一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置，包括變幅油缸、變幅平衡閥、換向閥和外控油源，其中：換向閥的一個工作油口與變幅油缸的小腔相連通；換向閥的另一個工作油口與變幅平衡閥的進油口相連通；外控油源同時連接換向閥的控制油口和變幅平衡閥的控制油口；變幅平衡閥的出油口與變幅油缸的大腔相連通；其還包括控制閥；控制閥的進油口與變幅油缸的小腔；控制閥的回油口與油箱相連通；控制閥根據(jù)上車油門的狀態(tài)變化能夠無級控制變幅油缸的小腔壓力。本發(fā)明提高了起重機變幅作業(yè)效率，解決了現(xiàn)有采用重力變幅下落控制的起重機變幅下落速度慢，加油門速度無變量的問題。
【專利說明】一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，尤其涉及一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]起重機變幅是指在變幅油缸的作用下帶動吊臂做落臂或起臂運動，從而實現(xiàn)吊臂角度的變化。變幅動作主要由吊臂、轉(zhuǎn)臺、油缸、平衡閥以及平衡閥控制部件等組成，吊臂在油缸的作用下帶動吊臂圍繞著轉(zhuǎn)臺后鉸點軸旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了變幅的起和落。
[0003]目前起重機變幅下落控制方式有兩種:
[0004]一是動力下落控制方式，該方式是通過變幅油缸的小腔中壓力大小來控制變幅平衡閥開口大小以實現(xiàn)變幅下落，吊臂在其自重、重物重量和變幅油缸的小腔壓力的聯(lián)合作用下實現(xiàn)變幅下落。
[0005]如圖1所示，變幅平衡閥I’開啟控制壓力直接取自變幅油缸2’的小腔，通過外控油源A’的壓力和流量來控制變幅平衡閥I’的開口大小，實現(xiàn)變幅下落的速度控制，此方法吊臂下落速度較快，但是變幅平衡閥I’的開口大小受變幅下落負載影響較大，因此穩(wěn)定性和平順性較差，吊臂下落容易抖動。
[0006]二是重力下落控制方式，該方式是通過外部提供穩(wěn)定的先導(dǎo)控制油來控制變幅平衡閥的開口，變幅油缸的小腔無壓力，吊臂僅靠其自重、重物重量實現(xiàn)變幅下落。
[0007]如圖2所示，變幅平衡閥3’開啟的控制壓力取自外部先導(dǎo)油源B’，變幅油缸4’靠自重下落，通過外部先導(dǎo)油源B’控制變幅平衡閥3’的開口，從而實現(xiàn)速度控制。此方法中變幅平衡閥3’的控制壓力不受負載壓力波動的影響，下落過程平穩(wěn)，但是下落速度慢。
[0008]由于重力變幅下落控制裝置微動性和穩(wěn)定性較高，目前采用先導(dǎo)控制的起重機基本上都采用重力下落的控制方式，即外控動力下落控制方式(如圖3所示)，其工作原理如下:
[0009]1、當(dāng)在輕載工況做變幅落時，換向閥5’的主閥芯在外控穩(wěn)定油源C’作用下向左換向，電磁閥Yl不得電，外控溢流閥6’不打開，此時換向閥5’的進油口 P連接變幅油缸7’的小腔，變幅平衡閥8’連接至換向閥5’的回油口 T，變幅平衡閥8’由外控穩(wěn)定油源C’打開實現(xiàn)變幅下落，此時由于外控溢流閥6’未打開，因此變幅油缸V的小腔在泵的作用下產(chǎn)生一定的壓力，此壓力作用到變幅油缸V的大腔后，會增大變幅油缸V的大腔與變幅平衡閥8，的壓差，加快變幅下落速度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輕載時變幅快速下落。
[0010]2、當(dāng)在重載工況做變幅下落時，換向閥5’的主閥芯在外控穩(wěn)定油源C’作用下向左換向，電磁閥Yl得電，外控溢流閥6’打開，此時換向閥5’的進油口 P、變幅油缸7’的小腔均連接至油箱，變幅平衡閥8，由外控穩(wěn)定油源C’打開實現(xiàn)變幅下落，此時由于外控溢流閥6’打開，變幅油缸7’的小腔中無壓力，因此吊臂在變幅平衡閥8’打開后僅靠其自身重力及重物重量平穩(wěn)下降。
