CN202296914U - 一种伸缩臂控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伸缩臂控制系统，包括一级油缸和二级油缸，所述一级油缸和二级油缸分别连接于相互独立的控制回路，其中所述一级油缸设有第一芯管和第二芯管，所述第一芯管与所述二级油缸的有杆腔连通，所述第二芯管与所述二级油缸的无杆腔连通。该伸缩臂控制系统不仅结构紧凑，而且消除了误动作、芯管弯曲、速度难匹配等缺陷，并减少了压力损失和系统发热。本实用新型还公开了设有所述伸缩臂控制系统的起重机。

Description

一种伸缩臂控制系统及起重机

技术领域

[0001] 本实用新型涉及工程机械技术领域，特别是起重机的伸缩臂控制系统。本实用新型还涉及设有所述伸缩臂控制系统的起重机。

背景技术

[0002] 目前，在采用双缸加绳排的伸缩臂起重机中，其伸缩机构的控制原理是一级油缸固定、二级油缸随伸缩臂运动，其核心为两缸的控制方式和二级油缸的供油方式，它决定了伸缩机构的可靠性以及整机的安全性。

[0003] 请参考图1，图1为现有技术中一种典型的伸缩臂控制系统的液压原理图。

[0004] 如图所示，一级油缸1和二级油缸2共用同一油源，其中一级油缸1的大腔单独供油，一级油缸1的小腔和二级油缸2的小腔相连并同时供油，二级油缸2的大腔通过一级油缸1的芯管3供油。

[0005] 通过伸缩切换阀中的-Y4、-Y5、-Y6得失电状态的组合，可控制一级油缸1和二级油缸2分别运动，从而实现起重机吊臂的伸缩运动。这种控制方式能够使两级缸控制多级臂（如五级臂）得到保证，同时其结构紧凑并且不需要软管卷筒。

[0006] 但为了实现系统速度的匹配和分别控制，此控制方式不仅对两液压油缸的大小腔面积有较高要求，而且还存在以下缺陷：

[0007] 其一，伸缩切换阀中的-Y4、-Y5、-Y6得失电状态的组合过于复杂：当先导阀-Yb 得电，并且伸缩切换中-Y4、-Y5和-Y6同时失电时，一级油缸伸；当先导阀-Yb得电，并且伸缩切换中-Y4得电、-Y5失电和-Y6得电时，二级油缸伸；当先导阀-Ya得电，并且伸缩切换中-Y4、-Y5和-Υ6同时得电时，二级油缸缩；当先导阀-Ya得电，并且伸缩切换中-Υ4失电、-Υ5地电和-Υ6失电时，一级油缸缩。当伸缩切换阀逻辑控制出现混乱时，则吊臂伸缩将出现误动作。

[0008] 其二，一级油缸1的芯管3容易弯曲，主要原因是当二级油缸2未缩回就开始缩一级油缸1时，由B 口供油给一级油缸1的小腔，由于一级油缸1的小腔与二级油缸2的小腔相通，此时二级油缸2的小腔的液压油会产生压力，推动二级油缸2回缩，二级油缸2大腔内的液压油进入芯管腔。此时伸缩切换阀的D 口外接单向溢流阀，芯管腔内的液压油无法很快泄掉，而由于大小腔的面积差，进入芯管腔的油远大于泄漏掉的油，所以此时芯管腔是一个增压腔。一级油缸1的缸筒在压力下回缩，则芯管3随缸筒插入芯管腔，缸筒作用在芯管3上的力足以使芯管3弯曲。

[0009] 其三，由于两液压缸共用同一油源，伸缩运动的流量为一固定值，速度由两液压油缸的活塞和活塞杆面积决定，并且二级油缸2的小腔和一级油缸1的小腔相连通，为了匹配系统，大量的液压油会从溢流阀溢流，将存在压力损失和系统发热现象。

