CN107975510B - 一种液压缸控制系统及应用其的起重机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液压缸控制系统及应用其的起重机，包括控制器，及压力传感器、长度传感器、流量控制阀Ⅰ和流量控制阀Ⅱ；压力传感器与伸缩芯管连接，传感器用于检测伸缩芯管腔的压力变化；长度传感器与吊臂连接，长度传感器用于检测吊臂的臂长信号变化；压力传感器、长度传感器分别向控制器传输压力及长度信号，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ或流量控制阀Ⅱ；当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ时，流量控制阀Ⅰ控制补油；当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ时，流量控制阀Ⅱ控制泄油。本发明的液压缸控制系统控制补油、泄油的流量稳定，保证伸缩芯管及时补油泄油；能够实现对高压腔补油，独立工作，不受系统背压影响。

Description

一种液压缸控制系统及应用其的起重机
技术领域
本发明涉及一种液压缸控制系统及应用其的起重机，属于起重机液压缸领域。
背景技术
五节臂起重机的吊臂伸缩机构一般由两个液压缸和绳排组成，目前国内外起重机基本上都采用这种方案。近几年市场上出现了一种新型伸缩机构，由一个二级液压缸和绳排组成，这种伸缩机构重量较轻，吊臂内部空间布置较方便，整机稳定性和吊臂性能有一定提高。
现有五节臂双缸加绳排伸缩机构控制方式如下：如图1所示，液压缸Ⅰ5和液压缸Ⅱ4共用一油源，通过伸缩控制阀1、平衡阀Ⅰ2和平衡阀Ⅱ3配合来控制两个液压缸的运动。其中液压缸Ⅱ4的无杆腔通过液压缸Ⅰ5的伸缩芯管来供油，液压缸Ⅱ4的有杆腔与液压缸Ⅰ5的有杆腔相连。
二级液压缸加绳排伸缩机构控制方式如下：如图2所示，两个单级液压缸变为一个二级液压缸，控制原理基本相同。由多路阀来的压力油通过伸缩控制阀1分三路供给二级液压缸6。二级液压缸6的第一级缸无杆腔与第二级缸的无杆腔分别供油，第一级缸的有杆腔与第二级缸的有杆腔为共用油路。
以上两种液压系统，在液压缸I内部和二级液压缸内部都需要放置伸缩芯管，这样才能保证下级油缸的正常供油。由于伸缩芯管随着油缸的运动而运动，内部的封闭容腔会产生变化，这样就需要对伸缩芯管进行补油泄油，以保证伸缩芯管的安全工作。
图3为现有技术中双缸液压系统的补油泄油方案。通过伸缩控制阀内的补油泄油模块对伸缩芯管进行补油泄油。该模块主要构成有溢流阀7、电磁换向阀8和单向阀9。工作原理如下：1)液压缸I5伸出时，伸缩芯管封闭的容积增大，芯管内产生负压，此时需要补油，T口的油液经过单向阀9，进入D口油路，再进入D1口，补充到液压缸I5的伸缩芯管内。2)液压缸I5缩回时，伸缩芯管封闭容积减小，芯管内部产生高压，此时需要泄油释放压力，否则芯管会爆裂或者产生弯曲变形。此时Y4不得电，电磁换向阀下位工作，伸缩芯管内高压油通过D1口流向D口，D口压力经过电磁换向阀8和溢流阀7卸荷到T口，溢流阀7一般设置为5MPa。
上述补油泄油模块只能适用于双缸伸缩液压系统，其特点是低压补油，即伸缩芯管内压力较低，通过T口的回油背压就能对芯管进行补油，对于二级缸伸缩液压系统是不适用的，原因如下：双缸伸缩液压系统的液压缸II的平衡阀是设置在液压缸I伸缩芯管和液压缸II无杆腔之间，伸缩芯管直接连通伸缩控制阀的D口。而二级液压缸伸缩系统第二级缸筒的平衡阀是设置在伸缩控制阀与伸缩芯管之间，平衡阀后连通无杆腔，是高压腔，需要补油时，从T口来的低压油无法通过平衡阀到达伸缩芯管高压腔，因此这就需要一种新的液压控制系统来对二级液压缸的伸缩芯管进行补油泄油。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种液压缸控制系统，可为双缸伸缩液压系统或二级液压缸伸缩系统，提供伸缩芯管的补油泄油需求。本发明还同时提供了一种应用上述液压缸控制系统的起重机。
