CN114857101B - 一种调速液压绞车智能保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调速液压绞车智能保护系统，包括支架、油箱、调速泵阀组、过载阀组、绞车和电控系统，所述油箱和电控系统固定在支架一侧，所述绞车和支架延长壁固定连接，所述油箱和绞车之间设有调速泵阀组和过载阀组，所述电控系统用于控制调速泵阀组和过载阀组，所述调速泵阀组和过载阀组控制绞车运行，通过泵和阀组搭配，除了可以满足绞车从零到最大速度之间无级变速外，在无负载情况下可以低流量待机，减小消耗，当绞车缆绳遇到负载剧烈波动情况时，通过过载保护阀组可以保护绞车及系统，内置的蓄能器，可以在突发情况下保护系统，也可在待机状态时供能，减少系统发热。

Description

一种调速液压绞车智能保护系统

技术领域

本发明涉及液压绞车的驱动系统技术领域，特别是涉及一种调速液压绞车智能保护系统。

背景技术

在液压绞车的使用过程中，经常会遇到载荷在变化的情况，当载荷变化幅度不大时，绞车中的过载保护阀仍可以正常工作，释放产生的冲击，但是仍会有一定的力传递到绞车上，对绞车产生影响；当载荷方向以及幅度都产生了较大的变化时，过载阀已经无法为绞车提供保护，所受到的力就会对绞车产生不可逆转的损伤。所以，发明一种能够在变化载荷下较好的保护绞车，同时兼具普通系统功能的智能液压系统，非常有必要。

发明内容

针对现有绞车保护方式的不足，本发明的目的是提供一种调速液压绞车智能保护系统，具有在复杂工况下保证绞车的正常运行，使绞车避免受到结构损伤等优点。

为达到上述目的，本发明采用的一个技术方案是：一种调速液压绞车智能保护系统，包括支架、油箱、调速泵阀组、过载阀组、绞车和电控系统，所述油箱和电控系统固定在支架一侧，所述绞车和支架延长壁固定连接，所述油箱和绞车之间设有调速泵阀组和过载阀组，所述电控系统用于控制调速泵阀组和过载阀组，所述调速泵阀组和过载阀组控制绞车运行；

优选的，所述过载阀组包括过载保护阀组和蓄能器阀组，所述蓄能器阀组中S口和过载保护阀组中S口联通，所述蓄能器阀组中Q口和过载保护阀组中Q口联通；

进一步优选的，所述过载保护阀组包括电液换向阀、第一过载阀、平衡阀、第一减压阀、电磁球阀、第一梭阀、顺序阀、第二过载阀、第三过载阀、第二梭阀、第一单向阀和第二减压阀，所述电液换向阀和第一过载阀、第二过载阀和第三过载阀组成并联过载回路，可以满足不同情况下的过载需求，所述平衡阀实现绞车的基本功能，所述第一减压阀、第二减压阀、电磁球阀和顺序阀可以实现其他辅助功能，所述第一梭阀和第二梭阀用于在过载保护阀组中出现压力差时切换油路，所述第一单向阀用于控制补入主油路的油液；

进一步优选的，所述蓄能器阀组包括溢流阀、第二单向阀、蓄能器、二位换向阀、压力传感器、截止阀和高压溢流阀组成的充压回路，所述溢流阀用于将高压油降至所需压力，所述二位换向阀用于联通或断开蓄能器油路，所述高压溢流阀决定蓄能器的最高压力，所述第二单向阀保证蓄能器在充压以后，可以将泵停止而蓄能器不释压，同时蓄能器阀组设置有压力传感器可以探测压力，所述截止阀将蓄能器和出油口联通，当设备检修时开启截止阀，从而将蓄能器内压力释放；

优选的，所述调速泵阀组包括电液比例阀组件和负载敏感泵，所述过载保护阀组L口和负载敏感泵Ls中口联通，所述过载保护阀组中A口和电液比例阀组件中A口联通，所述过载保护阀组中B口和电液比例阀组件中B口联通，所述电液比例阀能够通过控制器电信号控制阀芯开度大小，所述负载敏感泵和电液比例阀组件可以控制液压系统的输出流量，通过控制液压系统的输出流量从而控制绞车的运行速度；

