CN114355832A - 一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统和方法，属于冶金行业鱼雷罐车维修专用设备领域，该方法包括以下步骤：架车机液压系统通过初始顶升压力，使油缸与鱼雷罐车支点相接触；控制器根据油缸升起的高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统进行再次加压，所述架车机液压系统通过油缸将鱼雷罐车顶起；该方法利用液压系统压力的分级调压，在预顶升时使架车机油缸和鱼雷罐车支点有效接触，提高架车机的安全性；本设计通过预顶升的方式，在预顶升和顶升过程中无间隙配合，提高架车机的作业效率。

Description

一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统和方法

技术领域

本发明属于冶金行业鱼雷罐车维修专用设备领域，涉及一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统和方法。

背景技术

架车机是维修鱼雷罐车的专用设备，鱼雷罐车是冶金企业运输高炉铁水至转炉车间、铸铁机车间和铸锭车间进行倾翻铁水的专用运输车辆，工作在高温、粉尘，高负荷运输钢水的状态下，重载总重可达720t，车轮轴瓦大中小芯盘需要定期进行维修。在鱼雷罐车维修过程中需要把鱼罐车架起来，就要用到专用设备架车机。

鱼雷罐车架机车有四台，每台架车机有一个主顶升油缸，顶升力为120t，和一个辅助顶升油缸，顶升力为60t，四台架车机对称布置在轨道两侧。作业时四台架车机八个顶升油缸同步抬升，把鱼雷罐车抬升到一定高度，对鱼雷罐车进行维修或保养。翻转隐藏式架车机在控制上都存在着一些弊端，在架车机工作，由于鱼雷罐车长期高温、重载工作，车体会有不同程度的变形，导致车上的八个维修时用的顶升支点不在一个水平面上，当架车机工作时，架车机油缸顶升到与鱼雷罐车支点接触时，八个顶升油缸伸出的高低不同，这时油缸上的位移感器无法辨别油缸顶端是否与鱼雷罐车支点接触、支上，这时需要人工来观察，费时费力，还存在安全隐患。有些架车机设备在顶升油缸顶端加装一个微动开关，当架车机顶升与鱼雷罐车支点接触时，微动开关会发出信号，当八个信号都有时，架车机在抬升鱼雷罐车。因微动开关的特性，开关有信号时只是说明油缸顶点与鱼雷罐车支点距离很近，不一定接触上，顶升鱼雷罐车时会有晃动，也存在着一定的安全隐患。同时微动开关不适合用在这种高温、粉尘较大且作用力较大的环境下，因此微动开关损坏较快，维修成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制方法，包括以下步骤：

架车机液压系统通过初始顶升压力，使油缸与鱼雷罐车支点相接触；

控制器根据油缸升起的高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统进行再次加压，所述架车机液压系统通过油缸将鱼雷罐车顶起。

一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统，包括液压系统；所述液压系统包括与鱼雷罐车支点相接触，将鱼雷罐车顶起的主顶升油缸和辅助顶升油缸、用于检测和反馈液压系统压力的压力传感器；

采集所述主顶升油缸和所述辅助顶升油缸顶升高度的第一位移传感器和第二位移传感器；

接收所述第一位移传感器和第二位移传感器采集的高度信号，将高度信号转换为数字量信号的第一A/D转换模块和第二A/D转换模块；

接收所述压力传感器采集的压力信号，将压力信号转换为数字量信号的第三A/D转换模块；

接收所述第一A/D转换模块、第二A/D转换模块和第三A/D转换模块传送的数字量信号的控制器，所述控制器用于根据主顶升油缸和辅助顶升油缸在初始压力下的升起高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统传送再次加压的控制信号；

所述液压系统接收所述控制器传送的再次加压信号，通过主顶升油缸和辅助顶升油缸将鱼雷罐车顶起。

本发明提供的一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统和方法，该方法利用液压系统压力的分级调压，在预顶升时使架车机油缸和鱼雷罐车支点有效接触，提高架车机的安全性；本设计通过预顶升的方式，在预顶升和顶升过程中无间隙配合，提高架车机的作业效率，利用液压系统压力可调，架车机在顶升的过程中，在与鱼雷罐车支点接触时(以下称预顶升)，预先设定一个顶升压力2MPa，使顶升油缸与鱼雷罐车支点接触，且有一定的顶升力，靠顶升力使各个油缸顶升点与鱼雷罐车支点同时接触。