[0010] 其四，当二级油缸2完全缩回后再缩回一级油缸1时，由B 口供油给一级油缸小腔，由于芯管3置于一级油缸1内部，其封闭体积减少，从而导致芯管内压力增高，而芯管3 与二级油缸2大腔相连，故二级油缸2大腔压力增高（假设为Pl)；由于一级油缸1小腔同二级油缸2小腔相通，此时二级油缸2小腔的液压油也有压力（假设为P2)。当PlXAl > P2XA2+FS时（Al ：二级缸大腔面积、A2 ：二级缸小腔面积、FS ：作用二级缸的负载力），在一级油缸1做缩回运动时会导致二级油缸2反窜。

[0011] 因此，如何在保证伸缩臂控制系统结构紧凑的同时，消除其误动作、芯管弯曲、速度难匹配等缺陷，并减少压力损失和系统发热，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

[0012] 本实用新型的第一目的是提供一种伸缩臂控制系统。该伸缩臂控制系统不仅结构紧凑，而且消除了误动作、芯管弯曲、速度难匹配等缺陷，并减少了压力损失和系统发热。

[0013] 本实用新型的第二目的是提供一种设有所述伸缩臂控制系统的起重机。

[0014] 为了实现上述第一目的，本实用新型提供一种伸缩臂控制系统，包括一级油缸和二级油缸，所述一级油缸和二级油缸分别连接于相互独立的控制回路，其中所述一级油缸设有第一芯管和第二芯管，所述第一芯管与所述二级油缸的有杆腔连通，所述第二芯管与所述二级油缸的无杆腔连通。

[0015] 优选地，所述控制回路包括换向阀，所述换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和第五油口，其中，所述第二油口与主油路连通，第一油口和第三油口与回油路连通，第四油口与所述一级油缸或二级油缸的无杆腔连通，第五油口与所述一级油缸或二级油缸的有杆腔连通；所述换向阀具有三个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口和第五油口与第三油口连通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第五油口连通；在第三工作状态，其第二油口与第四油口连通、第三油口与第五油口连通。

[0016] 优选地，所述换向阀进一步具有第六油口和第七油口 ；所述第六油口连接于回油路，其油路上设有第一溢流阀；所述第七油口连接于回油路，其油路上设有第二溢流阀；在各工作状态，所述第六油口均与第四油口连通，所述第七油口均与第五油口连通。

[0017] 优选地，进一步包括梭阀，所述梭阀的第一进油口和第二进油口分别连接于所述换向阀的第六油口和第七油口 ；所述换向阀第二油口与主油路相连通的油路上设有二通压力补偿器；所述二通压力补偿器的控制油口和所述第二溢流阀均连接于所述梭阀的出油

[0018] 优选地，所述第六油口和第七油口与梭阀相连接的油路上分别设有第一阻尼和第二阻尼。

[0019] 优选地，所述二通压力补偿器控制油口的油路上设有第三阻尼。

[0020] 优选地，所述换向阀设有第一先导阀和第二先导阀，所述第一先导阀和第二先导阀的进油口连接于先导主油路、回油口连接于先导回油路、出油口分别连接于所述换向阀的第一控制端和第二控制端。

[0021] 优选地，所述控制回路进一步包括平衡阀，设置在与所述一级油缸或二级油缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述一级油缸或二级油缸有杆腔连通的油路连通。

[0022] 为了实现上述第二目的，本实用新型还提供一种起重机，包括起重机本体、伸缩臂以及伸缩臂控制系统，所述伸缩臂控制系统具体为上述任一项所述的伸缩臂控制系统。[0023] 优选地，具体为五节臂起重机。

[0024] 本实用新型提供的伸缩臂控制系统的一级油缸和二级油缸分别连接于相互独立的控制回路，一级油缸的大腔（无杆腔）和小腔（有杆腔）单独供油，二级油缸的大腔和小腔通过一级油缸的两芯管分别供油。一方面，一级油缸的小腔不再与二级油缸的小腔相通， 消除了两缸之间运动的相互影响，提高了工作的可靠性和安全性；另一方面，一级油缸和二级油缸的运动通过各自的控制回路分别单独控制，满足系统控制的要求，能更好地与系统匹配，减少系统压力损失和系统发热。此外，由于省去了伸缩切换阀对两级缸的运动控制， 即减去了 -Y4、-Y5和-Y6得失电状态对操作的影响，减少了逻辑控制，消除了误动作，提高了伸缩控制系统的可靠性。

