臂架液壓控制系統和港口裝卸機械的製作方法

2023-06-15 03:40:11 2

臂架液壓控制系統和港口裝卸機械的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種臂架液壓控制系統和港口裝卸機械，該系統包括液壓缸（1）、油箱（T）、閉式變量泵（2）和開式變量泵（3），閉式變量泵設置在連接液壓缸的有杆腔和無杆腔的液壓缸連接油路（V1）中，開式變量泵設置在液壓缸連接油路與油箱之間的油箱連接油路（V2）中。根據本實用新型的臂架液壓控制系統兼顧了閉式液壓系統與開式液壓系統的優點，彌補各自的不足，採用了閉式變量泵和開式變量泵，使用閉式變量泵及閉式系統的功率損失小，直接調整閉式變量泵的輸出流量來控制液壓缸的速度，從而不需要節流控制，無節流壓力損失，並減小系統發熱，相對於現有技術的開式液壓系統而言，此系統更穩定，液壓元件更少，使得結構更趨緊湊。
【專利說明】臂架液壓控制系統和港口裝卸機械
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種港口裝卸機械，具體地，涉及一種用於控制臂架俯仰等運動的臂架液壓控制系統以及具有該臂架液壓控制系統的港口裝卸機械。
【背景技術】
[0002]在堆料機、取料機、堆取料機、裝船機等港口裝卸機械中，其臂架的俯仰系統可分為機械式和液壓式兩種，機械式主要是由鋼絲繩配合滑輪組、驅動電機、減速機、捲筒、安全保護裝置等組成，由電機通過聯軸節，經減速機等傳動裝置驅動鋼絲繩捲筒進行卷繞動作，從而實現臂架的俯仰運動。液壓式俯仰機構通常為開式系統，一般由定量泵或變量泵從油箱吸油，通過各種液壓控制閥後，驅動液壓油缸動作，然後再經過液壓換向閥後回油箱，並帶有各類溫度、壓力、位置檢測元件。
[0003]其中，機械式俯仰機構由於速度有級調節、減速箱結構複雜、製造安裝維修難度大、成本高、載荷自適應能力差等缺點，在市場上逐漸被無級變速、結構簡單、適應能力強的液壓式俯仰機構取代。然而現有的液壓式俯仰系統均為開式系統，其具有油溫控制簡單、系統清潔度高等特點，且液壓系統重量輕，能夠很好的降低整機設備重心，但根據泵的自吸能力，為避免產生吸空現象，對自吸能力差的液壓泵，通常將其工作轉速限制在額定轉速的75%以內，或增設一個輔助泵進行灌注。液壓油缸的運動則藉助於換向閥，速度控制需要節流閥或調試閥控制。換向閥進行換向時，產生的液壓衝擊外，工作噪音也大，且節流調速會造成一定的壓力損失。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於提供一種臂架液壓控制系統，以及具有該臂架液壓控制系統的港口裝卸機械，此系統更穩定、結構緊湊且功率損失和發熱小。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了一種臂架液壓控制系統，該系統包括液壓缸、油箱、閉式變量泵和開式變量泵，所述閉式變量泵設置在連接所述液壓缸的有杆腔和無杆腔的液壓缸連接油路中，所述開式變量泵設置在所述液壓缸連接油路與所述油箱之間的油箱連接油路中。
[0006]優選地，該系統還包括設置在所述液壓缸上的缸旁閥塊，該缸旁閥塊具有第一連接油口、第二連接油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一連接油口和第二連接油口分別對應地液壓連接到所述閉式變量泵的兩端油口，所述第一工作油口和第二工作油口分別液壓連接到所述液壓缸的有杆腔和無杆腔，所述第一連接油口與所述第一工作油口之間的第一內部連接油路上設有第一液控單向閥，所述第二連接油口與所述第二工作油口之間的第二內部連接油路上設有第二液控單向閥，所述第一液控單向閥的先導控制油路連接所述第二內部連接油路，所述第二液控單向閥的先導控制油路連接所述第一內部連接油路。
[0007]優選地，所述缸旁閥塊還具有連接到所述油箱的回油口和內部回油油路，該內部回油油路與所述第一內部連接油路之間的連接油路中設有第一補油單向閥，該第一補油單向閥設置為使得液壓油能夠從所述油箱流向所述第一內部連接油路並且反向截止，所述內部回油油路與所述第二內部連接油路之間的連接油路中設有第二補油單向閥，所述第二補油單向閥設置為使得液壓油能夠從所述油箱流向所述第二內部連接油路並且反向截止。