[0011]3、電磁閥Yl的打開與關(guān)閉，依靠控制程序根據(jù)變幅油缸V的大腔中的壓力和變幅速度要求自主選擇。[0012]但是，圖3中示出的變幅下落控制方式也存在以下問題:
[0013]1、外控溢流閥6’只能提供恒定的控制壓力，變幅在恒定壓力下只能有一個最快速度，加油門速度沒有變量，變幅下落速度慢，尤其是當(dāng)?shù)醣廴s時，變幅下落時間均在120秒以上(變幅起一般小于60秒)，嚴重影響了起重機的作業(yè)效率。
[0014]2、由于外控溢流閥6’的壓力設(shè)定較高，變幅油缸V在初始下落階段負載較小，屬于輕載工況，此時為動力變幅下落，會降低變幅系統(tǒng)的微動性。同時當(dāng)進行動力變幅下落和重力變幅下落切換時，存在較大的沖擊，影響下落過程的平順性。
[0015]3、該控制方式?jīng)]有大腔恒壓控制功能(大腔恒壓控制:隨著控制油門的增加，變幅油缸的小腔控制壓力增加，隨著吊臂的變幅角度的減小，變幅油缸的大腔壓力同時增加，當(dāng)變幅油缸的大腔壓力到達變幅平衡閥過補償設(shè)定值時，為防止下落速度變慢，需要自動減小變幅油缸的小腔壓力，保持變幅油缸的大腔控制壓力穩(wěn)定在恒壓的設(shè)定值。)，當(dāng)變幅油缸的大腔壓力達到變幅平衡閥8’的過補償點(平衡閥過補償:平衡閥在一定的控制壓力下，對應(yīng)特定的開口大小。在一定的開口下，當(dāng)達到最大流量時，對應(yīng)額定的負載壓力Pe。當(dāng)某一開口下的實際負載壓力超過Pe時，平衡閥處于過補償狀態(tài)，此時流量不會繼續(xù)增加，反而降低。)時，變幅下落速度不會繼續(xù)增加，反而會變慢。
[0016]4、該控制方式需要手動切換動力和重力控制方式，操作帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是提出一種提高起重機變幅作業(yè)效率的提高起重機變幅下落速度的控制裝置，解決了現(xiàn)有采用重力變幅下落控制的起重機變幅下落速度慢，加油門速度無變量的問題。
[0018]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0019]一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置，包括變幅油缸、變幅平衡閥、換向閥和外控油源，其中:所述換向閥的一個工作油口與所述變幅油缸的小腔相連通；所述換向閥的另一個工作油口與所述變幅平衡閥的進油口相連通；所述外控油源同時連接所述換向閥的控制油口和所述變幅平衡閥的控制油口 ；所述變幅平衡閥的出油口與所述變幅油缸的大腔相連通；還包括控制閥；所述控制閥的進油口與所述變幅油缸的小腔相連通；所述控制閥的回油口與油箱相連通；所述控制閥根據(jù)上車油門的狀態(tài)變化能夠無級控制所述變幅油缸的小腔壓力。
[0020]進一步地，所述控制閥所提供的壓力大小與上車油門的狀態(tài)變化成正比。
[0021]進一步地，上車油門增加狀態(tài)下，所述外控油源同時使所述換向閥換向及所述變幅平衡閥處于打開狀態(tài)；壓力油進入所述變幅油缸的小腔，同時，所述變幅油缸的大腔與所述換向閥的回油口相連通；所述控制閥提供給所述變幅油缸的小腔的壓力隨所述上車油門增加而增加，吊臂的變幅靠自重和所述變幅油缸的小腔壓力共同作用下下落。
[0022]進一步地，所述控制閥為電比例溢流閥，所述電比例溢流閥的控制端與上車PLC(Programmable Logic Controller ;可編程邏輯控制器)控制器電連接；所述上車PLC控制器用于向所述電比例溢流閥輸出控制電流，該控制電流與所述上車油門的狀態(tài)成正比。
[0023]進一步地，還包括大腔油壓傳感器；所述大腔油壓傳感器用于檢測所述變幅油缸的大腔的壓力，輸送給所述上車PLC控制器；所述變幅油缸的大腔的壓力到達所述變幅平衡閥過補償點的時候，所述上車PLC控制器通過所述電比例溢流閥控制所述變幅油缸的小腔的壓力，使所述變幅油缸的大腔的壓力維持在所述變幅平衡閥過補償點。
[0024]進一步地，所述變幅平衡閥過補償點由控制所述外控油源壓力大小的起重機手柄預(yù)先確定。
