CN109019340A - 一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，包括液压油箱（1）、电动机（2）、稳索泵（3）、控制泵（4）、补油泵（5）、比例方向阀（6）、梭阀（7）、冷却器（8）、左减压阀（13）、左电磁换向阀（14）、左平衡阀（15）、左主溢流阀（16）、左先导式反比例溢流阀（17）、左液压马达（19）、左制动器（20）、右减压阀（21）、右电磁换向阀（22）、右平衡阀（23）、右主溢流阀（24）、右先导式反比例溢流阀（25）、右液压马达（27）、右制动器（28）。利用左稳索绞车（29）和右稳索绞车（30）保持和调整货物方向；且左稳索绞车（29）和右稳索绞车（30）的张力可独立调整，操作方便灵活，安全性高。

Description

一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统
技术领域
本发明涉及一种液压系统，更具体地说涉及一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，属于海事起重机液压控制技术领域。
背景技术
海事起重机工作环境恶劣，在吊货时受船倾、风载影响较大，因此在吊货时常需要在货物上系上多根引绳，以便在起吊和下放货物过程中调整货物方向，避免碰撞。当起重机额定载荷较小，货物较轻时，用人力可以控制引绳；但是，当起重机额定载荷大、货物较重时，货物偏斜时的附加力远大于人力，且人在货物旁边操作也存在一定的风险。
发明内容
本发明针对现有的存在的海事额定载荷大、货物较重时操作存在一定的风险等问题，提供一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，包括液压油箱、电动机、稳索泵、控制泵、补油泵、比例方向阀、梭阀、冷却器、左减压阀、左电磁换向阀、左平衡阀、左主溢流阀、左先导式反比例溢流阀、左液压马达、左制动器、右减压阀、右电磁换向阀、右平衡阀、右主溢流阀、右先导式反比例溢流阀、右液压马达、右制动器，所述的液压油箱分别与稳索泵、控制泵、补油泵连接，所述的稳索泵与电动机连接，所述的稳索泵、控制泵和补油泵依次串接，稳索泵负载敏感口与梭阀输出口连接，稳索泵出口与比例方向阀入口连接，比例方向阀两个工作油口分别与梭阀两个进口连接，所述的梭阀左进油口分别与左平衡阀一个工作油口、右平衡阀一个工作油口连接，梭阀右进油口分别与左平衡阀控制油口、右平衡阀控制油口连接，所述的左平衡阀另一个工作油口分别与左主溢流阀进油口、左液压马达一个工作油口连接，所述的右平衡阀另一个工作油口与右主溢流阀进油口、右液压马达一个工作油口连接，所述的左主溢流阀出口、右主溢流阀出口分别与冷却器进口连接，左主溢流阀控制口与左先导式反比例溢流阀进油口连接，左主溢流阀泄油口、左先导式反比例溢流阀出口分别与左电磁换向阀泄油口、左减压阀泄油口、左液压马达泄油口连接，右主溢流阀控制口与右先导式反比例溢流阀进油口连接，右主溢流阀泄油口、右先导式反比例溢流阀出口分别与右电磁换向阀泄油口、右减压阀泄油口、右液压马达泄油口连接，所述的左减压阀进口、右减压阀进口分别与控制泵出口连接，左减压阀出口与左电磁换向阀进口连接，左电磁换向阀出口与左制动器控制油缸连接，左液压马达另一个工作油口与左平衡阀控制油口连接，右减压阀出口与右电磁换向阀进口连接，右电磁换向阀出口与右制动器控制油缸连接，右液压马达另一个工作油口与右平衡阀控制油口连接，左平衡阀控制油口、右平衡阀控制油口分别与冷却器出口连接，左平衡阀控制油口、右平衡阀控制油口分别与补油泵出口连接，左液压马达泄油口、右液压马达泄油口分别与液压油箱连接。
所述的左平衡阀控制油口与冷却器出口之间设置有左补油单向阀，所述的右平衡阀控制油口与冷却器出口之间设置有右补油单向阀。
所述的稳索泵出口与比例方向阀入口之间设置有稳索泵溢流阀，所述的稳索泵溢流阀与液压油箱连接。
所述的控制泵出口设置有控制泵溢流阀，所述的控制泵溢流阀与液压油箱连接。
所述的补油泵出口设置有补油泵溢流阀，所述的补油泵溢流阀与液压油箱连接。
