CN114623114B - 一种船用软管吊机的液压回转控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船用设备技术领域，尤其涉及一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其包括控制手柄、两个先导阀、总节流阀、三位四通液控换向阀、梭阀、二位三通液控换向阀、单向节流阀、回转缓冲阀组、液压马达及减速机制动器，系统控制油源一路与二位三通液控换向阀、单向节流阀及减速机制动器连通，另一路依次与控制手柄、梭阀、两个先导阀、三位四通液控换向阀、回转缓冲阀组及液压马达连通，总节流阀安装在三位四通液控换向阀回油管路上，两个先导阀固装在回转支撑转动内圈上，先导阀安装有触块，回转支撑固定外圈上固装两个弧形导向板。本发明提供的系统实现了船用软管吊机回转启停及运动过程平稳可控，回转运动范围可调。

Description

一种船用软管吊机的液压回转控制系统

技术领域

本发明涉及船用设备技术领域，尤其涉及一种船用软管吊机的液压回转控制系统。

背景技术

船用软管吊机是一种安装在船上用于软管吊装的专用设备。回转运动是其主要运动方式之一，也是衡量其操纵性能的重要技术指标。由于船体在水面工作时，船身存在倾斜晃动现象，易造成回转冲击。同时由于船体空间的限制，船用软管吊机的回转工作区间必须限定在一定工作范围内。这些现实工况对船用软管吊机的回转控制系统提出了更高的技术要求。

为了满足船用软管吊机特殊工况要求，解决船用软管吊机回转启停及运动过程中的冲击现象，限制回转作业区间，亟需设计一种船用软管吊机液压回转控制系统，实现了船用软管吊机回转运动平稳可控，回转作业区间范围可调，以提高软管吊机回转运动的稳定性及可操控性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供实现船用软管吊机回转启停及运动过程无冲击、平稳可控，回转运动范围可根据现场实际调整的一种船用软管吊机的液压回转控制系统。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其包括控制手柄、两个先导阀、总节流阀、三位四通液控换向阀、梭阀、二位三通液控换向阀、单向节流阀、回转缓冲阀组、液压马达及减速机制动器，系统控制油源分为两路，一路通过液压管路依次与二位三通液控换向阀、单向节流阀及减速机制动器连通，另一路通过液压管路依次与控制手柄、梭阀、两个先导阀、三位四通液控换向阀、回转缓冲阀组及液压马达连通，所述总节流阀安装在三位四通液控换向阀回油管路上，两个所述先导阀分别固定安装在回转支撑的转动内圈上，且先导阀的的阀芯上固定安装有弹簧，所述弹簧伸出先导阀的阀块且弹簧端部固定安装有触块，回转支撑的固定外圈上通过螺栓固定安装有两个弧形导向板。

进一步，压力油源进油液压管路上安装有总溢流阀。

进一步，回转支撑的转动内圈上通过螺栓固定安装有两个限位块，回转支撑的固定外圈上通过螺栓固定安装有两个限位挡块。

优化的，总节流阀为可调节流阀。

优化的，回转缓冲阀组并联安装在液压马达的A、B口液压油路上，回转缓冲阀组包括缓冲溢流阀、三位二通液控换向阀、缓冲节流阀及两个缓冲单向阀。

发明的有益效果

本发明提供的一种船用软管吊机的液压回转控制系统，具有如下优点：可根据软管吊机实际回转工作范围的要求，调整弧形导向板和限位挡块的安装位置，以达到限制不同回转运动工作范围、降低液压回转行程终点液压冲击的目的；可以通过调节总节流阀的阀芯开口度，可以调整回转运动时的回油背压大小，以实现不同工况下最大限度降低软管吊机启停时的液压冲击；可先实现液压马达静液压制动，再实现减速机制动器制动，降低回转运动停止液压冲击，改善了回转稳定性。

附图说明

图1是本发明液压系统图；

图2是回转支承结构示意图；

图中1. 控制手柄，2. 先导阀，3. 总溢流阀，4. 总节流阀,5. 三位四通液控换向阀,6. 梭阀，7. 二位三通液控换向阀，8. 单向节流阀，9. 回转缓冲阀组，10. 液压马达，11. 减速机制动器，12. 缓冲溢流阀,13. 三位二通液控换向阀，14. 缓冲节流阀,15. 缓冲单向阀，16. 触块，17. 限位块，18. 转动内圈，19. 固定外圈,20. 弧形导向板,21. 限位挡块。

具体实施方式

一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其包括控制手柄1、两个先导阀2、总节流阀4、三位四通液控换向阀5、梭阀6、二位三通液控换向阀7、单向节流阀8、回转缓冲阀组9、液压马达10及减速机制动器11，系统控制油源分为两路，一路通过液压管路依次与二位三通液控换向阀7、单向节流阀8及减速机制动器11连通，另一路通过液压管路依次与控制手柄1、梭阀6、两个先导阀2、三位四通液控换向阀5、回转缓冲阀组9及液压马达10连通，所述总节流阀安装在三位四通液控换向阀回油管路上，两个所述先导阀分别固定安装在回转支撑的转动内圈18上，且先导阀的的阀芯上固定安装有弹簧（未示出），所述弹簧伸出先导阀的阀块且弹簧端部固定安装有触块16，回转支撑的固定外圈19上通过螺栓固定安装有两个弧形导向板20。

