CN115009998A - 一种轮胎式配重小车液压控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎式配重小车液压控制系统及起重机，液压控制系统包括行走系统、轮胎转向系统和小车支撑系统，行走系统通过第一切换阀将主机I号主泵连接左行走驱动油路，通过第二切换阀将主机II号主泵连接右行走驱动油路；轮胎转向系统的主机辅助LS泵出油口分别连接转向左油路和转向右油路；小车支撑系统的主机辅助恒压泵控制支腿油缸动作。本发明解决了现有技术中履带式配重小车需配备独立的动力系统、泵组及油箱等元件，成本高，以及配重小车与主机相对位置控制难度大的问题。

Description

一种轮胎式配重小车液压控制系统及起重机

技术领域

本发明涉及一种轮胎式配重小车液压控制系统及起重机，属于起重设备技术领域。

背景技术

超起配重主要是指用于大吨位履带起重机或全地面起重机的，独立于主机结构，单独增加的配重，其与超起装置配合可以充分发挥起重机的性能，提高主机起重能力。超起配重有固定托盘式和小车行走式两种：配备固定托盘式超起配重的主机只有超起配重离地的情况下才能行走；配备小车行走式超起配重的主机则不受是超起配重否离地的限制，且超起配重小车既可以跟随主机被动行走，也可以配合主机主动行走满足吊装需求。相较而言，超起配重小车具备更强的工况适用性与使用便捷性。

配重小车与主机配合可实现直行、转大/小弯、回转、侧向行走及蟹形行走等多种功能，从而更好的满足吊装需求。为实现上述功能，配重小车需完成主动行走、行走随动、轮胎转向、配重小车平台离地支撑等动作，而且除直行与转大弯外，其他功能还需精准控制小车与主机的动作协同，保持相对位置姿态从而更好地保证功能的实现。

现有的大吨位起重机超起配重小车一般采用履带式，小车与主机多采用刚性连接。与轮胎式配重小车相比，履带式配重小车的结构更庞大更复杂、行走驱动力矩需求也更大；需配备独立的动力系统、泵组及油箱等元件，成本高；且履带式小车在转弯时为履带滑动转向，转动角度很难精确、线性控制，小车与主机相对位置控制难度大。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轮胎式配重小车液压控制系统及起重机，解决了现有技术中配重小车需配备独立的动力系统、泵组及油箱等元件，成本高，以及配重小车与主机相对位置控制难度大的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种轮胎式配重小车液压控制系统，包括行走系统、轮胎转向系统和小车支撑系统；

行走系统包括第一切换阀、第二切换阀、左行走驱动油路、右行走驱动油路、为主油路提供高压油源的主机I号主泵和主机II号主泵，主机I号主泵通过第一切换阀连接左行走驱动油路，主机II号主泵通过第二切换阀连接右行走驱动油路；

轮胎转向系统包括转向左油路、转向右油路和主机辅助LS泵，主机辅助LS泵出油口通过电比例多路阀分别连接转向左油路和转向右油路；

小车支撑系统包括支腿油缸和主机辅助恒压泵，主机辅助恒压泵用于控制支腿油缸动作。

进一步地，前述行走系统还包括主机I号卷扬马达和主机II号卷扬马达，主机I号主泵通过第一切换阀连接主机I号卷扬马达，主机II号主泵通过第二切换阀连接主机II号卷扬马达，保留原主机系统原件，减小系统升级改造的难度，同时增加系统功能的多样性；

当第一切换阀、第二切换阀位于第一工作位置时，主机I号主泵、主机II号主泵分别与主机I号卷扬马达、主机II号卷扬马达连通；

当第一切换阀、第二切换阀位于第二工作位置时，主机I号主泵、主机II号主泵分别连通左行走驱动油路、右行走驱动油路。

进一步地，前述还包括二级压力切断装置，二级压力切断装置与主机I号主泵和主机II号主泵连接，二级压力切断装置在配重小车行走时，对左行走驱动油路、右行走驱动油路的安全压力进行控制。