[0025]進一步地，還包括單向閥，所述單向閥的進油口與所述油箱相連通；所述單向閥的出油口與所述變幅油缸的小腔相連通。
[0026]基于上述技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案，本發(fā)明實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0027]由于本發(fā)明在現(xiàn)有的重力變幅控制裝置的基礎(chǔ)上，還設(shè)置了控制閥，控制閥的進油口與變幅油缸的小腔相連通，控制閥的回油口與油箱相連通，控制閥根據(jù)上車油門的狀態(tài)變化能夠無級控制變幅油缸的小腔的壓力，也就是說本發(fā)明將上車油門控制與變幅下落變幅油缸的小腔壓力相關(guān)聯(lián)，當(dāng)?shù)∷俨僮鲿r，為重力下落，保持現(xiàn)有系統(tǒng)良好的微動性能。當(dāng)上車油門增加時，為動力下落，提高了變幅下落速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中動力下落控制裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0030]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中重力下落控制裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0031]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中外控動力下落控制裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0032]圖4為本發(fā)明中變幅下落控制裝置一實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0034]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的
方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0035]圖4顯示的是本發(fā)明中變幅下落控制裝置一實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。如圖4所示，該實施例與現(xiàn)有的重力變幅控制裝置具有相同的部分，都包括變幅油缸1、變幅平衡閥2、換向閥3和外控油源4，其中:換向閥3的一個工作油口 A與變幅油缸I的小腔11相連通，換向閥3的另一個工作油口 B與變幅平衡閥2的進油口 P相連通。外控油源4與換向閥3的控制油口相連通，用于控制換向閥3的換向操作。
[0036]外控油源4還和變幅平衡閥2的控制油口相連通，用于用控制變幅平衡閥2的開口度，由于變幅平衡閥2的開口度與外控油源4的壓力大小成正比，而外控油源4的壓力大小與起重機手柄輸出的電流相關(guān)，由此可以推知:變幅平衡閥2的開口度與起重機手柄輸出的電流相關(guān)，因此，通過控制起重機手柄輸出的電流大小，便可以對變幅平衡閥2的開口度進行預(yù)先設(shè)定。
[0037]本發(fā)明的變幅平衡閥2的出油口與變幅油缸I的大腔相連通，因此，變幅油缸I的大腔的壓力期望值與變幅平衡閥2的開口度直接相關(guān)。而從以上內(nèi)容可以獲知:通過控制起重機手柄輸出的電流大小，便可以對變幅平衡閥2的開口度進行預(yù)先設(shè)定。也就是說，通過控制起重機手柄輸出的電流大小，可以對變幅平衡閥2的開口度進行預(yù)先設(shè)定，即對變幅油缸I的大腔的壓力期望值進行預(yù)先設(shè)定。由此，本發(fā)明在任何工況下均能實現(xiàn)變幅平衡閥2的最小流量至最大流量之間控制，解決現(xiàn)有技術(shù)中外控式變幅下落裝置輕載速度慢、效率低的問題。
