CN112429643B - 一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组。包括操纵阀组、液压系统泵站、辅助油缸和两个顶升油缸；液压系统泵站为操纵阀组供油；辅助油缸有杆腔连接操纵阀组油口A，辅助油缸无杆腔连接操纵阀组油口B；两个顶升油缸均连接有一个平衡阀组；平衡阀组的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头对应连接操纵阀组的油口A11、油口A21、油口B1、油口Y1。本发明集成了塔机顶升作业和辅助挂靴作业，功能完善，具有双缸顶升回路、辅助油缸回路、集成多级压力保护、压力平衡自适应、挂靴锁止、负载平衡保持、高位补油等多种功能，安全可靠性高、拓展应用性强，减少人工操作，提高了大吨位塔机顶升作业效率和可靠性。

Description

一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，具体是一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组。

背景技术

塔机，又名塔式起重机、塔吊，是常见的工程起重设备之一，因作业半径大、起重能力强、工作效率高等特点被广泛应用于建筑、水利、水电等工程施工。

塔机顶升液压系统是塔完成自身升降作业的主要动力部分。我们知道，随着施工高度的增加，塔机需要完成自身升高，也就是升塔，才能将施工材料起重到所需位置；当施工完毕后，塔机需要降落，也就是降塔，完成拆卸，从而转移下一工地。通过操作控制顶升液压系统，实现塔机重载顶升、重载下降、空载回收，进而完成塔机升降作业。

元宝梁：又称扁担梁，是塔机顶升作业时的支撑衡梁，一般元宝梁是和顶升油缸活塞杆一端联接，顶升油缸的另一端与塔身套架联接，这样组成竖直方向可升降的机构。

挂靴：塔机元宝梁两端的固定挂板与塔身标准节左右两侧挂板槽相连接固定的动作。脱靴：塔机元宝梁两端的固定挂板与塔身标准节左右两侧挂板槽相脱开的动作。挂靴和脱靴的过程，就如同人爬楼梯过程。

辅助挂靴：塔机顶升作业前需要首先挂靴到位，元宝梁需要从起始垂直位置，被推到标准节左右两侧挂板槽固定，因为元宝梁和顶升油缸自重较大，人工无法推到位，以往采用的铰链结构拉到位或者人工手推到位的方式，效率低，劳动强度大，可靠性差，因此，需要液压系统控制辅助油缸辅助挂靴。

中国专利公开了一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组（CN203962535U），集成阀组包括形成阀组总阀体的集成基块，集成基块设有进油口、回油口，以及两个工作油口；且，阀组还包括换向阀阀芯和第一溢流阀阀芯，集成基块设有插装孔，换向阀阀芯、第一溢流阀阀芯均插装于对应的插装孔；集成基块还设有对应的流道，以使插装后，换向阀阀芯、第一溢流阀阀芯与集成基块配合，形成第一溢流阀和换向阀，第一溢流阀连通进油口和回油口。该阀组设置有集成基块，相当于仅设置一个阀体，则阀组的体积得以缩小，从而节省空间，便于液压系统的布置；由于阀均插装集成于同一集成基块内，则阀体的内部泄漏可以减小，减少卡阻，从而具有良好的响应性能。

上述技术存在的问题是：

1、在集成阀组上设有换向阀阀芯（阀杆），集成基块设有进油口、回油口，以及两个工作油口，并集成了插装式溢流阀、平衡阀。其结构和原理图表明，所述专利液压系统及其集成阀组为主要应用于塔机单缸顶升的液压系统回路，针对大吨位双缸顶升系统及控制未涉及；

2、集成阀组是由集成换向阀、溢流阀、进油口、回油口，以及两个工作油口的单回路控制系统，也就是控制单个油缸的载顶升、重载下降、空收活塞杆，无针对顶升横梁辅助控制回路；

3、其液压系统主要用于单缸顶升，其原理和功能对双缸或多缸顶升液压系统应用具有明显局限性。

随着经济发展，大型工程项目越来越多，大吨位塔式起重机需求越来越广泛。吨位越大，那么塔机自身结构重量也越大，顶升负载就越大，原单缸顶升系统匹配的顶升力无法满足大吨位塔机市场需求，这就需要双缸顶升系统。同时，由于塔机自身匹配重量大，元宝梁挂靴困难，人工挂靴作业的方式已无法满足实际需要。双缸顶升系统，因为主机结构不同，两个油缸与主机连接的方式不同，可以布置在塔身一侧，也可以布置在塔身两侧，因结构误差、配重平衡误差、以及高空作业风力等外部环境因素，受力分布不均，两个顶升油缸容易产生憋劲或者超高压危险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组。

