CN109058195B - 抢险设备的液压控制系统和抢险设备 - Google Patents

抢险设备的液压控制系统和抢险设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抢险设备的液压控制系统和抢险设备。抢险设备的液压控制系统包括变量泵、登高平台子系统、起重工作子系统和压力反馈控制阀，液压控制系统具有平台工作模式和起重工作模式，在平台工作模式，压力反馈控制阀将变量泵的出口压力反馈至变量泵的变量机构；在起重工作模式，压力反馈控制阀将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵的变量机构。在平台工作模式时，变量泵的出口压力等于其切断压力，而登高平台子系统与变量泵的出油口连接进而使得登高平台子系统一直处于高压待命状态，也就是说此时登高平台子系统可以即时动作以使平台进行调平，避免调平滞后现象的产生从而提高抢险设备的安全性。

Description

抢险设备的液压控制系统和抢险设备
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种抢险设备的液压控制系统和抢险设备。
背景技术
多功能抢险设备包括起重(含回转)、抓取、登高平台、破拆等多个子液压系统，各子液压系统工作时需频繁切换。执行元件则包括变幅油缸、伸缩油缸、卷扬马达、回转马达、抓手油缸与马达、调平油缸、液压剪、扩张器等。
多功能抢险设备工作时复合动作复杂多变，各执行元件同时工作时的总流量大于泵的最大输出流量，在复合动作时需进行合理的流量分配。而且各执行元件之间的工作压力、流量差距大。其中变幅、伸缩、卷扬、回转、抓取、平台控制等普遍工作在20～26Mpa，而破拆工具液压剪和扩张器往往要求63Mpa以上的额定工作压力。
当多功能抢险设备工作在登高平台工况下时，由于调平油缸和其他执行元件需要同时工作，那么如何保证调平油缸的快速响应以确保登高平台上工作人员的安全性是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抢险设备的液压控制系统和抢险设备，以提高抢险设备的安全性。
本发明第一方面提供一种抢险设备的液压控制系统，包括：
变量泵；
登高平台子系统，与变量泵的出油口连接；
起重工作子系统，与变量泵的出油口连接；和
压力反馈控制阀，液压控制系统具有平台工作模式和起重工作模式，在平台工作模式，压力反馈控制阀将变量泵的出口压力反馈至变量泵的变量机构；在起重工作模式，压力反馈控制阀将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵的变量机构。
在一些实施例中，压力反馈控制阀包括切换阀和梭阀，切换阀的进油口与变量泵的出油口连接，梭阀的第一进油口与起重工作子系统的负载反馈通道连接，梭阀的第二进油口与切换阀的出油口连接，梭阀的出油口与变量泵的变量机构连接，切换阀控制其进油口与出油口的通断。
在一些实施例中，切换阀具有第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置，切换阀的进油口与出油口连通；在第二工作位置，切换阀的进油口与出油口断开。
在一些实施例中，起重工作子系统包括多个执行元件和主控制阀，主控制阀包括与多个执行元件对应设置的多个控制阀块。
在一些实施例中，控制阀块包括用于控制执行元件动作的换向阀以及用于控制换向阀的阀芯位移的先导阀，先导阀的电流大小控制换向阀的阀芯位移。
在一些实施例中，控制阀块还包括压力补偿阀，压力补偿阀设置于换向阀与控制阀块的进油口之间。
在一些实施例中，控制阀块还包括设置于换向阀的出油口与执行元件的工作油口之间的限压阀，限压阀用于限制执行元件的工作油口的油压。
在一些实施例中，多个执行元件包括低压执行元件和高压执行元件，液压控制系统包括设置于主控制阀的与高压执行元件对应设置的控制阀块与高压执行元件之间的增压器。
在一些实施例中，高压执行元件包括液压剪或扩张器。
本发明第二方面提供一种抢险设备，包括如本发明第一方面任一项提供的液压控制系统。
基于本发明提供的技术方案，抢险设备的液压控制系统包括变量泵、登高平台子系统、起重工作子系统和压力反馈控制阀，液压控制系统具有平台工作模式和起重工作模式，在平台工作模式，压力反馈控制阀将变量泵的出口压力反馈至变量泵的变量机构；在起重工作模式，压力反馈控制阀将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵的变量机构。在平台工作模式时，压力反馈控制阀直接将变量泵的出口压力直接反馈至其变量机构，此时变量泵的出口压力等于其切断压力，而登高平台子系统与变量泵的出油口连接进而使得登高平台子系统一直处于高压待命状态，也就是说此时登高平台子系统可以即时动作以使平台进行调平，避免调平滞后现象的产生从而提高抢险设备的安全性。在起重工作模式时，压力反馈控制阀将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵的变量机构使得变量泵根据负载压力来调节其排量。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的抢险设备的液压控制系统的结构示意图。
