳，恒定的缆绳张力意味着马达输出扭矩的相对恒定，无论是作为“马达工况”牵引缆绳还是作为“泵工况”释放缆绳。对于定排量马达，扭矩的恒定说明马达高压腔工作压力恒定（忽略低压腔压力的变化）。也就是说，恒张力液压绞车的操作是基于这样一个原理：即液压绞车的输出拉力与绞车的供油压力成正比。因此，缆绳张力的控制可通过调节液压系统压力来实现。
本发明通过液压泵向液压绞车提供动力，被动式恒张力控制的基础就是设置一个远程控制溢流阀，用于限制作用在双向液压马达上的压力。这样，在正常操作条件下，远程控制溢流阀完全关闭，对绞车的操作不起任何影响。当船体的重量造成液压绞车所受的负载高于压力设定等级时，缆绳处于放绳状态，将控制溢流阀调整到最大流量全速收绳的方向，则全部的流量通过打开的先导式溢流阀流入作为泵工况的液压马达进油口，从而增大了绞车的放绳速度，绞车速度的增大进而导致先导式溢流阀的再次关闭，又使马达压力增大，同时又减小了放绳速度。当达到某一个平衡点上时，液压绞车将停止运动并开始收绳。这样通过调节远程控制溢流阀的设定压力，可以得到期望的下放和提升速度。当船舶定位时，缆绳上的负载随波浪变化，但绞车上的压力设定不变。当绞车负载超过压力设定时，缆绳放绳；当绞车负载小于压力设定时缆绳收绳。
本发明通过设置与所述双向液压马达并联的先导式溢流阀，先导调节溢流阀允许通过远程控制溢流阀设定溢流压力，这样在压绞车按正常操作模式下放重物，一旦重物下放到水里，就通过远程控制溢流阀降低压力设定等级，从而防止先导式溢流阀打开时液压油在高压下全部流入液压马达，导致液压马达在高压油的冲击下损坏，而且可以保证绞车的缆绳始终保持张紧状态。
本发明中平衡阀在液压马达的排油腔产生足够的背压，形成制动力矩，起到动态制动的作用，保证液压马达不被超速运转。只有当压力油通过调针阀进入平衡阀的先导口，才能稳定的下放重物。当控制溢流阀动作时，液压马达的压力就开始受到限制，且不受压力补偿方向阀位置的影响。因为液压马达排量一定，最高压力受限后，液压马达的输出拉力也就一定。因此，如果此时缆绳张力太高，液压绞车将被克服并放出缆绳，即液压马达受其重力驱动排油，相当于液压泵；而液压泵则受液压马达排油驱动，进油压力大于出油压力，成了靠液压能驱动的液压马达，从而使液压泵反转，即液压泵反方向供油，从而松出缆绳，从而使缆绳的张力保持恒定。
上述技术方案的进一步改进是：所述液压泵的出油口处并联有溢流阀。
上述技术方案的进一步改进是：所述双向液压马达包括第一双向液压马达和第二双向液压马达，所述第一双向液压马达、第二双向液压马达可通过切换阀切换为并联或串联。这样，液压绞车由两个液压马达按串联或并联的方式驱动，由切换阀选择液压绞车的操作模式，即低速大扭矩或高速小扭矩两种操作模式。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的液压原理示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，如图1所示，包括液压泵8、双向液压马达1和换向阀6，所述换向阀6用于切换双向液压马达1的进、出油口从而改变双向液压马达1的旋转方向，所述系泊绞车通过双向液压马达1驱动；所述换向阀6具有A、B、C、D四个油口，所述液压泵8的出油口与换向阀6的A油口连接，所述换向阀6的D油口与油箱1之间串接有背压阀7；所述双向液压马达1的第一进出油口与换向阀6的B油口通过第一导油管连接，所述双向液压马达1的第二进出油口与换向阀6的C油口通过第二导油管连接。所述液压泵8的出油口处并联有溢流阀。
所述双向液压马达1的第一进出油口与换向阀的B油口之间串接有一个平衡阀5，所述平衡阀5的控制油口与第二导油管连接，所述平衡阀5的控制油口与第二导油管之间串接有调针阀9。
本实施例还包括与所述双向液压马达1并联的先导式溢流阀4，所述先导式溢流阀4的遥控口串接有远程控制溢流阀3。