架车机顶升油缸与鱼雷罐车支点在预顶升力的作用下找到一个起始点，克服鱼雷罐车支点不在同一平面的不利因素；

然后二次升压，平稳顶升起鱼雷罐车进行维护，满足架车机工作过程中，对安全平稳顶升要求高的问题，同时给液压系统的维护带来方便，提高系统工作效率，实现对架车机顶升位置的精确控制，解决现有架车机顶升时存在的安全隐患，减少架车机操作时的人工干预，提高架车机的自动化、智能化水平，减少架车机维修成本，保证架车机能够高效、稳定、可靠地运行。

架车机设计成机液一体，机械结构与液压系统集成一体，液压泵站通过较短的管路控制油缸动作，减小了液压系统的压力损失，和长管路带来的介质泄漏风险；

本设计中克服了顶升油缸上装微动开关时，架车机油缸和鱼雷罐车支点可能存在的间隙，顶升时鱼雷罐车的晃动，及微动开关频繁损坏的事情；

通过顶升油缸位移传感器与PLC可编程控制器内置PID逻辑计算，输出控制信号，控制油缸动作形成闭环控制，精准的实现顶升油缸的同步动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1、架车机液压系统闭环控制系统控制框图；

图2、架车机液压系统原理图。

附图标记：1、油箱装置，2、电机泵装置，3、过滤器，4、单向阀，5.1、测压接头I，5.2、测压接头II，5.3、测压接头III，5.4、测压接头IV，5.5、测压接头V，5.6、测压接头VI，5.7、测压接头VII，5.8、测压接头VIII，5.9、测压接头IX，6、测压软管，7、压力表，8、压力传感器，9、电磁换向阀VI，10、溢流阀，11.1电磁换向阀I，11.2电磁换向阀II，11.3、电磁换向阀III，12.1、液控单向阀I，12.2、液控单向阀II，13.1、单向节流阀I，13.2、单向节流阀II，13.3、单向节流阀III，14.1、电磁换向阀IV，14.2、电磁换向阀V，15.1、液控单向阀IV，15.2液控单向阀V,16、翻转油缸，17、主顶升油缸，18、辅助顶升油缸，19、连接板，100、液压系统，101、第一位移传感器，102、第二位移传感器，103、第一A/D转换模块，104、第二A/D转换模块，105、第三A/D转换模块，200、控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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，应当清楚，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己知的技术、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，任向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。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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“在其位器件或构造之下”。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。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1、架车机液压系统闭环控制系统控制框图；

一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制方法，包括以下步骤：架车机液压系统100通过初始顶升压力，使油缸与鱼雷罐车支点相接触；所述油缸为与鱼雷罐车支点相接触，将鱼雷罐车顶起的主顶升油缸17和辅助顶升油缸18；

控制器200根据油缸升起的高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系100统进行再次加压，所述架车机液压系统100通过油缸将鱼雷罐车顶起。

一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升系统，包括液压系统100、第一位移传感器101、第二位移传感器102、第一A/D转换模块103、第二A/D转换模104、第三A/D转换模块105和控制器200；

所述液压系统100包括与鱼雷罐车支点相接触，将鱼雷罐车顶起的主顶升油缸17和辅助顶升油缸18、用于检测和反馈液压系统压力的压力传感器8；

所述第一位移传感器101和所述第二位移传感器102分别采集所述主顶升油缸17和所述辅助顶升油缸18顶升高度；

所述第一A/D转换模块103和所述第二A/D转换模块104接收所述第一位移传感器101和第二位移传感器102采集的高度信号，将高度信号转换为数字量信号的；

所述第三A/D转换模块105接收所述压力传感器8采集的压力信号，将压力信号转换为数字量信号的；

所述控制器接收所述第一A/D转换模块103、第二A/D转换模块104和第三A/D转换模块105传送的数字量信号，所述控制器200用于根据主顶升油缸17和辅助顶升油缸18在初始压力下的升起高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统100传送再次加压的控制信号；

所述架车液压系统100接收所述控制器200传送的再次加压信号，通过主顶升油缸17和辅助顶升油缸18将鱼雷罐车顶起。所述控制器为PLC可编程控制器；PLC可编程控制器并通过内置PID逻辑运算。

