CN115947244A - 履带起重机塔臂工况高效起落臂系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种履带起重机塔臂工况高效起落臂系统及方法，该系统包括主变幅/塔臂变幅切换阀、先导手柄和塔臂变幅卷扬单元，先导手柄、主变幅/塔臂变幅切换阀和塔臂变幅卷扬单元通过液压管路依次连接；还包括电比例调压阀组和梭阀单元；其中，电比例调压阀组与主变幅/塔臂变幅切换阀通过液压管路并联，以实现先导手柄和塔臂变幅比例阀均可控制塔臂变幅卷扬单元以进行塔臂变幅卷扬操作；梭阀单元设置在并联用的液压管路上。本发明可实现在自动起落臂的同时控制主臂变幅和塔臂变幅，同时避免了起落臂过程中因驾驶员手动操作不当造成的履带起重机倾覆的风险。

Description

履带起重机塔臂工况高效起落臂系统及方法

技术领域

本发明涉及起重机控制技术领域，具体涉及履带起重机塔臂工况高效起落臂系统及方法。

背景技术

履带式起重机有多种臂架组合方式，塔臂工况是操作复杂和常用的工况。塔臂工况下一般主臂和副臂均较长，臂架在地面组装好起臂过程中需要严格按照步骤轮换操作主变幅和塔臂变幅卷扬来控制，起重机落臂收车过程也是如此，如果不按照流程操作可能导致履带起重机倾覆。

履带起重机普遍有两种控制方式：液压先导手柄控制和电比例手柄控制。目前液压先导手柄控制的机型因为动作由液控手柄驱动无法通过控制器控制其变幅动作，需要驾驶员依次切换控制主变幅和塔臂变幅卷扬控制效率低，同时部分驾驶员经验不足操作失误易导致履带起重机倾覆的风险，即手动操作复杂可能导致起重机倾覆。

发明内容

本发明提供了一种履带起重机塔臂工况高效起落臂系统及方法，可实现在自动起落臂的同时控制主臂变幅和塔臂变幅，同时避免了起落臂过程中因驾驶员手动操作不当造成的履带起重机倾覆的风险。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，包括主变幅/塔臂变幅切换阀、先导手柄和塔臂变幅卷扬单元，所述先导手柄、主变幅/塔臂变幅切换阀和塔臂变幅卷扬单元通过液压管路依次连接；

其特征在于：还包括电比例调压阀组和梭阀单元；

其中，所述电比例调压阀组与主变幅/塔臂变幅切换阀通过液压管路并联，以实现先导手柄或塔臂变幅比例阀均可控制塔臂变幅卷扬单元以进行塔臂变幅卷扬操作；

所述梭阀单元设置在并联用的所述液压管路上。

优选地，所述先导手柄连接先导油源；

所述主变幅/塔臂变幅切换阀，与所述先导手柄通过液压管路连接；所述主变幅/塔臂变幅切换阀包括用于连接电比例调压阀组的油口b0、油口a0；

所述电比例调压阀组，包括比例阀Y5和比例阀Y6，所述比例阀Y5和比例阀Y6均包括油口P和油口A；所述比例阀Y5、比例阀Y6的油口P均连接先导油源；

所述梭阀单元包括第二梭阀和第一梭阀；

所述第二梭阀，其第一输入口连接比例阀Y5的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口b0，其输出口连接主阀的塔臂变幅下落控制口；

所述第一梭阀，其第一输入口连接比例阀Y6的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口a0，其输出口连接主阀的塔臂变幅起升控制口；

第三梭阀，其第一输入口连接第二梭阀的输出口，其第二输入口连接第一梭阀的输出口，其输出口连接塔臂变幅卷扬单元。

优选地，所述主变幅/塔臂变幅切换阀还包括油口b1、油口a1；油口b1连接主阀的主变幅下落控制口；油口a1连接主阀的主变幅起升控制口。

优选地，还包括：

塔臂拉力传感器、主臂角度传感器和副臂角度传感器，均与控制模块输入端电连接；

控制模块的输出端分别与所述电比例调压阀组、主变幅/塔臂变幅切换阀电连接；所述控制模块用于获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