本发明通过以下技术方案实现：一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，阀体上开设有油口P、油口T1、油口A11、油口B1、油口A12、油口B2、油口T2、油口A、油口B、油口Y1、油口Y2、油口A21和油口A22；手动换向阀Ⅳ进油口连接油口P，手动换向阀Ⅳ回油口连接油口T1，手动换向阀Ⅳ第一油口分别连接手动换向阀I、手动换向阀II，手动换向阀Ⅳ第二油口连接手动换向阀III；所述手动换向阀Ⅳ回油口与油口P之间连接有并联设置的高压溢流阀、安全阀；所述手动换向阀I回油口连接油口T1，手动换向阀I第一油口连接油口A11，手动换向阀I第二油口连接油口B1，手动换向阀I第二油口通过低压溢流阀I连接油口T1；所述手动换向阀II回油口连接油口T1，手动换向阀II第一油口连接油口A12，手动换向阀II第二油口连接油口B2，手动换向阀II第二油口通过低压溢流阀II连接油口T1；所述手动换向阀III回油口连接油口T2，手动换向阀III第一油口连接油口A，手动换向阀III第二油口连接油口B；所述手动换向阀III第一油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀I和辅助回路溢流阀；所述手动换向阀III第二油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀II和另一个辅助回路溢流阀；所述油口Y1、油口Y2相连通，油口Y1、油口Y2连通油口T1；所述油口A21、油口A22之间连接有高压截止阀。

其进一步是：所述手动换向阀Ⅳ第二油口至手动换向阀III的管路上安装有调速阀。

所述阀体上还开设有与油口P连通的油口M，油口M上安装有操纵阀组压力表。

所述手动换向阀I回油口通过单向阀I连接所述油口T1。

所述手动换向阀II回油口通过单向阀II连接所述油口T1。

一种大吨位塔机顶升液压系统，包括液压系统泵站、辅助油缸和两个顶升油缸；所述液压系统泵站为操纵阀组供油；所述辅助油缸有杆腔连接操纵阀组油口A，辅助油缸无杆腔连接操纵阀组油口B；两个所述顶升油缸均连接有一个平衡阀组；一个所述平衡阀组的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头对应连接操纵阀组的油口A11、油口A21、油口B1、油口Y1；另一个所述平衡阀组的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头对应连接操纵阀组的油口A12、油口A22、油口B2、油口Y2。

其进一步是：所述液压系统泵站包括液压油箱，液压泵由电动机带动，液压泵通过吸油过滤器从液压油箱中吸油，液压泵出油口上安装有泵站压力表。

所述液压油箱的回油口上安装有回油过滤器；液压油箱上安装有空气滤清器；液压油箱中安装有液位液温计。

所述操纵阀组与液压系统泵站集成在一起或者操纵阀组单独布置在液压系统泵站外边。

所述平衡阀组与顶升油缸集成在一起，平衡阀组靠近顶升油缸缸底。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、集成了塔机顶升作业和辅助挂靴作业，功能完善，具有双缸顶升回路、辅助油缸回路、集成多级压力保护、压力平衡自适应、挂靴锁止、负载平衡保持、高位补油等多种功能，安全可靠性高、拓展应用性强；

2、双缸顶升具有负载压力补偿、压力平衡自适应功能，降低了偏载受力影响，提高了安全性，同时双缸也可单独操作，满足调节或维修时单独操作要求；

3、辅助挂靴、挂靴锁止、高位补油功能及控制回路，减少人工操作，提高了大吨位塔机顶升作业效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例一操纵阀组的液压原理图；

图2是本发明实施例一操纵阀组的结构示意图；

图3是本发明实施例二一种大吨位塔机顶升液压系统的液压原理图；

图4是本发明实施例二液压系统泵站的液压原理图；

图中：1液压系统泵站；2操纵阀组；3顶升油缸；4平衡阀组；5辅助油缸；6液压管路及接头；1.1液压油箱；1.2、电动机；1.3、液压泵；1.4吸油过滤器；1.5、回油过滤器；1.6、空气滤清器；1.7、液位液温计；1.8、泵站压力表；2.1、操纵阀组压力表；2.2、高压溢流阀；2.3、安全阀；2.4手动换向阀Ⅳ；2.5、单向阀I；2.6、手动换向阀I；2.7、低压溢流阀I；2.8、单向阀II；2.9、手动换向阀II；2.10、低压溢流阀II；2.11、高压截止阀；2.12、节流截止阀I；2.13、节流截止阀II；2.14、辅助回路溢流阀；2.15、调速阀；2.16、手动换向阀III。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