所述的冷却器出口设置有背压单向阀，所述的背压单向阀与液压油箱连接。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明在起重机起吊和下放货物，特别是重载时，利用左稳索绞车和右稳索绞车保持和调整货物方向；且左稳索绞车和右稳索绞车的张力可独立调整，而不影响另外一台绞车的张力设定值，操作方便灵活，安全性高。
附图说明
图1是本发明结构原理图。
图2是本发明中带双稳索绞车的起重机吊货示意图。
图3是图2俯视图。
起升绞车在高位时起重机工作状态图。
图中，液压油箱1，电动机2，稳索泵3，控制泵4，补油泵5，比例方向阀6，梭阀7，冷却器8，背压单向阀9，稳索泵溢流阀10，控制泵溢流阀11，补油泵溢流阀12，左减压阀13，左电磁换向阀14，左平衡阀15，左主溢流阀16，左先导式反比例溢流阀17，左补油单向阀18，左液压马达19，左制动器20，右减压阀21，右电磁换向阀22，右平衡阀23，右主溢流阀24，右先导式反比例溢流阀25，右补油单向阀26，右液压马达27，右制动器28，左稳索绞车29、右稳索绞车30、左稳索绞车钢丝绳31、右稳索绞车钢丝绳32、吊钩33、货物34。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，包括液压油箱1、电动机2、稳索泵3、控制泵4、补油泵5、比例方向阀6、梭阀7、冷却器8、左减压阀13、左电磁换向阀14、左平衡阀15、左主溢流阀16、左先导式反比例溢流阀17、左液压马达19、左制动器20，右减压阀21、右电磁换向阀22、右平衡阀23、右主溢流阀24、右先导式反比例溢流阀25、右液压马达27、右制动器28；其中的左减压阀13、左电磁换向阀14、左平衡阀15、左主溢流阀16、左先导式反比例溢流阀17、左液压马达19、左制动器20为左稳索绞车液压器件，右减压阀21、右电磁换向阀22、右平衡阀23、右主溢流阀24、右先导式反比例溢流阀25、右液压马达27、右制动器28为右稳索绞车液压器件。
参见图1，所述的液压油箱1分别与稳索泵3、控制泵4、补油泵5连接，所述的稳索泵3与电动机2连接，所述的稳索泵3、控制泵4和补油泵5依次串接。
参见图1，所述的稳索泵3负载敏感口与梭阀7输出口连接，稳索泵3出口与比例方向阀6进口连接；比例方向阀6两个工作油口分别与梭阀7两个进口连接，所述的梭阀7左进油口分别与左平衡阀15一个工作油口、右平衡阀23一个工作油口连接，梭阀7右进油口分别与左平衡阀15控制油口、右平衡阀23控制油口连接。所述的左平衡阀15另一个工作油口分别与左主溢流阀16进油口、左液压马达19一个工作油口连接，所述的右平衡阀23另一个工作油口与右主溢流阀24进油口、右液压马达27一个工作油口连接；所述的左主溢流阀16出口、右主溢流阀24出口分别与冷却器8进口连接。
参见图1，左主溢流阀16控制口与左先导式反比例溢流阀17进油口连接，左主溢流阀16泄油口、左先导式反比例溢流阀17出口分别与左电磁换向阀14泄油口、左减压阀13泄油口、左液压马达19泄油口连接；右主溢流阀24控制口与右先导式反比例溢流阀25进油口连接，右主溢流阀24泄油口、右先导式反比例溢流阀25出口分别与右电磁换向阀22泄油口、右减压阀21泄油口、右液压马达27泄油口连；左液压马达19泄油口、右液压马达27泄油口分别与液压油箱1连接。
参见图1，所述的左减压阀13进口、右减压阀21进口分别与控制泵4出口连接，左减压阀13出口与左电磁换向阀14进口连接，左电磁换向阀14出口与左制动器20的控制油缸连接；左液压马达19另一个工作油口与左平衡阀15控制油口连接，右减压阀21出口与右电磁换向阀22进口连接，右电磁换向阀22出口与右制动器28的控制油缸连接，右液压马达27另一个工作油口与右平衡阀23控制油口连接。左平衡阀15控制油口、右平衡阀23控制油口分别与冷却器8出口连接，左平衡阀15控制油口、右平衡阀23控制油口分别与补油泵5出口连接。
参见图1，所述的左平衡阀15控制油口与冷却器8出口之间设置有左补油单向阀18，所述的右平衡阀23控制油口与冷却器8出口之间设置有右补油单向阀26。
参见图1，所述的稳索泵3出口与比例方向阀6入口之间设置有稳索泵溢流阀10，所述的稳索泵溢流阀10与液压油箱1连接；稳索泵溢流阀10用于限制稳索泵3的出口压力。
