CN108996414A - 一种轮胎吊卷扬系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎吊卷扬系统，包括：电控泵、压力补偿器、电比例换向阀、二位三通阀、压力传感器、平衡阀、电比例减压阀、平衡重油缸大腔、卷扬机构、卷扬制动器、卷扬马达、重物、平衡重油缸小腔、三位四通阀、蓄能器、二通插装阀及定量泵。本发明还公开了一种轮胎吊卷扬控制方法，包括：第一步，卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程控制；第二步，卷扬起时能量再利用过程控制；第三步，配重油缸一般工况伸出和回缩控制。本发明针对现有轮胎吊卷扬下落采用平衡阀进行节流调速而导致较高的功率损失而设计的，大大的降低了系统不必要的功率损失、系统发热量、发动机燃油消耗率。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎吊卷扬系统及控制方法，属于轮胎吊卷扬系统技术领域。
背景技术
目前，轮胎吊卷扬系统普遍是通过平衡阀的节流作用调节卷扬下落速度。采用这样的下落方式，吊重的重力势能并没有得到利用，而是转化为了液压油的热能，导致了系统发热量增加，液压系统温度升高。为了降低液压系统的温度，就需要额外增大液压系统的散热器功率。目前，针对此系统存在问题，为了降低系统产热、散热器功率、燃油消耗，也有将轮胎吊卷扬系统改为闭式系统，或是通过泵/马达二次元件进行能量回收的方式。目前轮胎吊的可拆卸配重普遍是通过配重油缸提起，在轮胎吊工作过程中配重相对转台固定不动，配重油缸加配重组成的机构没有得利用。
卷扬下落采用平衡阀节流调速，吊重重力势能转化为液压油的热能，系统发热量大，如果散热不及时，影响系统可靠性、液压元件的使用寿命。为了使系统能够及时散热，需要增大散热器功率，进一步增加了燃油消耗。轮胎吊卷扬系统如果改为闭式系统，或是通过泵/马达二次元件进行能量回收的方式，系统成本增加较多，对于中小吨位轮胎吊来说难以承受。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种轮胎吊卷扬系统及控制方法，利用配重油缸、蓄能器回收吊重重力势能的技术原理及控制方法，从而实现节能，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种轮胎吊卷扬系统，包括：电控泵1、压力补偿器2、电比例换向阀3、上二位三通阀4、上压力传感器5、平衡阀6、电比例减压阀7、平衡重油缸大腔8、卷扬机构9、卷扬制动器10、卷扬马达11、重物12、平衡重油缸小腔13、下压力传感器14、三位四通阀15、二位二通阀16、蓄能器17、二通插装阀18、中二位三通阀19、下二位三通阀20及定量泵21；所述电控泵1的输出端分别与压力补偿器2和二位二通阀16连接，所述压力补偿器2的输出端与电比例换向阀3连接，电比例换向阀3的输出端分别与上二位三通阀4和卷扬马达11连接，上二位三通阀4的输出端与平衡阀6连接，平衡阀6的输出端与卷扬马达11连接，所述卷扬马达11的输出端与制动器10、卷扬机构9连接；所述三位四通阀15分别与上二位三通阀4、二通插装阀18、下二位三通阀20、平衡重油缸小腔13、二位二通阀16、平衡重油缸大腔8连接，所述平衡重油缸小腔13与平衡重油缸大腔8相连，二通插装阀18分别与中二位三通阀19和蓄能器17相连，所述二位二通阀16的输出端分别与上二位三通阀4、三位四通阀15和二通插装阀18连接，所述下二位三通阀20与定量泵21连接；所述电比例减压阀7与平衡阀6连接，根据系统的控制需求给6提供压力；所述上压力传感器5与平衡阀6连接，下压力传感器14是连接在上二位三通阀4与二位二通阀16之间的回路上。
作为上述技术方案的改进，所述重物12是通过钢丝绳、吊钩和卷扬机9进行连接。