图2、架车机液压系统原理图，所述架车机液压系统100还包括：油箱装置1、电机泵装置2、过滤器3、单向阀4、测压接头I5.1、测压接头II5.2、测压接头III5.3、测压接头IV5.4、测压接头V5.5、测压接头VI5.6、测压接头VII5.7、测压接头VIII5.8、测压接头IX5.9，测压软管6、压力表7、压力传感器8、电磁换向阀VI9、溢流阀10、电磁换向阀I11.1、电磁换向阀II11.2、电磁换向阀III11.3、液控单向阀I12.1、液控单向阀II12.2、单向节流阀I13.1、单向节流阀II13.2、单向节流阀III13.3、电磁换向阀IV14.1、电磁换向阀V14.2、液控单向阀IV15.1、液控单向阀V15.2和翻转油缸16；

所述油箱装置1用于存储液压油液；

所述电机泵装置2用于为系统提供动力；所述电机泵2采用液压泵；

所述过滤器3用于过滤所述油箱装置1油液中杂质的；

所述单向阀4用于防止所述油箱装置1中的油液回流至所述电机泵装置2；

所述压力传感器8用于检测系统压力；

所述溢流阀10用于所述架车机液压系统100提供二级压力；

所述电磁换向阀9用于与所述溢流阀10相连接，进行切换所述架车机液压系统100压力；

所述压力表7用于显示工作时所述架车机液压系统100压力；

所述测压接头I5.1一端通过测压软管6与所述压力表7相连接；所述测压接头I5.1的另一端与所述压力传感器8、所述单向阀4和所述电磁换向阀9相连接；

所述测压接头II5.2与所述电磁换向阀IV14.1和液控单向阀IV15.1相连接；

所述测压接头III5.3与所述单向节流阀I13.1和所述主顶升油缸17相连接；

所述测压接头IV5.4与所述单向节流阀II13.2和翻转油缸16相连接；

所述测压接头V5.5也与所述单向节流阀II13.2和翻转油缸16相连接；

所述测压接头VI5.6与所述电磁换向阀V14.2和所述液控单向阀V15.2相连接；

所述测压接头VII5.7与所述电磁换向阀V14.2和辅助顶升油缸18相连接；

所述测压接头VIII5.8与所液控单向阀IV15.1和所述主顶升油缸17相连接；

所述测压接头IX5.9与所述液控单向阀V15.2和辅助顶升油缸18相连接；

所述电磁换向阀I11.1、电磁换向阀II11.2、电磁换向阀III11.3用于控制翻转油缸、主顶升油缸和辅助顶升油缸18的动作；

所述电磁换向阀I11.1、电磁换向阀II11.2、电磁换向阀III11.3还与所述单向阀4及所述过滤器3相连接；

所述电磁换向阀II11.2一端还与所述液控单向阀IV15.1和所述液控单向阀V15.2相连接；

所述液控单向阀I12.1、所述液控单向阀II12.2分别用于控制主顶升油缸17和辅助顶升油缸18有杆油液的回流；

所述单向节流阀I13.1、所述单向节流阀II13.2、所述单向节流阀III13.3用于调节流量控制翻转油缸16、主顶升油缸17和辅助顶升油缸18的运行速度；

所述电磁换向阀IV14.1、所述电磁换向阀V14.2用于控制的开闭；

所述液控单向阀IV15.1、液控单向阀V15.2分别用于防止主顶升油缸17和辅助顶升油缸18在顶升停止时油缸下落；

所述翻转油缸16用于驱动主顶升油缸17、辅助顶升油缸18的翻出和翻入。

进一步地，所述架车机液压系统100还包括连接板19；所述连接板19两端分别与所述主顶升油缸17和辅助顶升油缸18相连接；所述连接板20的中间与所述翻转油缸相连接。

所述架车机液压系统100的工作过程如下：

首先，电机泵装置2起动，电磁换向阀9得电为所述架车机液压系统100提供压力，电磁换向阀II11.2得电，电磁换向阀II11.2换向向翻转油缸16无杆腔供油，翻转油缸16伸出通过连接板19驱动顶升油缸17、18翻出，限位开关发信号，顶升油缸到工作位；

架车机预顶升时，电机泵装置2起动，电磁换向阀9得电为系统提供预顶升压力，所述电磁换向阀I11.1得电，油液通过液压油路，经过所述液控单向阀IV15.1、所述单向节流阀I13.1到达主顶升油缸17无杆腔，驱动主顶升油缸17顶升，与主顶升油缸17同时动作的辅助顶升油缸18，电磁换向阀III11.3得电，油液通过液压油路，经过液控单向阀V15.2、所述单向节流阀III13.33到达辅助顶升油缸18油缸无杆腔，驱动辅助顶升油缸18顶升；