显示器，通过总线信号与所述控制模块相连；所述显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制。

一种履带起重机塔臂工况高效起落臂方法，基于履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，包括：

S1、执行自动控制开启操作：

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；起臂模式开关接通后，执行自动起臂；

S2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至主臂变幅回路，人工将先导手柄推向控制主臂变幅的起方向；

S3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出：

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

在此过程中，检测到塔臂拉力过大时控制模块开始输出电流，控制比例阀Y5速度，使得塔臂下降，从而使主臂离地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂目标角度；

S4、主臂上升达到目标角度后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换，先导手柄开始控制塔臂向上变幅动作，直至塔臂变幅到位，起臂完成。

优选地，还包括：

A1、执行自动控制开启操作：

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；落臂模式开关接通后，执行自动落臂；

A2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至塔臂变幅回路，人工将手柄推向控制塔臂变幅落方向；

A3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出：

控制模块实时获取主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息，直至达到目标主臂与塔臂夹角；

A4、达到目标主臂角度和塔臂角度夹角后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换，先导手柄开始控制主臂向下变幅动作；

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

在此过程中，检测到塔臂拉力过小时控制模块开始输出电流，控制比例阀Y6速度，使得塔臂上升，从而使主臂落地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂安全落地，落臂完成。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）在原有先导手柄控制系统基础上通过增加电比例调压阀组和若干梭阀，同时改变原有的液压回路结构，可实现在自动起落臂的同时控制主臂变幅和塔臂变幅，因此提高了效率。

（2）解决了带起重机倾覆的风险。现有技术中，手动操作复杂可能导致起重机倾覆，本发明避免了复杂的手动操作主要操作由控制模块自动切换因而能够起到起落臂过程中起重机倾覆的优点。

附图说明

图1为履带起重机塔臂工况高效起落臂系统图；

图2为图1的液压原理图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1~2所示，一种履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，包括：

先导手柄，连接先导油源。先导手柄1、3方向分别控制变幅落和变幅起，配合主变幅/塔臂变幅切换阀控制主臂变幅起落或塔臂变幅起落。

主变幅/塔臂变幅切换阀，为电开关阀，与先导手柄通过液压管路连接；主变幅/塔臂变幅切换阀包括用于连接电比例调压阀组的油口b0、油口a0。

电比例调压阀组，通过电信号控制塔臂变幅落和塔臂变幅起，包括比例阀Y5和比例阀Y6，比例阀Y5和比例阀Y6均包括一油口P和一油口A；比例阀Y5、比例阀Y6的油口P均连接先导油源。

比例调速阀油路与先导手柄油路通过第一梭阀（梭阀1）、第二梭阀(梭阀2）并联，实现比例调速阀油路、先导手柄油路都可控制塔臂变幅起落。

第二梭阀（梭阀2），其第一输入口连接比例阀Y5的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口b0，其输出口连接主阀的塔臂变幅下落控制口；

第一梭阀（梭阀1），其第一输入口连接比例阀Y6的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口a0，其输出口连接主阀的塔臂变幅起升控制口。

第三梭阀（梭阀3），其第一输入口连接第二梭阀的输出口，其第二输入口连接第一梭阀的输出口，其输出口连接塔臂变幅卷扬单元。具体的，主臂变幅卷扬制动器控制油路通过梭阀连接先导手柄主臂变幅起落回路，塔臂变幅卷扬制动器控制油路通过梭阀连接先导手柄和比例调压阀塔臂变幅起落回路，在动作时压力达到一定程度卷扬制动器器打开实现卷扬控制的完成功能。

主变幅/塔臂变幅切换阀还包括油口b1、油口a1；油口b1连接主阀的主变幅下落控制口；油口a1连接主阀的主变幅起升控制口。

塔臂拉力传感器、主臂角度传感器和副臂角度传感器，均与控制模块输入端电连接。

控制模块的输出端分别与电比例调压阀组、主变幅/塔臂变幅切换阀电连接；控制模块用于获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息。