[0038]本發(fā)明與現(xiàn)有的重力變幅控制裝置的區(qū)別在于:該實施例還包括控制閥5，控制閥5的進油口與變幅油缸I的小腔11相連通。控制閥5的回油口與油箱6相連通。控制閥5根據(jù)上車油門的狀態(tài)變化能夠無級控制變幅油缸I的小腔11的壓力。
[0039]在怠速情況下，即上車油門處于不工作的狀態(tài)下，外控油源4使換向閥3向左換向，泵供油進入變幅油缸I的小腔11，變幅油缸I的大腔12通過變幅平衡閥2與換向閥3的回油口相連通，控制閥5未對變幅油缸I的小腔11提供壓力。變幅平衡閥2由外控油源4打開，變幅平衡閥2的開口大小與外控油源成正比。因此，吊臂的變幅需要依靠重力下落，下落速度僅與變幅平衡閥2的開口大小有關(guān)，下落平穩(wěn)、微動性好，其對應(yīng)的是重力變幅下落控制的方式，適合短臂工況。
[0040]控制閥5所提供的壓力大小與上車油門的狀態(tài)變化成正比。
[0041]上車油門增加狀態(tài)下，外控油源4使換向閥3向左換向，泵供油進入變幅油缸I的小腔11，變幅油缸I的大腔12通過變幅平衡閥2與換向閥3的回油口相連通。隨著油門增力口，控制閥5提供給變幅油缸的小腔的壓力隨上車油門增加而增加，相當(dāng)于重力下落自重增加。變幅平衡閥2由外控油源4打開，變幅平衡閥2的開口大小與外控油源成正比。因此，吊臂的變幅需要依靠自重和變幅油缸I的小腔11所提供的壓力的共同作用下落，下落速度與變幅平衡閥2的開口大小和變幅油缸I的小腔11所提供的壓力有關(guān)，下落速度快，可以有效提升作業(yè)效率，其對應(yīng)的是動重力變幅下落控制的方式，適合重載工況做變幅落。
[0042]從以上兩種情形可以看出，上述操作方便，無須手動進行動力和重力變幅下落方式切換。
[0043]上述實施例中，控制閥5可以采用電比例溢流閥(如圖4所示)，電比例溢流閥的控制端與上車PLC控制器7電連接，上車PLC控制器7用于向電比例溢流閥輸出控制電流，該控制電流與上車油門的狀態(tài)成正比。隨著上車油門增加，上車PLC控制器7輸出給電比例溢流閥的控制電流增大，變幅油缸I的小腔11的壓力隨之增加，相當(dāng)于吊臂的重力下落時自重增加。本實施例中，變幅油缸I的小腔11的壓力控制采用電比例溢流閥，其可以實現(xiàn)變幅油缸I的小腔11壓力0-20MPa范圍內(nèi)連續(xù)變化，無級調(diào)節(jié)動力下落速度。由于變幅油缸I的小腔11的壓力可以無級變化，避免了變幅油缸I的小腔11的壓力突變現(xiàn)象，有效防止了液壓沖擊，吊臂變幅下落過程平穩(wěn)，微動性好。由于沒有沖擊，還可以將變幅油缸I的小腔11的壓力最大提升至20MPa，有效增加了變幅下落速度。
[0044]上述各實施例中，本發(fā)明還包括大腔油壓傳感器8，大腔油壓傳感器8用于檢測變幅油缸I的大腔的壓力，輸送給上車PLC控制器7。變幅油缸I的大腔12的壓力到達變幅平衡閥2過補償點的時候，上車PLC控制器7通過電比例溢流閥控制變幅油缸I的小腔11的壓力，使變幅油缸I的大腔12的壓力維持在變幅平衡閥2的過補償點。
[0045]具體地，隨著變幅油缸I的小腔11作用壓力的增加，變幅油缸I的大腔12內(nèi)的壓力同時增加。同時，隨著吊臂下落過程中變幅角度的減小，變幅油缸I的大腔12壓力同樣增加。當(dāng)變幅油缸I的大腔12的壓力到達變幅平衡閥2的過補償點時，隨著變幅油缸I的大腔12的壓力增加，吊臂下落速度不會繼續(xù)增加反而變減小。為避免變幅平衡閥2過補償帶來的變幅速度變慢，通過大腔油壓傳感器8檢測變幅油缸I的大腔的壓力，當(dāng)變幅油缸I的大腔12的壓力高于變幅平衡閥2過補償點時自動減小變幅油缸I的小腔11壓力，從而控制變幅油缸I的大腔12的壓力恒定在變幅平衡閥2過補償點，最大程度發(fā)揮變幅平衡閥2通流性能，獲得變幅最大下落速度。
