CN114135529B - 一种卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置及方法，通过压力传感器实时监测左顶升油缸和右顶升油缸中油腔的压强，当左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围并在比例换向调速阀的允许调整范围内，通过微调左比例换向调速阀和右比例换向调速阀使得左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到允许差值范围内，达到载荷平衡。本发明实现了双油缸同步顶升或拉低卸船机主臂架过程中的载荷平衡调节，避免产生过大的内力导致臂架结构损坏，保证了卸船机的高强度作业。

Description

一种卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置及方法

技术领域

本发明属于卸船机技术领域，涉及卸船机的主臂架，尤其涉及一种卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置及方法。

背景技术

卸船机是对船舶上的散装物料进行卸料的常用设备。卸船机的螺旋输料臂是被主臂架所支撑。在卸船机的工作过程，往往需要主臂架带动螺旋输料臂升降。而主臂架的升降则是采用油缸来顶升驱动，为获得比较大的驱动力并实现臂架运动平稳，则是采用双油缸驱动。但双油缸驱动需要根据臂架载荷分布情况，使两个油缸输出的力的比值控制在预定的范围，需要两油缸载荷平衡，不形成过大的内力导致臂架结构损坏。现有技术中，基于液压管路并联的刚性臂架同步技术，往往造成刚性臂架的巨大内力，需要较多的刚材用料，或者油缸之间距离很近才不会拉坏结构；而基于位移反馈的同步，由于油缸反复运动，由于传感器零位发生移动导致同步误差产生，不适用于长期无人维护的高强度作业的卸船机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种两个油缸能够保持载荷平衡的卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置，以克服现有技术存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置，包括左顶升油缸、右顶升油缸、油泵、进油路以及回油路，所述左顶升油缸和所述右顶升油缸的活塞杆均连接到卸船机主臂架上，所述左顶升油缸具有左大腔和左小腔；所述右顶升油缸具有右大腔和右小腔，其特特征在于：还包括左比例换向调速阀、右比例换向调速阀，

所述油泵经所述进油路连通至所述左比例换向调速阀的第一油口和所述右比例换向调速阀的第一油口，所述左比例换向调速阀的第二油口和所述右比例换向调速阀的第二油口均经所述回油路连通油箱；

所述左比例换向调速阀的第三油口与所述左大腔之间通过左大腔油路连通，所述左比例换向调速阀的第四油口和所述左小腔之间通过左小腔油路连通；所述右比例换向调速阀的第三油口和所述右大腔之间通过右大腔油路连通，所述右比例换向调速阀的第四油口和所述右小腔之间通过右小腔油路连通；

所述左大腔油路和所述左小腔油路之间设有左抗衡阀组，所述右大腔油路和所述右小腔油路之间设有右抗衡阀组；

所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔以及所述右小腔上均连通有压力传感器。

采用上述双油缸同步驱动装置，本发明能够实现一种的双油缸同步顶升方法，通过启动油泵并调节所述左比例换向调速阀和所述右比例换向调速阀，使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸一起拉低所述主臂架，通过压力传感器实时监测所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔和所述右小腔内液压油的压强，当所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围并在比例换向调速阀的允许调整范围内，通过微调所述左比例换向调速阀和所述右比例换向调速阀使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到所述允许差值范围内，达到载荷平衡。

另外，本发明在进一步改进中，所述左大腔连通有左大腔开关阀，所述左小腔连通有左小腔开关阀；所述右大腔还连通右大腔开关阀，所述右小腔还连通有右小腔开关阀；所述左大腔开关阀和所述右大腔开关阀相互连通，所述左小腔开关阀和所述右小腔开关阀相互连通，这样就还能够实现强制进行载荷平衡调节控制和油泵停机时载荷平衡调节控制。

因此，本发明实现了双油缸同步顶升或拉低卸船机主臂架过程中的载荷平衡调节，避免产生过大的内力导致臂架结构损坏，保证了卸船机的高强度作业。

附图说明

图1为本发明的顶升装置的液压系统结构示意图；

图2为图1中A处放大示意图；

图3为图1中B处放大示意图；

图4为图1中C处放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置，包括左顶升油缸110、右顶升油缸110’、油泵210、进油路220、回油路230、左比例换向调速阀240、右比例换向调速阀240’和泄漏油路250。

