CN116892545A - 高空作业平台的控制系统及高空作业平台 - Google Patents

高空作业平台的控制系统及高空作业平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高空作业平台的控制系统及高空作业平台，涉及高空作业技术领域。该高空作业平台的控制系统包括动力源、第一液压泵、高压传输组件和执行元件，动力源和第一液压泵均设于回转平台，动力源与第一液压泵连接，用于驱动第一液压泵自第一油箱吸油。高压传输组件设于工作台或工作台的周边，包括液压马达、第二液压泵和增速器，液压马达的进油口与第一液压泵的出油口连通，液压马达与第二液压泵连接，用于驱动第二液压泵自第二油箱吸油。执行元件设于伸缩臂和工作台之间，第二液压泵的出油口与执行元件的进油口连通，用于驱动执行元件动作。该高空作业平台的控制系统不仅提高了有效功率，而且保证了执行元件所需的油液压力和流量。

Description

高空作业平台的控制系统及高空作业平台
技术领域
本发明涉及高空作业技术领域，尤其涉及一种高空作业平台的控制系统及高空作业平台。
背景技术
工程机械车辆中，尤其是数米高的高空作业机械，需要远距离传输能量，而距离长时对于高空作业平台的液压系统的能量损耗高，造成极大能量浪费。
高空作业平台中的液压油在长距离传输过程中，管路的沿程损失ΔP=k×ρ×L×v2/2/d，其中，k为流量系数，ρ为液体密度，L为管路长度，v为流速，d为管径。当液压油型号选定，管径确定后，沿程损失与管路长度及流速有关，流速v=q/A,其中q为流量，A为管路截面积，管路选定后A即确定，流速与流量有关，流量q=V×r，其中V为泵的排量，r为转速，当泵的排量与转速固定后，流量即可认为不变，此时沿程损失只与管路长度L成正相关，即管路越长沿程损失越大（不考虑油温变化引起的流量系数变化）。然而在实际管路布置中，管路的长度受结构的制约，尤其是在数米高的工程机械应用中，由底盘到平台管路较长，且无法缩短，便导致管路沿程损失增大，浪费的功率增大，整机效率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高空作业平台的控制系统及高空作业平台，以实现降低沿程损失，提高高空作业平台的有效功率的目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
高空作业平台的控制系统，所述高空作业平台包括回转平台、伸缩臂和工作台，所述伸缩臂的一端与所述回转平台连接，另一端设置所述工作台；所述高空作业平台的控制系统包括：
动力源和第一液压泵，均设于所述回转平台，所述动力源与所述第一液压泵连接，用于驱动所述第一液压泵自第一油箱吸油；
高压传输组件，设于所述工作台或所述工作台的周边，所述高压传输组件包括液压马达、第二液压泵和增速器，所述液压马达的进油口与所述第一液压泵的出油口连通，所述液压马达通过所述增速器与所述第二液压泵连接，用于驱动所述第二液压泵自第二油箱吸油；
执行元件，设于所述伸缩臂和所述工作台之间，所述第二液压泵的出油口与所述执行元件的进油口连通，所述第二液压泵用于驱动所述执行元件动作。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述液压马达、所述增速器和所述第二液压泵一体设置。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述高空作业平台还包括控制元件，所述控制元件的进油口与所述第二液压泵的出油口连通，所述控制元件的出油口与所述执行元件的进油口连通，所述控制元件用于控制进入所述执行元件内的油液的压力和流量。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述控制元件包括第一溢流阀，所述第一溢流阀用于限制所述第二液压泵的最高工作压力。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述控制元件的回油口和所述执行元件的回油口均与所述第二油箱连通。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述第一液压泵通过高压管路与所述液压马达连接，所述第一液压泵的出油口与所述高压管路的进油口连通，所述高压管路的出油口与所述液压马达的进油口连通。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述高压管路上设置有高压过滤器。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述高空作业平台还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的进油口与所述第一液压泵的出油口连通，所述第二溢流阀的出油口与所述第一油箱连通。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，所述第一液压泵的进油口与所述第一油箱的连通管路上设置有过滤器。