[0046]為保證變幅平衡閥2任意開口下均能得到最大速度，變幅油缸I的大腔12恒壓點控制與起重機手柄輸出電流大小相關(guān)，通過不同起重機手柄的輸出電流，可以自動調(diào)整變幅油缸I的大腔12恒壓設(shè)定值。也就是說，變幅平衡閥2過補償點由控制外控油源4壓力大小的起重機手柄預(yù)先確定。變幅油缸I的大腔12的恒壓點設(shè)定自動與起重機手柄相關(guān)，保證了起重機手柄在任意操作角度，均能夠獲得變幅最大下落速度。通過對變幅油缸I的大腔12的恒壓控制功能，防止由于變幅油缸I的小腔11壓力過高，導(dǎo)致變幅平衡閥2過補償，充分發(fā)揮了平衡閥的性能。
[0047]上述各實施例中，本發(fā)明還包括單向閥9，單向閥9的進油口與油箱6相連通，單向閥9的出油口與變幅油缸I的小腔11相連通。單向閥9的功能用于防止變幅油缸I的大腔12回油過快、變幅油缸I的小腔11進油量不足時所導(dǎo)致的油缸吸空問題的發(fā)生。
[0048]當(dāng)然，上述的控制閥5還可以采用液控比例溢流閥，同時液控比例溢流閥控制壓力取自控制手柄，可以隨手柄開口大小控制變幅油缸I的小腔11的壓力。將液控比例溢流閥控制壓力匹配大于手柄微開口壓力，可以實現(xiàn)手柄微開口操作時為重力下落，微動性好。大開口操作時為動力下落，下落速度快。
[0049]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種提高起重機變幅下落速度的控制裝置， 包括變幅油缸、變幅平衡閥、換向閥和外控油源，其中: 所述換向閥的一個工作油口與所述變幅油缸的小腔相連通； 所述換向閥的另一個工作油口與所述變幅平衡閥的進油口相連通； 所述外控油源同時連接所述換向閥的控制油口和所述變幅平衡閥的控制油口； 所述變幅平衡閥的出油口與所述變幅油缸的大腔相連通； 其特征在于: 還包括控制閥； 所述控制閥的進油口與所述變幅油缸的小腔相連通； 所述控制閥的回油口與油箱相連通； 所述控制閥根據(jù)上車油門的狀態(tài)變化能夠無級控制所述變幅油缸的小腔壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置， 其特征在于: 所述控制閥所提供的壓力大小與上車油門的狀態(tài)變化成正比。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，` 其特征在于: 上車油門增加狀態(tài)下， 所述外控油源同時使所述換向閥換向及所述變幅平衡閥處于打開狀態(tài)； 壓力油進入所述變幅油缸的小腔，同時，所述變幅油缸的大腔與所述換向閥的回油口相連通； 所述控制閥提供給所述變幅油缸的小腔的壓力隨所述上車油門增加而增加，吊臂的變幅靠自重和所述變幅油缸的小腔壓力共同作用下下落。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置， 其特征在于: 所述控制閥為電比例溢流閥， 所述電比例溢流閥的控制端與上車PLC控制器電連接； 所述上車PLC控制器用于向所述電比例溢流閥輸出控制電流，該控制電流與所述上車油門的狀態(tài)成正比。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置， 其特征在于: 還包括大腔油壓傳感器； 所述大腔油壓傳感器用于檢測所述變幅油缸的大腔的壓力，輸送給所述上車PLC控制器； 所述變幅油缸的大腔的壓力到達所述變幅平衡閥過補償點的時候，所述上車PLC控制器通過所述電比例溢流閥控制所述變幅油缸的小腔的壓力，使所述變幅油缸的大腔的壓力維持在所述變幅平衡閥過補償點。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置， 其特征在于: 所述變幅平衡閥過補償點由控制所述外控油源壓力大小的起重機手柄預(yù)先確定。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:還包括單向閥，所述單向閥的進油口與所述油箱相連通；所述單向閥的出油口與所述變`幅油缸的小腔相連通。
【文檔編號】B66C13/18GK103482476SQ201310451863
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】單增海, 胡小冬, 焦國旺, 李增彬 申請人:徐州重型機械有限公司