具体地，所述控制方法包括：第一步：卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程控制；第二步：卷扬起时能量再利用过程控制；第三步：配重油缸一般工况伸出和回缩控制。
作为上述技术方案的改进，所述卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程控制包括：电比例换向阀3Y1、上二位三通阀4、三位四通阀15Y5得电，电比例换向阀3处于左位，电控泵1提供的液压油经过电比例换向阀3左位，进入卷扬马达11，同时制动器10打开、电比例减压阀7得电打开平衡阀6；卷扬马达11回油经过平衡阀6、上二位三通阀4右位、三位四通阀15左位进入配重油缸的有杆腔13提升配重，卷扬机构9所吊重物12的重力势能转化为了配重的重力势能。当配重油缸缩到最短时，三位四通阀15Y5断电，中二位三通阀19得电，卷扬马达的回油通过二通插装阀18进入蓄能器17，由蓄能器对油液能量进行存储；如果蓄能器冲液完成，上二位三通阀4、三位四通阀15、中二位三通阀19均失电，则卷扬马达回油通过电比例换向阀3左位回油箱；
卷扬落时，根据操作手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀3提供电流来控制该阀的开口大小、电控泵1为系统提供的流量大小；如果手柄角度较小电控泵1和电比例换向阀3的电流较小，则电控泵1为系统提供流量较小；如果手柄角度较大电控泵1和电比例换向阀3的电流较大，则电控泵1为系统提供流量较大。
作为上述技术方案的改进，所述卷扬起时能量再利用过程控制包括：配重油缸能量再利用过程：卷扬起升时，电比例换向阀3Y2、三位四通阀15Y5、二位二通阀16通电，配重油缸有杆腔13中的高压油通过三位四通阀15左位、二位二通阀16与电控泵1提供的高压油合流后，经过电比例换向阀3右位、上二位三通阀4、平衡阀6进入卷扬马达11，同时制动器10打开；配重油缸中的高压油为系统提供动力，配重的重力势能转换为了吊重的重力势能；随着重物的提升，配重油缸有杆腔13中的高压油慢慢放出，配重油缸大腔8由系统背压补油，配重油缸伸长到接近最大长度后，高压油几乎完全放出，三位四通阀15断电，配重油缸不再提供油液，然后由蓄能器提供高压油；
蓄能器能量再利用过程：三位四通阀15断电，中二位三通阀19得电，蓄能器17中的高压油通过二通插装阀18、二位二通阀16与电控泵1提供的高压油合流后，经过电比例换向阀3右位、上二位三通阀4、平衡阀6进入卷扬马达11，同时制动器10打开；蓄能器17中的高压油为系统提供动力，蓄能器中的高压油转换为了吊重的重力势能。随着重物的提升，蓄能器17中的高压油慢慢放出，根据下压力传感器14的检测，蓄能器17内的油液降低到一定压力时，二位二通阀16、中二位三通阀19均失电，蓄能器不再提供能量；电控泵1单独为系统供油；
卷扬起升时，根据手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀3提供电流来控制该阀的开口大小。根据上压力传感器5和下压力传感器14检测到的压力大小，来决定电控泵1为系统提供的流量大小；如果电比例换向阀3的电流较小，则电控泵1不为系统提供流量；如果需要的流量较大，则根据电比例换向阀3的电流大小、压力传感器检测值来进行匹配，电控泵1为系统提供一定比例的流量。
作为上述技术方案的改进，所述配重油缸一般工况伸出和回缩控制包括：配重下降即油缸伸出工况：三位四通阀15Y6、下二位三通阀20得电，定量泵21提供的液压油经过下二位三通阀20的左位、三位四通阀15的右位进入配重油缸的无杆腔，配重油缸伸出；配重油缸有杆腔的液压油经过三位四通阀15回油箱；
配重提升(油缸回缩)工况：三位四通阀15Y5、下二位三通阀20得电，定量泵21提供的液压油经过下二位三通阀20的左位、三位四通阀15的左位进入配重油缸的有杆腔，配重油缸回缩；配重油缸无杆腔的液压油经过三位四通阀15回油箱。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