高空作业平台，包括如以上任一方案所述的高空作业平台的控制系统。
本发明的有益效果：
本发明提供的高空作业平台的控制系统，动力源驱动第一液压泵旋转，使得第一液压泵自第一油箱吸油。动力源、第一液压泵和第一油箱均设置于位置较低的回转平台上，高压传输组件设置于位置较高的工作台或工作台周边，为设于伸缩臂和工作台之间驱动工作台动作的执行元件提供液压油。通过在第一液压泵和执行元件之间设置高压传输组件，第一液压泵为高压传输组件提供液压油，高压传输组件包括液压马达、第二液压泵和增速器，液压油驱动液压马达旋转，液压马达带动第二液压泵旋转，使得第二液压泵自第二油箱吸油为执行元件提供液压油，实现执行元件的往复移动或旋转动作。通过设置高压传输组件，第一液压泵和液压马达之间采用小流量高压力的方式传输液压能，可在最大范围内降低沿程损失，从而大幅降低功率的浪费，液压马达通过增速器驱动第二液压泵转动，第二油箱为执行元件提供大流量的液压油，保证了执行元件所需的油液，大大提高了整机的有效功率。
本发明提供的高空作业平台，应用上述的高空作业平台的控制系统，不仅能够有效降低沿程损失，大幅降低功率的浪费；而且能够保证执行元件所需的油液，提高了有效功率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高空作业平台的控制系统的工作原理图；
图2是本发明实施例提供的高空作业平台的结构示意图。
图中：
100、回转平台；200、伸缩臂；300、工作台；
1、动力源；2、第一液压泵；3、第一油箱；4、液压马达；5、第二液压泵；6、第二油箱；7、执行元件；8、增速器；9、控制元件；10、高压管路；11、高压过滤器；12、过滤器；13、第二溢流阀。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
高空作业平台包括回转平台、伸缩臂和工作台，伸缩臂的一端与回转平台连接，另一端设置工作台。高空作业平台的控制系统包括动力源、液压泵、控制元件、执行元件和油箱，动力源为电机或发动机，与液压泵机械连接，用于驱动液压泵转动，液压泵的进油口与油箱连通，液压泵的出油口通过控制元件与执行元件连接。液压泵将机械能转化为液压能，将油箱内的油液通过控制元件提供给执行元件，驱动执行元件实现往复移动或旋转动作。
执行元件可以为液压油缸或马达，液压油缸或马达与工程机械车辆的动作执行件连接，以实现相应的动作。
液压泵为驱动工作台动作的执行元件提供液压油时，由于动力源、液压泵和油箱均设置于回转平台上，液压泵与工作台上的执行元件之间的距离较长，从而连接管路也较长，管路的沿程损失ΔP=k×ρ×L×v2/2/d，其中，k为流量系数，ρ为液体密度，L为管路长度，v为流速，d为管径。由于液压油型号选定，管径确定后，沿程损失与管路长度及流速有关，而回转平台与工作台上的执行元件之间的距离无法缩短，便导致沿程损失较大，工程机械车辆的效率较低。
为解决上述的技术问题，如图1和图2所示，本实施例提供了一种高空作业平台的控制系统，应用于上述的高空作业平台，该高空作业平台的控制系统包括动力源1、第一液压泵2、高压传输组件和执行元件7，动力源1与第一液压泵2均设于回转平台100，动力源1与第一液压泵2连接，用于驱动第一液压泵2自第一油箱3吸油。高压传输组件设于工作台300或工作台300周边，包括液压马达4和第二液压泵5，液压马达4的进油口与第一液压泵2的出油口连通，液压马达4与第二液压泵5连接，用于驱动第二液压泵5自第二油箱6吸油。执行元件7设于伸缩臂200和工作台300之间，第二液压泵5的出油口与执行元件7的进油口连通，第二液压泵5用于驱动执行元件7动作。
动力源1、第一液压泵2和第一油箱3均设置于位置较低的回转平台100上，高压传输组件设置于位置较高的工作台300或工作台300周边，为设于伸缩臂200和工作台300之间驱动工作台300动作的执行元件7提供液压油。通过设置高压传输组件，第一液压泵2和液压马达4之间的连接管路长度不变，采用小流量高压力的方式传输液压能，可在最大范围内降低沿程损失，从而大幅降低功率的浪费，液压马达4驱动第二液压泵5转动，第二液压泵5为执行元件7提供液压油，保证了执行元件7所需的油液压力和流量，大大提高了工程机械车辆的有效功率。
