CN114412850B - 伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高空作业机械领域，公开了一种伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车，伸缩马达液压系统包括马达工作回路中的伸缩液压马达和换向控制阀以及增设的压力补偿阀、梭阀和行程限位阀，压力补偿阀串联连接于阀前泵送油路，梭阀的两个比较油口分别连接马达的两端油口，行程限位阀用于开关控制马达的进油口回油。其中，末节梯架伸出并到达极限位置时，将触发行程限位阀，从而将伸缩液压马达的进油口的压力油导向回油，从而促停马达，同时通过梭阀使得压力补偿阀的负载反馈油口的油压也趋零，进而压力补偿阀由常开状态转为截止断开状态，切断了伸缩液压马达的压力油供应，从而停止伸缩动作，保证了梯架在安全工作范围内正常伸缩动作。

Description

伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车
技术领域
本发明属于高空作业机械领域，具体地，涉及一种伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车。
背景技术
云梯消防车等高空作业机械应严格保持于安全工作范围内动作，以保证人员安全和满足法规政策要求。在接近梯架运动的极限位置时，梯架的动作应减速，当达到安全工作范围极限时，梯架应自动停止向危险方向动作，梯架停止运动后不应向危险方向动作，而且无需通过操作任何附加开关，梯架可向安全方向动作。现有技术中，在控制伸缩梯架到位止动方面，主要采用电气控制方案，例如通过整车电气系统和专设的位置传感器等，检测梯架是否超出安全范围，从而判断是否通过电气程序实施保护，这种保护依赖传感器精度和控制程序数据的传输可靠性，存在一定的电控失效风险。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种伸缩马达液压系统和云梯消防车，以提升梯架安全伸缩控制的可靠性。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，公开了一种伸缩马达液压系统，包括：
马达工作回路，设有伸缩液压马达和换向控制阀，所述换向控制阀一侧的换向阀进油口连接有阀前泵送油路，另一侧的第一工作油口与所述伸缩液压马达的第一马达进油口之间连接有第一马达工作油路，且第二工作油口与所述伸缩液压马达的第二马达进油口之间连接有第二马达工作油路；
压力补偿阀，串联设置在所述阀前泵送油路中并包括负载反馈油口；
梭阀，所述梭阀的第一比较油口连接所述第一马达工作油路且第二比较油口连接所述第二马达工作油路，所述负载反馈油口与所述梭阀的梭阀出油口之间连接有负载反馈油路；以及
行程限位阀，用于开关控制所述第二比较油口回油且一端回油，另一端连接所述第二比较油口。
在一些实施方式中，所述压力补偿阀包括与所述换向阀进油口管路相连的补偿阀出油口以及与液压泵出油口管路相连的补偿阀进油口，所述压力补偿阀为设置在所述阀前泵送油路中的常开阀且所述补偿阀进油口或所述补偿阀出油口与所述负载反馈油口之间的压差恒定，所述负载反馈油口的油压为零时能够截断所述补偿阀出油口与补偿阀进油口。
在一些实施方式中，所述伸缩马达液压系统包括溢流安全阀，所述溢流安全阀连接于所述阀前泵送油路。
在一些实施方式中，所述行程限位阀为常闭式开关阀。
在一些实施方式中，所述行程限位阀为机械触发式换向开关阀。
在一些实施方式中，所述换向控制阀为电比例换向阀。
在一些实施方式中，所述伸缩马达液压系统还包括液压马达制动器，所述负载反馈油路连接至所述液压马达制动器的有杆腔。
根据本发明的第二方面，还公开了一种伸缩梯架，所述伸缩梯架包括：
末节梯架；和
根据上述的伸缩马达液压系统；
其中，所述伸缩液压马达在所述第一马达进油口回油且第二马达进油口进油时能够驱动所述末节梯架从梯架本体伸出。