(1)相对于传统的卷扬系统下落方式，平衡阀的回油不是直接回油箱，而是进入配重油缸或蓄能器。
(2)平衡阀两端的压差减小，节流损失减小，系统发热量减小。
(3)配重油缸提升配重时，所吊重物的重力势能转化为了配重的重力势能，能量得到了回收。
(4)再次卷扬起升时，配重油缸或蓄能器为系统提供高压油，为系统提供动力，降低了发动机的输出功，减少了发动机的油耗。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1所示，为本发明所述的一种轮胎吊卷扬系统及控制方法示意图。
1、本发明的目的及基本方案
本发明是针对现有轮胎吊卷扬下落采用平衡阀进行节流调速而导致较高的功率损失而设计的，目的是降低系统不必要的功率损失、系统发热量、发动机燃油消耗率。
基本方案：卷扬在下落时，卷扬马达回油经过平衡阀流到配重油缸提升配重，配重提升至最大位置后，切换至蓄能器来吸收卷扬马达的回油，吊重的重力势能不是通过平衡阀节流转化成热能而是转化为配重的重力势能及蓄能器的能量。卷扬起升时，将配重油缸有缸腔的高压油、蓄能器内的高压油再用于卷扬起，将配重的重力势能、蓄能器内的高压油转化为重物的重力势能。减少了系统燃油消耗、系统发热量。
2、卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程
电比例换向阀3Y1、上二位三通阀4、三位四通阀15Y5得电，电比例换向阀3处于左位，电控泵1提供的液压油经过电比例换向阀3左位，进入卷扬马达11，同时制动器10打开、电比例减压阀7得电打开平衡阀6；卷扬马达11回油经过平衡阀6、上二位三通阀4右位、三位四通阀15左位进入配重油缸的有杆腔13提升配重，卷扬机构9所吊重物12的重力势能转化为了配重的重力势能。当配重油缸缩到最短时，三位四通阀15Y5断电，中二位三通阀19得电，卷扬马达的回油通过二通插装阀18进入蓄能器17，由蓄能器对油液能量进行存储。如果蓄能器冲液完成，上二位三通阀4、三位四通阀15、中二位三通阀19均失电，则卷扬马达回油通过电比例换向阀3左位回油箱。
卷扬落时，根据操作手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀3提供电流来控制该阀的开口大小、电控泵1为系统提供的流量大小。如果手柄角度较小电控泵1和电比例换向阀3的电流较小，则电控泵1为系统提供流量较小；如果手柄角度较大电控泵1和电比例换向阀3的电流较大，则电控泵1为系统提供流量较大。
3、卷扬起时能量再利用过程
配重油缸能量再利用过程：卷扬起升时，电比例换向阀3Y2、三位四通阀15Y5、二位二通阀16通电，配重油缸有杆腔13中的高压油通过三位四通阀15左位、二位二通阀16与电控泵1提供的高压油合流后，经过电比例换向阀3右位、上二位三通阀4、平衡阀6进入卷扬马达11，同时制动器10打开。配重油缸中的高压油为系统提供动力，配重的重力势能转换为了吊重的重力势能。随着重物的提升，配重油缸有杆腔13中的高压油慢慢放出，配重油缸大腔8由系统背压补油，配重油缸伸长到接近最大长度后，高压油几乎完全放出，三位四通阀15断电，配重油缸不再提供油液，然后由蓄能器提供高压油。
蓄能器能量再利用过程：三位四通阀15断电，二位三通阀19得电，蓄能器17中的高压油通过二通插装阀18、二位二通阀16与电控泵1提供的高压油合流后，经过电比例换向阀3右位、上二位三通阀4、平衡阀6进入卷扬马达11，同时制动器10打开。蓄能器17中的高压油为系统提供动力，蓄能器中的高压油转换为了吊重的重力势能。随着重物的提升，蓄能器17中的高压油慢慢放出，根据下压力传感器14的检测，蓄能器17内的油液降低到一定压力时，二位二通阀16、中二位三通阀19均失电，蓄能器不再提供能量。电控泵1单独为系统供油。