显示器，通过总线信号与控制模块相连；显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制。

由现有技术可知：梭阀在液压系统中主要用于实现选压功能，其包括两个输入口和一个输出口，当两个输入口输入的液压油的油压不同或仅有一个输入油口存在油压时，通过梭阀阀芯的运动而使得油压较高的输入口与输出口连通，并且另一 个输入口与所述输出口截止，从而将油压较高的液压油输出。

在本实施例中，主阀、先导手柄、主变幅/塔臂变幅切换阀、主变幅卷扬单元和塔臂变幅卷扬单元均为现有技术。

在本实施例中，塔臂拉力过大或者过小，分别指的是达到某一设定值。

该履带起重机塔臂工况高效起落臂系统的工作原理：

（1）高效起臂方法：

在起臂过程中，主臂先起，后续塔臂落，最后塔臂起。

S1、执行自动控制开启操作。

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；起臂模式开关接通后，执行自动起臂；具体的，通过在显示器按下高效起臂模式软按键激活高效起臂模。

S2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换（连通）至主臂变幅回路，人工将先导手柄推向控制主臂变幅的起方向。主臂变幅卷扬速度直接由液压手柄控制。

具体的，主臂/塔臂变幅切换阀连通主阀（现有技术）的主变幅起升控制口。

主臂变幅回路，包括主阀中，主变幅下降主油路、主变幅下落控制口、主变幅起升主油路、主变幅起升控制口。

先导手柄中，控制主臂变幅的起方向，是指方向3。

S3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出。

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息。

在此过程中，检测到塔臂拉力过大时根据预编程的控制策略，控制模块开始输出电流，控制比例阀速度 Y5（塔臂变幅比例阀），使得塔臂下降，从而使主臂离地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂目标角度。即比例阀速度 Y5连通塔臂变幅下落控制口。

S4、主臂上升达到目标角度后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至连通塔臂变幅回路，先导手柄开始单独控制塔臂向上变幅动作，直至塔臂向上变幅到位，起臂完成。

具体的，塔臂变幅回路，包括主阀中，塔臂变幅下降主油路、塔臂变幅下落控制口、塔臂变幅起升主油路、塔臂变幅起升控制口。

此时，电比例调压阀组不动作，第一梭阀的第二输入口连通其输出口，先导手柄直接控制塔臂变幅。

主臂/塔臂变幅切换阀自动切换，连通塔臂变幅回路，是指连通塔臂变幅起升控制口。

（2）高效落臂方法。

在落臂过程中，塔臂先落，后续主臂落，最后塔臂起。

A1、执行自动控制开启操作。

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；落臂模式开关接通后，执行自动落臂。具体的，在落臂时通过在显示器按下高效落臂模式软按键激活高效落臂模式；

A2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至塔臂变幅回路，人工将手柄推向控制塔臂变幅落方向，塔臂变幅卷扬速度直接由液压手柄控制。

先导手柄中，控制塔臂变幅的落方向，是指方向1。

主臂/塔臂变幅切换阀连通塔臂变幅回路的塔臂变幅下落控制口。即此时，第二梭阀的第二输入口连通其输出口，比例阀Y5不动作。

A3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出。

控制模块实时获取主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息，直至达到目标主臂与塔臂夹角；其中，在该步骤中，主臂角度信息一直不变，即主臂一直保持不动。

A4、达到目标主臂角度和塔臂角度夹角后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至主臂变幅回路，先导手柄开始控制主臂向下变幅动作。

即主臂/塔臂变幅切换阀连通主臂变幅回路的主变幅下落控制口。

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息。

在此过程中，检测到塔臂拉力过小时，控制模块根据预编程的控制策略输出电流，控制比例阀Y6速度（塔臂变幅比例阀），使得塔臂上升，从而使主臂落地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂安全落地，落臂完成。即第一梭阀的第一输入口连通其输出口。