以下结合图2至图4所示，左顶升油缸110和右顶升油缸110’结构均相同，左顶升油缸110和右顶升油缸110’的活塞杆均连接到卸船机主臂架(图中未显示)上。左顶升油缸110具有左大腔111和左小腔112；右顶升油缸110’具有右大腔111’和右小腔112’。

其中，油泵210由电机211驱动，其进油口连通油箱101，出油口通过进油路220连通到左比例换向调速阀240的第一油口和右比例换向调速阀240’的第一油口，左比例换向调速阀240的第二油口和右比例换向调速阀240’的第二油口均经回油路230连通油箱101。左比例换向调速阀240和右比例换向调速阀240’结构相同。进油路220由两个过滤器211和一个进油单向阀212串联构成。回油路230中设有回油单向阀231。

在进油路220上位于左比例换向调速阀240的第一油口和进油单向阀222之间，以及右比例换向调速阀240’的第一油口和进油单向阀222之间均设有定差减压阀213(该定差减压阀213内置于比例换向调速阀中的一个功能阀)。

左比例换向调速阀240的第三油口与左顶升油缸110的左大腔111之间通过左大腔油路310连通，左比例换向调速阀240的第四油口和左顶升油缸110的左小腔112之间通过左小腔油路320连通。右比例换向调速阀240’的第三油口与右顶升油缸110’的右大腔111’之间通过右大腔油路310’连通，右比例换向调速阀240’的第四油口和右顶升油缸110’的右小腔112’之间通过右小腔油路320’连通。

另外，还包括左抗衡阀组400和右抗衡阀组400’。

左大腔油路310和右大腔油路310’结构相同，左小腔油路320和右小腔油路320’结构相同，左抗衡阀组400和右抗衡阀组400’结构相同，具体结构为：

左抗衡阀组400由左第一单向阀401、左第一液控压力调节阀402、左第二单向阀403和左第二液控压力调节阀404组成。

其中，左大腔油路310由左第一单向阀401、左第一液控压力调节阀402、左大腔节流阀511、左大腔单向阀512组成。左第一单向阀401的正向油口连通左比例换向调速阀240的第三油口，左第一单向阀401的反向油口经左大腔节流阀511连通左大腔111，左第一液控压力调节阀402并联在左第一单向阀402上。左大腔单向阀512并联在左大腔节流阀511上，其正向油口连通左第一单向阀401的反向油口，反向油口连通左大腔111。

左小腔油路320由左第二单向阀403、左第二液控压力调节阀404组成。左第二单向阀403的正向油口连通左比例换向调速阀240的第四油口，左第二单向阀403的反向油口连通左小腔112。左第二液控压力调节阀404并联在左第二单向阀403上。

左第一液控压力调节阀402的两个液控口分别连通至左第一单向阀401的反向油口和左第二单向阀403的正向油口上。左第二液控压力调节阀404的两个液控口分别连通至左第二单向阀403的反向油口和左第一单向阀401的正向油口。这样的结构实现了左大腔油路310和右小腔油路320的相互抗衡，具体表现为：顶升左顶升油缸310时，从左大腔油路310向左大腔111内注油，左小腔112经左小腔油路320回油。这时，液压油经左第一单向阀401(这时左第一液控压力调节阀402截止)、再经左大腔单向阀512进入左大腔111，而从左小腔排出的液压油，由于左第二单向阀403反向截止，左第二液控压力调节阀404则在左第二单向阀403的反向油口的压力和左第一单向阀401的正向油口的压力作用下，打开左第二液控压力调节阀404，但开口幅度受左第二单向阀403的反向油口的压力条件和左第一单向阀401的正向油口的压力条件的决定，以形成与进油压力和回油压力相适配的阻尼，达到平衡作用，避免进入左大腔111内的液压油压力突然增高出现安全事故。反之，拉低油缸时，左小腔油路320向左小腔320注油，左大腔111经左大腔油路310回油。这时，液压油经左第二单向阀403(这时左第二液控压力调节阀404截止)进入左小腔111，而从左大腔排出的液压油，由于左第一单向阀401反向截止，左第一液控压力调节阀402则在左第一单向阀401的反向油口的压力和左第二单向阀403的正向油口的压力作用下，打开左第一液控压力调节阀402，但开口幅度受左第一单向阀401的反向油口的压力条件和左第二单向阀403的正向油口的压力条件的共同决定，以形成与进油压力和回油压力相适配的阻尼，达到平衡作用，避免进入左小腔112内的液压油压力突然增高出现安全事故。