卷扬起升时，根据手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀3提供电流来控制该阀的开口大小。根据上压力传感器5、下压力传感器14检测到的压力大小，来决定电控泵1为系统提供的流量大小。如果电比例换向阀3的电流较小，则电控泵1不为系统提供流量；如果需要的流量较大，则根据电比例换向阀3的电流大小、压力传感器检测值来进行匹配，电控泵1为系统提供一定比例的流量。
4、配重油缸一般工况伸出和回缩(非能量回收方式)过程
配重下降(油缸伸出)工况：三位四通阀15Y6、下二位三通阀20得电，定量泵21提供的液压油经过下二位三通阀20的左位、三位四通阀15的右位进入配重油缸的无杆腔，配重油缸伸出；配重油缸有杆腔的液压油经过三位四通阀15回油箱。
配重提升(油缸回缩)工况：三位四通阀15Y5、下二位三通阀20得电，定量泵21提供的液压油经过下二位三通阀20的左位、三位四通阀15的左位进入配重油缸的有杆腔，配重油缸回缩；配重油缸无杆腔的液压油经过三位四通阀15回油箱。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种轮胎吊卷扬系统，包括：电控泵(1)、压力补偿器(2)、电比例换向阀(3)、上二位三通阀(4)、上压力传感器(5)、平衡阀(6)、电比例减压阀(7)、平衡重油缸大腔(8)、卷扬机构(9)、卷扬制动器(10)、卷扬马达(11)、重物(12)、平衡重油缸小腔(13)、下压力传感器(14)、三位四通阀(15)、二位二通阀(16)、蓄能器(17)、二通插装阀(18)、中二位三通阀(19)、下二位三通阀(20)、及定量泵(21)；所述电控泵(1)的输出端分别与压力补偿器(2)和二位二通阀(16)连接，所述压力补偿器(2)的输出端与电比例换向阀(3)连接，电比例换向阀(3)的输出端分别与上二位三通阀(4)和卷扬马达(11)连接，上二位三通阀(4)的输出端与平衡阀(6)连接，平衡阀(6)的输出端与卷扬马达(11)连接，所述卷扬马达(11)的输出端与制动器(10)、卷扬机构(9)连接；所述三位四通阀(15)分别与上二位三通阀(4)、二通插装阀(18)、下二位三通阀(20)、平衡重油缸小腔(13)、二位二通阀(16)、平衡重油缸大腔(8)连接，所述平衡重油缸小腔(13)与平衡重油缸大腔(8)相连，二通插装阀(18)分别与中二位三通阀(19)和蓄能器(17)相连，所述二位二通阀(16)的输出端分别与上二位三通阀(4)、三位四通阀(15)和二通插装阀(18)连接，所述下二位三通阀(20)与定量泵(21)连接；
所述电比例减压阀(7)与平衡阀(6)连接，根据系统的控制需求给(6)提供压力；所述上压力传感器(5)与平衡阀(6)连接，下压力传感器(14)是连接在上二位三通阀(4)与二位二通阀(16)之间的回路上。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎吊卷扬系统，其特征在于：所述重物(12)是通过钢丝绳、吊钩和卷扬机构(9)进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎吊卷扬控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：第一步：卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程控制；第二步：卷扬起时能量再利用过程控制；第三步：配重油缸一般工况伸出和回缩控制。