参见图1，所述的控制泵4出口设置有控制泵溢流阀11，所述的控制泵溢流阀11与液压油箱1连接；控制泵溢流阀11用于限制控制泵4的出口压力。
参见图1，所述的补油泵5出口设置有补油泵溢流阀12，所述的补油泵溢流阀12与液压油箱1连接；补油泵溢流阀12用于限制补油泵5的出口压力。
参见图1，所述的冷却器8出口设置有背压单向阀9，所述的背压单向阀9与液压油箱1连接。
参见图1，所述的稳索泵3为负载敏感泵，用于保证比例方向阀6进油油路的进出口压差不变，使左液压马达19和右液压马达27转速仅与比例方向阀6开口有关。控制泵4分别为两台稳索绞车的左制动器20的控制油缸和右制动器28的控制油缸提供压力油源。补油泵5在稳索绞车被动放绳，左液压马达19和右液压马达27被负载拖动反转时为其右侧工作油口主动补油，防止吸空。
参见图1，比例方向阀6用于控制左液压马达19和右液压马达27转动方向和速度，梭阀7用于将比例方向阀6出口最高压力传递给稳索泵3。
参见图1，冷却器8用于冷却系统的回油。背压单向阀9用于提高系统回油背压，在稳索绞车被动放绳，左液压马达19和右液压马达27被负载拖动反转时为其右侧工作油口被动补油。
参见图1，左减压阀13和右减压阀21用于降低控制泵4出口压力，以与左制动器20的控制油缸和右制动器28的控制油缸控制压力相匹配。左电磁换向阀14和右电磁换向阀22用于控制油液进入或流出左制动器20和右制动器28的控制油缸，控制左制动器20和右制动器28打开或关闭。
参见图1，左平衡阀15和右平衡阀23在稳索绞车被动放绳、左液压马达19和右液压马达27被负载拖动反转时保持关闭，通过调节左主溢流阀16、左先导式反比例溢流阀17(失电时压力最大)的设定值来调节左液压马达19工作压力，通过调节右主溢流阀24、右先导式反比例溢流阀25(失电时压力最大)的设定值来调节右液压马达27工作压力。
参见图1，左补油单向阀18在左液压马达19正转主动收绳时关闭，在左液压马达19反转被动放绳时，左补油单向阀18被打开，回油路上的背压单向阀9和补油泵5为左液压马达19补油，防止吸空；右补油单向阀26在右液压马达27正转主动收绳时关闭，在右液压马达27反转被动放绳时，右补油单向阀26被打开，回油路上的背压单向阀9和补油泵5为右液压马达27补油，防止吸空；
参见图1，左液压马达19和右液压马达27均为电控反比例无极变量马达(失电时排量最大)，在其工作压力不变时，调节排量可以调节其输出扭矩。左制动器20和右制动器28为驻车制动器，用于制动稳索绞车。
参见图1至图3，本发明中两台稳索绞车的工作模式分为三种：待机模式、非恒张力模式、恒张力模式。
参见图1至图3，在待机模式下，各器件的电磁阀的得失电状态如下表1所示：
表1待机模式电磁阀得失电状态
序号 名称 功能 状态 备注
1 DT1 稳索绞车收绳 失电
2 DT2 稳索绞车放绳 失电
3 DT3 左制动器控制阀 失电
4 DT4 左先导式反比例溢流阀 失电
5 DT5 左液压马达排量控制阀 失电
6 DT6 右制动器控制阀 失电
7 DT7 右先导式反比例溢流阀 失电
8 DT8 右液压马达排量控制阀 失电
参见图1至图3，非恒张力模式主要用于主动收放两台稳索绞车的钢丝绳。在使用稳索绞车时，首先需要将左稳索绞车29的左稳索绞车钢丝绳31、右稳索绞车30的右稳索绞车钢丝绳32下放至甲板面或货物34处，工作流程为：开始下放时，左稳索绞车29的左制动器20和右稳索绞车30的右制动器28均打开，同时放绳；在接近货物34时，如果左稳索绞车29和右稳索绞车30、不同步，需要微调其中一台绞车收绳或放绳，可选择仅打开其中一台绞车的制动器。在稳索绞车使用完毕后，需要将绞车的钢丝绳缠绕在卷筒上，工作流程与放绳相反。该非恒张力模式工作过程对应的各器件电磁阀得失电状态如下表2、表3所示：
表2非恒张力模式放绳过程电磁阀得失电状态
表3非恒张力模式收绳过程各器件电磁阀得失电状态
参见图1至图3，当两台稳索绞车的钢丝绳与货物34可靠连接后，选择恒张力模式，各器件电磁阀的得失电状态如下表4所示：
表4恒张力模式各器件电磁阀得失电状态
在恒张力模式下，DT1始终得电，稳索泵3出口油液经过比例方向阀6、左平衡阀15和右平衡阀23、左主溢流阀16和右主溢流阀24、冷却器8、背压单向阀9后回液压油箱1，且左主溢流阀16和右主溢流阀24始终处于打开状态。