[0008]優選地，所述缸旁閥塊還包括第一安全溢流閥和第二安全溢流閥，所述第一安全溢流閥連接在所述內部回油油路與所述第一內部連接油路之間，所述第二安全溢流閥連接在所述內部回油油路與所述第二內部連接油路之間。
[0009]優選地，該系統包括多個所述液壓缸，每個所述液壓缸上對應地安裝有所述缸旁閥塊。
[0010]優選地，該系統包括液壓站，所述油箱、閉式變量泵和開式變量泵集成在所述液壓站中，該液壓站與各個所述缸旁閥塊之間通過油管連接。
[0011]優選地，該系統還包括控制器、壓力傳感器和蓄能器，該蓄能器液壓連接到所述液壓缸連接油路，所述壓力傳感器用於檢測所述液壓缸連接油路中的油液壓力，所述控制器根據所述壓力傳感器檢測的壓力信號控制所述蓄能器向所述液壓缸連接油路補油。[0012]優選地，該系統還包括補油泵、第三補油單向閥和第四補油單向閥，所述第三補油單向閥設置在所述補油泵的出油口與所述閉式變量泵的第一油口一側的所述液壓缸連接油路之間的第一補油油路中，所述第四補油單向閥設置在所述補油泵的出油口與所述閉式變量泵的第二油口一側的所述液壓缸連接油路之間的第二補油油路中，所述蓄能器液壓連接到所述補油泵的出油口。
[0013]優選地，該系統還包括油液過濾裝置和冷卻油泵，該冷卻油泵的進油口連接所述油箱，所述冷卻油泵的出油口將液壓油泵送至所述油液過濾裝置，並經過該油液過濾裝置的過濾後回送至所述油箱。
[0014]在上述臂架液壓控制系統的基礎上，本實用新型還提供了一種港口裝卸機械，該港口裝卸機械包括臂架以及根據本實用新型上述的臂架液壓控制系統，其中所述液壓缸連接並驅動所述臂架運動。
[0015]通過上述技術方案，根據本實用新型的臂架液壓控制系統兼顧了閉式液壓系統與開式液壓系統的優點，彌補各自的不足，採用了閉式變量泵和開式變量泵，使用閉式變量泵及閉式系統的功率損失小，直接調整閉式變量泵的輸出流量來控制液壓缸的速度，從而不需要節流控制，無節流壓力損失，並減小系統發熱，相對於現有技術的開式液壓系統而言，此系統更穩定，液壓元件更少，使得結構更趨緊湊。
[0016]本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0018]圖1為根據本實用新型的優選實施方式的臂架液壓控制系統的液壓原理圖；
[0019]圖2為圖1所示的臂架液壓控制系統中的缸旁閥塊的液壓原理圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]I 液壓缸2 閉式變量泵
[0022]3 開式變量泵4 缸旁閥塊[0023]5蓄能器6補油泵
[0024]7第三補油單向閥8第四補油單向閥
[0025]9過濾裝置10冷卻油泵
[0026]41第一液控單向閥42第二液控單向閥
[0027]43第一補油單向閥44第二補油單向閥
[0028]45第一安全溢流閥46第二安全溢流閥
[0029]A第一連接油口B第二連接油口
[0030]Cl第一油口C2第二油口
[0031]T油箱Tl回油口
[0032]Xl第一控制油口X2第二控制油口
[0033]Gl第一工作油口G2 第二工作油口
[0034]Vl液壓缸連接油路V2 油箱連接油路 [0035]V3第一補油油路V4 第二補油油路
[0036]NI第一內部連接油路 N2 第二內部連接油路
[0037]N3內部回油油路
【具體實施方式】
[0038]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。
[0039]如圖1所示，本實用新型提供了一種臂架液壓控制系統，該系統包括液壓缸1、油箱T、閉式變量泵2和開式變量泵3，閉式變量泵2設置在連接液壓缸I的有杆腔和無杆腔的液壓缸連接油路Vl中，開式變量泵3設置在液壓缸連接油路Vl與油箱T之間的油箱連接油路V2中。作為總的設計宗旨，本實用新型針對現有技術中的開式液壓系統存在的換向操作時的液壓衝擊大，且維持負載時也需要液壓泵持續供油而造成能耗過大的缺點，特此設計了此臂架液壓控制系統，其兼顧了閉式液壓系統與開式液壓系統的優點，彌補各自的不足，採用了閉式變量泵2和開式變量泵3，使用閉式變量泵2及閉式系統的功率損失小，直接調整閉式變量泵2的輸出流量來控制液壓缸I的伸縮速度，從而不需要節流控制，無節流壓力損失，並能夠減小系統發熱，系統更穩定。
