液壓油缸同步控制迴路及應用該控制迴路的起重機的製作方法

2023-05-30 18:51:16 1

專利名稱：液壓油缸同步控制迴路及應用該控制迴路的起重機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工程機械技術，具體涉及一種液壓油缸同步控制迴路及應用該控制迴路的起重機。
背景技術：
液壓同步系統是液壓技術應用實踐中永恆的技術課題，以確保執行操作的動作精度。目前，自行式起重機得到迅速的發展，僅用不到十年的時間完成從百噸級產品至千噸級產品的跨越式發展；基於新機型起重性能的變化出現多種採用雙液壓油缸的執行系統，例如，起重機超起機構、可變幅副臂機構及卷揚鎖止棘輪機構等。此外，傳統起重機的配重掛接也採用雙液壓油缸完成配重的自拆裝操作。隨著起重噸位的增加，各執行系統的負載都會不同程度的增大，同時機構結構尺寸及動作幅度均相應的增加，因此，實際工作過程中，每個執行系統的兩個液壓油缸極易出現不同步的現象。眾所周知，不同步現象直接影響機構動作穩定性，影響整個機構的執行， 較為嚴重的話將導致兩個液壓油缸的損壞或切斷。請參見圖1，該圖現有技術中一種典型的雙液壓油缸的同步控制迴路原理圖。為有效提高兩個液壓油缸的同步性能，該控制迴路在傳統同步控制技術的基礎上進行了優化設計。該方案中，壓力油液通過分流集流閥的分流功能實現油缸同步外伸，通過集流功能實現油缸同步回縮；同時，在分流集流閥至兩個液壓油缸之間分別設置有一開關閥。當執行系統出現同步偏差後，操作者可根據實際需要操縱開關閥，調節相應液壓油缸的工作腔與回油油路導通，以通過微動調節控制兩個液壓油缸的同步性。然而，該方案實際操作不斷切換開關閥的工作狀態進行調節，操作較為不便，存在工作效率過低的缺陷。有鑑於此，亟待另闢蹊徑提供了一種液壓油缸同步控制迴路，在確保雙液壓油缸同步性的基礎上，有效提高作業效率。

發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於，提供一種液壓油缸同步控制迴路，以通過優化設計的控制迴路有效提高作業效率。在此基礎上，本發明還提供一種應用該液壓油缸同步控制迴路的起重機。本發明提供的一種液壓油缸同步控制迴路，包括驅動同一動作構件的第一液壓油缸和第二液壓油缸、控制第一、二液壓油缸伸縮動作的方向控制閥、分流集流閥、第一同步方向控制閥和第二同步方向控制閥；其中，所述第一、二液壓油缸的有杆腔和無杆腔並聯； 所述方向控制閥設置在第一、二液壓油缸與系統壓力油路和回油油路之間；所述分流集流閥設置在第一、二液壓油缸與所述方向控制閥之間，所述分流集流閥的兩個分流油口分別與第一、二液壓油缸的無杆腔相連，所述分流集流閥的合流油口與方向控制閥相連，所述第一同步方向控制閥設置在第一液壓油缸的有杆腔與所述方向控制閥和第二液壓油缸的無杆腔之間，所述第一同步方向控制閥的切換控制所述第一液壓油缸的有杆腔與所述第二液壓油缸的無杆腔導通或與所述方向控制閥導通；所述第二同步方向控制閥設置在第二液壓油缸的有杆腔與所述方向控制閥和第一液壓油缸的無杆腔之間，所述第二同步方向控制閥的切換控制所述第二液壓油缸的有杆腔與所述第一液壓油缸的無杆腔導通或與所述方向控制閥導通。優選地，第一、二同步方向控制閥均為二位三通電磁換向閥，所述二位三通電磁換向閥的第一油口與相應液壓油缸的有杆腔連通、第二油口與另一液壓油缸的無杆腔連通、 第三油口與所述方向控制閥連通；且所述二位三通電磁換向閥配置成常態下位於第一工作位置，其第一油口與第二油口導通、第三油口非導通；得電後位於第二工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口非導通。