所述双向液压马达1包括第一双向液压马达和第二双向液压马达，所述第一双向液压马达、第二双向液压马达可通过切换阀2切换为并联或串联。这样，液压绞车由两个液压马达按串联或并联的方式驱动，由切换阀2选择液压绞车的操作模式，即低速大扭矩或高速小扭矩两种操作模式。
本实施例中液压泵8用于向液压绞车提供动力，点划线方块E里的元件就是恒张力液压绞车的基本控制模块。被动式恒张力控制的基础就是一个远程控制溢流阀3，用于限制作用在双向液压马达1上的压力，先导调节溢流阀4允许通过远程控制溢流阀3设定溢流阀压力。在正常操作条件下，控制溢流阀3完全关闭，对绞车的操作不起任何影响。液压泵8给液压绞车上的低速大扭矩液压马达1提供动力。换向阀6调节系统流量并控制液压马达旋向和速度。
平衡阀5在液压马达1的排油腔产生足够的背压，形成制动力矩，起到动态制动的作用，保证液压马达不被超速运转。只有当压力油通过可调针阀9进入平衡阀先导口，才能稳定的下放重物。当控制溢流阀3动作时，液压马达的压力就开始受到限制，且不受压力补偿方向阀位置的影响。因为液压马达排量一定，最高压力受限后，液压马达的输出拉力也就一定。因此，如果此时钢丝绳张力太高，液压绞车将被克服并放出钢丝绳。即使当压力补偿方向阀处在收绳方向也是如此。
在使用时，液压绞车按正常操作模式下放重物，一旦重物下放到水里，就通过控制溢流阀3降低压力设定等级。此时，当船体的重量造成液压绞车所受的负载高于压力设定等级时，缆绳处于放绳状态。将远程控制溢流阀3调整到最大流量全速收绳的方向，则全部的流量通过打开的先导式溢流阀流入4作为泵工况的液压马达进油口，从而增大了绞车的放绳速度，绞车速度的增大进而导致先导式溢流4阀的再次关闭，又使液压马达压力增大，同时又减小了放绳速度。当达到某一个平衡点上时，液压绞车将停止运动并开始收绳。通过调节控制溢流阀3的设定压力，可以得到期望的下放和提升速度。当船舶定位时，缆绳上的负载随波浪变化，但缆绳上的张力保持不变。当绞车负载超过压力设定时，缆绳放绳；当绞车负载小于压力设定时缆绳收绳。
这种被动式恒张力系统的响应基本取决于绞车的惯性量和内部的摩擦力。液压绞车是否能完全补偿船体运动带来的张力变化能力受到绞车马达最大速度的限制。船体重量要求绞车能在低速大扭矩状态下运行，因此使用低速大扭矩马达的优势更加明显。但当被动式恒张力液压绞车一直在全速操作时，液压泵一直供应液压油，此时会产生大量的热量，因而对于这种形式的恒张力液压绞车必须保证有足够的冷却来防止液压系统的过热。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，包括液压泵、双向液压马达和换向阀，所述换向阀用于切换双向液压马达的进、出油口从而改变双向液压马达的旋转方向，所述系泊绞车通过双向液压马达驱动；其特征在于：所述换向阀具有A、B、C、D四个油口，所述液压泵的出油口与换向阀的A油口连接，所述换向阀的D油口与油箱之间串接有背压阀；所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口通过第一导油管连接，所述双向液压马达的第二进出油口与换向阀的C油口通过第二导油管连接；
所述双向液压马达的第一进出油口与换向阀的B油口之间串接有一个平衡阀，所述平衡阀的控制油口与第二导油管连接，所述平衡阀的控制油口与第二导油管之间串接有调针阀；
还包括与所述双向液压马达并联的先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的遥控口串接有远程控制溢流阀。
2.根据权利要求1所述的系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，其特征在于：所述液压泵的出油口处并联有溢流阀。
3.根据权利要求1所述的系泊绞车的被动式恒张力液压控制系统，其特征在于：所述双向液压马达包括第一双向液压马达和第二双向液压马达，所述第一双向液压马达、第二双向液压马达可通过切换阀切换为并联或串联。
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