CN212269231U - 一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置及控制方法，该装置包括：在左右两个油缸的液压回路上接入的一个液压同步马达；控制所述的液压同步马达是否参与工作的旁路电磁阀；对所述的旁路电磁阀进行控制，使所述的液压同步马达不参与工作，以实现“八字”动作或单一油缸的动作的PLC。PLC使用该方法实现双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制。本实用新型通过双联液压同步马达让左右油缸自动分配压力，即使在载荷不均衡时依然能同步动作，同时当不需要同步时，用PLC控制系统通过旁路电磁阀来旁路同步马达。

Description

一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置

技术领域

本实用新型涉及双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置领域。

背景技术

双起升岸吊是具有两套起升机构及吊具，能同时起吊4个短箱(20尺)、或2个长箱(40尺及以上)的集装箱装卸设备；其所带的2套机构通常以海侧、陆侧来命名区分。如图1所示，两根规格完全一样的分离油缸3安装在双起升岸吊的海侧上架1；2个夹抱器4安装在陆侧上架2上，与海侧上架1上的两根分离油缸3相对，2个夹抱器4分别抱住左右分离油缸3的活塞杆端部的球头。通过分离油缸3和夹抱器4的刚性连接，把海侧吊架和陆侧吊架紧密地捆绑在一起。作用1：防止海、陆侧吊架、吊具及所带集装箱之间相互碰撞；作用2：司机通过控制两个分离油缸的伸出和缩入来调整海、陆侧两个吊具的距离和平行度，以对准装卸目标；当双起升岸吊进行装船操作时，司机首先必须调整好两个吊具的平行度和距离，让海、陆侧吊具5、6同时对准来自于两台并排停靠的拖车上的集装箱，准确插入集装箱锁孔，锁箱，起吊运行到船舱上方时，司机又需根据船上相邻两个槽口的之间的间隙，调整海、陆侧集装箱之间的距离，对准槽口放入舱位；卸船作业亦然，只是顺序相反。安装于司机室内有伸出、缩入两个脚踏板开关，司机踩住伸出踏板时，两个油缸同时伸出，踩住缩入踏板时，两个油缸同时缩入，以此调整海陆侧吊具之间的距离；司机控制台上还有一个调整手柄，往左拨手柄时左油缸伸出、右油缸缩入，右拨手柄则相反，这2个动作俗称左“八字”和右“八字”，这两个动作用于调整两个吊具的平行度。船舱位置比较规整，而岸边停靠的两台拖车相对距离随机变化，且未必平行；所以司机操作时，必须通过分离油缸3的伸出或缩入，以及“八字”动作，来调整平行度和距离，去对准拖车或集装箱；实际操作过程中，由于液压控制的误差和集装箱左右积载不均衡，造成左右油缸伸出或缩入的运行速度有差别，即不同步，一根油缸快一些，另一根慢一些；造成的结果是，当司机通过脚踏开关调整距离后，原来平行的海陆侧吊具变得不平行了，或者本来和拖车对应好的“八字”，变为平行了甚至变成反“八字”了，这时司机又不得不再通过“八字”手柄来纠正，等纠正好平行度后，距离又发生了改变，这时又需踩踏板开关来调整距离，如此反复多次，才能逐步接近最终对准目标，费时又费力；油缸的同步性越差，反复的次数将越多；原有技术是通过平衡阀、流量控制阀来控制左右油缸的速度的，同步性能差；尤其当司机频繁做点动动作时不同步的现象更加凸显。

实用新型内容

本实用新型要解决的就是现有双起升岸吊上架分离油缸速度不同步造成海、陆侧吊具很难同时对准装卸目标、操作效率低、司机劳动强度高的问题。提供一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置，包括：在左右两个油缸的液压回路上接入的一个液压同步马达；控制所述的液压同步马达是否参与工作的旁路电磁阀；对所述的旁路电磁阀进行控制，使所述的液压同步马达不参与工作，以实现“八字”动作或单一油缸的动作的PLC。