在一些实施方式中，所述末节梯架设有限位导轨，所述行程限位阀固定安装于所述梯架本体，所述限位导轨跟随所述末节梯架移动并能够在所述末节梯架的设定伸出极限位置触发所述行程限位阀。
在一些实施方式中，所述行程限位阀的端部设有阀芯换向杆，所述限位导轨设有导向压接斜面，在所述设定伸出极限位置，所述导向压接斜面抵压所述阀芯换向杆并驱动所述行程限位阀切换至导通位。
在一些实施方式中，所述梯架本体设有位置触发元件，所述位置触发元件在所述末节梯架的所述设定伸出极限位置被触发，所述换向控制阀能够响应于所述位置触发元件的触发信号以切换至截止位。
根据本发明的第三方面，公开了一种云梯消防车，所述云梯消防车包括上述的伸缩梯架。
在根据本发明的伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车中，末节梯架伸出并到达极限位置时，将触发行程限位阀，从而将伸缩液压马达的进油口的压力油导向回油，从而促停马达，同时通过梭阀使得压力补偿阀的负载反馈油口的油压也趋零，进而压力补偿阀由常开状态转为截止断开状态，切断了伸缩液压马达的压力油供应，驱动末节梯架伸出的马达失去了动力源，从而停止伸缩动作，保证了梯架在安全工作范围内正常伸缩动作，这种控制方式的可靠性高。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式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为云梯消防车的伸缩梯架的局部结构示意图；
图2为根据本发明的具体实施方式的伸缩马达液压系统的原理图；
图3a为限位导轨与行程限位阀在伸缩梯架上的安装结构示意图；
图3b、图3c图示了限位导轨与行程限位阀之间在梯架伸出方向和缩回方向的接触状态；和
图4、图5展示了梯架本体与末节梯架之间的挡块限位结构。
附图标记说明
1 伸缩液压马达 2 换向控制阀
3 压力补偿阀 4 梭阀
5 行程限位阀 6 限位导轨
7 油箱 8 液压马达制动器
9 挡块
10 末节梯架 20 梯架本体
51 阀芯换向杆 61 导向压接斜面
A 第一工作油口 B 第二工作油口
A1 第一马达进油口 B1 第二马达进油口
P0 换向阀进油口 C0 换向阀回油口
P1 补偿阀出油口 P 补偿阀进油口
LS 负载反馈油口
LSA 第一比较油口 LSB 第二比较油口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面参考附图描述本发明的伸缩马达液压系统、伸缩梯架和云梯消防车。
如图1所示的云梯消防车中，末节梯架10伸缩式连接于梯架本体20以从中伸出或回缩。当末节梯架10伸出至极限位置时，应当有效阻止梯架的继续伸出，以保持于安全工作范围内动作。一般采用电气控制止动方式，其原理是例如通过拉线传感器传回伸长数据，通过程序控制手段，在极限位置处强制上车多路阀的控制伸出或回缩方向的电磁铁失电。梯架末端电气控制止动方式的缺点是因为可靠性受到电气元件可靠性，控制程序准确性的制约。而且电气控制止动不能限制上车多路阀的手动操作，人工操作仍有风险。
有鉴于此，本发明提出了梯架伸缩末端的液压锁止通用技术，公开了一种伸缩马达液压系统。如图2所示的具体实施方式中，伸缩马达液压系统包括：
马达工作回路，设有伸缩液压马达1和换向控制阀2，换向控制阀2一侧的换向阀进油口P0连接有阀前泵送油路，另一侧的第一工作油口A与伸缩液压马达1的第一马达进油口A1之间连接有第一马达工作油路，且第二工作油口B与伸缩液压马达1的第二马达进油口B1之间连接有第二马达工作油路；
压力补偿阀3，串联设置在阀前泵送油路中并包括负载反馈油口LS；
梭阀4，梭阀4的第一比较油口LSA连接第一马达工作油路且第二比较油口LSB连接第二马达工作油路，负载反馈油口LS与梭阀4的梭阀出油口之间连接有负载反馈油路；以及
行程限位阀5，用于开关控制第二比较油口LSB回油且一端回油，另一端连接第二比较油口LSB。