进一步优选的，所述电液比例阀组件包括电液比例换向阀、泄压溢流阀、高压过滤器和压力传感器，所述电液比例换向阀中P口和高压过滤器出口联通，所述电液比例换向阀中T口和出油口联通，所述高压过滤器进口和负载敏感泵输出口联通，所述压力传感器用于检测电液比例阀组件油路压力，所述泄压溢流阀将高压过滤器进口和出油口联通，当管路压力过大时泄压溢流阀可以将油路压力释放，从而保证整套系统的安全；

本发明的有益效果是：1、通过泵和阀组搭配，除了可以满足绞车从零到最大速度之间无级变速外，在无负载情况下可以低流量待机，减小消耗；2、当绞车缆绳遇到负载剧烈波动情况时，通过过载保护阀组可以保护绞车及系统；3、内置的蓄能器，可以在突发情况下保护系统，也可在待机状态时供能，减少系统发热；

附图说明

图1为本发明总液压原理图；

图2为本发明过载保护部分原理图；

图3为本发明过载保护阀组外观视图；

图4为本发明外观视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”、“设置”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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图4，本发明实施例包括：

一种调速液压绞车智能保护系统，包括支架1、油箱2、调速泵阀组3、过载阀组4、绞车5和电控系统6，所述油箱2和电控系统6固定在支架1一侧，所述绞车5和支架6延长壁固定连接，所述油箱2和绞车5之间设有调速泵阀组3和过载阀组4，所述电控系统6用于控制调速泵阀组3和过载阀组4，所述调速泵阀组3和过载阀组4控制绞车运行；

优选的，所述过载阀组4包括过载保护阀组41和蓄能器阀组42，所述蓄能器阀组42中S口和过载保护阀组42中S口联通，所述蓄能器阀组42中Q口和过载保护阀组41中Q口联通；

进一步优选的，所述过载保护阀组41包括电液换向阀411、第一过载阀412、平衡阀413、第一减压阀414、电磁球阀415、第一梭阀416、顺序阀417、第二过载阀418、第三过载阀419、第二梭阀4110、第一单向阀4111和第二减压阀4112，所述电液换向阀411和第一过载阀412、第二过载阀418和第三过载阀419组成并联过载回路，可以满足不同情况下的过载需求，所述平衡阀413实现绞车的基本功能，所述第一减压阀414、第二减压阀4112、电磁球阀415和顺序阀417可以实现其他辅助功能，所述第一梭阀416和第二梭阀4110用于在过载保护阀组41中出现压力差时切换油路，所述第一单向阀4111用于控制补入主油路的油液；

进一步优选的，所述蓄能器阀组42包括溢流阀421、第二单向阀422、蓄能器423、二位换向阀424、压力传感器425、截止阀426和高压溢流阀427组成的充压回路，所述溢流阀421用于将高压油降至所需压力，所述二位换向阀424用于联通或断开蓄能器423油路，所述高压溢流阀427决定蓄能器423的最高压力，所述第二单向阀422保证蓄能器423在充压以后，可以将泵停止而蓄能器423不释压，同时蓄能器阀组42设置有压力传感器425可以探测压力，所述截止阀426将蓄能器423和出油口联通，当设备检修时开启截止阀426，从而将蓄能器423内压力释放；

优选的，所述调速泵阀3组包括电液比例阀组件31和负载敏感泵32，所述过载保护阀组41中L口和负载敏感泵32中Ls口联通，所述过载保护阀组41中A口和电液比例阀组件31中A口联通，所述过载保护阀组41中B口和电液比例阀组件31中B口联通，所述电液比例阀组件31能够通过电控系统6电信号控制阀芯开度大小，所述负载敏感泵32和电液比例阀组件31可以控制液压系统的输出流量，通过控制液压系统的输出流量从而控制绞车5的运行速度；

进一步优选的，所述电液比例阀组件31包括电液比例换向阀311、泄压溢流阀312、高压过滤器313和压力传感器314，所述电液比例换向阀311中P口和高压过滤器313出口联通，所述电液比例换向阀311中T口和出油口联通，所述高压过滤器313进口和负载敏感泵32输出口联通，所述压力传感器314用于检测电液比例阀组件31油路压力，所述泄压溢流阀312将高压过滤器313进口和出油口联通，当管路压力过大时泄压溢流阀312可以将油路压力释放，从而保证整套系统的安全；