进一步地，前述二级压力切断装置为二级压力控制阀，所述二级压力控制阀设有两个，每个二级压力控制阀包括油口A、油口B、油口Pi和连接油箱的T口，二级压力控制阀内部包括顺序阀、梭阀和第一电磁换向阀；

油口A和油口B内接梭阀的第一进油口A2和第一进油口B2；

第一电磁换向阀进油口A3、工作油口B3和出油口C3分别连接梭阀的出油口C2、顺序阀的控制口C1和T口；

顺序阀的进油口A1、出油口B1分别连接油口Pi和T口；

其中一个所述二级压力控制阀的油口A、油口B和油口Pi分别外接主机I号主泵的进、回油油口和排量控制伺服油源，另一个二级压力控制阀的油口A、油口B和油口Pi分别外接主机II号主泵的进、回油油口和排量控制伺服油源；

当第一电磁换向阀得电，油口A和油口B内的压力油依次经梭阀、第一电磁换向阀连通顺序阀，当梭阀出油口C2压力高于顺序阀所设的安全压力时，顺序阀的A1、B1口连通，油口Pi外接的主机I号主泵的排量控制伺服油源从T口回油。进一步地，前述左行走驱动油路上依次布置有行走随动阀、第二中心回转接头和左行走驱动马达，右行走驱动油路上依次布置有行走随动阀、第一中心回转接头和右行走驱动马达。

进一步地，前述行走随动阀包括A口、B口，行走随动阀内部包括梭阀、第一阻尼、第二阻尼、第二电磁换向阀和插装阀；

A口、B口外接行走主油路进、回油油路，A口、B口还分别内接插装阀的油口G、油口H，插装阀弹簧腔的控制口X连接第二电磁换向阀的E口，行走随动阀A口还依次连接梭阀、第一阻尼和第二电磁换向阀的C口，第二电磁换向阀的D口通过第二阻尼连接油箱，通过行走随动阀的设置，配重小车可由前车主机行走拖动跟随，实现行走功能的多样化。

进一步地，前述还包括主机伺服泵和控制电磁阀组，主机伺服泵通过控制电磁阀组为行走系统的控制油路提供油源，控制电磁阀组分别连接第一切换阀、第二切换阀、左行走驱动马达、右行走驱动马达和行走马达制动器，通过控制电磁阀组，控制切换阀换向、马达高低速、行走马达制动器的启闭，提高行走功能的多样性和安全性。

进一步地，前述行走系统还包括转角编码器和销轴传感器，销轴传感器位于小车与主机间的刚性连接架处，转角编码器实时监测配重小车与主机的角度变化，销轴传感器实时监测刚性连接架受力。

进一步地，前述转向左油路上依次布置有第一平衡阀和左轮胎转向马达，转向右油路上依次布置有第二平衡阀和右轮胎转向马达，第一平衡阀和第二平衡阀连接控制电磁阀组，左轮胎转向马达和右轮胎转向马达还配有转向马达制动器，转向马达制动器连接控制电磁阀组。

进一步地，前述轮胎转向系统还包括轮胎转向手柄、控制器和小车编码器，轮胎转向手柄给控制器指令，控制器输出信号给电比例多路阀，通过转向马达控制轮胎转向，小车编码器实时向控制器反馈配重小车轮胎当前角度，通过控制器调整主泵排量改变小车行走速度小车，从而实现配重小车与主机的实时相对位置偏差纠正，同时避免人工干预，提高响应的及时性和操作的便捷性。