实施例一

结合图1和图2所示，一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，阀体上开设有油口P、油口T1、油口A11、油口B1、油口A12、油口B2、油口T2、油口A、油口B、油口Y1、油口Y2、油口A21和油口A22。油口Y1、油口Y2相连通，油口Y1、油口Y2连通油口T1。油口A21、油口A22之间连接有高压截止阀2.11。阀体上还开设有与油口P连通的油口M，油口M上安装有操纵阀组压力表2.1。

手动换向阀Ⅳ2.4进油口连接油口P，手动换向阀Ⅳ2.4回油口连接油口T1，手动换向阀Ⅳ2.4第一油口分别连接手动换向阀I2.6、手动换向阀II2.9，手动换向阀Ⅳ2.4第二油口连接手动换向阀III2.16。手动换向阀Ⅳ2.4回油口与油口P之间连接有并联设置的高压溢流阀2.2、安全阀2.3。

手动换向阀I2.6回油口通过单向阀I2.5连接油口T1。手动换向阀I2.6第一油口连接油口A11，手动换向阀I2.6第二油口连接油口B1，手动换向阀I2.6第二油口通过低压溢流阀I2.7连接油口T1。

手动换向阀II2.9回油口通过单向阀II2.8连接油口T1。手动换向阀II2.9第一油口连接油口A12，手动换向阀II2.9第二油口连接油口B2，手动换向阀II2.9第二油口通过低压溢流阀II2.10连接油口T1。

手动换向阀III2.16至手动换向阀Ⅳ2.4第二油口的管路上安装有调速阀2.15。手动换向阀III2.16回油口连接油口T2，手动换向阀III2.16第一油口连接油口A，手动换向阀III2.16第二油口连接油口B；手动换向阀III2.16第一油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀I2.12和辅助回路溢流阀2.14。手动换向阀III2.16第二油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀II2.13和另一个辅助回路溢流阀2.14。

实施例二

结合图1至图4所示，一种大吨位塔机顶升液压系统，在上述实施例一的基础上，还包括液压系统泵站1、辅助油缸5和两个顶升油缸3。

液压系统泵站1为操纵阀组2供油，根据主机操作位置不同，可以集成在一起，也可以操纵阀组2单独布置在液压系统泵站1外边，满足主机操作便捷性需求。液压系统泵站1包括液压油箱1.1，液压泵1.3由电动机1.2带动，液压泵1.3通过吸油过滤器1.4从液压油箱1.1中吸油，液压泵1.3出油口上安装有泵站压力表1.8。液压油箱1.1的回油口上安装有回油过滤器1.5；液压油箱1.1上安装有空气滤清器1.6和液位液温计1.7。

液压系统泵站1和操纵阀组2上分别设置有泵站压力表1.8和操纵阀组压力表2.1，当操纵阀组布置在液压系统泵站1外边时，便于液压系统泵站1旁边的操作人员和操纵阀组旁边的操作人员实时观察系统压力。

辅助油缸5有杆腔连接操纵阀组2油口A，辅助油缸5无杆腔连接操纵阀组2油口B。

顶升油缸3均连接有一个平衡阀组4。平衡阀组4与顶升油缸3集成在一起，平衡阀组4靠近顶升油缸3缸底，有利于提高安全可靠性。一个平衡阀组4的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头6对应连接操纵阀组2的油口A11、油口A21、油口B1、油口Y1。另一个平衡阀组4的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头6对应连接操纵阀组2的油口A12、油口A22、油口B2、油口Y2。

工作原理：

双缸顶升回路，

由液压系统泵站、手动换向阀Ⅳ、手动换向阀I、手动换向阀II、高压截止阀、顶升油缸、平衡阀组以及液压管路及接头等组成。双缸顶升作业时，操作手动换向阀Ⅳ处于右位，同时操作手动换向阀I和手动换向阀II左位，控制液压油从液压系统泵站出油口进入操纵阀组P口，再从操纵阀组的A11、A12口连接的管路进入两个顶升油缸A1口，从而进入两个顶升油缸的无杆腔，驱动顶升油缸顶升；两个顶升油缸的有杆腔液压油从B口与B1口、B2口连接的管路，经过手动换向阀I和手动换向阀II回油通路后从T口回泵站油箱内。双缸回收作业时，手动换向阀Ⅳ处于右位不变，同时操作手动换向阀I和手动换向阀II右位，进而可以控制油缸回收。通过双缸顶升回路控制，实现大吨位塔机顶升和下降作业。