優選地，每個所述二位三通電磁換向閥的第二油口連通油路均設置有節流阻尼。優選地，第一、二液壓油缸的無杆腔連通油路上均設置有平衡閥，所述平衡閥的控制油口均與相應液壓油缸的有杆腔連通。優選地，第一、二液壓油缸的有杆腔連通油路上均設置有溢流閥。優選地，所述方向控制閥為三位四通換向閥，其第一油口與所述分流集流閥的合流油口連通、第二油口與第一同步方向控制閥和第二同步方向控制閥連通、第三油口與系統壓力油路連通、第四油口與系統回油油路連通；且所述三位四通換向閥配置成位於第一工作位置，其第三油口與第一油口連通、第四油口與第二油口連通；位於第二工作位置， 其第三油口與第二油口連通、第四油口與第一油口連通；位於第三工作位置，其第三油口非導通、第四油口與第一油口和第二油口導通。本發明提供的另一種液壓油缸同步控制迴路，包括驅動同一動作構件的第一液壓油缸和第二液壓油缸、控制第一、二液壓油缸伸縮動作的方向控制閥、分流集流閥、第一同步方向控制閥和第二同步方向控制閥；其中，所述第一、二液壓油缸的無杆腔和有杆腔並聯；所述方向控制閥設置在第一、二液壓油缸與系統壓力油路和回油油路之間；所述分流集流閥設置在第一、二液壓油缸與所述方向控制閥之間，所述分流集流閥的兩個分流油口分別與第一、二液壓油缸的有杆腔相連，所述分流集流閥的合流油口與第一方向控制閥相連，所述第一同步方向控制閥設置在第一液壓油缸的無杆腔與所述方向控制閥和第二液壓油缸的有杆腔之間，所述第一同步方向控制閥的切換控制所述第一液壓油缸的無杆腔與所述第二液壓油缸的有杆腔導通或與所述方向控制閥導通；所述第二同步方向控制閥設置在第二液壓油缸的無杆腔與所述方向控制閥和第一液壓油缸的有杆腔之間，所述第二同步方向控制閥的切換控制所述第二液壓油缸的無杆腔與所述第一液壓油缸的有杆腔導通或與所述方向控制閥導通。優選地，第一、二同步方向控制閥均為二位三通電磁換向閥，所述二位三通電磁換向閥的第一油口與相應液壓油缸的無杆腔連通、第二油口與另一液壓油缸的有杆腔連通、 第三油口與所述方向控制閥連通；且所述二位三通電磁換向閥配置成常態下位於第一工作位置，其第一油口與第二油口導通、第三油口非導通；得電後位於第二工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口非導通。優選地，每個所述二位三通電磁換向閥的第二油口連通油路均設置有節流阻尼。本發明提供的起重機，包括由兩個液壓油缸驅動的動作構件及液壓油缸同步控制迴路，所述液壓油缸同步控制迴路具體為如前所述的液壓油缸同步控制迴路。
本發明提供的液壓油缸同步控制迴路中，兩個液壓油缸的有杆腔、無杆腔均並聯， 並通過方向控制閥控制兩個液壓油缸的伸出或者收回；同時，在兩個液壓油缸與方向控制閥之間的設置有分流集流閥，以通過分流集流閥的分流功能實現油缸同步外伸，通過集流功能實現油缸同步回縮。此外，每個油缸的有杆腔與方向控制閥及另一油缸的無杆腔之間均設置有同步方向控制閥，以通過同步方向控制閥的切換控制相應液壓油缸的有杆腔與另一液壓油缸的無杆腔連通或者與方向控制閥導通。