[0040]具體而言，由於活塞杆的存在，相同行程下，液壓缸I的無杆腔的油液容積大於有杆腔的油液容積。這樣，當液壓缸I伸出時，閉式變量泵2和開式變量泵3共同向液壓缸I的無杆腔供油，有杆腔的油液通過閉式變量泵2泵送至無杆腔；當液壓缸I回收時，閉式變量泵2泵吸無杆腔的油液並泵送至有杆腔，剩餘的油液通過開式變量泵3吸回油箱T中進行冷卻。因此，通過液壓缸I的回收，能夠將閉式系統中的熱油的一部分吸回油箱T進行冷卻；當液壓缸I伸出時，能夠將油箱T中的冷卻後的液壓油吸出至閉式系統中，從而實現熱油置換，系統內熱量低。
[0041]另外，閉式變量泵2具有第一油口 Cl和第二油口 C2，可以雙向輸出流量。當閉式變量泵2的輸出流量近乎為零時，很小的輸出功率也能保持液壓缸連接油路V1、有杆腔和無杆腔中的壓力，從而維持負載，達到節能效果。而且，在臂架俯仰的過程中，由於外在負載的變化，液壓缸I的有杆腔和無杆腔都會產生壓力，閉式變量泵2、驅動泵的電機以及液壓缸連接油路Vl與油箱連接油路V2管路都會維持該壓力，相當於起到動態剎車的作用。由於很好的維持了管路壓力，在臂架的工作過程中，不管是無杆腔或有杆腔需要建壓，通過調節閉式變量泵2和/或開式變量泵3，都能使系統快速響應，不會影響操作者對速度的控制。而現有技術中的開式液壓系統中，無論是維持負載或系統壓力，均需要通過液壓泵持續供油，造成能耗浪費。
[0042]此外，本實用新型還提供了一種缸旁閥塊4，該缸旁閥塊4設置在液壓缸I上。如圖1和圖2所示，缸旁閥塊4具有第一連接油口 A、第二連接油口 B、第一工作油口 Gl和第二工作油口 G2，第一連接油口 A和第二連接油口 B分別對應地液壓連接到閉式變量泵2的兩端油口，第一工作油口 Gl和第二工作油口 G2分別液壓連接到液壓缸I的有杆腔和無杆腔，第一連接油口 A與第一工作油口 Gl之間的第一內部連接油路NI上設有第一液控單向閥41，第二連接油口 B與第二工作油口 G2之間的第二內部連接油路N2上設有第二液控單向閥42。參見圖2，其中的第一液控單向閥41的先導控制油路的第一控制油口 Xl可優選地連接第二內部連接油路N2，第二液控單向閥42的先導控制油路的第二控制油口 X2可優選地連接第一內部連接油路NI，從而形成液壓鎖，該液壓鎖直接安裝在液壓缸I旁，主要用於液壓缸I靜止時鎖定該液壓缸1，可替代防止油管(軟管)爆管的防爆閥，即使在溫度低和油液粘稠度高的情況下，也可維持液壓缸I的壓力和油路暢通，從而提高系統的穩定性。
[0043]缸旁閥塊4還具有連接到油箱T的回油口 Tl和內部回油油路N3，以及用於減少負載對油缸的衝擊、限定系統的最大壓力以保障整個液壓系統安全運行的第一安全溢流閥45和第二安全溢流閥46，第一安全溢流閥45連接在內部回油油路N3與第一內部連接油路NI之間，第二安全溢流閥46連接在內部回油油路N3與第二內部連接油路N2之間。該內部回油油路N3與第一內部連接油路NI之間的連接油路中還設有第一補油單向閥43，該第一補油單向閥43設置為使得液壓油能夠從油箱T流向第一內部連接油路NI並且反向截止，內部回油油路N3與第二內部連接油路N2之間的連接油路中同樣設有第二補油單向閥44，第二補油單向閥44設置為使得液壓油能夠從油箱T流向第二內部連接油路N2並且反向截止。
[0044]這樣，當無杆腔承受一個較大負載時，無杆腔內的油液壓力增高直至將第二安全溢流閥46打開，從而溢流部分的油液，活塞杆向無杆腔移動，此時有杆腔內的壓力降低，當壓力低於回油口 Tl的油壓後，通過第一補油單向閥43從回油口 Tl向有杆腔內補油，從而使油液充滿有杆腔，防止產生真空。
[0045]需要說明的是，根據本實用新型的臂架液壓控制系統可包括多個液壓缸1，每個液壓缸I上對應地安裝有上述的缸旁閥塊4。在實際應用中，本實用新型的臂架液壓控制系統可結合採用液壓站，上述的油箱T、閉式變量泵2和開式變量泵3等除缸旁閥塊4以外的其它液壓組件均可集成在液壓站中，該液壓站與各個缸旁閥塊4之間通過油管連接。這樣，通過採用模塊化設計，所有液壓元件均集中在液壓站和液壓缸I上，並配有熱油置換系統以及將更具體描述的補油系統、冷卻系統和油缸緩衝補油系統等，以及壓力、溫度等檢測設備，使得整個系統的結構層次清晰，結構更緊湊，有效減輕設備重量，從而降低設備整機重心。還可通過控制器(例如PLC控制器)進行集中控制，方便檢修和維護。
[0046]為防止變量泵吸空，本實施方式中在油路中特別布置了蓄能器並帶有壓力傳感器監測，以防止變量泵吸空。如圖1所示，該臂架液壓控制系統還包括控制器、壓力傳感器(圖中未顯示)和蓄能器5，該蓄能器5液壓連接到液壓缸連接油路VI，壓力傳感器用於檢測液壓缸連接油路Vl中的油液壓力，控制器根據壓力傳感器檢測的壓力信號控制蓄能器5向液壓缸連接油路Vl補油。