在本发明的伸缩马达液压系统中，不同于传统电控方式，而采用液压锁止方式，旨在从源头切断动力，使得梯架不能继续运动而超出安全范围，保证梯架在安全工作范围内正常伸缩动作，或者超出安全极限位置立即直接切断梯架伸出动力源，从而停止伸缩动作。这种控制方式精度高，控制可靠性更高，止动时不会对梯架产生冲击，而且不影响梯架反向缩回动作。
具体而言，伸缩液压马达1正反转分别驱动末节梯架10从梯架本体20中伸出或回缩。在本实施方式中，第二马达进油口B1进压力油且第一马达进油口A1回油时，驱动末节梯架10伸出，反之第一马达进油口A1进压力油且第二马达进油口B1回油时，驱动末节梯架10回缩。
增设的梭阀4的两个比较油口，即第一比较油口LSA、第二比较油口LSB分别连接第一马达进油口A1、第二马达进油口B1，从而将进油端的马达进油口的压力油导出至负载反馈油路，即负载反馈油口LS。同时，行程限位阀5用于开关控制第二比较油口LSB回油，换言之，使得伸缩液压马达1的进油端油口回油，从而使伸缩液压马达1停止动作。
增设的压力补偿阀3串联于阀前泵送油路中，通过负载反馈油口LS控制其阀芯开口。在伸缩液压马达1正常工作时，压力补偿阀3处于常开状态，即补偿阀进油口P与补偿阀出油口P1导通，在换向控制阀2处于左位或右位时，阀前泵送油路将液压油通过换向控制阀2输送至伸缩液压马达1以驱动马达旋转。这样，阀前泵送油路的泵送压力油几乎全部流向换向控制阀2，驱动伸缩液压马达1正常工作，不影响马达回路。
此时，需要说明的是，虽然图2未示出，但伸缩马达液压系统包括溢流安全阀，溢流安全阀连接于阀前泵送油路，阀前泵送油路的多余流量可通过溢流安全阀回油箱。
本领域技术人员能够理解的是，压力补偿阀3为市面常见阀体类型，为本领域技术人员所熟知，因而在此不再具体展开阐述其内部结构和组成。压力补偿阀3包括与换向阀进油口P0管路相连的补偿阀出油口P1以及与液压泵出油口管路相连的补偿阀进油口P，压力补偿阀3为设置在阀前泵送油路中的常开阀且补偿阀进油口P或补偿阀出油口P1与负载反馈油口LS之间的压差恒定，负载反馈油口LS的油压为零时能够截断补偿阀出油口P1与补偿阀进油口P。
具体地，参见图2所示，压力补偿阀3中的补偿阀进油口P与负载反馈油口LS压力差维持恒定。当负载反馈油口LS的压力降至0MPa时，补偿阀进油口P与负载反馈油口LS的压力差消失，压力补偿阀3从常开状态转为截止断开状态，将补偿阀进油口P与补偿阀出油口P1截止。这样，阀前泵送油路被截断，其泵送的压力油无法流向换向控制阀2的换向阀进油口P0，而只能通过溢流安全阀回油箱7，从而促使伸缩液压马达1停止工作。
在图示的实施方式中，行程限位阀5采用两位两通的常闭式开关阀，尤其是本实施方式所示的机械触发式换向开关阀，换向控制阀2为四位三通的电比例换向阀，换向阀回油口C0和行程限位阀5的限位阀回油口均连接至油箱7。当然本发明不限于此，行程限位阀5、换向控制阀2的阀位都可根据需要进行设计，伸缩马达液压系统的进油回油也不限于液压泵泵送或直接回油箱，也可连接于其他液压系统的相应油路中。
在图2中，伸缩马达液压系统还包括用于对伸缩液压马达1制动的液压马达制动器8，负载反馈油路连接至液压马达制动器8的有杆腔。这样，在伸缩液压马达1正常工作时，伸缩液压马达1的进油口压力油的油压较大，通过梭阀4导流至负载反馈油路、液压马达制动器8的有杆腔，从而抵抗液压马达制动器8的无杆腔弹簧力，使液压马达制动器8不起制动作用。一旦伸缩液压马达1的两端油口都低压回油时，则显然液压马达制动器8对伸缩液压马达1起制动作用，从而伸缩液压马达1不仅失去液压动力，而且被制动，换言之，末端梯架10不仅无动力继续伸出，而且被动力锁止。
以上通过增设的压力补偿阀3、梭阀4及其连接油路，使得能够控制阀前泵送油路的通断，控制泵送压力油流向伸缩液压马达1的换向控制阀2或者回油箱7，从而可在末节梯架10伸出至极限位置后，触发行程限位阀5，从而可截断伸缩液压马达1的液压动力。