本实用新型通过双联液压同步马达让左右油缸自动分配压力，即使在载荷不均衡时依然能同步动作，同时当不需要同步时，用PLC控制系统通过旁路电磁阀来旁路同步马达。

进一步的，上述的双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置中：所述液压同步马达包括规格型号完全相同的液压马达A和液压马达B，液压马达A和液压马达B的转轴通过花键联轴器连接在一起组成的双联液压同步马达。

进一步的，上述的双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置中：所述旁路电磁阀是一种加电导通的M型2位四通阀，所述的M型2位四通阀的第一通路两端分别与液压马达A的两端A和A’连接，所述的所述的M型2位四通阀的第二通路两端分别与液压马达B的两端B和B’连接。

一实用新型还提供一种根据上述的双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置的控制方法，包括以下步骤：

在左右两个油缸同时伸或者同时缩时，PLC控制电磁阀使同步马达投入工作；

在左右两个油缸不同时伸或者同时缩时，PLC控制电磁阀使同步马达不投入工作；

在检测到油缸接近行程终点，PLC控制电磁阀使同步马达不投入工作。

进一步的，上述的控制方法中：所述的左右两个油缸同时伸或者同时缩时指的是司机踩住伸出、缩入两个脚踏板开关时。

进一步的，上述的控制方法中：所述的左右两个油缸不同时伸或者同时缩时指的是司机往左或右拨调整手柄时。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。

附图说明

附图1为本实用新型背景技术介绍结构简图。

附图2为本实用新型实施例1结构方框图。

附图3为本实用新型实施例1PLC控制流程图。

具体实施方式

实施例1，如图2所示，本实施例是一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置，解决现有双起升岸吊上架分离油缸速度不同步造成海、陆侧吊具很难同时对准装卸目标、操作效率低、司机劳动强度高的问题。

本实施例采取的方案是：1)采用一个双联液压同步马达，接入左右两个油缸的液压回路，利用同步马达均分流量的特性让两个油缸流量相同，利用液压马达根据载荷重新分配压力的特性，让左右油缸自动分配压力，即使在载荷不均衡时依然能同步动作；本实施例中，载荷加在同步马达的出口端，即连接油缸的一端。入口端是相通的，所以入口压力相等。当出口端的载荷不均匀时，载荷或者阻力较大的通道将获得更多的压力，而阻力小的通道获得较小的压力，这是同步马达固有的物料特性决定的。2)采用一个旁路电磁阀，当不需要同步时(如左右油缸做反向动作时)，控制系统通过旁路电磁阀来旁路同步马达，以实现“八字”动作和单一油缸的动作；旁路电磁阀采用M型两位四通电磁阀，此电磁阀兼具平衡上一级流量不均的功能；3)同步马达旁路电磁阀的控制程序：在岸吊主PLC控制程序写入一段控制旁路电磁阀的程序，此程序能根据司机的操作需要做出判断，而司机的操作需要在原设备程序中已作出相对应的左右油缸伸或者缩的命令，所以此程序只要根据左右油缸伸缩电磁阀状态，即可判断司机的意图，再据此接通或者关闭旁路电磁阀；另外，当任一油缸接近行程终点(伸到最大或缩到最小)，需要旁路同步马达，以补偿同步误差。控制程序流程图如图3所示：

本实施例中，双联同步马达是带两个通道的液压同步马达；其结构特点为：由A、B两个规格型号完全相同即排量相同的两个马达组成，这两个马达的转轴通过花键联轴器连接在一起，让它们同步转动，即A转一圈B也必定转一圈。因转速相同，排量相同，根据液体的不可压缩性原理，单位时间内流过A、B两个马达的流量必定相等；把A、B两个马达的通道分别和左、右两个分离油缸的油路串联，使流过2个液压油缸的流速相等，达到两个油缸同步运行的目的；