另外，左顶升油缸310将主臂架顶升到一定位置，要保持该位置静止不动时，油泵100停止工作，由于左第一单向阀401的反向截止，且左第二单向阀403的正向油口没有压力，这时左第一液控压力调节阀402需要左第一单向阀401的反向油口具有非常大的压力才能打开，即左第一单向阀401的反向油口的压力不足以打开左第一液控压力调节阀402时，左第一液控压力调节阀402也是截止的，这样，左大腔111内的液压油不会排出，就能够支撑住油缸不让下降，进而能够使得主臂架在一个位置保持静止。

右抗衡阀组400’由右第一单向阀401’、右第一液控压力调节阀402’、右第二单向阀403’和右第二液控压力调节阀404’组成。

其中，右大腔油路310’由右第一单向阀401’、右第一液控压力调节阀402’、右大腔节流阀511’、右大腔单向阀512’组成。右第一单向阀401’的正向油口连通右比例换向调速阀240’的第三油口，右第一单向阀401’的反向油口经右大腔节流阀511’连通右大腔111’，右第一液控压力调节阀402’并联在右第一单向阀402’上。右大腔单向阀512’并联在右大腔节流阀511’上，其正向油口连通右第一单向阀401’的反向油口。

右小腔油路320’由右第二单向阀403’、右第二液控压力调节阀404’组成。右第二单向阀403’的正向油口连通右比例换向调速阀240’的第四油口，右第二单向阀403’的反向油口连通右小腔112’。右第二液控压力调节阀404’并联在右第二单向阀403’上。

右第一液控压力调节阀402’的两个液控口分别连通至右第一单向阀401’的反向油口和右第二单向阀403’的正向油口上。右第二液控压力调节阀404’的两个液控口分别连通至右第二单向阀403’的反向油口和右第一单向阀401’的正向油口。右抗衡阀组400’的工作原理与左抗衡阀组400一样，这里不再累述。

左大腔111、左小腔112、右大腔111’和右小腔112’上均连通有压力传感器601。

为了保护左顶升油缸110的左大腔111和左小腔112以及右顶升油缸110’的右大腔111’和右小腔112’。左大腔111、左小腔112、右大腔111’和右小腔112’均连通有安全阀701，该安全阀701均经泄漏油路250连通至油箱101，只要各个腔内的油压超过安全阀701设定的压力，该相应腔内就通过安全阀701进行泄压，从而起到对油缸的保护作用。

另外，左大腔111还连通有左大腔开关阀801，左小腔112还连通有左小腔开关阀802。右大腔111’还连通有右大腔开关阀801’，右小腔112’还连通有右小腔开关阀802’。左大腔开关阀801和右大腔开关阀801’还相互连通，左小腔开关阀802和右小腔开关阀802’还相互连通。

为预防左比例换向调速阀240或右比例换向调速阀240’使用过程中损害，还提供了一个备用比例换向调速阀260，该备用比例换向调速阀260的第一油口连通进油路220，第二油口连通回油路230。

以上就是本发明的卸船机主臂架的双油缸同步驱动装置，其具有如下多种工作模式：

1、两油缸同步顶升主臂架时的载荷平衡调节控制

通常情况下，左大腔开关阀801、右大腔开关阀801’、左小腔开关阀802和右小腔开关阀802’均关闭。

油泵启动工作，通过调节左比例换向调速阀240，左比例换向调速阀240的第一油口和第三油口连通，第二油口和第四油口连通，使得从左大腔油路310向左顶升油缸110的左大腔111内注油、从左小腔112经左小腔油路320向油箱回油。通过调节右比例换向调速阀240’，右比例换向调速阀240’的第一油口和第三油口连通，第二油口和第四油口连通，使得从右大腔油路310’向右顶升油缸110’的右大腔111’内注油、从右小腔112’经右小腔油路310’向油箱回油。这样，两个油缸一起顶升主臂架，这个过程中实时监测左大腔111、左小腔112、右大腔111’和右小腔112’内液压油的压强，当左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围并在比例换向调速阀的允许调整范围内，通过微调左比例换向调速阀240和右比例换向调速阀240’使得两油缸输出的驱动力不同的差值回到允许差值范围内，达到载荷平衡。