[0025] 在一种具体实施方式中，所述控制回路包括换向阀，所述换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和第五油口，其中，所述第二油口与主油路连通，第一油口和第三油口与回油路连通，第四油口与所述一级油缸或二级油缸的无杆腔连通，第五油口与所述一级油缸或二级油缸的有杆腔连通；在第一工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口和第五油口与第三油口连通。由于二级油缸的换向阀在第一工作状态具有回油功能， 能够使置于一级油缸内部的芯管与回油路相连，因此消除了芯管弯曲的可能性，提高了系统安全性。

[0026] 本实用新型所提供的起重机设有上述伸缩臂控制系统，由于上述伸缩臂控制系统具有上述技术效果，具有该伸缩臂控制系统的起重机也应具备相应的技术效果。

附图说明

[0027] 图1为现有技术中一种典型的伸缩臂控制系统的液压原理图；

[0028] 图2为本实用新型提供的伸缩臂控制系统的一种具体实施方式的液压原理图；

[0029] 图3为图2中换向阀的结构示意图。

[0030] 图 1 中：

[0031] 1. 一级油缸2. 二级油缸3.芯管

[0032] 图 2、图 3 中：

[0033] 10. 一级油缸 20. 二级油缸 30-1.第一芯管 30_2.第二芯管 40.换向阀 50-1.第一溢流阀50-2.第二溢流阀60.梭阀70. 二通压力补偿器80-1.第一阻尼 80-2.第二阻尼90-1.第一先导阀90-2.第二先导阀100.平衡阀

[0034] Tl.第一油口 P.第二油口 T2.第三油口 A.第四油口 B.第五油口 LSI. 第六油口 LS2.第七油口

具体实施方式

[0035] 本实用新型的核心是提供一种伸缩臂控制系统。该伸缩臂控制系统不仅结构紧凑，而且消除了误动作、芯管弯曲、速度难匹配等缺陷，并减少了压力损失和系统发热。

[0036] 本实用新型的另一核心是提供一种设有所述伸缩臂控制系统的起重机。

[0037] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

[0038] 本文中的“上、下、左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，不应将其理解为对保护范围的绝对限定，同理，“第一、第二”等用语仅是为了便于描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

[0039] 请参考图2，图2为本实用新型提供的伸缩臂控制系统的一种具体实施方式的液压原理图。

[0040] 在一种具体实施方式中，本实用新型提供的伸缩臂控制系统，包括一级油缸10和二级油缸20，一级油缸10和二级油缸20在液压油路上分别连接于相互独立的控制回路，其中一级油缸10设有第一芯管30-1和第二芯管30-2，第一芯管30-1与二级油缸20的有杆腔连通，第二芯管30-2与二级油缸20的无杆腔连通。

[0041] 芯管为置于液压缸内部的液压部件，一般由两根液压管组成，其中一根液压管的一端与缸体相连，另一端浮动，另一根液压管的一端与活塞杆相连，另一端浮动，用于向其它机构（如二级油缸）供油。

[0042] 与现有技术相比，由于一级油缸10的小腔不再与二级油缸20的小腔相通，因此消除了两缸之间运动的相互影响，提高了工作的可靠性和安全性；另一方面，一级油缸10和二级油缸20的运动通过各自的控制回路分别单独控制，满足系统控制的要求，能更好地与系统匹配，减少系统压力损失和系统发热。

[0043] 此外，由于省去了伸缩切换阀对两级缸的运动控制，即减去了 -Υ4、_Υ5和-Y6得失电状态对操作的影响，减少了逻辑控制，消除了误动作，提高了伸缩控制系统的可靠性。

[0044] 由于一级油缸10和二级油缸20采用了相同的控制回路，为便于描述，下面仅以二级油缸20的控制回路为例进行说明，一级油缸10的控制回路具体可参考二级油缸。