一种起重机，包括前述任一项的一种轮胎式配重小车液压控制系统。

本发明所达到的有益效果：

1.系统精简紧凑、成本优：充分利用原主机系统元件，无需为配重小车液压系统另增动力元件，系统精简紧凑、成本低。

2.提供一种可满足轮胎式配重小车多种功能的液压控制方案：可实现行走驱动、行走随动、轮胎转向、小车平台支撑等动作。

3.行走纠偏控制：在侧行及蟹形行走工况，根据主机及小车编码器实时监测两者之间的相对角度是否在设置范围，同时结合两者间的刚性连接架受力情况，若超差或连接架受力，则通过控制器调整主泵排量改变小车行走速度小车，从而实现配重小车与主机的相对位置偏差纠正。

4.轮胎转向自动控制：采用电比例多路阀结合编码器智能控制轮胎转向，根据选定工况可控制轮胎角度调整。

附图说明

图1是本发明行走系统液压原理图；

图2是本发明轮胎转向系统液压原理图；

图3是本发明小车支撑系统液压原理图；

图4是本发明二级压力控制阀结构图；

图5是本发明行走随动阀结构图；

图6是本发明轮胎转向控制策略图；

图7是本发明行走纠偏流程原理图。

图中附图标记的含义：1-主机伺服泵；2-控制电磁阀组；3-二级压力控制阀I；4-主机I号主泵；5-第一切换阀；6-主机I号卷扬马达；7-二级压力控制阀II；8-主机II号主泵；9-第二切换阀；10-主机II号卷扬马达；11-第一行走随动阀；12-第一中心回转接头；13-右行走驱动马达；14-左行走驱动马达；15-第二中心回转接头；16-第二行走随动阀；17-主机辅助LS泵；18-电比例多路阀；19-第一平衡阀；20-左轮胎转向马达；21-右轮胎转向马达；22-第二平衡阀；23-第三电磁换向阀；24-主机辅助恒压泵；25-支腿油缸；26-行走马达制动器；27-转向马达制动器；31-顺序阀；32-梭阀；33-第一电磁换向阀；111-行走随动阀内梭阀；112-第一阻尼；113-第二阻尼；114-第二电磁换向阀；115-插装阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例公开了一种轮胎式配重小车液压控制系统，包括小车行走、轮胎转向、小车支撑三大子控制系统。行走系统除主动行走驱动外，还需实现随动行走的功能，即由前车主机行走拖动小车，小车被主机拖拽而跟随行走；轮胎转向系统，控制小车轮胎转动到需求的角度，再锁定轮胎在当前的角度位置或根据工况需求实时调整轮胎角度；小车支撑系统即支腿油缸控制系统，整个小车平台由四个支腿油缸支撑离地。其中，小车行走及轮胎转向系统分为两组（单组驱动所需马达的数量可根据实际需求增减，在此例中，本发明单组行走用四个马达、单组回转用三个马达）。

配重小车的油源全部由前车主机油源切换，各子系统液压油路连接如下：

1）行走系统

如图1所示，主机I号主泵4、主机II号主泵8为行走系统主油路输入高压油源，分别经第一切换阀5、第二切换阀9切换，当第一切换阀5、第二切换阀9位于第一工作位置时，主机I号主泵4、主机II号主泵8分别与主机I号卷扬马达6、主机II号卷扬马达10连通；当第一切换阀5、第二切换阀9位于第二工作位置时，主机I号主泵4、主机II号主泵8分别连通配重小车左、右行走驱动油路。采用了泵组二级压力切断的方式实现配重小车行走系统安全压力控制的同时也更加节能，本实施例中，二级压力切断装置选用二级压力控制阀，包括二级压力控制阀I3和二级压力控制阀II7，二级压力控制阀I3和二级压力控制阀II7分别连接主机I号主泵4、主机II号主泵8，当切换至配重小车行走功能时，二级压力控制阀I和二级压力控制阀II分别对配重小车左、右行走驱动油路的安全压力进行二级控制。除此之外，也可以采用增加二级主溢流阀的方案将小车行走系统压力限制至低一级的安全压力。其中，主机I号主泵4、主机II号主泵8直接是属于原主机系统的元件。