工作過程中，方向控制閥切換至油缸伸出的工作位置，即壓力油液經方向控制閥及分流集流閥與兩個液壓油缸的無杆腔連通，推動活塞位移實現油缸伸出操作；同時，第一同步方向控制閥和第二同步方向控制閥可控制相應液壓油缸的有杆腔與另一液壓油缸的無杆腔連通，這樣，兩個液壓油缸的伸出運動互相制約、產生流量互補；同時，兩個液壓油缸的有杆腔、無杆腔相通，兩者的壓力相等，從而形成壓力互補，兩缸的同步上升是利用總壓力差即推力差而發生的。兩個液壓油缸回縮的同步性是依靠分流集流閥的集流功能滿足的。與現有技術相比，本發明提供的控制迴路具有較好的同步控制精度，且控制過程中不需要頻繁調節，大大提高了同步控制的工作效率。本發明的優選方案中，第一、二同步方向控制閥均為二位三通電磁換向閥，且每個二位三通電磁換向閥的與另一液壓油缸的無杆腔連通的第二油口設置有阻尼，如此設置， 可通過匹配不同通徑大小的阻尼調整流量互補的影響效果，為進一步提高同步控制精度提供了可靠保障。本發明的另一優選方案中，第一、二液壓油缸的有杆腔連通油路上均設置有溢流閥，以避免油缸有杆腔的壓力過高，從而使得液壓油缸在安全壓力下工作。本發明提供的液壓油缸同步控制迴路適用於採用雙液壓油缸驅動同一動作構件的起重機，特別適用於自行式起重機。


圖1是現有技術中一種典型的雙液壓油缸同步控制迴路的原理圖；圖2是具體實施方式
所述起重機的整體結構示意圖；圖3是具體實施方式
所述的執行元件同步控制迴路的原理圖。圖 2-圖 3 中第一液壓油缸11、第二液壓油缸12、方向控制閥13、分流集流閥14、第一同步方向控制閥15、第二同步方向控制閥16、節流阻尼17、第一平衡閥18、第二平衡閥19、溢流閥 20。
具體實施例方式本發明的核心在於提供一種液壓油缸同步控制迴路，採用該控制迴路控制的雙在確保雙執行元件同步性的基礎上，有效提高作業效率。下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。不失一般性，本實施方式以輪式起重機作為主體詳細說明。請參見圖2，該圖是本實施方式所述輪式起重機的整體結構示意圖。如圖所示，該起重機包括輪式底盤、設置在輪式底盤上的上車轉臺、鉸接於上車轉臺前部的吊臂裝置、提供重物升降驅動力的卷揚裝置，以及位於上車轉臺後部的配重裝置等主要功能部件。需要說明的是，本實施方式所述前述功能部件可以採用現有技術實現，例如，配重裝置採用兩個液壓油缸驅動配重鐵實現其自拆裝作業等。故本文對於底盤、上車轉臺、吊臂裝置等功能構件的具體不再贅述。為詳細說明本申請的發明點，請進一步參見圖2所示的執行元件同步控制迴路的原理圖，該控制迴路可用於控制起重機配重裝置的自拆裝作業， 也可用於超超裝置的姿態調整。該同步控制迴路包括第一液壓油缸11和第二液壓油缸12，兩個液壓油缸的有杆腔和無杆腔分別並聯，以共同驅動相同的運動構件；並通過方向控制閥13控制第一液壓油缸11和第二液壓油缸12的伸縮動作。如圖所示，方向控制閥13設置在兩個液壓油缸與系統壓力油路P和回油油路T之間，通過方向控制閥13工作位置的切換即可實現壓力油液與兩個液壓油缸的無杆腔或者有杆腔連通。其中，分流集流閥14設置在第一液壓油缸11和第二液壓油缸12與方向控制閥13 之間，如圖所示，分流集流閥14的兩個分流油口 C1、C2分別與第一液壓油缸11和第二液壓油缸12的無杆腔相連，分流集流閥14的合流油口 V與方向控制閥13相連，以通過分流集流閥的分流功能實現油缸同步外伸，通過集流功能實現油缸同步回縮。其中，每個液壓油缸的有杆腔與方向控制閥及另一油缸的無杆腔之間均設置有同步方向控制閥，以通過同步方向控制閥的切換控制相應液壓油缸的有杆腔與另一液壓油缸的無杆腔連通或者與方向控制閥導通。