当驱动主顶升油缸17、辅助顶升油缸18都接触鱼雷罐车支点后，预顶升到位，读取第一位移传感器101和第二位移传感器102数据，反馈给控制器200，标定架车机顶升起始点；

然后，电磁换向阀VI9得电，切换到溢流阀10高压侧，液压系统升高压，压力传感器8反馈压力值达到设定压力，架车机顶升鱼雷罐车，顶升过程中，第一位移传感器101和第二位移传感器102传输位置数据给控制器200，时时比较油缸位置，控制器200输出控制信号，控制所述电磁换向阀I11.1、电磁换向阀III11.3调整油缸动作，保证主顶升油缸17和辅助顶升油缸18的同步动作，所述液控单向阀I12.1、所述液控单向阀II12.2、所述液控单向阀IV15.1、液控单向阀V15.2保证架车液压系统100停止工作时，主顶升油缸17和辅助顶升油缸18在任意位置停止；

反之，架车机下降时，电机泵装置2起动，电磁换向阀VI9得电为架车液压系统提供压力，所述电磁换向阀IV14.1得电，通过控制油路打开所述液控单向阀IV15.1，所述电磁换向阀I11.1得电，油液通过液压油路，所述单向节流阀I13.1到达油缸有杆腔，无杆腔油液经过所述液控单向阀IV15.1回油、驱动主顶升油缸17下降，与主顶升油缸17同时动作的辅助顶升油缸18，所述电磁换向阀V14.2得电，通过控制油路打开液控单向阀V15.2，电磁换向阀III11.3得电，油液通过液压油路，所述单向节流阀III13.3到达油缸有杆腔，无杆腔油液经过液控单向阀V15.2回油、驱动辅助顶升油缸18下降，当鱼雷罐车下降到位置后，顶升油缸进一步下降脱离鱼雷罐车支点，回到原始位置；下降过程中，油缸位移传感器DT1、D T2传输位置数据给PLC，时时比较油缸位置，通过控制器，控制所述电磁换向阀I11.1、电磁换向阀II11.2调整油缸动作，保证主顶升油缸17和辅助顶升油缸18的同步下降；

主顶升油缸17和辅助顶升油缸18下降到原始位置后，电磁换向阀II11.2得电，油液经过所述单向节流阀II13.2到翻转油缸有杆腔，无杆腔回油，翻转油缸活塞杆缩回，通过连接板19驱动顶升油缸收回，限位开关ST1发信号，油缸收回到地坑，同时盖上盖板。

在架车机顶升和下降过程中，所述单向节流阀II13.2的第一位移传感器101和第二位移传感器102的数据通过第一A/D转换模块103、第二A/D转换模104转换成数字信号，作为反馈信号输入控制器200中，经过控制器200内部的PID逻辑运算后输出控制信号，时时调整顶升主顶升油缸17和辅助顶升油缸18位置，形成闭环控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

架车机液压系统通过初始顶升压力，使油缸与鱼雷罐车支点相接触；

控制器根据油缸升起的高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统进行再次加压，所述架车机液压系统通过油缸将鱼雷罐车顶起。

2.一种基于架车机液压系统的鱼雷罐车顶升控制系统，其特征在于：

包括液压系统；所述液压系统包括与鱼雷罐车支点相接触，将鱼雷罐车顶起的主顶升油缸和辅助顶升油缸、用于检测和反馈液压系统压力的压力传感器；

采集所述主顶升油缸和所述辅助顶升油缸顶升高度的第一位移传感器和第二位移传感器；

接收所述第一位移传感器和第二位移传感器采集的高度信号，将高度信号转换为数字量信号的第一A/D转换模块和第二A/D转换模块；

接收所述压力传感器采集的压力信号，将压力信号转换为数字量信号的第三A/D转换模块；

接收所述第一A/D转换模块、第二A/D转换模块和第三A/D转换模块传送的数字量信号的控制器，所述控制器用于根据主顶升油缸和辅助顶升油缸在初始压力下的升起高度，标定架车机顶升起始点，对架车机液压系统传送再次加压的控制信号；

所述液压系统接收所述控制器传送的再次加压信号，通过主顶升油缸和辅助顶升油缸将鱼雷罐车顶起。

Images