在配重小车左行走驱动油路上还依次布置有第二行走随动阀16、第二中心回转接头15、左行走驱动马达14；在配重小车右行走驱动油路上还依次布置有第一行走随动阀11、第一中心回转接头12、右行走驱动马达13。

主机伺服泵1为行走系统的控制油路提供油源，通过控制电磁阀组2分别连接切换阀控制腔、行走驱动马达高低速腔及行走马达制动器26的制动腔，控制切换阀换向、马达高低速、行走马达制动器的启闭。

本实施例中，二级压力控制阀原理如图4所示：二级压力控制阀A、B口外接主机主泵的进回油油口，二级压力控制阀A、B口分别连接梭阀32的第一进油口A2、第二进油口B2，经梭阀32的出油口C2连接第一电磁换向阀33的进油口A3；二级压力控制阀油口Pi外接闭式主机主泵的排量控制伺服油源，内接顺序阀31的进油口A1，顺序阀31的出油口B1通过T口连接油箱，顺序阀31的控制口C1与第一电磁换向阀33的工作油口B3连接。当选择配重小车功能时，第一电磁换向阀33得电，A/B口压力油依次经梭阀32、第一电磁换向阀33，作用于顺序阀31的控制口C1，当梭阀32出油口C2压力高于顺序阀所设的安全压力时，顺序阀31的A1、B1口连通，Pi口主机I号主泵的排量控制先导油源从顺序阀T口回油，继而使主泵排量减至几乎为零（只维持系统泄漏），从而限制最高二级压力；当未选择配重小车功能时，第一电磁换向阀33失电，主油路A/B口压力油经梭阀32，封堵在第一电磁换向阀33的进油口A3，不起二级压力控制作用，主油路最高压力由主机主泵油源进入A/B口前的安全阀决定。

本发明中，行走随动阀原理如图5所示：由图1可见，行走随动阀A、B口直接连接在配重小车行走主油路进、回油油路中，行走随动阀A、B口分别连通插装阀115的两个工作油口G、H，插装阀115弹簧腔的控制口X连接第二电磁换向阀114的E口，行走随动阀A口还依次连接行走随动阀内梭阀111、第一阻尼112和第二电磁换向阀114的C口，第二电磁换向阀114的D口通过第二阻尼113连接油箱。当配重小车处于正常行走驱动工况时，第二电磁换向阀114失电，第二电磁换向阀114的C、E口连通，D、F口连通；行走随动阀A口与插装阀115弹簧腔的控制口X口连通，因插装阀115两端压力相等，所以在弹簧力的作用下阀芯始终关闭，此时配重小车行走主油路不通过行走随动阀，保持行走驱动。当配重小车处于行走随动工况时，第二电磁换向阀114得电，第二电磁换向阀114的C、F口连通，D、E口连通；插装阀115弹簧腔的控制口X口连通油箱，插装阀115的阀芯在A/B口压力油作用下打开，即将A、B口连通，在行走制动解除时，右行走驱动马达13、左行走驱动马达14便处于浮动状态，因此可由前车主机行走拖动跟随，形成行走随动。

需要指出的是，在侧行或蟹形行走工况时，因液压、电气、减速机等传动及结构件各项参数不可能完全一致，因此偏差将导致配重小车与主机速度不一致，小车将偏离理论规划的轨迹行走，或因小车与主机采用刚性连接架连接，结构件、轮胎将受力而直接加剧损伤甚至毁坏。本系统通过主机回转中心的转角编码器实时监测配重小车与主机的角度变化，同时通过小车与主机间刚性连接架处的销轴传感器测量其受力情况，系统检测到角度偏差或受力都将自动调整主机主泵排量控制电流，进而调节主机及小车行走速度保证两者相对角度，保证刚性连接架不受小车与主机的相互作用力，实现行走纠偏，保证功能，行走纠偏流程原理图见图7所示。