1、变量泵；2、压力反馈控制阀；21、切换阀；22、梭阀；3、减压阀；4、先导溢流阀；5、溢流阀；6、换向阀；7、压力补偿阀；8、梭阀；9、限压阀；10、先导阀；11、增压器；12、快换组件；13、第一执行元件；14、第二执行元件；15、第三执行元件；16、平台控制阀；17、平台控制机构；20、主控制阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1所示，本发明实施例的抢险设备的液压控制系统包括：
变量泵1；
登高平台子系统，与变量泵1的出油口连接；
起重工作子系统，与变量泵1的出油口连接；和
压力反馈控制阀2，液压控制系统具有平台工作模式和起重工作模式，在平台工作模式，压力反馈控制阀2将变量泵1的出口压力直接反馈至变量泵1的变量机构；在起重工作模式，压力反馈控制阀2将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵1的变量机构。
在平台工作模式时，压力反馈控制阀直接将变量泵的出口压力直接反馈至其变量机构，此时变量泵的出口压力等于其切断压力，而登高平台子系统与变量泵的出油口连接进而使得登高平台子系统一直处于高压待命状态，也就是说此时登高平台子系统可以即时动作以使平台进行调平，避免调平滞后现象的产生从而提高抢险设备的安全性。在起重工作模式时，压力反馈控制阀将起重工作子系统的负载压力反馈至变量泵的变量机构使得变量泵根据负载压力来调节其排量。
在此需要说明的是，平台工作模式不代表仅仅只有登高平台工作，起重工作子系统也同样工作。
如图1所示，本实施例的登高平台子系统包括平台控制机构17和平台控制阀16，其中平台控制阀16与变量泵1的出油口连接。在平台工作模式时，压力反馈控制阀2直接将变量泵的出口压力直接反馈至其变量机构就可以使得平台控制阀16一直处于高压待命状态。
本实施例的起重工作子系统包括主控制阀20和多个执行元件。多个执行元件包括变幅油缸、伸缩油缸、卷扬马达、回转马达、抓手油缸与马达、液压剪、扩张器等。本实施例以第一执行元件13、第二执行元件14和第三执行元件15来示例性地表示上述执行元件。
如图1所示，本实施例的压力反馈控制阀包括切换阀21和梭阀22，切换阀21的进油口与变量泵1的出油口连接，梭阀22的第一进油口与起重工作子系统的负载反馈通道连接，梭阀22的第二进油口与切换阀21的出油口连接，梭阀22的出油口与变量泵1的变量机构连接，切换阀21控制其进油口与出油口的通断。
本实施例的切换阀21具有第一工作位置(上位)和第二工作位置(下位)，在第一工作位置，切换阀21的进油口与出油口连通；在第二工作位置，切换阀21的进油口与出油口断开。
当抢险设备工作在平台工作模式(起重工作模式)时，变量泵1从液压油箱泵油并分别进入平台控制阀16和主控制阀20待命。变量泵1为具有负载敏感功能的恒压变量泵，其与主控制阀20以及主控制阀20控制的多个执行元件组成负载敏感回路。当整个液压控制系统无执行元件动作时，变量泵1工作在极小排量处，仅维持系统泄漏的流量和压力；当某一个或几个执行元件动作时，最大负载压力通过主控制阀20内部的梭阀8反馈至压力反馈控制阀2的梭阀22处，也就是说反馈至变量泵1的变量机构以调节变量泵的排量，从而保证变量泵1的输出的液压油流量等于各个执行元件的流量之和。
如图1所示，本实施例的主控制阀20还包括溢流阀5。溢流阀5可以防止系统过载，起安全保护作用。
本实施例的主控制阀包括与多个执行元件对应设置的多个控制阀块。以与第一执行元件13对应设置的控制阀块为例来说明每个控制阀块的结构。该控制阀块具有第一工作油口A和第二工作油口B且包括用于控制第一执行元件13动作的换向阀6以及用于控制换向阀6的阀芯位移的先导阀10，先导阀10的电流大小控制换向阀6的阀芯位移。
由于第一执行元件13动作时的负载压力是不断变化的，为了有效避免负载压力变化对通过换向阀6的流量的控制稳定性造成影响，本实施例的控制阀块还包括压力补偿阀7，压力补偿阀7设置于换向阀6与控制阀块的进油口之间。压力补偿阀7的设置使得换向阀6前后的压差恒定，因此通过换向阀6的流量与先导阀10的电流成比例，通过控制先导阀的电流大小即可实现对第一执行元件13的无级调速。同时，可以通过设置先导阀10的电流信号的斜坡斜率实现第一执行元件13的平稳启停，防止系统产生冲击。
对于各个执行元件，其流量均与相应的控制阀块的先导阀的电流成正比，即使变量泵的最大输出流量小于各个执行元件的总流量时，只要通过控制各个先导阀的电流大小即可实现各个执行元件的流量分配。具体地，变量泵1的最大输出流量Qmax＝n×qmax(n代表发动机的转速，qmax代表泵的最大排量)，第一执行元件13的流量Q1与先导阀10的电流I1成正比，则Q1＝I1×q1，q1为流量常数。同理，第二执行元件14的流量Q2＝I2×q2。假设仅有第一执行元件13和第二执行元件14复合动作，若Qmax≥Q1max+Q2max，则各执行元件的流量不受影响，均以正常速度运行；若Qmax＜Q1max+Q2max，则引入比例系数k＝(Q1max+Q2max)/Qmax，此时第一执行元件13的电流设置为I1＝I1max/k,第二执行元件14的电流设置为I2＝I2max/k，因此各个执行元件在复合动作时的流量分配可以通过控制对应的先导阀电流来实现。
