CN113321159A - 一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法，所述系统包括变幅油缸、电控重力下降控制阀、比例控制阀以及液压油箱，所述液压油箱与变幅油缸之间分别设有进油路和回油路，所述进油路的一端通过比例控制阀与液压油箱的出油口相连接，另一端经过电控重力下降控制阀与变幅油缸的无杆腔相连接，所述回油路的一端与液压油箱的回油口相连接，另一端与所述变幅油缸的有杆腔连接；所述电控重力下降控制阀包括比例阀、单向阀以及两通开关阀。本发明提升了全工况长悬臂下变幅动作输出的节能性和平稳性，提升了自行式高空作业平台的安全性。

Description

一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法，属于控制系统技术领域。
背景技术
自行式高空作业平台主要应用在建筑施工、钢结构、场馆及租赁等行业，作为一种载人作业的工程车辆，其安全性极其重要，而变幅控制系统做为自行式高空作业平台的安全控制系统重要的组成部分，其重要性不言而喻。
目前自行式高空作业平台变幅控制系统一般采用常规平衡阀控制方式，其变幅平衡阀基本为普通双单向平衡阀结构，变幅油缸的大小腔各由一个平衡阀进行控制，在执行长悬臂变幅下落动作的过程中，存在平衡阀开启压力较大，进而造成工作泵的输出压力较高，发动机大功率输出，能耗损失较大问题；在对变幅下落动作的过程控制中，无压力补偿，受外负载影响较大，下落的平顺性及稳定性不是很理想，造成用户的操控性及体验性不完美；在安全功能设计上无二次冗余安全设计，控制变幅油缸大腔负载保持功能的平衡阀仅为单平衡阀结构，若液压元件清洁度控制过程出现问题，将有可能导致该平衡阀阀芯卡滞无法复位，这将导致臂架下变幅动作完全不受控，给人身设备带来重大安全隐患。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法，提升了全工况长悬臂下变幅动作输出的节能性和平稳性，同时采用双冗余负载保持控制功能，还极大提升了自行式高空作业平台的安全性。
为达到上述目的，本发明的一个实施例提供了一种双冗余重力下降控制系统，包括变幅油缸、电控重力下降控制阀、比例控制阀以及液压油箱，所述液压油箱与变幅油缸之间分别设有进油路和回油路，所述进油路的一端通过比例控制阀与液压油箱的出油口相连接，另一端经过电控重力下降控制阀与变幅油缸的无杆腔相连接，所述回油路的一端与液压油箱的回油口相连接，另一端与所述变幅油缸的有杆腔连接；所述电控重力下降控制阀包括比例阀、单向阀以及两通开关阀，所述单向阀的进油口与比例控制阀的出油口连接，出油口与两通开关阀的进油口连接，所述两通开关阀的出油口与变幅油缸的无杆腔连接，所述比例阀串接于两通开关阀的进油口与回油路之间。
可选的，所述电控重力下降控制阀还包括热溢流阀，所述热溢流阀连接变幅油缸的无杆腔和回油路。
可选的，所述比例阀上连接有压力补偿器。
本发明的另一个实施例提供了一种升降工作平台，采用上述任一项所述的双冗余重力下降控制系统进行升降控制。
本发明的再一个实施例提供了一种上述所述双冗余重力下降控制系统的控制方法，包括如下三种控制方法中的一种或多种组合：
方法一：
所述比例控制阀得电，液压油源从比例控制阀的出油口进入电控重力下降控制阀，并经过内部的单向阀、两通开关阀常态机能位，进入变幅油缸的无杆腔，变幅油缸的有杆腔通过回油路与液压油箱相通，此时变幅油缸活塞杆伸出，臂架做上变幅动作；
方法二：
所述比例控制阀断电复位，液压油源被切断，两通开关阀以及比例阀得电，变幅油缸无杆腔的油液将通过两通开关阀、比例阀回到液压油箱，此时臂架将完全在自重的作用下下降，实现零能耗重力下降；
方法三:
所述两通开关阀和比例阀断电复位，变幅油缸由两通开关阀实现负载保持功能。
可选的，所述方法还包括：
所述变幅油缸无杆腔的油液回到液压油箱过程中，油液一路返回液压油箱，一路通过回油路进入变幅油缸有杆腔中进行补油。
可选的，所述方法还包括：
所述两通开关阀和比例阀断电复位，通过单向阀及两通开关阀共同实现负载保持二次冗余安全控制功能。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
通过设置变幅油缸、比例控制阀以及电控重力下降控制阀，利用臂架自重无需液压控制油源即可实现零能耗比例重力下降功能，不但提升了全工况长悬臂下变幅动作输出的节能性和平稳性，同时采用双冗余负载保持控制功能，还极大提升了自行式高空作业平台的安全性；