在高效变幅模式下显示器显示当前主臂变幅或塔臂变幅动作状态，并显示塔臂拉力、主臂角度、塔臂角度和主塔夹角信息。其中塔臂拉力、主臂角度、塔臂角度直接由相应传感器得出，主塔夹角信息由主臂角度和塔臂角度经过几何运算得出。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，包括主变幅/塔臂变幅切换阀、先导手柄和塔臂变幅卷扬单元，所述先导手柄、主变幅/塔臂变幅切换阀和塔臂变幅卷扬单元通过液压管路依次连接；

其特征在于：还包括电比例调压阀组和梭阀单元；

其中，所述电比例调压阀组与主变幅/塔臂变幅切换阀通过液压管路并联，以实现先导手柄或塔臂变幅比例阀均可控制塔臂变幅卷扬单元以进行塔臂变幅卷扬操作；

所述梭阀单元设置在并联用的所述液压管路上。

2.根据权利要求1所述的履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，其特征在于，

所述先导手柄连接先导油源；

所述主变幅/塔臂变幅切换阀包括用于连接电比例调压阀组的油口b0、油口a0；

所述电比例调压阀组，包括比例阀Y5和比例阀Y6，所述比例阀Y5和比例阀Y6均包括油口P和油口A；所述比例阀Y5、比例阀Y6的油口P均连接先导油源；

所述梭阀单元包括第二梭阀和第一梭阀；

所述第二梭阀，其第一输入口连接比例阀Y5的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口b0，其输出口连接主阀的塔臂变幅下落控制口；

所述第一梭阀，其第一输入口连接比例阀Y6的油口A，其第二输入口连接主变幅/塔臂变幅切换阀的油口a0，其输出口连接主阀的塔臂变幅起升控制口；

第三梭阀，其第一输入口连接第二梭阀的输出口，其第二输入口连接第一梭阀的输出口，其输出口连接塔臂变幅卷扬单元。

3.根据权利要求2所述的履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，其特征在于，所述主变幅/塔臂变幅切换阀还包括油口b1、油口a1；油口b1连接主阀的主变幅下落控制口；油口a1连接主阀的主变幅起升控制口。

4.根据权利要求2所述的履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，其特征在于，还包括：

塔臂拉力传感器、主臂角度传感器和副臂角度传感器，均与控制模块输入端电连接；

控制模块的输出端分别与所述电比例调压阀组、主变幅/塔臂变幅切换阀电连接；所述控制模块用于获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

显示器，通过总线信号与所述控制模块相连；所述显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制。

5.一种履带起重机塔臂工况高效起落臂方法，基于权利要求4所述的履带起重机塔臂工况高效起落臂系统，其特征在于，包括：

S1、执行自动控制开启操作：

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；起臂模式开关接通后，执行自动起臂；

S2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至主臂变幅回路，人工将先导手柄推向控制主臂变幅的起方向；

S3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出：

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

在此过程中，控制模块输出电流，控制比例阀Y5速度，使得塔臂下降，从而使主臂离地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂目标角度；

S4、主臂上升达到目标角度后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换，先导手柄开始控制塔臂向上变幅动作，直至塔臂变幅到位，起臂完成。

6.根据权利要求5所述的履带起重机塔臂工况高效起落臂方法，其特征在于，还包括：

A1、执行自动控制开启操作：

显示器的起臂/落臂模式用于点击后实现自动控制；落臂模式开关接通后，执行自动落臂；

A2、控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换至塔臂变幅回路，人工将手柄推向控制塔臂变幅落方向；

A3、执行控制模块获取传感器的检测信息并输出：

控制模块实时获取主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息，直至达到目标主臂与塔臂夹角；

A4、达到目标主臂角度和塔臂角度夹角后控制模块输出，控制主臂/塔臂变幅切换阀自动切换，先导手柄开始控制主臂向下变幅动作；

控制模块实时获取塔臂拉力传感器检测的塔臂变幅拉力、主臂角度传感器检测的主臂角度信息、副臂角度传感器检测的塔臂角度信息；

在此过程中，控制模块输出电流，控制比例阀Y6速度，使得塔臂上升，从而使主臂落地过程中塔臂拉力始终在安全范围内直至达到主臂安全落地，落臂完成。

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