2、两油缸同步拉低主臂架时的载荷平衡调节控制

左大腔开关阀801、右大腔开关阀801’、左小腔开关阀802和右小腔开关阀802’均关闭。

油泵启动工作，通过调节左比例换向调速阀240，左比例换向调速阀240的第一油口和第四油口连通，第二油口和第三油口连通，使得从左小腔油路320向左顶升油缸110的左小腔112内注油、从左大腔111经左大腔油路310向油箱回油。通过调节右比例换向调速阀240’，右比例换向调速阀240’的第一油口和第四油口连通，第二油口和第三油口连通，使得从右小腔油路320’向右顶升油缸110’的右小腔112’内注油、从右大腔111’经右大腔油路310’向油箱回油。这样，两个油缸一起拉低主臂架，这个过程中实时监测左大腔111、左小腔112、右大腔111’和右小腔112’内液压油的压强，当左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围并在比例换向调速阀允许调整范围内，通过微调左比例换向调速阀240和右比例换向调速阀240’使得两油缸输出的驱动力不同的差值回到允许差值范围内，达到载荷平衡。

3、强制进行载荷平衡调节控制

当监测到左顶升油缸110和右顶升油缸110’输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围，且驱动力不同超出了比例换向调速阀允许的调整范围或调整的速度能力(即比例换向调速阀调节的响应速度跟不上)，通过打开左大腔开关阀801、右大腔开关阀801’、左小腔开关阀802和右小腔开关阀802’使得左大腔111和右大腔111’连通、左小腔112和右小腔112’连通，强制快速使左大腔111和右大腔111’间的液压油进行快速流动、使得左小腔112和右小腔112’间的液压油进行快速流动，进而使得左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到允许差值范围内，以实现载荷平衡。

4、油泵停机时载荷平衡调节控制

当油泵停机时，因为油缸泄漏或者其它原因，导致左顶升油缸110和右顶升油缸110’输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围，这时比例换向调速阀已经不存在调整载荷比的功能条件，但不需要再启动油泵，通过打开左大腔开关阀801、右大腔开关阀801’、左小腔开关阀802和右小腔开关阀802’使得左大腔111和右大腔111’连通、左小腔112和右小腔112’连通，强制快速使左大腔111和右大腔111’间的液压油进行快速流动、使得左小腔112和右小腔112’间的液压油进行快速流动，进而使得左顶升油缸和右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到允许差值范围内，以实现载荷平衡。

Claims (2)

1.一种卸船机主臂架的双油缸同步顶升方法，采用的双油缸同步驱动装置包括左顶升油缸、右顶升油缸、油泵、进油路、回油路、左比例换向调速阀和右比例换向调速阀，所述左顶升油缸具有左大腔和左小腔；所述右顶升油缸具有右大腔和右小腔，所述油泵经所述进油路连通至所述左比例换向调速阀的第一油口和所述右比例换向调速阀的第一油口，所述左比例换向调速阀的第二油口和所述右比例换向调速阀的第二油口均经所述回油路连通油箱；

所述左比例换向调速阀的第三油口与所述左大腔之间通过左大腔油路连通，所述左比例换向调速阀的第四油口和所述左小腔之间通过左小腔油路连通；所述右比例换向调速阀的第三油口和所述右大腔之间通过右大腔油路连通，所述右比例换向调速阀的第四油口和所述右小腔之间通过右小腔油路连通，其特征在于：

所述左顶升油缸和所述右顶升油缸的活塞杆均连接到卸船机主臂架上，所述左大腔油路和所述左小腔油路之间设有左抗衡阀组，所述右大腔油路和所述右小腔油路之间设有右抗衡阀组；所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔以及所述右小腔上均连通有压力传感器；

所述左抗衡阀组由左第一单向阀、左第一液控压力调节阀、左第二单向阀和左第二液控压力调节阀组成；所述右抗衡阀组由右第一单向阀、右第一液控压力调节阀、右第二单向阀和右第二液控压力调节阀组成；