通过上述设置，在实际工作过程中，其具体工作原理如下：

绞车无极调速功能的实现：

基础的绞车无极调速功能由调速泵阀组实现，其中负载敏感泵32具有以下特性，其上有设有压力反馈接受口Ls，当Ls口无压力时，泵处于待机状态，液压油在负载敏感泵32内循环，仅输出1-2MPa的压力和少量的油液,当Ls口感受到压力，则负载敏感泵32增大输出压力和流量，负载敏感泵32的Ls口与过载保护阀组41上的L口连接，当电液比例换向阀311一边电磁铁得电，阀芯换向，油液经由电液比例换向阀311到达第一梭阀416后，流出L口，经过外置管路，反馈给Ls口，使负载敏感泵32退出节能模式，正常工作，而液压系统压力是由负载决定的，所以L口和Ls口的压力也是由负载决定的，最终达到负载敏感泵32根据负载调整输出的流量和压力的目的，而电液比例换向阀311可以通过电控系统6电信号控制阀芯开度的大小，从而控制通过的油液流量，最终达到控制系统流量的目的，油液从电液比例阀组件31流出后，经外部管路到达过载保护阀组41，到达过载保护阀组41的油液经过第一梭阀416向右移动至第二减压阀4112，降低至所需压力以后，在经过顺序阀417，最终到达制动器将制动器打开，使绞车5能正常工作，同时主路油液经过平衡阀413后，到达绞车5进油口，使绞车5运转；

过载保护功能的实现：

其中过载阀组4包括过载保护阀组41和蓄能器阀组42，当过载阀组4中A口进油时，绞车5处于提升状态，在正常稳定工况下，系统通过第一过载阀412进行卸荷，当负载过大，系统压力超过第一过载阀412所设定的压力，油液通过第一过载阀412溢流从而保护绞车5；

当缆绳上产生了极大的负载或者反向力时：

预设在缆绳上的拉力传感器发出信号，此时电液比例换向阀311断电，终止向绞车5供油；同时电液换向阀411上电磁铁S4得电，使绞车的A1口经过电液换向阀411和第二过载阀418与B1口连接；蓄能器阀组42上的二位换向阀424的S2电磁铁得电，将蓄能器423内存储的油液释放出，经由溢流阀421将高压油降低至所需压力，在传递到过载阀组4上，油液到达过载阀组4后分为两路，一部分通过第二梭阀4110后向上传递，经过第二减压阀4112和顺序阀417后，打开制动器从而使绞车能够旋转，此时由于过载阀组4中主路已经停止供油，且制动器打开，缆绳传递来的负载会拉动绞车5反转从而将绳放出，降低了整体所收到的拉力，从而保护整体结构，第二过载阀418可以设定压力，即油液经过绞车5马达A1、B1所需要的压力，这个压力由缆绳传递的负载提供，就可以限制绞车5反转的所需要的力。同时由于此时绞车5液压马达在跟转，其内部会产生油液外泄，所以上文所说的另一部分油则经过第一单向阀4111，补进主路后，进入绞车5液压马达中保护液压马达，经过上述流程，就可以保护绞车5马达在极大的负载状态下结构不被损坏。

当负载急剧变小时：

此情况说明缆绳另一端负载出现了问题，缆绳在变松，此时需要迅速收紧，主控部分感受到拉力传感器发出信号出现变化，电磁球阀415上S3得电，第一梭阀416处会引出一路油，经过第一减压阀414和电磁球阀415后流出X口，经过外部管路，通向绞车5液压马达，绞车5液压马达选用的是高速可变排量马达，绞车5马达接收到高压油以后，切换至小排量模式速度翻倍，使绞车5以2倍速度收绳，防止缆绳变松，出现乱绳等状况。相对的，当缆绳传达的载荷到达一个非常大的情况时，根据拉力传感器所反馈的信号，绞车5除了能够完成上文所说的被动放绳外，也能够主动急速放绳，以保证缆绳受到的力始终处在设定范围以内。

当系统整体突然断电时：

电控系统6内置的蓄电池会停止所有电磁阀工作，仅留下S4和S6工作，使过载阀组4中主路油液经过第二过载阀418后，在绞车5马达内部循环，同时蓄能器阀组42为主路打开制动器，为绞车5液压马达补油，由于第三过载阀419设有背压，绞车5能够缓慢下放，直至到达一个安全的位置。保护装置结构的同时，也防止恢复供电以后载荷在一个危险的位置而造成不可控的危害。