具体地，将第一液压泵2和液压马达4之间的连接管路设置为高压管路10，第一液压泵2通过高压管路10与液压马达4连接，第一液压泵2的出油口与高压管路10的进油口连通，高压管路10的出油口与液压马达4的进油口连通。在不改变管路长度的条件下，采用小流量高压力的方式传输液压能，可在最大范围内降低沿程损失，降低液压能量损耗，提高有效功率。同时，可在压力损失可接受的范围内降低高压管路10的管径，从而降低成本。
进一步地，第一液压泵2的进油口与第一油箱3的连通管路上设置有过滤器12，用于过滤进入第一液压泵2的油液中的杂质。高压管路10上设置有高压过滤器11，第一液压泵2的出油口与高压过滤器11的进油口连通，高压过滤器11的出油口与液压马达4的进油口连通，进一步地对进入液压马达4的液压油进行过滤。
高空作业平台的控制系统还包括第二溢流阀13，第二溢流阀13的进油口与第一液压泵2的出油口连通，第二溢流阀13的出油口与第一油箱3连通。在第一液压泵2提供的油液的压力增大，达到第二溢流阀13的开启压力时，第二溢流阀13的进油口和出油口连通，第一液压泵2提供的部分油液能经第二溢流阀13进入第一油箱3。
高空作业平台的控制系统还包括控制元件9，控制元件9的进油口与第二液压泵5的出油口连通，控制元件9的出油口与执行元件7的进油口连通，控制元件9用于控制进入执行元件7内的油液的压力和流量。控制元件9根据用户对执行元件7的需求动作提供相应的液压油给执行元件7，使得执行元件7在液压能的作用下实现往复移动或旋转动作。
进一步地，控制元件9包括第一溢流阀，第一溢流阀用于限制第二液压泵5的最高工作压力。第一溢流阀的进油口与第二液压泵5的出油口连通，第一溢流阀的出油口与第二油箱6连通，在第二液压泵5提供的液压油的压力增大，达到第一溢流阀的开启压力时，第一溢流阀打开，第二液压泵5提供的部分油液经第一溢流阀流回第二油箱6，防止高空作业平台的控制系统的液压元件受到高压损坏。
可选地，控制元件9的回油口和执行元件7的回油口均与第二油箱6连通，控制元件9和执行元件7距离第二油箱6的距离较短，将控制元件9的回油口和执行元件7的回油口均与第二油箱6连通，进一步地减小控制元件9和执行元件7的回油损失。
作为高空作业平台的控制系统的一个可选方案，高压传输组件还包括增速器8，液压马达4通过增速器8与第二液压泵5连接。液压马达4与增速器8的输入端机械式固定连接，增速器8的输出端与第二液压泵5机械式固定连接。液压马达4在液压油的作用下旋转，液压马达4带动增速器8旋转，增速器8带动第二液压泵5旋转，第二油箱6内的液压油经过第二液压泵5进入执行元件7，为执行元件7提供大流量的液压油，保证执行元件7所需的液压油的压力和流量。
进一步地，液压马达4、增速器8和第二液压泵5一体设置。将液压马达4、增速器8和第二液压泵5设置为一体结构，节省了占用空间，更利于各个部件在高空作业平台的控制系统上的布置。
示例性地，执行元件7为用于驱动工作台300实现回转和调平等动作的元件，安装于伸缩臂200和工作台300之间。液压马达4、增速器8、第二液压泵5、第二油箱6和控制元件9均安装于工作台300，缩短了高压传输组件与执行元件7之间的距离，缩减连接管路的长度，从而降低了沿程损失。第一液压泵2和液压马达4之间的高压管路10的长度不变，通过降低第一液压泵2提供的液压油的流量，实现小流量高压力传输，以降低沿程损失，提高高空作业平台的控制系统的有效功率。
假设第一液压泵2与执行元件7之间的连接管路的长度L为50m，连接管路的管径d为9.5mm，第一液压泵2的排量为4cc，动力源1的转速r为2000rpm，可输出流量q1为8 L/min，液压马达4的排量为4cc，增速器8速比为1：2，第二液压泵5的排量为4cc，则可提供给执行元件7的理论流量q2为16L/min。假设执行元件7需求压力p为10mpa，此时温度为0℃时，高压管路10的压力损失Δp1= k×ρ×L×v2/2/d=87.8bar，损失功率P1=Δp1×q1/600=1.17kw；高空作业平台的控制系统的液压系统消耗的总功率P总1=(Δp1+2×p)×q1/600=3.84kw；有效功率百分比=（P总1 -P1） / P总1×100%=69.5%。
而采用现有技术中的高空作业平台的控制系统，采用同样管长和管径，液压泵直接传输给执行元件7的液压油的流量q2为16L/min时，液压泵和执行元件7之间的管路的压力损失Δp2= k×ρ×L×v2/2/d=175.8bar，损失功率P2=Δp2×q2/600=4.69kw；系统消耗的总功率P总2=(Δp2+p)×q1/600=7.35kw；有效功率百分比=（P总2-P2） / P总2×100%=36.2%。