旁路电磁阀是一种M型2位四通阀；通过这个电磁阀,实现左/右两个油缸的反向动作。当两个油缸做反向动作时，流经A/B两个马达的油液流向正好相反，相应地A/B两个马达的转轴旋转方向也必然相反，而两者的转轴又是刚性连接的，这时同步马达起到严重阻碍作用，如不采取措施，不但实现不了反向动作，且造成油路阻塞溢流或马达损坏。采用这个旁路电磁阀解决这一问题：电磁阀得电，液压油将绕开同步马达,流经旁路电磁阀而进入(或流出)液压油缸，实现反向动作；采用M型电磁阀的另一个目的是：当电磁阀不得电时，电磁阀回位，把A和B两个通道连通在一起，解决了上一级流量不均衡的问题；

旁路电磁阀控制过程如图3所示，在岸吊的PLC程序写入一段程序，来控制旁路电磁阀的电磁线圈。控制程序的输入信号为岸吊原有的左右油缸的动作信号，即左右分离油缸电磁阀的伸和缩的命令。根据左右油缸的命令信号，判断旁路电磁阀线圈是否需要要得电。例如，当左、右油缸同向动作时，电磁阀不得电，同步马达投入工作；当左、右油缸反向动作时，电磁阀得电，同步马达被旁路，实现“八字”动作或单一油缸动作。另外，当油缸接近行程终点(最大或最少)时，电磁阀得电，同步马达被旁路，目的是消除左、右油缸行程的积累误差。

本实施例中，同步马达的选型：选择带有两个通道的双联同步马达。同步马达的形式有多种，目前较多采用的齿轮式液压同步马达和柱塞式同步马达，它们的控制精度都可以达到99％以上，即运行1m时左、右两个油缸的行程差不超过1cm；这两种液压同步马达的精度均可以满足实际操作要求；流量的确定：经测算，岸吊海侧上架液压系统正常工作中，进入或流出分离油缸的最大流量为18升/分钟(单一通道)，系统最大工作压力为11MPa。考虑过安全和过载等因素选择耐压为21MPa，流量为18～24升/分钟的同步马达为宜。

旁路电磁阀的选型：选择满足耐压为21MPa流量为25升/分钟的2位四通电磁阀；另外，旁路电磁阀还担负着均衡上一级流量差的任务。在同步马达投入工作时，需让左、右通道的进口相连通，以平衡上一级油路的不均衡。

安装和调试：在岸吊海侧上架合适位置安装固定同步马达。把双联同步马达的A、B两个通道分别串联接入左、右分离油缸的有杆腔的油路中，参见图1。在没有旁路的情况下，让进入或者流出左右油缸的油液必须分别流经同步马达的左右通道。在同步马达的旁安装固定旁路电磁阀，在同步马达A、B两通道的端口均接入三通，分别引出A、A’B、B’4个接口，这4个接口通过高压软管和旁路电磁阀的4个功能接口连接。

旁路电磁阀控制程序的的设计：岸吊设备原程序是根据司机的脚踏板信号和手柄信号相应作出左、右油缸分别做伸或者缩的命令信号。程序通过采集左、右油缸的命令信号，判断旁路电磁阀线圈是否需要要得电。例如，当左、右油缸同向动作时，电磁阀不得电，同步马达投入工作，左右油缸做同向同步动作；做反向动作时，电磁阀得电，同步马达被旁路，实现“八字”动作；单一油缸动作时，电磁阀得电，同步马达被旁路。另外，通过采集左、右油缸的行程编码器数据，当检测到油缸接近行程终点(最大或最少)时，电磁阀得电，同步马达被旁路，达到消除左、右油缸行程积累误差的目的。