由于整体系统设计集成度较高，所选用的元器件也比较精密，所以增加了高压过滤器313，为整个回路的稳定运行提供了保障。同时设置了泄压溢流阀312，当系统任何一个部件出现了问题，泄压溢流阀312可以保证整套系统的安全；

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种调速液压绞车智能保护系统的控制方法，其特征在于，包括调速液压绞车智能保护系统，所述系统包括支架、油箱、调速泵阀组、过载阀组、绞车和电控系统，绞车中设置有高速可变排量马达，缆绳上设置有拉力传感器，

所述油箱和电控系统固定在支架一侧，所述绞车和支架延长壁固定连接，所述油箱和绞车之间设有调速泵阀组和过载阀组，所述电控系统用于控制调速泵阀组和过载阀组，所述调速泵阀组和过载阀组控制绞车运行，所述过载阀组包括过载保护阀组和蓄能器阀组，所述调速泵阀组包括电液比例阀组件和负载敏感泵，所述过载保护阀组的控制油口L口和负载敏感泵中Ls口连通，所述过载保护阀组的工作油口A口和电液比例阀组件的工作油口A口连通，所述过载保护阀组的工作油口B口和电液比例阀组件的工作油口B口连通，所述电液比例阀组件能够通过电控系统电信号控制阀芯开度大小，所述负载敏感泵和电液比例阀组件可以控制液压系统的输出流量，

所述电液比例阀组件包括电液比例换向阀、泄压溢流阀、高压过滤器和压力传感器，所述电液比例换向阀中P口和高压过滤器出口连通，所述电液比例换向阀的T口和电液比例阀组件的出油口连通，电液比例阀组件的出油口与油箱连通，所述高压过滤器进口和负载敏感泵输出口连通，所述压力传感器用于检测电液比例阀组件油路压力，所述泄压溢流阀的进口与负载敏感泵输出口以及高压过滤器进口连通，泄压溢流阀的出口和电液比例阀组件的出油口连通，

所述过载保护阀组包括电液换向阀、第一过载阀、两个单向平衡阀、第一减压阀、电磁球阀、第一梭阀、顺序阀、第二过载阀、第三过载阀、第二梭阀、两个单向补油阀和第二减压阀，所述电液换向阀为三位四通电液换向阀，一个单向平衡阀的进油口与过载保护阀组的工作油口A口连通，另一个单向平衡阀的进油口与过载保护阀组的工作油口B口连通，所述一个单向平衡阀的出油口与所述马达的提升端连通，所述另一个单向平衡阀的出油口与马达的下放端连通，

所述电液换向阀的进油口与所述一个单向平衡阀的出油口连通，所述电液换向阀的一个工作油口与第二过载阀的进油口连通，所述电液换向阀的另一个工作油口与第三过载阀的进油口连通，第二过载阀的出油口与马达的下放端以及所述另一个单向平衡阀的出油口连通，第三过载阀的出油口与马达的下放端以及另一个单向平衡阀的出油口连通，第一过载阀的进油口与所述一个单向平衡阀的出油口以及马达的提升端连通，第一过载阀的出油口与所述另一个单向平衡阀的出油口以及马达的下放端连通，第一梭阀的一个进口与过载保护阀组的工作油口A口连通，第一梭阀的另一个进口与过载保护阀组的工作油口B口连通，第一梭阀的出口与第二梭阀的一个进口连通，第一梭阀的出口还与第一减压阀的进口连通，过载保护阀组的控制油口L口与第一减压阀的进口以及第一梭阀的出口连通，第一减压阀的出口与电磁球阀的进油口连通，电磁球阀的出油口与过载保护阀组的X口连通，电磁球阀是两位三通阀；当电磁球阀的电磁铁S3不得电时，电磁球阀的出油口与回油口连通；当电磁球阀的电磁铁S3得电时，电磁球阀的进油口与出油口连通；第二梭阀的出口与第二减压阀的进油口连通，第二减压阀的出油口与顺序阀的进油口连通，顺序阀的出油口与制动器连通，顺序阀是两位三通液控阀，顺序阀的液控口与顺序阀的进油口连通，当顺序阀的液控口的压力大于弹簧的压力时，顺序阀的进油口与出油口连通；当顺序阀的液控口的压力小于弹簧的压力时，顺序阀的出油口与回油口连通，顺序阀的回油口、电磁球阀的回油口、电液换向阀的回油口均与油箱连通；