[0045] 请参考图3，图3为图2中换向阀的结构示意图。

[0046] 二级油缸20的控制回路包括换向阀40，该换向阀具有第一油口 Tl、第二油口 P、 第三油口 Τ2、第四油口 A和第五油口 B，其中，第二油口 P与主油路连通，第一油口 Tl和第三油口 Τ2与回油路连通，第四油口 A通过一级油缸的第一芯管30-1与二级油缸20的大腔 (无杆腔)连通，第五油口 B通过一级油缸的第二芯管30-2与二级油缸20的小腔（有杆腔）连通。

[0047] 换向阀40具有三个工作状态：

[0048] 在第一工作状态，即换向阀40中位工作时，其第一油口 Tl与第四油口 A连通、第二油口 P和第五油口 B与第三油口 Τ2连通；

[0049] 在第二工作状态，即换向阀40左位工作时，其第一油口 Tl与第四油口 A连通、第二油口P与第五油口B连通；

[0050] 在第三工作状态，即换向阀40右位工作时，其第二油口 P与第四油口 A连通、第三油口 Τ2与第五油口 B连通。

[0051] 换向阀40进一步具有第六油口 LSl和第七油口 LS2，第六油口 LSl连接于回油路，其油路上设有第一溢流阀50-1，第七油口 LS2连接于回油路，其油路上设有第二溢流阀 50-2 ；在各工作状态，第六油口 LSl均与第四油口 A连通，第七油口 LS2均与第五油口 B连

ο

[0052] 第一溢流阀50-1在二级油缸20做伸出运动时，起过载保护作用，当系统压力大于或等于第一溢流阀50-1的调定压力时开启溢流；第二溢流阀50-2在二级油缸20做缩回运动时，起过载保护作用，当系统压力大于或等于第二溢流阀50-2的调定压力时开启溢流。

6[0053] 进一步包括梭阀60，梭阀60的第一进油口和第二进油口分别连接于换向阀40的第六油口 LSl和第七油口 LS2，换向阀40的第二油口 P与主油路相连通的油路上设有二通压力补偿器70，二通压力补偿器70的控制油口和第二溢流阀50-2均连接于梭阀60的出油口，梭阀60的功能是选取进入二通压力补偿器70的压力油为换向阀第六油口 LSl和第七油口 LS2中压力较高的液压油。

[0054] 二通压力补偿器70可保证换向阀40阀前和阀后的压差为一恒定值，从而使负载的速度只与阀口的开口大小有关，而与负载的大小无关。

[0055] 第六油口 LSl和第七油口 LS2与梭阀60相连接的油路上分别设有第一阻尼80_1 和第二阻尼80-2，两阻尼能够使反馈给二通压力补偿器70的压力油压力稳定。

[0056] 二通压力补偿器70控制油口的油路上设有第三阻尼80-3。

[0057] 换向阀40设有第一先导阀90-1和第二先导阀90-2，两者的进油口连接于先导主油路、回油口连接于先导回油路、出油口分别连接于换向阀40的第一控制端（左端）和第二控制端（右端），通过第一先导阀的-Yla和第二先导阀的-Ylb对二级油缸20进行控制。

[0058] 作用在二级油缸20上的负载依靠平衡阀100的单向功能来实现，下降速度依靠平衡阀100的级流功能来控制，平衡阀100设置在与二级油缸20无杆腔连通的油路上，其控制油口与二级油缸20有杆腔连通的油路连通，起到控制油缸下降速度和负载保持的作用。

[0059] 上述伸缩臂控制系统的工作过程如下：

[0060] 二级油缸20伸出工况，第二先导阀的-Ylb得电，其进油口与出油口连通，先导主油路的控制油通过第二先导阀90-2下位作用于换向阀40右端，换向阀40阀芯左移处于右位，左端回油经第一先导阀90-1上位流回先导回油路。

[0061] 进油：系统主油路-二通压力补偿器70-换向阀的第二油口 P-换向阀的第四油口 A- 一级油缸的第二芯管30-2-平衡阀100- 二级油缸20的无杆腔；回油：二级油缸20的有杆腔_ 一级油缸的第一芯管30-1-换向阀的第五油口 B-换向阀的第三油口 T2-系统回油路。