如圖所示，第一同步方向控制閥15設置在第一液壓油缸11的有杆腔與方向控制閥13和第二液壓油缸12的無杆腔之間，第一同步方向控制閥 15的切換控制第一液壓油缸11的有杆腔與第二液壓油缸12的無杆腔導通或與方向控制閥13導通；第二同步方向控制閥16設置在第二液壓油缸12的有杆腔與方向控制閥13和第一液壓油缸11的無杆腔之間，第二同步方向控制閥16的切換控制第二液壓油缸12的有杆腔與第一液壓油缸11的無杆腔導通或與方向控制閥13導通。應當理解，基於方向控制的要求，第一同步方向控制閥15和第二同步方向控制閥 16具有三個油口和兩個工作位置即可滿足需要，具體可以採用手控閥也可以採用電磁換向閥。如圖所示，第一同步方向控制閥15和第二同步方向控制閥16均為二位三通電磁換向閥。具體地，第一同步方向控制閥15的第一油口與第一液壓油缸11的有杆腔連通、第二油口與第二液壓油缸12的無杆腔連通、第三油口與方向控制閥13連通；第二同步方向控制閥 16的第一油口與第二液壓油缸12的有杆腔連通、第二油口與第一液壓油缸11的無杆腔連通、第三油口與方向控制閥13連通；並且兩個二位三通電磁換向閥均配置成常態下位於第一工作位置，其第一油口與第二油口導通、第三油口非導通；得電後位於第二工作位置， 其第一油口與第三油口導通、第二油口非導通。為了進一步提高該控制迴路的適應性，如圖3所示，可根據實際需要在每個所述二位三通電磁換向閥的第二油口連通油路設置有節流阻尼17，以調整相應電磁換向閥的工作阻尼，即通過匹配不同通徑大小的阻尼，可以調整流量互補的影響效果，同步控制迴路的微調效果就發生變化，為進一步提高同步控制精度提供了可靠保障。同時，在第一液壓油缸11的無杆腔連通油路上均設置有第一平衡閥18，該第一平衡閥18的控制油口與第一液壓油缸11的有杆腔連通；在第二液壓油缸12的無杆腔連通油路上設置有第二平衡閥19，該第二平衡閥19的控制油口均與第二液壓油缸12的有杆腔連通。如此設置，可進一步提高液壓油缸收回作業的穩定性。另外，在第一液壓油缸11和第二液壓油缸12的有杆腔連通油路上均設置有溢流閥20，以避免油缸有杆腔的壓力過高，從而使得液壓油缸在安全壓力下工作。同樣需要說明的是，用於控制兩個液壓油缸伸出或者收回的方向控制閥具體可以採用手控閥也可以採用電磁換向閥。如圖所示，方向控制閥13為三位四通換向閥，其第一油口與分流集流閥14的合流油口連通、第二油口與第一同步方向控制閥15和第二同步方向控制閥16連通、第三油口與系統壓力油路P連通、第四油口與系統回油油路T連通；且該三位四通換向閥配置成Y21得電位於第一工作位置，其第三油口與第一油口連通、第四油口與第二油口連通，即圖示右位，此狀態下油缸伸出；Υ22得電位於第二工作位置，其第三油口與第二油口連通、第四油口與第一油口連通，即圖示左位，此狀態下油缸收回；位於第三工作位置，其第三油口非導通、第四油口與第一油口和第二油口導通，即圖示中位，此狀態下油缸停止伸縮。下面簡要說明該液壓油缸同步控制迴路的工作過程。一、同步伸出方向控制閥13的Υ21得電，處於右位。結合第一同步方向控制閥15的Υ41和第二同步方向控制閥16的Υ42之間的控制邏輯關係，可獲得下表所示的同步關係。