2）轮胎转向系统

如图2所示，主机辅助LS泵17为胎转向系统主油路提供高压油源，主机辅助LS泵17出口分别连接转向左油路和转向右油路，转向左油路上依次布置有电比例多路阀18、第一平衡阀19和左轮胎转向马达20，转向右油路上依次布置有电比例多路阀18、第二平衡阀22和右轮胎转向马达21。马达通过回转支承与回转减速机驱动下部轮胎完成轮胎转向。每个左轮胎转向马达20、右轮胎转向马达21均配有转向马达制动器27，制动器的制动腔通过油路L2连接控制电磁阀组2；第一平衡阀19和第二平衡阀22通过油路L1连接控制电磁阀组2，油路L1对第一平衡阀19和第二平衡阀22提供补油。其中，主机辅助LS泵17直接是属于原主机系统的元件。

在直行、转大弯、回转、侧行、蟹形行走工况时，如图6所示，可提前通过轮胎转向手柄给控制器指令，输出信号给电比例多路阀控制轮胎转向，直至配重小车轮胎转向编码器监测轮胎转到设定的角度后锁定当前角度；在转小弯工况下，配重小车两组轮胎中其中一组转向系统提前转动到预设角度，另一组则跟随前车主机的角度动态调整，前车主机在转弯过程中角度变化时，控制器将根据前车主机编码器发送的主机当前角度，自动控制配重小车的轮胎角度，从而确保配重小车两组转向轮胎与前车主机围绕同一回转中心。

3）小车支撑系统

如图3所示，主机辅助恒压泵24为小车支撑系统主油路提供高压油源，通过第三电磁换向阀23控制小车平台支腿油缸25，本实施例中采用四根油缸完成小车平台支撑。该功能在轮胎转向时使用，通过将小车平台支撑起来轮胎离地后再控制轮胎转向。其中，主机辅助恒压泵24是属于原主机系统的元件。

实施例2

本实施例介绍一种起重机，该起重机采用轮胎式配重小车配合主机满足行走及吊装需求，轮胎式配重小车的控制通过实施例1所介绍的轮胎式配重小车液压控制系统来实现，解决了现有配重小车需配备独立的动力系统、泵组及油箱等元件，成本高，以及配重小车与主机相对位置控制难度大的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，包括行走系统、轮胎转向系统和小车支撑系统；

所述行走系统包括第一切换阀（5）、第二切换阀（9）、左行走驱动油路、右行走驱动油路、为主油路提供高压油源的主机I号主泵（4）和主机II号主泵（8），所述主机I号主泵（4）通过第一切换阀（5）连接左行走驱动油路，所述主机II号主泵（8）通过第二切换阀（9）连接右行走驱动油路；

所述轮胎转向系统包括转向左油路、转向右油路和主机辅助LS泵（17），所述主机辅助LS泵（17）出油口通过电比例多路阀（18）分别连接转向左油路和转向右油路；

所述小车支撑系统包括支腿油缸（25）和主机辅助恒压泵（24），所述主机辅助恒压泵（24）用于控制支腿油缸（25）动作。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，还包括主机I号卷扬马达（6）和主机II号卷扬马达（10），所述主机I号主泵（4）通过第一切换阀（5）连接主机I号卷扬马达（6），所述主机II号主泵（8）通过第二切换阀（9）连接主机II号卷扬马达（10）；

当第一切换阀（5）、第二切换阀（9）位于第一工作位置时，所述主机I号主泵（4）、主机II号主泵（8）分别与主机I号卷扬马达（6）、主机II号卷扬马达（10）连通；

当第一切换阀（5）、第二切换阀（9）位于第二工作位置时，所述主机I号主泵（4）、主机II号主泵（8）分别连通左行走驱动油路、右行走驱动油路。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，还包括二级压力切断装置，所述二级压力切断装置与主机I号主泵（4）和主机II号主泵（8）连接，所述二级压力切断装置在配重小车行走时，对左行走驱动油路、右行走驱动油路的安全压力进行控制。