电气安装：所述旁路电磁控制程序的输出信号通过电气手段传输到岸吊上架电控输出模块。输出信号接头和与旁路电磁阀用电缆连接；

其工作原理简述如下：

当司机踩踏板控制左、右油缸伸出时，PLC控制S1/S5同时得电，油泵出来的压力油通过方向控制阀、平衡阀、节流阀(后2者和本实用新型无关，故简明原理图不显示)，分别流经同步马达的A/B两个通道，进入左/右油缸的无杆腔，推动活塞，克服阻力，伸出做功。当集装箱的积载呈左右不均衡时，假设左侧重右侧轻，因重物惯性的作用，左边的油缸阻力显然要大一些，尤其司机频繁做点动的动作时这种差别更明显。阻力较小的右边油缸势必企图以较快的速度伸出，也就是右通道的油液带动泵芯企图以较高速度旋转，这时由于液压同步马达2个通道的转轴由联轴器联结在一起，阻力小的右边必然带动阻力大的左边同步转动，此时，右边实际变成一个液压马达，去驱动载荷较大的左通道，被驱动的左边通道即变成一个油泵，让左边出口压力变大。这就是液压马达在控制流量相同的情况下重新分配压力的原理，由此造成结果是负载大的油缸将获得更大的推力。

当两个油缸同时做缩进动作时，S2/S6同时得电，油泵泵出的油进入2根油缸的有杆腔，推动活塞往回缩，推动无杆腔的油流经同步马达回到油箱，回油受到同步马达的控制，回流速度必须一致，也就造成油缸缩回的速度也一样；从力学角度分析，载荷轻的右边通道企图以较快速度缩回，但因同步马达2个泵芯同轴同速旋转，右边通道的泵芯不得不充当马达的角色，推动左边通道的泵芯旋转做功，加快了阻力大的左边通道的回流速度，也造成了右边油缸无杆腔的油压升高，即右边油缸的背压升高了，即缩回阻力变大了。在2个油缸缩回的过程种，同步马达根据两个油缸的载荷不同，改变了两个油缸的背压，让载荷小的油缸背压变大，达到同步缩回的目的。

当两个油缸做反向动作时，流经A/B两个马达的油液流向正好相反，相应地A/B两个马达的转轴旋转方向也必然相反，而他们转轴又是刚性连接的，所以这时同步马达起到阻碍作用，如不采取措施，实现不了反向动作，而且会造成油路阻塞溢流甚至破坏马达。采用这个旁路电磁阀可解决这一问题：电磁阀得电时，A和A’、B和B’通过电磁阀直接导通，液压油将绕开同步马达，实现反向动作；采用M型电磁阀的另一个重要目的是：当电磁阀不得电时，电磁阀回位，把A和B两个接口联通，当A流量大于B流量时，A接口的一部分油液将通过电磁阀转移到B接口；同样，B流量大于A时，B接口的一部分油液进入A接口，确保不管A和B的流量是否均衡，流经同步马达进入油缸(当油缸伸出时)或从油缸流回(当油缸缩回)的流量相等。所以这一电磁阀除了旁路同步马达的功能外，还有一个均衡上一级流量的功能，因此也可称作均衡电磁。

Claims (3)

1.一种双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置，其特征在于：包括：在左右两个油缸的液压回路上接入的一个液压同步马达；控制所述的液压同步马达是否参与工作的旁路电磁阀；对所述的旁路电磁阀进行控制，使所述的液压同步马达不参与工作，以实现“八字”动作或单一油缸的动作的PLC。

2.根据权利要求1所述的双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置，其特征在于：所述液压同步马达包括规格型号完全相同的液压马达A和液压马达B，液压马达A和液压马达B的转轴通过花键联轴器连接在一起组成的双联液压同步马达。

3.根据权利要求2所述的双起升岸吊上架分离油缸的液压同步控制装置，其特征在于：所述旁路电磁阀是一种加电导通的M型2位四通阀，所述的M型2位四通阀的第一通路两端分别与液压马达A的两端A和A’相通，所述的M型2位四通阀的第二通路两端分别与液压马达B的两端B和B’相通。

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