Υ41Υ42第一液壓油缸11第二液壓油缸12備註1++正常速度正常速度同步外伸(推力較大)2+-快速正常速度第一液壓油缸11伸出較慢時，按此操作3-+正常速度快速第二液壓油缸12伸出較慢時，按此操作4--快速快速高效同步外伸，且同步精度高1. 1結合上表第1項工況的動作配合關係可知，Υ41和W2同時得電，此狀態下， 壓力油液經分流集流閥14分別進入第一液壓油缸11和第二液壓油缸12的無杆腔，兩個油缸有杆腔的油液分別經相應的同步方向控制閥流回回油油路。1. 2結合上表第2、3項工況的動作配合關係可知，在其中一個液壓油缸伸出較慢時，通過控制其中的Υ41或者W2中一者得電，可以控制該伸出較慢的液壓油缸快速伸出， 以通過微調保持兩者動作的同步性。與現有技術相比，上述同步控制過程具有較高的作業效率。1. 3結合上表第4項工況的動作配合關係可知，控制Υ41和W2同時得電。這樣， 兩個液壓油缸中一者的有杆腔壓力油液輸出至另一者的無杆腔，使得兩個液壓油缸的有杆腔、無杆腔相通，兩者的壓力相等，從而形成壓力互補，兩缸的同步伸出是利用總壓力差即
8推力差而發生的，能量利用率提高，兩個液壓油缸的作業速度提高；且控制過程中不需要頻 繁調節，大大提高了同步控制的工作效率。具體同步控制精度的控制原理如下。首先，設分流閥的分流比為￡，液壓油缸的面積比為P,液壓油源的流量為Q，進入 第一液壓油缸無杆腔的流量為兌，進入第二液壓油缸無杆腔的流量為Q2。則分流閥兩側的流量分別為
權利要求
1.液壓油缸同步控制迴路，包括驅動同一動作構件的第一液壓油缸和第二液壓油缸，所述第一、二液壓油缸的有杆腔和無杆腔並聯；控制第一、二液壓油缸伸縮動作的方向控制閥，設置在第一、二液壓油缸與系統壓力油路和回油油路之間；分流集流閥，設置在第一、二液壓油缸與所述方向控制閥之間，所述分流集流閥的兩個分流油口分別與第一、二液壓油缸的無杆腔相連，所述分流集流閥的合流油口與方向控制閥相連，其特徵在於，還包括第一同步方向控制閥，設置在第一液壓油缸的有杆腔與所述方向控制閥和第二液壓油缸的無杆腔之間，所述第一同步方向控制閥的切換控制所述第一液壓油缸的有杆腔與所述第二液壓油缸的無杆腔導通或與所述方向控制閥導通；第二同步方向控制閥，設置在第二液壓油缸的有杆腔與所述方向控制閥和第一液壓油缸的無杆腔之間，所述第二同步方向控制閥的切換控制所述第二液壓油缸的有杆腔與所述第一液壓油缸的無杆腔導通或與所述方向控制閥導通。
2.根據權利要求1所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，第一、二同步方向控制閥均為二位三通電磁換向閥，所述二位三通電磁換向閥的第一油口與相應液壓油缸的有杆腔連通、第二油口與另一液壓油缸的無杆腔連通、第三油口與所述方向控制閥連通；且所述二位三通電磁換向閥配置成常態下位於第一工作位置，其第一油口與第二油口導通、第三油口非導通；得電後位於第二工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口非導通。
3.根據權利要求2所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，每個所述二位三通電磁換向閥的第二油口連通油路均設置有節流阻尼。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，第一、二液壓油缸的無杆腔連通油路上均設置有平衡閥，所述平衡閥的控制油口均與相應液壓油缸的有杆腔連通。
5.根據權利要求4所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，第一、二液壓油缸的有杆腔連通油路上均設置有溢流閥。