上述伸缩马达液压系统可应用于伸缩梯架以及具有这种伸缩梯架的云梯消防车等高空作业设备中，伸缩梯架包括梯架本体20和伸缩式连接于梯架本体20的末节梯架10；其中，当第一马达进油口A1回油且第二马达进油口B1进油时，伸缩液压马达1能够驱动末节梯架10从梯架本体20伸出。
其中，为实现末节梯架10伸出至极限位置的可靠触发，如图3a至图3c所示的一种实施方式中，行程限位阀5采用了用于阀芯换位的触发式阀芯换向杆51。安装时，行程限位阀5可固定设置在梯架本体20上，末节梯架10可设有限位导轨6，限位导轨6跟随末节梯架10伸缩。在末节梯架10的设定伸出极限位置，限位导轨6能够压靠触发行程限位阀5。
具体地，如图3b所示，在末节梯架10伸出时，限位导轨6跟随末节梯架10沿梯架伸出方向接近固定设置在梯架本体20上的行程限位阀5。特别地，限位导轨6可设有用于压靠触发式阀芯换向杆51的导向压接斜面61，从而能够平稳可靠地渐进式按压触发式阀芯换向杆51。同样的，如图3c所示，末节梯架10回缩时，限位导轨6跟随末节梯架10沿梯架缩回方向远离固定设置在梯架本体20上的行程限位阀5。
在设定伸出极限位置，导向压接斜面61抵压阀芯换向杆51并驱动行程限位阀5切换至导通位。即触发式的阀芯换向杆51被按压时，可切换阀位，切换至图2所示的行程限位阀5的右导通位，进而使得第二马达进油口B1的压力油回油箱7。
其中，行程限位阀5可自动复位，未接触限位导轨6时，保持自身油路关闭，系统可正常操作。行程限位阀5接触限位导轨6后，可卸荷梭阀4的第二比较油口LSB，达到立即关闭油源的功能，阻止第二马达进油口B1的进油驱动伸缩液压马达1正转(即梯架伸出方向)，同时会使得液压马达制动器8制动，从而可靠锁止伸缩液压马达1。但是，行程限位阀5仅卸荷第二比较油口LSB、第二马达进油口B1的压力，而反向的第一比较油口第LSA、一马达进油口A1因梭阀4的原因，不受影响。可以正常通过第一马达进油口A1进油，驱动伸缩液压马达1反转(即梯架缩回方向)。
除了机械式触发之外，可替代的，行程限位阀5也可采用电磁触发方式，例如包括用于切换阀位的电磁铁，云梯消防车还包括位置触发元件，位置触发元件设置为在末节梯架10伸出至设定伸出极限位置而被触发，换向控制阀2能够响应于触发信号以切换至截止位，和/或，行程限位阀5能够响应于触发信号以切换至导通位。这种响应过程可通过控制器实现，控制器被配置为接收位置触发元件的触发信号并控制换向控制阀2切换至截止位和/或控制行程限位阀5切换至导通位，这样可结合电气控制、液压控制和机械触发控制，实现多重保险，控制可靠性更高。
如图4、图5所示，为增进可靠性，本发明也可在末节梯架10的极限伸出位置设置挡块9等，均在本发明的保护范围之内。具体地，在末节梯架10伸出到达止动位时，可通过在末节梯架10和梯架本体20上分别设置的挡块9将梯架限制在安全范围之内。需要注意的是，设置挡块9的这种机械限位止动方式，为了限位可靠性，两个挡块9之间的重叠尺寸应越大越好，但也需要兼顾正常范围内挡块9的通过性，因而挡块9的设计重叠尺寸也不能过大。由于梯架自身挠性变形，在目前限定的液压压力驱动下，极有可能越过挡块9，存在限位失效的风险，但在结合上述伸缩马达液压系统后，通过切断马达动力源，获得更可靠的防止梯架继续伸出的止动效果。
因此，末节梯架10伸出到位后，限位导轨6接触到行程限位阀5，控制油路接通油箱7直接切断末节梯架10的伸出动力源，对比电气控制止动需要传感器传输数据更加直接而言，本发明控制方式更加安全、可靠。
需要说明的是，本发明中的换向控制阀2采用电比例换向阀，但也不限于此，也不限操作形式，不管人工强制操作还是电控程序操作都适用。当末节梯架10的伸出止动完成后，末节梯架10的回缩方向的操作不受影响，梯架在不需人工复位操作即可操作梯架缩回。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种伸缩马达液压系统，其特征在于，所述伸缩马达液压系统包括：