控制手柄可以安置在操作面板上，操作人员通过操控控制手柄，可以实现软管吊机的左右回转运动。当无操纵动作时，控制手柄自动保持在中位，K1和K2口通过T口回油箱，无控制压力油输出。当向左或向右操控控制手柄动作时，K1或K2口输出的控制油压大小与手柄的行程成正比，能实现控制油压从10bar至25bar线性输出。

先导阀是一种接触式远程控制阀，正常回转运动时，先导阀的A口等值地输出接收到的控制油压信号，作用于三位四通液控换向阀的液控口上。在接近回转行程终点时，先导阀2上伸出的触块与弧形导向板相接触并受压回缩且带动阀芯运动，使先导阀上A口输出的控制油压逐渐减少，三位四通液控换向阀5的液控口逐渐卸荷，直至与回油T连通，三位四通液控换向阀5的阀芯在弹簧力的作用下回复至中位，液压马达10的进出油腔被三位四通液控换向阀5截止，处于封闭状态，液压马达10实现静液压制动，软管吊回转运动也随之减速直至停止，降低了回转运动停止液压冲击，改善了回转稳定性，使得液压马达的制动比较平稳可靠。

通过调节总节流阀阀口的开度，可以调整回转系统的回油背压，起到回油调速的作用，可以降低回转运动启停时的液压冲击，提高回转运动的平稳性。

当无控制油压作用于三位四通液控换向阀的液控口时，三位四通液控换向阀5处于中位，阀A、B油口的工作油路被截止，液压马达10的进出油路形成封闭腔，形成静液压制动，回转运动停止。当有控制油压作用于三位四通液控换向阀5的液控口时，阀芯向左或右移动，阀芯位移量的大小与控制油压的大小成正比，进而控制回转运动速度的快慢。

梭阀6是一种选择性功能阀，将其安装在控制手柄1的出口油路K1和K2上，将K1或K2中的控制压力油输出，作用于二位三通液控换向阀7的控制口上，实现二位三通液控换向阀7的阀芯换向。二位三通液控换向阀7主要控制回转减速机制动器11的制动和打开。减速机制动器11的X口经二位三通液控换向阀7与回油T连通，制动器处于制动状态，回转运动锁止。当二位三通液控换向阀7的控制口有压力油作用时，阀芯换向，控制油源PK通过二位三通液控换向阀7作用于减速机制动器11的X口，制动器打开，液压马达10通过减速机驱动船用软管吊回转运动。

单向节流阀8安装在回转减速机制动器11的制动口管路上，具有单向节流的作用。从二位三通液控换向阀7过来的控制油源PK通过单向节流阀8快速进入减速机制动器11的X口，实现快速解除制动。当停止回转运动时，三位四通液控换向阀5的液控口油压迅速与回油T联通，三位四通液控换向阀5的阀芯处于中位，液压马达10的进出口液压油路截止，实现回转静液压制动。同时，减速机制动器11的X口中的压力油需经过单向节流阀8的节流口泄压，延缓减速机制动器11的制动时间，实现先静液压制动，再制动器制动，避免回转制动液压冲击，改善回转稳定性能。

回转缓冲阀组9并联安装在液压马达10的A、B口油路上，在回转启停时起到液压缓冲作用。

减速机制动器11是回转制动装置，当有控制油源PK作用于制动腔X口时，制动器打开，此时液压系统才能驱动回转运动。当X口制动腔液压油回油泄压时，制动器锁止，回转运动强制停止。

进一步，压力油源进油液压管路上安装有总溢流阀3, 总溢流阀可以限制液压回转运动系统的最高工作压力，对系统起到安全保护的作用，防止回转运动系统压力过高对运动机构造成损坏。

进一步，回转支撑的转动内圈上通过螺栓固定安装有两个限位块17，回转支撑的固定外圈上通过螺栓固定安装有两个限位挡块21。两套先导阀、限位块、弧形导向板及限位挡块对称设置，分别对回转支撑的左转及右转限位。当限位块旋转到限位挡块的位置时，限位挡块就会对限位块形成阻挡，作为回转运动的机械限位装置，可以进一步保证船用软管吊回转作业不超过安全许可范围。并且由于限位块、弧形导向板及限位挡块均通过螺栓与回转支撑的转动内圈及外圈固定安装，并且在回转支撑的转动内圈及外圈上可以开设多个安装孔，方便根据实际回转范围的需要，调整限位块、弧形导向板及限位挡块的位置。