6.根據權利要求5所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，所述方向控制閥為三位四通換向閥，其第一油口與所述分流集流閥的合流油口連通、第二油口與第一同步方向控制閥和第二同步方向控制閥連通、第三油口與系統壓力油路連通、第四油口與系統回油油路連通；且所述三位四通換向閥配置成位於第一工作位置，其第三油口與第一油口連通、第四油口與第二油口連通；位於第二工作位置，其第三油口與第二油口連通、第四油口與第一油口連通；位於第三工作位置，其第三油口非導通、第四油口與第一油口和第二油口導通。
7.液壓油缸同步控制迴路，包括驅動同一動作構件的第一液壓油缸和第二液壓油缸，所述第一、二液壓油缸的有杆腔和無杆腔並聯；控制第一、二液壓油缸伸縮動作的方向控制閥，設置在第一、二液壓油缸與系統壓力油路和回油油路之間；分流集流閥，設置在第一、二液壓油缸與所述方向控制閥之間，所述分流集流閥的兩個分流油口分別與第一、二液壓油缸的有杆腔相連，所述分流集流閥的合流油口與第一方向控制閥相連，其特徵在於，還包括第一同步方向控制閥，設置在第一液壓油缸的無杆腔與所述方向控制閥和第二液壓油缸的有杆腔之間，所述第一同步方向控制閥的切換控制所述第一液壓油缸的無杆腔與所述第二液壓油缸的有杆腔導通或與所述方向控制閥導通；第二同步方向控制閥，設置在第二液壓油缸的無杆腔與所述方向控制閥和第一液壓油缸的有杆腔之間，所述第二同步方向控制閥的切換控制所述第二液壓油缸的無杆腔與所述第一液壓油缸的有杆腔導通或與所述方向控制閥導通。
8.根據權利要求7所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，第一、二同步方向控制閥均為二位三通電磁換向閥，所述二位三通電磁換向閥的第一油口與相應液壓油缸的無杆腔連通、第二油口與另一液壓油缸的有杆腔連通、第三油口與所述方向控制閥連通；且所述二位三通電磁換向閥配置成常態下位於第一工作位置，其第一油口與第二油口導通、第三油口非導通；得電後位於第二工作位置，其第一油口與第三油口導通、第二油口非導通。
9.根據權利要求8所述的液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，每個所述二位三通電磁換向閥的第二油口連通油路均設置有節流阻尼。
10.一種起重機，包括由兩個液壓油缸驅動的動作構件及液壓油缸同步控制迴路，其特徵在於，所述液壓油缸同步控制迴路具體為權利要求1至9中任一項所述。全文摘要
本發明公開一種包括驅動同一動作構件的第一、二液壓油缸，兩個液壓油缸的有杆腔、無杆腔均並聯，並通過方向控制閥控制兩個油缸伸縮；同時，在兩個油缸與方向控制閥之間的設置有分流集流閥，以通過分流集流閥的分流功能實現油缸同步外伸，通過集流功能實現油缸同步回縮。每個油缸的有杆腔與方向控制閥及另一油缸的無杆腔之間均設置有同步方向控制閥，以通過同步方向控制閥的切換控制相應液壓油缸的有杆腔與另一液壓油缸的無杆腔連通或者與方向控制閥導通。與現有技術相比，該控制迴路具有較好的同步控制精度，且控制過程中不需要頻繁調節，大大提高了同步控制的工作效率。在此基礎上，本發明還提供一種應用該液壓油缸同步控制迴路的起重機。
文檔編號F15B11/22GK102434512SQ20111041933
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者史先信, 唐紅彩, 張曉磊, 王必旺 申請人:徐州重型機械有限公司