为了实现上述目的，本发明采用的一种液压缸控制系统，包括控制器，及分别与控制器连接的压力传感器、长度传感器、流量控制阀Ⅰ和流量控制阀Ⅱ；
所述压力传感器与伸缩芯管连接，压力传感器用于检测伸缩芯管腔的压力变化；所述长度传感器与吊臂连接，长度传感器用于检测吊臂的臂长信号变化；
所述压力传感器、长度传感器分别向控制器传输压力及长度信号，所述控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ或流量控制阀Ⅱ；
当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ时，流量控制阀Ⅰ控制补油；
当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ时，流量控制阀Ⅱ控制泄油。
作为改进，当压力传感器检测到伸缩芯管腔压力降低，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ，所述流量控制阀Ⅰ根据电流值大小调节从P口进入的补油流量。
作为进一步改进，补充的油液通过单向阀、电磁换向阀和防爆阀后进入到伸缩芯管腔。
作为改进，当压力传感器检测到伸缩芯管腔压力增加，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ，所述流量控制阀Ⅱ根据电流值大小调节从D口流出的泄油流量。
作为进一步改进，泄出的油液通过流量控制阀Ⅱ回到T口油箱。
另外，本发明还提供了一种起重机，该起重机中应用上述任一项所述的液压缸控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过控制器、与控制器连接的压力传感器和长度传感器，实时检测伸缩芯管腔的压力、吊臂臂长的信号变化，并且通过控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ和流量控制阀Ⅱ，控制补油、泄油的流量稳定，保证伸缩芯管及时补油泄油。
2)本发明的液压缸控制系统能够实现对高压腔补油，独立工作，不受系统背压影响。
附图说明
图1为现有五节臂双缸加绳排伸缩机构的结构示意图；
图2为现有二级液压缸加绳排伸缩机构的结构示意图；
图3为现有双缸液压系统的补油泄油模块结构示意图；
图4为本发明的液压缸控制系统的结构示意图；
图5为本发明的液压缸控制系统的补油泄油控制流程图；
图中：1、伸缩控制阀，2、平衡阀Ⅰ，3、平衡阀Ⅱ，4、液压缸Ⅱ，5、液压缸Ⅰ，6、二级液压缸，7、溢流阀，8、电磁换向阀，9、单向阀，10、压力传感器，11、流量控制阀Ⅰ，12、流量控制阀Ⅱ，13、防爆阀，14、活塞杆，15、第一级缸筒，16、第二级缸筒。
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明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图4所示，一种液压缸控制系统，包括控制器，及分别与控制器连接的压力传感器10、长度传感器、流量控制阀Ⅰ11和流量控制阀Ⅱ12；
所述压力传感器10与伸缩芯管连接，压力传感器10用于检测伸缩芯管腔的压力变化；所述长度传感器与吊臂连接，长度传感器用于检测吊臂的臂长信号变化；
所述压力传感器10、长度传感器分别向控制器传输压力及长度信号，所述控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ11或流量控制阀Ⅱ12；
当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ11时，流量控制阀Ⅰ11控制补油；
当控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ12时，流量控制阀Ⅱ12控制泄油。
作为实施例的改进，当压力传感器10检测到伸缩芯管腔压力降低，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ11，所述流量控制阀Ⅰ11根据电流值大小调节从P口进入的补油流量。