4.根据权利要求3所述的一种轮胎吊卷扬控制方法，其特征在于：所述卷扬落时采用配重油缸、蓄能器对油液进行回收过程控制包括：电比例换向阀(3)Y1、上二位三通阀(4)、三位四通阀(15)Y5得电，电比例换向阀(3)处于左位，电控泵(1)提供的液压油经过电比例换向阀(3)左位，进入卷扬马达(11)，同时制动器(10)打开、电比例减压阀(7)得电打开平衡阀(6)；卷扬马达(11)回油经过平衡阀(6)、上二位三通阀(4)右位、三位四通阀(15)左位进入配重油缸的有杆腔(13)提升配重，卷扬机构(9)所吊重物(12)的重力势能转化为了配重的重力势能；当配重油缸缩到最短时，三位四通阀(15)Y5断电，中二位三通阀(19)得电，卷扬马达的回油通过二通插装阀(18)进入蓄能器(17)，由蓄能器对油液能量进行存储；如果蓄能器冲液完成，上二位三通阀(4)、三位四通阀(15)、中二位三通阀(19)均失电，则卷扬马达回油通过电比例换向阀(3)左位回油箱；
卷扬落时，根据操作手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀(3)提供电流来控制该阀的开口大小、电控泵(1)为系统提供的流量大小；如果手柄角度较小电控泵(1)和电比例换向阀(3)的电流较小，则电控泵(1)为系统提供流量较小；如果手柄角度较大电控泵(1)和电比例换向阀(3)的电流较大，则电控泵(1)为系统提供流量较大。
5.根据权利要求3所述的一种轮胎吊卷扬控制方法，其特征在于：所述卷扬起时能量再利用过程控制包括：配重油缸能量再利用过程：卷扬起升时，电比例换向阀(3)Y2、三位四通阀(15)Y5、二位二通阀(16)通电，配重油缸有杆腔(13)中的高压油通过三位四通阀(15)左位、二位二通阀(16)与电控泵(1)提供的高压油合流后，经过电比例换向阀(3)右位、上二位三通阀(4)、平衡阀(6)进入卷扬马达(11)，同时制动器(10)打开；配重油缸中的高压油为系统提供动力，配重的重力势能转换为了吊重的重力势能；随着重物的提升，配重油缸有杆腔(13)中的高压油慢慢放出，配重油缸大腔(8)由系统背压补油，配重油缸伸长到接近最大长度后，高压油几乎完全放出，三位四通阀(15)断电，配重油缸不再提供油液，然后由蓄能器提供高压油；
蓄能器能量再利用过程：三位四通阀(15)断电，中二位三通阀(19)得电，蓄能器(17)中的高压油通过二通插装阀(18)、二位二通阀(16)与电控泵(1)提供的高压油合流后，经过电比例换向阀(3)右位、上二位三通阀(4)、平衡阀(6)进入卷扬马达(11)，同时制动器(10)打开；蓄能器(17)中的高压油为系统提供动力，蓄能器中的高压油转换为了吊重的重力势能；随着重物的提升，蓄能器(17)中的高压油慢慢放出，根据下压力传感器(14)的检测，蓄能器(17)内的油液降低到一定压力时，二位二通阀(16)、中二位三通阀(19)均失电，蓄能器不再提供能量；电控泵(1)单独为系统供油；
卷扬起升时，根据手柄角度的大小，控制器成比例的为电比例换向阀(3)提供电流来控制该阀的开口大小；根据上压力传感器(5)、下压力传感器(14)检测到的压力大小，来决定电控泵(1)为系统提供的流量大小；如果电比例换向阀(3)的电流较小，则电控泵(1)不为系统提供流量；如果需要的流量较大，则根据电比例换向阀(3)的电流大小、压力传感器检测值来进行匹配，电控泵(1)为系统提供一定比例的流量。
6.根据权利要求3所述的一种轮胎吊卷扬控制方法，其特征在于：所述配重油缸一般工况伸出和回缩控制包括：配重下降即油缸伸出工况：三位四通阀(15)Y6、下二位三通阀(20)得电，定量泵(21)提供的液压油经过下二位三通阀(20)的左位、三位四通阀(15)的右位进入配重油缸的无杆腔，配重油缸伸出；配重油缸有杆腔的液压油经过三位四通阀(15)回油箱；
配重提升(油缸回缩)工况：三位四通阀(15)Y5、下二位三通阀(20)得电，定量泵(21)提供的液压油经过下二位三通阀(20)的左位、三位四通阀(15)的左位进入配重油缸的有杆腔，配重油缸回缩；配重油缸无杆腔的液压油经过三位四通阀(15)回油箱。
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