4.根据权利要求3所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述二级压力切断装置为二级压力控制阀，所述二级压力控制阀设有两个，每个二级压力控制阀包括油口A、油口B、油口Pi和连接油箱的T口，二级压力控制阀内部包括顺序阀（31）、梭阀（32）和第一电磁换向阀（33）；

所述油口A和油口B内接梭阀（32）的第一进油口A2和第一进油口B2；

所述第一电磁换向阀（33）进油口A3、工作油口B3和出油口C3分别连接梭阀（32）的出油口C2、顺序阀（31）的控制口C1和T口；

所述顺序阀（31）的进油口A1、出油口B1分别连接油口Pi和T口；

其中一个所述二级压力控制阀的油口A、油口B和油口Pi分别外接主机I号主泵（4）的进油油口、回油油口和排量控制伺服油源，另一个二级压力控制阀的油口A、油口B和油口Pi分别外接主机II号主泵（8）的进油油口、回油油口和排量控制伺服油源；

当第一电磁换向阀（33）得电，油口A和油口B内的压力油依次经梭阀（32）、第一电磁换向阀（33）连通顺序阀（31），当梭阀（32）出油口C2压力高于顺序阀（31）所设的安全压力时，顺序阀（31）的进油口A1和出油口B1口连通，油口Pi外接的主机I号主泵（4）的排量控制伺服油源从T口回油。

5.根据权利要求1所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述左行走驱动油路上依次布置有行走随动阀、第二中心回转接头（15）和左行走驱动马达（14），所述右行走驱动油路上依次布置有行走随动阀、第一中心回转接头（12）和右行走驱动马达（13）。

6.根据权利要求5所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述行走随动阀包括A口、B口，所述行走随动阀内部包括行走随动阀内梭阀（111）、第一阻尼（112）、第二阻尼（113）、第二电磁换向阀（114）和插装阀（115）；

所述A口、B口外接行走主油路进油油路和回油油路，A口、B口还分别内接插装阀（115）的油口G、油口H，插装阀（115）弹簧腔的控制口X连接第二电磁换向阀（114）的E口，行走随动阀A口还依次连接行走随动阀内梭阀（111）、第一阻尼（112）和第二电磁换向阀（114）的C口，第二电磁换向阀（114）的D口通过第二阻尼（113）连接油箱。

7.根据权利要求5所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，还包括主机伺服泵（1）和控制电磁阀组（2），所述主机伺服泵（1）通过控制电磁阀组（2）为行走系统的控制油路提供油源，所述控制电磁阀组（2）分别连接第一切换阀（5）、第二切换阀（9）、左行走驱动马达（14）、右行走驱动马达（13）和行走马达制动器（26）。

8.根据权利要求1所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述行走系统还包括转角编码器和销轴传感器，所述销轴传感器位于配重小车与主机间的刚性连接架处，所述转角编码器实时监测配重小车与主机的角度变化，所述销轴传感器实时监测刚性连接架受力。

9.根据权利要求7所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述转向左油路上依次布置有第一平衡阀（19）和左轮胎转向马达（20），转向右油路上依次布置有第二平衡阀（22）和右轮胎转向马达（21），所述第一平衡阀（19）和第二平衡阀（22）连接控制电磁阀组（2），所述左轮胎转向马达（20）和右轮胎转向马达（21）还配有转向马达制动器（27），所述转向马达制动器（27）连接控制电磁阀组（2）。

10.根据权利要求9所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统，其特征在于，所述轮胎转向系统还包括轮胎转向手柄、控制器和小车编码器，所述轮胎转向手柄给控制器指令，控制器输出信号给电比例多路阀，通过转向马达控制轮胎转向，所述小车编码器实时向控制器反馈配重小车轮胎当前角度。

11.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的一种轮胎式配重小车液压控制系统。

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