由于系统流量大，因此左主溢流阀16和右主溢流阀24通径大，但大通径溢流阀一般不配反比例调节功能。左先导式反比例溢流阀17流量小，因此只能作为左主溢流阀16的先导控制级，所以该两个阀匹配共同实现大流量反比例溢流阀的功能；右先导式反比例溢流阀25流量小，因此只能作为右主溢流阀24的先导控制级，所以该两个阀匹配共同实现大流量反比例溢流阀的功能。当左主溢流阀16和左先导式反比例溢流阀17的机械最大压力设定完成后、右主溢流阀24和右先导式反比例溢流阀25的机械最大压力设定完成后，调节左先导式反比例溢流阀17的电磁阀DT4、右先导式反比例溢流阀25的电磁阀DT7，即可在最大压力范围内调节实际压力设定值，即调节左液压马达19和右液压马达27的工作压力和双稳索绞车的张力设定值。当张力设定值设定完成后，如果起重机吊货时，货物34向靠近稳索绞车的方向运动，则稳索绞车继续收绳，且张力值保持不变，防止钢丝绳松弛；反之，当货物34向远离稳索绞车的方向运动，则稳索绞车被动放绳，左液压马达19和右液压马达27工作在泵工况，左液压马达19左侧工作油口排出的油液经过左主溢流阀16、冷却器8、背压单向阀9后回液压油箱1，且张力值保持不变；右液压马达27左侧工作油口排出的油液经过右主溢流阀24、冷却器8、背压单向阀9后回液压油箱1，且张力值保持不变。
参见图1至图3，同时，为保证工作过程中安全可靠，本发明中：(1)左平衡阀15直接安装在左液压马达19工作油口，防止在恒张力模式下时，左平衡阀15和左液压马达19之间的管路破裂，造成压力突然泄掉，左稳索绞车29的左稳索绞车钢丝绳31突然失去张力，左稳索绞车钢丝绳31弹出伤人；右平衡阀23直接安装在右液压马达27工作油口，防止在恒张力模式下时，右平衡阀23和右液压马达27之间的管路破裂，造成压力突然泄掉，右稳索绞车30的右稳索绞车钢丝绳32突然失去张力，右稳索绞车钢丝绳32弹出伤人。(2)左先导式反比例溢流阀17和右先导式反比例溢流阀25、左液压马达19排量控制阀和右液压马达27排量控制阀均采用反比例控制，即在失去信号时，左先导式反比例溢流阀17和右先导式反比例溢流阀25的设定压力即为机械设定的最大压力值，左液压马达19排量和右液压马达27排量即为最大排量，保证左液压马达19和右液压马达27可以输出最大扭矩用于支承负载。
为保护左制动器20和右制动器28，在选择恒张力模式时，DT3、DT6必须处于得电状态，保证左稳索绞车29和右稳索绞车30的左制动器20和右制动器28均打开，防止左制动器20和右制动器28被货物34的偏斜力造成的负载扭矩损坏，否则在操作面板上发出声光报警并显示提示信息。
为提高张力调节分辨率，以单台绞车额定拉力为10t的双稳索绞车为例，恒张力值按照每档增加5％负载划分，共划分为20个区间。
为调高张力调节灵活性，调节过程分为联调和单独调节。在联调时，控制信号同时调节DT4、DT7，即同时调节左先导式反比例溢流阀17和右先导式反比例溢流阀25的设定压力，实现同时调节左稳索绞车29和右稳索绞车30的恒张力大小，使张力大小基本相同。由于系统工作压力取决于设定压力较低的溢流阀，如果需要单独调小其中一个稳索绞车的张力值时，即使单独调低DT4或DT7，另一台液压马达的工作压力也会跟随降低；因此，左液压马达19和右液压马达27均采用电控反比例无极变量马达(失电时排量最大)，调节DT5或DT8即可单独调小左液压马达19或右液压马达27的排量，在左液压马达19或右液压马达27工作压力相同时，也可以实现单独调节其中左液压马达19或右液压马达27的输出扭矩和稳索绞车的恒张力设定值。