所述左大腔油路由所述左第一单向阀、所述左第一液控压力调节阀、左大腔节流阀和左大腔单向阀组成；所述左第一单向阀的正向油口连通所述左比例换向调速阀的第三油口，所述左第一单向阀的反向油口经所述左大腔节流阀连通所述左大腔，所述左第一液控压力调节阀并联在所述左第一单向阀上，所述左大腔单向阀并联在所述左大腔节流阀上；

所述左小腔油路由左第二单向阀、所述左第二液控压力调节阀组成；所述左第二单向阀的正向油口连通所述左比例换向调速阀的第四油口，所述左第二单向阀的反向油口连通所述左小腔，所述左第二液控压力调节阀并联在所述左第二单向阀上；

所述左第一液控压力调节阀的两个液控口分别连通至所述左第一单向阀的反向油口和所述左第二单向阀的正向油口上，所述左第二液控压力调节阀的两个液控口分别连通至所述左第二单向阀的反向油口和所述左第一单向阀的正向油口；

所述右大腔油路由所述右第一单向阀、所述右第一液控压力调节阀、右大腔节流阀以及右大腔单向阀组成；所述右第一单向阀的正向油口连通所述右比例换向调速阀的第三油口，所述右第一单向阀的反向油口经所述右大腔节流阀连通所述右大腔，所述右第一液控压力调节阀并联在所述右第一单向阀上，所述右大腔单向阀并联在所述右大腔节流阀上；

所述右小腔油路由所述右第二单向阀、所述右第二液控压力调节阀组成；所述右第二单向阀的正向油口连通所述右比例换向调速阀的第四油口，所述右第二单向阀的反向油口连通所述右小腔，所述右第二液控压力调节阀并联在所述右第二单向阀上；

所述右第一液控压力调节阀的两个液控口分别连通至所述右第一单向阀的反向油口和所述右第二单向阀的正向油口上，所述右第二液控压力调节阀的两个液控口分别连通至所述右第二单向阀的反向油口和所述右第一单向阀的正向油口；

所述左大腔连通有左大腔开关阀，所述左小腔连通有左小腔开关阀；所述右大腔还连通右大腔开关阀，所述右小腔还连通有右小腔开关阀；所述左大腔开关阀和所述右大腔开关阀相互连通，所述左小腔开关阀和所述右小腔开关阀相互连通；

所述双油缸同步顶升方法具有如下三种工作模式：

工作模式一：通过启动油泵并调节所述左比例换向调速阀和所述右比例换向调速阀，使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸一起拉低所述主臂架，通过压力传感器实时监测所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔和所述右小腔内液压油的压强，当所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围并在比例换向调速阀的允许调整范围内，通过微调所述左比例换向调速阀和所述右比例换向调速阀使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到所述允许差值范围内，达到载荷平衡；

工作模式二：在所述左顶升油缸和所述右顶升油缸一起顶升或拉低所述主臂架过程中，通过压力传感器实时监测所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔和所述右小腔内液压油的压强，当监测到所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围，且驱动力不同超出了比例换向调速阀允许的调整范围或调整的速度能力，通过打开所述左大腔开关阀、所述右大腔开关阀、所述左小腔开关阀和所述右小腔开关阀使得所述左大腔和所述右大腔连通，所述左小腔和所述右小腔连通，强制使所述左大腔和所述右大腔中的液压油进行油缸间压强快速流动调节、使得所述左小腔和所述右小腔中液压油进行油缸间压强快速流动调节，进而使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到所述允许差值范围内，以实现载荷平衡；

工作模式三： 当油泵停机时，通过压力传感器实时监测所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔和所述右小腔内液压油的压强，当监测到所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值超出允许差值范围，通过打开所述左大腔开关阀、所述右大腔开关阀、所述左小腔开关阀和所述右小腔开关阀使得所述左大腔和所述右大腔连通，所述左小腔和所述右小腔连通，强制快速使所述左大腔和所述右大腔中液压油进行油缸间压强快速流动调节、使得所述左小腔和所述右小腔中液压油进行油缸间压强快速流动调节，进而使得所述左顶升油缸和所述右顶升油缸输出的驱动力不同的差值回到所述允许差值范围内，以实现载荷平衡。

2.根据权利要求1所述的卸船机主臂架的双油缸同步顶升方法，其特征在于：所述左大腔、所述左小腔、所述右大腔和所述右小腔均连通有一个安全阀，各所述安全阀均经泄漏油路连通至所述油箱。