操纵阀组上手动换向阀Ⅳ为M型中位机能，手柄带定位，实现液压系统中位卸荷、以及顶升油缸回路与辅助油缸回路切换操作；手动换向阀I和序2.9手动换向阀II为Y型中位机能，手柄不带定位，实现顶升油缸顶升和回收操作。

负载压力补偿，压力平衡自适应功能，

在双缸顶升作业过程中，打开序高压截止阀，两顶升油缸无杆腔通过A2口与操纵阀组A21、A22口之间连接的管路联通，两腔形成高压补偿，平衡自适应，降低因塔机结构误差、配重平衡误差、以及高空作业风力等外部环境因素导致的偏载受力影响，避免油缸受力憋劲或者超高压，提高安全性。除此之外，如果顶升油缸需要单独动作或者调节时，关闭高压截止阀即可满足需求。

辅助油缸回路，

由液压系统泵站、手动换向阀Ⅳ、辅助回路溢流阀、调速阀、手动换向阀III、辅助油缸、液压管路及接头等组成。操作手动换向阀Ⅳ处于左位，同时操作手动换向阀III，控制液压油从操纵阀组辅助回路A口和B口与连接管路，进入辅助油缸的无杆腔或者有杆腔，驱动辅助油缸外伸或者回收，将元宝梁从悬空的垂直位置推至挂靴位置或者由挂靴位置拉回到垂直位置，实现辅助油缸辅助元宝梁挂靴或者脱靴，解除原人工推或者铰链拉的挂靴方式，更加便捷。

操纵阀组上集成设计有调速阀，实现辅助油缸速度可调节，进而能够控制辅助油缸准确定位。

挂靴锁止功能，

操纵阀组上集成设计有节流截止阀I和节流截止阀II，液压系统控制回路切换到辅助油缸工作时（即需要辅助元宝梁挂靴作业时），关闭节流截止阀II，实现辅助油缸挂靴到位后锁止，避免元宝梁回摆，造成无法挂靴。

高位补油功能，

当液压系统控制回路切换到顶升油缸工作时（即元宝梁挂靴到位，开始顶升或下降作业时），打开节流截止阀I和节流截止阀II，使之前处于锁止状态的辅助油缸有杆腔和无杆腔连通，同时液压系统可以从高位系统泵站T口回油路进行给辅助油缸有杆腔和无杆腔进行补油，避免辅助油缸两腔形成吸空、或者憋压危险（因为顶升油缸在顶升或下降过程中与垂直方向有一定角度变化，进而对辅助油缸封闭两腔施加拉或压的外力）。

操纵阀组上集成设计有高低压多级压力保护功能，由高压溢流阀、安全阀、低压溢流阀I、低压溢流阀II以及辅助回路溢流阀组成，提高大吨位塔机顶升作业的安全性。

本实施例公开了一种大吨位塔机顶升液压系统及其操纵阀组，主要实现大吨位塔式起重机顶升、下降作业、以及辅助挂靴作业要求。液压系统具有双缸顶升回路、辅助油缸回路、集成多级压力保护、负载压力补偿、平衡自适应、挂靴锁止、高位补油等多种功能，安全可靠性高、拓展应用性强、对于其他类似产品的设计具有借鉴意义。

本实施例实现两个顶升油缸顶升、回收、停止作业工况；两顶升油缸同时顶升时，两腔压力平衡自适应；辅助油缸辅助塔机元宝梁挂靴，以及挂靴到位锁止，防止元宝梁偏摆；系统高低压回路两级压力安全保护，安全可靠。平衡阀组为集成设计，实现顶升油缸负载保持，压力平衡；管路防爆阀防止液压软管或者平衡阀失效时，顶升油缸失速下降；顶升油缸活塞杆回收速度可调；元宝梁任意位置锁止，防止自主下滑；顶升油缸无杆腔和有杆腔安全阀压力保护；无杆腔和有杆腔油路测压排气。

Claims (10)