参见图1至图3，本发明可在起重机起吊和下放货物34，特别是重载时，利用左稳索绞车29和右稳索绞车30保持和调整货物34方向，且左稳索绞车29和右稳索绞车30的张力可独立调整。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，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，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：包括液压油箱(1)、电动机(2)、稳索泵(3)、控制泵(4)、补油泵(5)、比例方向阀(6)、梭阀(7)、冷却器(8)、左减压阀(13)、左电磁换向阀(14)、左平衡阀(15)、左主溢流阀(16)、左先导式反比例溢流阀(17)、左液压马达(19)、左制动器(20)、右减压阀(21)、右电磁换向阀(22)、右平衡阀(23)、右主溢流阀(24)、右先导式反比例溢流阀(25)、右液压马达(27)、右制动器(28)，所述的液压油箱(1)分别与稳索泵(3)、控制泵(4)、补油泵(5)连接，所述的稳索泵(3)与电动机(2)连接，所述的稳索泵(3)、控制泵(4)和补油泵(5)依次串接，稳索泵(3)负载敏感口与梭阀(7)输出口连接，稳索泵(3)出口与比例方向阀(6)入口连接，比例方向阀(6)两个工作油口分别与梭阀(7)两个进口连接，所述的梭阀(7)左进油口分别与左平衡阀(15)一个工作油口、右平衡阀(23)一个工作油口连接，梭阀(7)右进油口分别与左平衡阀(15)控制油口、右平衡阀(23)控制油口连接，所述的左平衡阀(15)另一个工作油口分别与左主溢流阀(16)进油口、左液压马达(19)一个工作油口连接，所述的右平衡阀(23)另一个工作油口与右主溢流阀(24)进油口、右液压马达(27)一个工作油口连接，所述的左主溢流阀(16)出口、右主溢流阀(24)出口分别与冷却器(8)进口连接，左主溢流阀(16)控制口与左先导式反比例溢流阀(17)进油口连接，左主溢流阀(16)泄油口、左先导式反比例溢流阀(17)出口分别与左电磁换向阀(14)泄油口、左减压阀(13)泄油口、左液压马达(19)泄油口连接，右主溢流阀(24)控制口与右先导式反比例溢流阀(25)进油口连接，右主溢流阀(24)泄油口、右先导式反比例溢流阀(25)出口分别与右电磁换向阀(22)泄油口、右减压阀(21)泄油口、右液压马达(27)泄油口连接，所述的左减压阀(13)进口、右减压阀(21)进口分别与控制泵(4)出口连接，左减压阀(13)出口与左电磁换向阀(14)进口连接，左电磁换向阀(14)出口与左制动器(20)控制油缸连接，左液压马达(19)另一个工作油口与左平衡阀(15)控制油口连接，右减压阀(21)出口与右电磁换向阀(22)进口连接，右电磁换向阀(22)出口与右制动器(28)控制油缸连接，右液压马达(27)另一个工作油口与右平衡阀(23)控制油口连接，左平衡阀(15)控制油口、右平衡阀(23)控制油口分别与冷却器(8)出口连接，左平衡阀(15)控制油口、右平衡阀(23)控制油口分别与补油泵(5)出口连接，左液压马达(19)泄油口、右液压马达(27)泄油口分别与液压油箱(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：所述的左平衡阀(15)控制油口与冷却器(8)出口之间设置有左补油单向阀(18)，所述的右平衡阀(23)控制油口与冷却器(8)出口之间设置有右补油单向阀(26)。
3.根据权利要求1所述的一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：所述的稳索泵(3)出口与比例方向阀(6)入口之间设置有稳索泵溢流阀(10)，所述的稳索泵溢流阀(10)与液压油箱(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：所述的控制泵(4)出口设置有控制泵溢流阀(11)，所述的控制泵溢流阀(11)与液压油箱(1)连接。
5.根据权利要求1所述的一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：所述的补油泵(5)出口设置有补油泵溢流阀(12)，所述的补油泵溢流阀(12)与液压油箱(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种张力独立可调的双稳索绞车液压系统，其特征在于：所述的冷却器(8)出口设置有背压单向阀(9)，所述的背压单向阀(9)与液压油箱(1)连接。
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