作为实施例的进一步改进，补充的油液通过单向阀9、电磁换向阀8和防爆阀13后进入到伸缩芯管腔。液压缸伸缩芯管出口设置防爆阀13，对液压缸进行安全保护。
作为实施例的改进，当压力传感器10检测到伸缩芯管腔压力增加，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ12，所述流量控制阀Ⅱ12根据电流值大小调节从D口流出的泄油流量。
作为实施例的进一步改进，泄出的油液通过流量控制阀Ⅱ12回到T口油箱。
上述液压缸控制系统中，采用的流量控制阀Ⅰ11、流量控制阀Ⅱ12为带压力补偿的电比例阀，通过流量只与阀口开度有关，这样可以保证系统在不同吊臂角度、不同压力下，补油泄油流量的稳定。
采用的溢流阀7为系统安全阀，当系统达到设定压力时，系统卸荷。
采用的单向阀9在伸缩芯管泄油时，阻止压力油通过，使多余油液完全通过流量控制阀Ⅱ12。
采用的电磁换向阀8分别与流量控制阀Ⅰ11、流量控制阀Ⅱ12联动工作，提高了系统稳定性。
采用的防爆阀13为常通路，可以让压力传感器实时检测到伸缩芯管的压力，另一方面保证油缸安全，防止管路破裂，油缸下滑。
另外，本发明还提供了一种起重机，该起重机中应用上述任一项所述的液压缸控制系统。
本发明的具体工作过程如图5所示：
1、补油过程
当位于活塞杆14和第二级缸筒16间的第一级缸筒15伸出时，伸缩芯管腔(与第二级缸筒无杆腔共用)容积增大，此时需要补充油液。系统中压力传感器10检测到伸缩芯管腔的压力降低，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器经过逻辑运算，赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ11，而流量控制阀Ⅰ11根据电流值大小调节从P口进入的补油流量。补充的油液通过单向阀9和电磁换向阀8(此时得电，工作在上位)以及防爆阀13进入到伸缩芯管腔。
2、泄油过程
当第一级缸筒15缩回时，伸缩芯管腔容积减小，此时需要泄掉多余油液。系统中压力传感器10检测到伸缩芯管腔压力增加，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器经过逻辑运算，赋给一定的电流值给流量控制阀Ⅱ12，而流量控制阀Ⅱ12根据电流值大小调节从D口流出的泄油流量。单向阀9反向关闭，电磁换向阀8得电，工作在上位，油液只能通过流量控制阀Ⅱ12回到T口油箱。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种液压缸控制系统，其特征在于，液压缸包括第一级缸筒和第二级缸筒，第一级缸筒位于第二级缸筒和活塞杆之间，伸缩芯管设置在活塞杆上，伸缩芯管腔与第二级缸筒的无杆腔连通，
控制系统包括控制器，及分别与控制器连接的压力传感器（10）、长度传感器、流量控制阀Ⅰ（11）和流量控制阀Ⅱ（12）；
所述压力传感器（10）与伸缩芯管连接，压力传感器（10）用于检测伸缩芯管腔的压力变化；所述长度传感器与吊臂连接，长度传感器用于检测吊臂的臂长信号变化；
当压力传感器（10）检测到伸缩芯管腔压力降低，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅰ（11），所述流量控制阀Ⅰ（11）根据电流值大小调节从Ｐ口进入的补油流量；补充的油液经P口通过流量控制阀Ⅰ（11）、单向阀（9）、电磁换向阀（8）、D口和防爆阀（13）后进入到伸缩芯管腔；
当压力传感器（10）检测到伸缩芯管腔压力增加，同时由力限器的长度传感器检测到臂长信号变化，压力及长度信号反馈给控制器，控制器赋给一定的电流值于流量控制阀Ⅱ（12），所述流量控制阀Ⅱ（12）根据电流值大小调节从D口流出的泄油流量；伸缩芯管腔泄出的油液通过防爆阀后经过D口通过电磁换向阀、流量控制阀Ⅱ（12）回到T口油箱。
2.一种起重机，其特征在于，该起重机中应用有如权利要求1所述的液压缸控制系统。
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