马达工作回路，设有伸缩液压马达(1)和换向控制阀(2)，所述换向控制阀(2)一侧的换向阀进油口(P0)连接有阀前泵送油路，另一侧的第一工作油口(A)与所述伸缩液压马达(1)的第一马达进油口(A1)之间连接有第一马达工作油路，且第二工作油口(B)与所述伸缩液压马达(1)的第二马达进油口(B1)之间连接有第二马达工作油路；
压力补偿阀(3)，串联设置在所述阀前泵送油路中并包括负载反馈油口(LS)；
梭阀(4)，所述梭阀(4)的第一比较油口(LSA)连接所述第一马达工作油路且第二比较油口(LSB)连接所述第二马达工作油路，所述负载反馈油口(LS)与所述梭阀(4)的梭阀出油口之间连接有负载反馈油路；和
行程限位阀(5)，用于开关控制所述第二比较油口(LSB)回油且一端回油，另一端连接所述第二比较油口(LSB)。
2.根据权利要求1所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述压力补偿阀(3)包括与所述换向阀进油口(P0)管路相连的补偿阀出油口(P1)以及与液压泵出油口管路相连的补偿阀进油口(P)，所述压力补偿阀(3)为设置在所述阀前泵送油路中的常开阀且所述补偿阀进油口(P)或所述补偿阀出油口(P1)与所述负载反馈油口(LS)之间的压差恒定，所述负载反馈油口(LS)的油压为零时能够截断所述补偿阀出油口(P1)与补偿阀进油口(P)。
3.根据权利要求1所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述伸缩马达液压系统包括溢流安全阀，所述溢流安全阀连接于所述阀前泵送油路。
4.根据权利要求1所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述行程限位阀(5)为常闭式开关阀。
5.根据权利要求4所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述行程限位阀(5)为机械触发式换向开关阀。
6.根据权利要求1所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述换向控制阀(2)为电比例换向阀。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的伸缩马达液压系统，其特征在于，所述伸缩马达液压系统还包括液压马达制动器(8)，所述负载反馈油路连接至所述液压马达制动器(8)的有杆腔。
8.一种伸缩梯架，其特征在于，所述伸缩梯架包括：
末节梯架(10)；和
根据权利要求1～7中任意一项所述的伸缩马达液压系统；
其中，所述伸缩液压马达(1)在所述第一马达进油口(A1)回油且第二马达进油口(B1)进油时能够驱动所述末节梯架(10)从梯架本体(20)伸出。
9.根据权利要求8所述的伸缩梯架，其特征在于，所述末节梯架(10)设有限位导轨(6)，所述行程限位阀(5)固定安装于所述梯架本体(20)，所述限位导轨(6)跟随所述末节梯架(10)移动并能够在所述末节梯架(10)的设定伸出极限位置触发所述行程限位阀(5)。
10.根据权利要求9所述的伸缩梯架，其特征在于，所述行程限位阀(5)的端部设有阀芯换向杆(51)，所述限位导轨(6)设有导向压接斜面(61)，在所述设定伸出极限位置，所述导向压接斜面(61)抵压所述阀芯换向杆(51)并驱动所述行程限位阀(5)切换至导通位。
11.根据权利要求9所述的伸缩梯架，其特征在于，所述梯架本体(20)设有位置触发元件，所述位置触发元件在所述末节梯架(10)的所述设定伸出极限位置被触发，所述换向控制阀(2)能够响应于所述位置触发元件的触发信号以切换至截止位。
12.一种云梯消防车，其特征在于，所述云梯消防车包括根据权利要求8～11中任意一项所述的伸缩梯架。
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