由此可见，现有技术中的高空作业平台的控制系统采用单泵直接传输所需流量，连接管路的压力损失翻倍，功率损失呈指数增大，功率损失为本实施例提供的高空作业平台的控制系统的4倍，本实施例提供的高空作业平台的控制系统的有效功率百分比提高了33.3%。
本实施例提供的高空作业平台的控制系统，动力源1、第一液压泵2和第一油箱3均设置于位置较低的回转平台100上，高压传输组件设置于较高位置的工作台300上，为驱动工作台300动作的执行元件7提供液压油。第一液压泵2和液压马达4之间的距离较长，第一液压泵2提供小流量高压力的液压油给液压马达4，由管路的沿程损失公式ΔP=k×ρ×L×v2/2/d可知，第一液压泵2和液压马达4之间的距离不变，管路的长度和截面积不变，液压油的流量越小，流速越小，沿程损失也就越小，提高了高空作业平台的控制系统的有效功率。
应用上述的高空作业平台的控制系统的高空作业平台，不仅能够有效降低沿程损失，大幅降低功率的浪费；而且能够保证执行元件所需的油液，提高了有效功率。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.高空作业平台的控制系统，所述高空作业平台包括回转平台(100)、伸缩臂(200)和工作台(300)，所述伸缩臂(200)的一端与所述回转平台(100)连接，另一端设置所述工作台(300)；其特征在于，所述高空作业平台的控制系统包括：
动力源(1)和第一液压泵(2)，均设于所述回转平台(100)，所述动力源(1)与所述第一液压泵(2)连接，用于驱动所述第一液压泵(2)自第一油箱(3)吸油；
高压传输组件，设于所述工作台(300)或所述工作台(300)的周边，所述高压传输组件包括液压马达(4)、第二液压泵(5)和增速器(8)，所述液压马达(4)的进油口与所述第一液压泵(2)的出油口连通，所述液压马达(4)通过所述增速器(8)与所述第二液压泵(5)连接，用于驱动所述第二液压泵(5)自第二油箱(6)吸油；
执行元件(7)，设于所述伸缩臂(200)和所述工作台(300)之间，所述第二液压泵(5)的出油口与所述执行元件(7)的进油口连通，所述第二液压泵(5)用于驱动所述执行元件(7)动作。
2.根据权利要求1所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述液压马达(4)、所述增速器(8)和所述第二液压泵(5)一体设置。
3.根据权利要求1所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述高空作业平台还包括控制元件(9)，所述控制元件(9)的进油口与所述第二液压泵(5)的出油口连通，所述控制元件(9)的出油口与所述执行元件(7)的进油口连通，所述控制元件(9)用于控制进入所述执行元件(7)内的油液的压力和流量。
4.根据权利要求3所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述控制元件(9)包括第一溢流阀，所述第一溢流阀用于限制所述第二液压泵(5)的最高工作压力。
5.根据权利要求3所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述控制元件(9)的回油口和所述执行元件(7)的回油口均与所述第二油箱(6)连通。
6.根据权利要求1所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述第一液压泵(2)通过高压管路(10)与所述液压马达(4)连接，所述第一液压泵(2)的出油口与所述高压管路(10)的进油口连通，所述高压管路(10)的出油口与所述液压马达(4)的进油口连通。
7.根据权利要求6所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述高压管路(10)上设置有高压过滤器(11)。
8.根据权利要求1所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述高空作业平台还包括第二溢流阀(13)，所述第二溢流阀(13)的进油口与所述第一液压泵(2)的出油口连通，所述第二溢流阀(13)的出油口与所述第一油箱(3)连通。
9.根据权利要求1所述的高空作业平台的控制系统，其特征在于，所述第一液压泵(2)的进油口与所述第一油箱(3)的连通管路上设置有过滤器(12)。
10.高空作业平台，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的高空作业平台的控制系统。
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