当负载急剧变小时，缆绳在变松，此时需要迅速收紧，电控系统根据拉力传感器的信号变化，使电磁球阀的电磁铁S3得电，第一梭阀出口的压力油经过第一减压阀和电磁球阀后流出X口，经外部管路，通向所述马达，所述马达接收到第一梭阀出口的压力油以后，切换至小排量模式速度翻倍，使绞车以2倍速度收绳，

所述蓄能器阀组中S口和过载保护阀组中S口连通，所述蓄能器阀组中Q口和过载保护阀组中Q口连通，

所述蓄能器阀组包括减压阀、第二单向阀、蓄能器、二位换向阀、压力传感器、截止阀和高压溢流阀，减压阀、第二单向阀、蓄能器、二位换向阀、压力传感器、截止阀和高压溢流阀组成充压回路，所述减压阀用于将高压油降至所需压力，所述二位换向阀用于连通或断开蓄能器油路，高压溢流阀的进油口与第二单向阀的入口连通，高压溢流阀的出油口与油箱连通，所述第二单向阀保证蓄能器在充压以后，可以将与蓄能器阀组连通的泵停止而蓄能器不释压，同时蓄能器阀组设置有压力传感器可以探测压力，所述截止阀将蓄能器和出油口连通，与蓄能器阀组连通的泵的出口与高压溢流阀的进油口、第二单向阀的入口连通，第二单向阀的出口与二位换向阀的进口连通，二位换向阀的出口与减压阀的进口连通，二位换向阀的回油口与油箱连通，二位换向阀是二位三通换向阀，当二位换向阀的电磁铁S2得电，二位换向阀的进口与出口连通；当二位换向阀的电磁铁S2不得电，二位换向阀的出口与回油口连通；二位换向阀的出口通过蓄能器阀组的Q口、过载保护阀组的Q口与第二梭阀的另一个进口连通，减压阀的出口通过蓄能器阀组的S口、过载保护阀组的S口与两个单向补油阀的进口连通，其中一个单向补油阀的出口与所述马达的提升端连通，另一个单向补油阀的出口与马达的下放端连通，蓄能器的进出油口与二位换向阀的进口、第二单向阀的出口、截止阀的进口、蓄能器阀组中的压力传感器连通，

当Ls口无压力时，所述负载敏感泵处于待机状态，液压油在负载敏感泵内循环，当Ls口感受到压力，则负载敏感泵增大输出压力和流量，当电液比例换向阀一个电磁铁得电，阀芯换向，压力油经由电液比例换向阀到达第一梭阀后，流出L口，经过外置管路，反馈给Ls口，使负载敏感泵根据负载调整输出的流量和压力，电液比例换向阀通过电控系统的电信号控制阀芯开度的大小，从而控制通过的流量，压力油从电液比例阀组件流出后，经外部管路到达过载保护阀组，到达过载保护阀组的压力油经过第一梭阀、第二梭阀至第二减压阀，再经过顺序阀，到达制动器将制动器打开，使绞车正常工作，同时主路压力油经过单向平衡阀后，到达绞车进油口，使绞车运转；

当缆绳上产生了极大的负载时，预设在缆绳上的拉力传感器发出信号，此时电液比例换向阀断电，终止向绞车供油；同时电液换向阀上的电磁铁S6得电，使马达的提升端经过电液换向阀和第二过载阀与下放端连接，所述二位换向阀的电磁铁S2得电，将蓄能器内存储的压力油释放出，蓄能器释放的压力油的一部分通过第二梭阀后，再经第二减压阀和顺序阀后，打开制动器从而使绞车能够旋转，此时由于过载阀组中主路已经停止供油，且制动器打开，缆绳传递来的负载会拉动绞车反转从而将绳放出，降低了整体所受到的拉力，通过设定第二过载阀的压力，可以限制绞车反转所需要的力，同时由于马达在跟转，其内部会产生油液外泄，蓄能器释放的压力油的另一部分向所述马达进行补油。