通过比例阀上自带压力补偿器，重力下降时不受负载力影响，采用电比例阀无级调速，相对于传统的平衡阀控制，该技术的应用大幅提升了整个变幅系统的安全性、节能性、操控性及启停平稳性，同时由于采用电控比例控制方案，相对与传统的液控平衡阀，在长悬臂下变幅过程中，动作控制的响应性也得到大幅提升，通过热溢流阀起到热溢流保护功能，防止高温热辐射对变幅油缸可能带来的爆缸等安全风险。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的一种双冗余重力下降控制系统的系统原理图；
图中：标记1、比例控制阀；2、电控重力下降控制阀；2-1、比例阀；2-2、单向阀；2-3、两通开关阀；2-4、热溢流阀；3、变幅油缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种双冗余重力下降控制系统，图1是根据本发明实施例提供的双冗余重力下降控制系统的系统原理图，如图1所示，包括变幅油缸3、电控重力下降控制阀2、比例控制阀1以及液压油箱，所述液压油箱与变幅油缸3之间分别设有进油路和回油路，所述进油路的一端通过比例控制阀1与液压油箱的出油口相连接，另一端经过电控重力下降控制阀2与变幅油缸3的无杆腔相连接，所述回油路的一端与液压油箱的回油口相连接，另一端与所述变幅油缸3的有杆腔连接；所述电控重力下降控制阀2包括比例阀2-1、单向阀2-2以及两通开关阀2-3，所述单向阀2-2的进油口与比例控制阀1的出油口连接，出油口与两通开关阀2-3的进油口连接，所述两通开关阀2-3的出油口与变幅油缸3的无杆腔连接，所述比例阀2-1串接于两通开关阀2-3的进油口与回油路之间。
本实施例提供的双冗余重力下降控制系统，通过设置变幅油缸3、比例控制阀1以及电控重力下降控制阀2，利用臂架自重无需液压控制油源即可实现零能耗比例重力下降功能，不但提升了全工况长悬臂下变幅动作输出的节能性和平稳性，同时采用双冗余负载保持控制功能，还极大提升了自行式高空作业平台的安全性。
本实施例中，所述电控重力下降控制阀2还包括热溢流阀2-4，所述热溢流阀2-4并接于变幅油缸3的有杆腔和无杆腔之间，通过热溢流阀2-4起到热溢流保护功能，防止高温热辐射对变幅油缸3可能带来的爆缸等安全风险。
本实施例中，所述比例阀2-1上连接有压力补偿器，通过比例阀2-1上自带压力补偿器，重力下降时不受负载力影响。
实施例2
在本实施例中，提供了一种升降工作平台，采用上述任一项所述的双冗余重力下降控制系统进行升降控制。
本实施例提供的一种升降工作平台，采用上述任一项所述的双冗余重力下降控制系统进行升降控制，节能性和平稳性较高，同时采用双冗余负载保持控制功能，还极大提升了自行式高空作业平台的安全性。
实施例3
在本实施例中，提供了一种上述所述双冗余重力下降控制系统的控制方法，该控制方法提供了所述双冗余重力下降控制系统在三种状态（臂架做上变幅动作、臂架做下变幅动作、臂架负载保持不动）下分别的控制方法，这三种状态下分别的控制方法可以是连续控制的，也可以是任意组合的。
方法一：
所述比例控制阀1得电，液压油源从比例控制阀1的出油口进入电控重力下降控制阀2，并经过内部的单向阀2-2、两通开关阀2-3常态机能位，进入变幅油缸3的无杆腔，变幅油缸3的有杆腔通过回油路与液压油箱相通，此时变幅油缸3活塞杆伸出，臂架做上变幅动作；
方法二：
所述比例控制阀1断电复位，液压油源被切断，两通开关阀2-3以及比例阀2-1得电，变幅油缸3无杆腔的油液将通过两通开关阀2-3、比例阀2-1回到液压油箱，此时臂架将完全在自重的作用下下降，实现零能耗重力下降。
方法三：
所述两通开关阀2-3和比例阀2-1断电复位，变幅油缸3由两通开关阀2-3实现负载保持功能。
本实施例提供的一种上述所述双冗余重力下降控制系统的控制方法，利用臂架自重无需液压控制油源即可实现零能耗比例重力下降功能，不但提升了全工况长悬臂下变幅动作输出的节能性和平稳性，同时采用双冗余负载保持控制功能，还极大提升了自行式高空作业平台的安全性，并且由比例阀2-1进行阀口开口及压力补偿器控制，可比例改变臂架下降的速度并且不受负载变化的影响。
在本实施例中，所述方法还包括：所述变幅油缸3无杆腔的油液回到液压油箱过程中，油液一路返回液压油箱，一路通过回油路进入变幅油缸3有杆腔中进行补油，防止小腔下落过程中吸空。