优化的，总节流阀为可调节流阀。通过调节总节流阀阀口的开度，可以调整回转系统的回油背压，起到回油调速的作用，可以降低回转运动启停时的液压冲击，提高回转运动的平稳性。

优化的，回转缓冲阀组并联安装在液压马达的A、B口液压油路上，回转缓冲阀组包括两个缓冲溢流阀12、三位二通液控换向阀13、缓冲节流阀14及两个缓冲单向阀15。在回转运动启停瞬间，由于存在液压冲击，液压峰值压力超过缓冲溢流阀的设定值时，缓冲溢流阀开始溢流，通过三位二通液控换向阀、缓冲节流阀、缓冲单向阀将压力峰值卸至系统低压侧。由于三位二通液控换向阀的控制腔前有节流阻尼作用，延缓阀芯的换向时间，当三位二通液控换向阀的阀芯完成换向，变成左（或右）位工作时，缓冲溢流阀的溢流通道被截止，回转缓冲阀组9完成液压缓冲作用，保证回转装置平稳启停。

船用软管吊机液压回转控制系统工作原理：控制油源PK分为两路，一路作用于二位三通液控换向阀7的第一口，另一路作用于控制手柄1的PK口上。当向左或右操作控制手柄1时，控制手柄1的输出端K1或K2成比例地输出控制压力油，即输出控制压力油油压大小与控制手柄1的手柄行程成正比，作用于梭阀6和先导阀2，一方面梭阀6将控制压力油传递至二位三通液控换向阀7的液控口，推动阀芯换向，此时，控制油源PK经过二位三通液控换向阀7的第一口输出，并通过单向节流阀8作用于减速机制动器11，制动器打开。另一方面，在制动器打开的同时，先导阀2输出的控制油压作用于三位四通液控换向阀5的液控口，推动三位四通液控换向阀5的阀芯换向，阀口开度大小与液控口的控制油压大小成正比，压力油源P经过三位四通液控换向阀5为回转运动提供压力油，驱动回转运动。

当回转运动接近回转行程终点时，先导阀2的触块与弧形导向板相接触并受压回缩，直至无控制压力油输出，三位四通液控换向阀5的液控口与回油T连通，三位四通液控换向阀5的阀芯回中位，液压马达10的A、B口封闭，实现液压马达10静液压制动。

当控制手柄1回中位时，控制手柄1的输出端K1或K2输出的控制油压力跟随手柄行程减少直至与回油T连接，无压力输出。此时，二位三通液控换向阀7和三位四通液控换向阀5的阀芯都恢复至图1所示状态，液压马达10的A、B口将由三位四通液控换向阀5截止，液压马达停止转动，实现静液压制动。

由于减速机制动器11的制动腔X中的压力油需经过单向节流阀8的节流口卸压至回油T，减速机制动器的制动动作将滞后于静液压制动，避免了制动器强制制动时产生液压冲击。

由于总溢流阀3安装三位四通液控换向阀5的进油通道上，可以限制液压系统的最高工作压力，防止回转运动液压系统压力超调损坏液压元件。总节流阀4作用在液压马达10的回油通道上，通过节流口产生回油背压，可以达到节流调速的目的，降低回转运动的液压冲击。回转缓冲阀组9的A、B口与液压马达10的A、B口并联，消除了启停瞬间的液压油压力峰值，降低了液压冲击。

综上所述，本发明提供的一种船用软管吊机的液压回转控制系统，实现了船用软管吊机回转启停及运动过程无冲击、平稳可控，并且回转运动范围可根据现场实际调整。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其特征在于：包括控制手柄、两个先导阀、总节流阀、三位四通液控换向阀、梭阀、二位三通液控换向阀、单向节流阀、回转缓冲阀组、液压马达及减速机制动器，系统控制油源分为两路，一路通过液压管路依次与二位三通液控换向阀、单向节流阀及减速机制动器连通，另一路通过液压管路依次与控制手柄、梭阀、两个先导阀、三位四通液控换向阀、回转缓冲阀组及液压马达连通，所述总节流阀安装在三位四通液控换向阀回油管路上，两个所述先导阀分别固定安装在回转支撑的转动内圈上，且先导阀的的阀芯上固定安装有弹簧，所述弹簧伸出先导阀的阀块且弹簧端部固定安装有触块，回转支撑的固定外圈上通过螺栓固定安装有两个弧形导向板, 回转支撑的转动内圈上通过螺栓固定安装有两个限位块，回转支撑的固定外圈上通过螺栓固定安装有两个限位挡块，回转缓冲阀组并联安装在液压马达的A、B口液压油路上，回转缓冲阀组包括缓冲溢流阀、三位二通液控换向阀、缓冲节流阀及两个缓冲单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其特征在于，压力油源进油液压管路上安装有总溢流阀。

3.根据权利要求1所述的一种船用软管吊机的液压回转控制系统，其特征在于，所述总节流阀为可调节流阀。

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