[0062] 二级油缸20缩回工况，第一先导阀的-Yla得电，其进油口与出油口连通，先导主油路的控制油通过第一先导阀90-1下位作用于换向阀40左端，换向阀40阀芯右移处于左位，右端回油经第二先导阀90-2上位流回先导回油路。

[0063] 进油：系统主油路-二通压力补偿器70-换向阀的第二油口 P-换向阀的第五油口 B- 一级油缸的第一芯管30-1- 二级油缸20的有杆腔；回油：二级油缸20的无杆腔-平衡阀100- —级油缸的第二芯管30-2-换向阀的第四油口 A-换向阀的第一油口 Tl-系统回油路。

[0064] 一级油缸10的工作过程与二级油缸20大体相同，这里就不再重复描述，需要说明的是，在一级油缸10执行缩回动作时，二级油缸20的换向阀应处于具有回油功能的中位， 此时一级油缸10内部的第一芯管30-1和第二芯管30-2与回油路相连通，消除了芯管弯曲的可能性，提高了系统安全性。

[0065] 上述伸缩臂控制系统仅是一种优选方案，其具体结构并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，为节约篇幅，本文就不再一一举例说明。

[0066] 除了上述伸缩臂控制系统，本实用新型还提供了一种起重机，包括起重机本体、伸缩臂以及伸缩臂控制系统，所述伸缩臂控制系统为上文所述的伸缩臂控制系统，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

[0067] 具体地，所述起重机为五节臂起重机。

[0068] 以上对本实用新型所提供的伸缩臂控制系统及起重机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种伸缩臂控制系统，包括一级油缸和二级油缸，其特征在于，所述一级油缸和二级油缸分别连接于相互独立的控制回路，其中所述一级油缸设有第一芯管和第二芯管，所述第一芯管与所述二级油缸的有杆腔连通，所述第二芯管与所述二级油缸的无杆腔连通。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述控制回路包括换向阀，所述换向阀具有第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和第五油口，其中，所述第二油口与主油路连通，第一油口和第三油口与回油路连通，第四油口与所述一级油缸或二级油缸的无杆腔连通，第五油口与所述一级油缸或二级油缸的有杆腔连通；所述换向阀具有三个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口和第五油口与第三油口连通；在第二工作状态，其第一油口与第四油口连通、第二油口与第五油口连通；在第三工作状态，其第二油口与第四油口连通、第三油口与第五油口连通。

3.根据权利要求2所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述换向阀具有第六油口和第七油口 ；所述第六油口连接于回油路，其油路上设有第一溢流阀；所述第七油口连接于回油路，其油路上设有第二溢流阀；在各工作状态，所述第六油口均与第四油口连通，所述第七油口均与第五油口连通。

4.根据权利要求3所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，进一步包括梭阀，所述梭阀的第一进油口和第二进油口分别连接于所述换向阀的第六油口和第七油口 ；所述换向阀第二油口与主油路相连通的油路上设有二通压力补偿器；所述二通压力补偿器的控制油口和所述第二溢流阀均连接于所述梭阀的出油口。

5.根据权利要求4所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述第六油口和第七油口与梭阀相连接的油路上分别设有第一阻尼和第二阻尼。

6.根据权利要求5所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述二通压力补偿器控制油口的油路上设有第三阻尼。

7.根据权利要求1至6任一项所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，所述换向阀设有第一先导阀和第二先导阀，所述第一先导阀和第二先导阀的进油口连接于先导主油路、回油口连接于先导回油路、出油口分别连接于所述换向阀的第一控制端和第二控制端。

8.根据权利要求7所述的伸缩臂控制系统，其特征在于，进一步包括平衡阀，设置在与所述一级油缸或二级油缸无杆腔连通的油路上，其控制油口与所述一级油缸或二级油缸有杆腔连通的油路连通。

9. 一种起重机，包括起重机本体、伸缩臂以及伸缩臂控制系统，其特征在于，所述伸缩臂控制系统具体为上述权利要求1至8任一项所述的伸缩臂控制系统。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，具体为五节臂起重机。