在本实施例中，所述方法还包括：所述两通开关阀2-3和比例阀2-1断电复位时，通过单向阀2-2及两通开关阀2-3共同实现负载保持二次冗余安全控制功能。
通过以上的实施方式的描述，本领域的普通技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法还可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下后者是更佳的实施方式，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
基于上述描述，本发明实施例提供的一种双冗余重力下降控制系统、升降工作平台及其控制方法，利用臂架自重无需液压控制油源即可实现比例重力下降功能，应用该技术的重力下降控制阀在全工况长悬臂下降控制过程中，无需启动发动机消耗任何燃油即可实现升降平台比例重力下降，同时该阀自带压力补偿器，重力下降时不受负载力影响，采用电比例阀2-1无级调速，相对于传统的平衡阀控制，该技术的应用大幅提升了整个変幅系统的安全性、节能性、操控性及启停平稳性，同时由于采用电控比例控制方案，相对与传统的液控平衡阀，在长悬臂下変幅过程中，动作控制的响应性也得到大幅提升；当比例阀2-1断电阀芯回常态机能位时，変幅油缸的负载保持功能将同时由零泄漏两通开关阀2-3及其后单向阀2-2及零泄漏两通比例阀2-1共同实现二次冗余安全控制功能，极大提升了整车的工作安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双冗余重力下降控制系统，其特征是，包括变幅油缸(3)、电控重力下降控制阀(2)、比例控制阀(1)以及液压油箱，所述液压油箱与变幅油缸(3)之间分别设有进油路和回油路，所述进油路的一端通过比例控制阀(1)与液压油箱的出油口相连接，另一端经过电控重力下降控制阀(2)与变幅油缸(3)的无杆腔相连接，所述回油路的一端与液压油箱的回油口相连接，另一端与所述变幅油缸(3)的有杆腔连接；
所述电控重力下降控制阀(2)包括比例阀(2-1)、单向阀(2-2)以及两通开关阀(2-3)，所述单向阀(2-2)的进油口与比例控制阀(1)的出油口连接，出油口与两通开关阀(2-3)的进油口连接，所述两通开关阀(2-3)的出油口与变幅油缸(3)的无杆腔连接，所述比例阀(2-1)串接于两通开关阀(2-3)的进油口与回油路之间。
2.根据权利要求1所述的双冗余重力下降控制系统，其特征是，所述电控重力下降控制阀(2)还包括热溢流阀(2-4)，所述热溢流阀(2-4)连接变幅油缸(3)的无杆腔和回油路。
3.根据权利要求1所述的双冗余重力下降控制系统，其特征是，所述比例阀(2-1)上连接有压力补偿器。
4.一种升降工作平台，其特征是，采用权利要求1至3任一项所述的双冗余重力下降控制系统进行升降控制。
5.一种权利要求1至3任一项所述的双冗余重力下降控制系统的控制方法，其特征是，包括如下三种控制方法中的一种或多种组合：
方法一：
所述比例控制阀(1)得电，液压油源从比例控制阀(1)的出油口进入电控重力下降控制阀(2)，并经过内部的单向阀(2-2)、两通开关阀(2-3)常态机能位，进入变幅油缸(3)的无杆腔，变幅油缸(3)的有杆腔通过回油路与液压油箱相通，此时变幅油缸(3)活塞杆伸出，臂架做上变幅动作；
方法二：
所述比例控制阀(1)断电复位，液压油源被切断，两通开关阀(2-3)以及比例阀(2-1)得电，变幅油缸(3)无杆腔的油液将通过两通开关阀(2-3)、比例阀(2-1)回到液压油箱，此时臂架将完全在自重的作用下下降，实现零能耗重力下降；
方法三：
所述两通开关阀(2-3)和比例阀(2-1)断电复位，变幅油缸(3)由两通开关阀(2-3)实现负载保持功能。
6.根据权利要求5所述的双冗余重力下降控制系统的控制方法，其特征是，所述方法还包括：所述变幅油缸(3)无杆腔的油液回到液压油箱过程中，油液一路返回液压油箱，一路通过回油路进入变幅油缸(3)有杆腔中进行补油。
7.根据权利要求5至6任一项所述的双冗余重力下降控制系统的控制方法，其特征是，所述方法还包括：所述两通开关阀(2-3)和比例阀(2-1)断电复位时，通过单向阀(2-2)及两通开关阀(2-3)共同实现负载保持二次冗余安全控制功能。
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