本实施例的主控制阀20还包括减压阀3和先导溢流阀4以控制先导压力。变量泵1产生的高压油流至主控制阀20后，经减压阀3减压至所需的先导压力值，减压后的压力油处于待命状态，当某执行元件需要执行动作时，控制器发出信号，与该执行元件对应的先导阀得电，先导油推动换向阀的阀芯移动以使换向阀打开，此时主控制阀20的进油口的高压油通过换向阀进入到执行元件中，执行元件动作。
本实施例的控制阀块还包括限压阀9，限压阀9用于限制工作过程中控制阀块的第二工作油口B的压力，防止变幅油缸13负载超过设定值。同样地，控制阀块也包括用于限制第一工作油口A的压力的限压阀。
由于抢险设备包括多个执行元件，且多个执行元件中既有低压执行元件，例如变幅油缸、伸缩油缸等，也有高压执行元件，例如液压剪和扩张器。现有技术中通常需要使用专门的超高压泵站作为动力源来为高压执行元件提供高压油，成本较高。
而本实施例的液压控制系统采用与低压执行元件结构相同的变量泵及控制阀块来控制高压执行元件，不同的是，本实施例的液压控制系统包括设置于控制阀块与高压执行元件之间的增压器。
具体地，图1以第三执行元件15代表高压执行元件(液压剪或扩张器)。第三执行元件15与其相应的控制阀块之间设置有增压器11。当液压剪或扩张器无阻力时，增压器11不增压，液压油以正常流量通过增压器11，也就是说液压剪或扩张器快速动作，节省工作准备时间；当执行剪或扩张动作时，负载增大，增压器11增压至所需超高压力，液压油流量减小。与第三执行元件15对应的限压阀限制该控制阀块的工作油口的输出压力从而限制增压器的油压，防止硬物损坏液压剪或扩张器。
液压油进入增压器11，增压器11内部的液控单向阀打开，液压剪/扩张器卸荷。
本实施例的液压剪/扩张器通过快换组件12与增压器11连接。快换组件12通过快插接头同时实现与增压器11和液压剪/扩张器的快速连接。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种抢险设备的液压控制系统，其特征在于，包括：
变量泵(1)；
登高平台子系统，与所述变量泵(1)的出油口连接；
起重工作子系统，与所述变量泵(1)的出油口连接；和
压力反馈控制阀(2)，所述液压控制系统具有平台工作模式和起重工作模式，在所述平台工作模式，所述压力反馈控制阀(2)将所述变量泵(1)的出口压力反馈至所述变量泵的变量机构；在所述起重工作模式，所述压力反馈控制阀(2)将所述起重工作子系统的负载压力反馈至所述变量泵的变量机构，所述压力反馈控制阀(2)包括切换阀(21)和梭阀(22)，所述切换阀(21)的进油口与所述变量泵(1)的出油口连接，所述梭阀(22)的第一进油口与所述起重工作子系统的负载反馈通道连接，所述梭阀(22)的第二进油口与所述切换阀(21)的出油口连接，所述梭阀(22)的出油口与所述变量泵的变量机构连接，所述切换阀(21)控制其进油口与出油口的通断，其中，在所述平台工作模式或所述起重工作模式下，当整个液压控制系统无执行元件动作时，所述变量泵(1)仅维持系统泄漏的流量和压力，且所述变量泵(1)泵油并分别进入所述登高平台子系统和所述起重工作子系统待命，当某一个或几个执行元件动作时，所述起重工作子系统的负载压力反馈至所述梭阀(22)处。
2.根据权利要求1所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述切换阀(21)具有第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述切换阀(21)的进油口与出油口连通；在所述第二工作位置，所述切换阀(21)的进油口与出油口断开。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述起重工作子系统包括多个执行元件和主控制阀(20)，所述主控制阀(20)包括与所述多个执行元件对应设置的多个控制阀块。
4.根据权利要求3所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀块包括用于控制执行元件动作的换向阀(6)以及用于控制所述换向阀(6)的阀芯位移的先导阀(10)，所述先导阀(10)的电流大小控制所述换向阀(6)的阀芯位移。
5.根据权利要求4所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀块还包括压力补偿阀(7)，所述压力补偿阀(7)设置于所述换向阀(6)与所述控制阀块的进油口之间。
6.根据权利要求4所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀块还包括设置于所述换向阀(6)的出油口与所述执行元件的工作油口之间的限压阀(9)，所述限压阀(9)用于限制所述执行元件的工作油口的油压。
7.根据权利要求3所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述多个执行元件包括低压执行元件和高压执行元件，所述液压控制系统包括设置于所述主控制阀的与所述高压执行元件对应设置的控制阀块与所述高压执行元件之间的增压器(11)。
8.根据权利要求7所述的抢险设备的液压控制系统，其特征在于，所述高压执行元件包括液压剪或扩张器。
9.一种抢险设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的液压控制系统。
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