1.一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，

其特征在于：

阀体上开设有油口P、油口T1、油口A11、油口B1、油口A12、油口B2、油口T2、油口A、油口B、油口Y1、油口Y2、油口A21和油口A22；

手动换向阀Ⅳ（2.4）进油口连接油口P，手动换向阀Ⅳ（2.4）回油口连接油口T1，手动换向阀Ⅳ（2.4）第一油口分别连接手动换向阀I（2.6）、手动换向阀II（2.9），手动换向阀Ⅳ（2.4）第二油口连接手动换向阀III（2.16）；所述手动换向阀Ⅳ（2.4）回油口与油口P之间连接有并联设置的高压溢流阀（2.2）、安全阀（2.3）；

所述手动换向阀I（2.6）回油口连接油口T1，手动换向阀I（2.6）第一油口连接油口A11，手动换向阀I（2.6）第二油口连接油口B1，手动换向阀I（2.6）第二油口通过低压溢流阀I（2.7）连接油口T1；

所述手动换向阀II（2.9）回油口连接油口T1，手动换向阀II（2.9）第一油口连接油口A12，手动换向阀II（2.9）第二油口连接油口B2，手动换向阀II（2.9）第二油口通过低压溢流阀II（2.10）连接油口T1；

所述手动换向阀III（2.16）回油口连接油口T2，手动换向阀III（2.16）第一油口连接油口A，手动换向阀III（2.16）第二油口连接油口B；所述手动换向阀III（2.16）第一油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀I（2.12）和辅助回路溢流阀（2.14）；所述手动换向阀III（2.16）第二油口与油口T2之间连接有并联设置的节流截止阀II（2.13）和另一个辅助回路溢流阀（2.14）；

所述油口Y1、油口Y2相连通，油口Y1、油口Y2连通油口T1；

所述油口A21、油口A22之间连接有高压截止阀（2.11）。

2.根据权利要求1所述的一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，其特征在于：所述手动换向阀Ⅳ（2.4）第二油口至手动换向阀III（2.16）的管路上安装有调速阀（2.15）。

3.根据权利要求2所述的一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，其特征在于：所述阀体上还开设有与油口P连通的油口M，油口M上安装有操纵阀组压力表（2.1）。

4.根据权利要求3所述的一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，其特征在于：所述手动换向阀I（2.6）回油口通过单向阀I（2.5）连接所述油口T1。

5.根据权利要求3所述的一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，其特征在于：所述手动换向阀II（2.9）回油口通过单向阀II（2.8）连接所述油口T1。

6.一种大吨位塔机顶升液压系统，采用权利要求3至5中任一一种大吨位塔机顶升液压系统的操纵阀组，其特征在于：

还包括液压系统泵站（1）、辅助油缸（5）和两个顶升油缸（3）；

所述液压系统泵站（1）为操纵阀组（2）供油；

所述辅助油缸（5）有杆腔连接操纵阀组（2）油口A，辅助油缸（5）无杆腔连接操纵阀组（2）油口B；

两个所述顶升油缸（3）均连接有一个平衡阀组（4）；

一个所述平衡阀组（4）的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头（6）对应连接操纵阀组（2）的油口A11、油口A21、油口B1、油口Y1；

另一个所述平衡阀组（4）的油口A1、油口A2、油口B、油口Y通过液压管路及接头（6）对应连接操纵阀组（2）的油口A12、油口A22、油口B2、油口Y2。

7.根据权利要求6所述的一种大吨位塔机顶升液压系统，其特征在于：所述液压系统泵站（1）包括液压油箱（1.1），液压泵（1.3）由电动机（1.2）带动，液压泵（1.3）通过吸油过滤器（1.4）从液压油箱（1.1）中吸油，液压泵（1.3）出油口上安装有泵站压力表（1.8）。

8.根据权利要求7所述的一种大吨位塔机顶升液压系统，其特征在于：所述液压油箱（1.1）的回油口上安装有回油过滤器（1.5）；液压油箱（1.1）上安装有空气滤清器（1.6）；液压油箱（1.1）中安装有液位液温计（1.7）。

9.根据权利要求6所述的一种大吨位塔机顶升液压系统，其特征在于：所述操纵阀组（2）与液压系统泵站（1）集成在一起或者操纵阀组（2）单独布置在液压系统泵站（1）外边。

10.根据权利要求6所述的一种大吨位塔机顶升液压系统，其特征在于：所述平衡阀组（4）与顶升油缸（3）集成在一起，平衡阀组（4）靠近顶升油缸（3）缸底。

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