[0047]為增進補油效果，本實施方式中還包括補油泵6、第三補油單向閥7和第四補油單向閥8，第三補油單向閥7設置在補油泵6的出油口與閉式變量泵2的第一油口 Cl 一側的液壓缸連接油路Vl之間的第一補油油路V3中，第四補油單向閥8設置在補油泵6的出油口與閉式變量泵2的第二油口 C2 —側的液壓缸連接油路Vl之間的第二補油油路V4中。這樣，液壓缸I的無杆腔或有杆腔中的壓力降低至小於補油泵6的輸出壓力時，則可進行相應的補油。進一步地，蓄能器5可液壓連接到補油泵6的出油口，從而方便地通過第一補油油路V3或第二補油油路V4對液壓缸補油。
[0048]另外，本實施方式的臂架液壓控制系統中還設有獨立的冷卻過濾系統，包括油液過濾裝置9和冷卻油泵10，該冷卻油泵10的進油口連接油箱T，冷卻油泵10的出油口將液壓油泵送至油液過濾裝置9，並經過該油液過濾裝置9的過濾後回送至油箱T。
[0049]在上述臂架液壓控制系統的基礎上，本實用新型還提供了一種港口裝卸機械，該港口裝卸機械包括臂架以及上述的臂架液壓控制系統，其中液壓缸I連接並驅動臂架運動。這種港口裝卸機械可以是例如堆料機、取料機、堆取料機、裝船機等。上述臂架液壓控制系統適合於剛性大的使用場合，系統穩定性更高，特別是對於額定卸料能力大的，剛性負載大的港口裝卸機械，相對於現有技術的機械式或開式液壓系統而言，本實用新型的臂架液壓控制系統的優勢更加明顯，運行更穩定。
[0050]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。
[0051]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0052]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【權利要求】
1.一種臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統包括液壓缸(1)、油箱(T)、閉式變量泵(2 )和開式變量泵(3 )，所述閉式變量泵(2 )設置在連接所述液壓缸(1)的有杆腔和無杆腔的液壓缸連接油路(V1)中，所述開式變量泵(3)設置在所述液壓缸連接油路(V1)與所述油箱(T)之間的油箱連接油路(V2)中。
2.根據權利要求1所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統還包括設置在所述液壓缸(1)上的缸旁閥塊(4)，該缸旁閥塊(4)具有第一連接油口(Α)、第二連接油口(B)、第一工作油口(Gl)和第二工作油口(G2)，所述第一連接油口(A)和第二連接油口(B)分別對應地液壓連接到所述閉式變量泵(2)的兩端油口，所述第一工作油口(Gl)和第二工作油口(G2)分別液壓連接到所述液壓缸(1)的有杆腔和無杆腔，所述第一連接油口(A)與所述第一工作油口(Gl)之間的第一內部連接油路(N1)上設有第一液控單向閥(41)，所述第二連接油口(B)與所述第二工作油口(G2)之間的第二內部連接油路(Ν2)上設有第二液控單向閥(42)，所述第一液控單向閥(41)的先導控制油路連接所述第二內部連接油路(Ν2)，所述第二液控單向閥(42)的先導控制油路連接所述第一內部連接油路(N1)。
3.根據權利要求2所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，所述缸旁閥塊(4)還具有連接到所述油箱(T)的回油口(Tl)和內部回油油路(Ν3)，該內部回油油路(Ν3)與所述第一內部連接油路(N1)之間的連接油路中設有第一補油單向閥(43)，該第一補油單向閥(43)設置為使得液壓油能夠從所述油箱(T)流向所述第一內部連接油路(N1)並且反向截止，所述內部回油油路(Ν3)與所述第二內部連接油路(Ν2)之間的連接油路中設有第二補油單向閥(44)，所述第二補油單向閥(44)設置為使得液壓油能夠從所述油箱(T)流向所述第二內部連接油路(Ν2)並且反向截止。
4.根據權利要求3所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，所述缸旁閥塊(4)還包括第一安全溢流閥(45)和第二安全溢流閥(46)，所述第一安全溢流閥(45)連接在所述內部回油油路(Ν3)與所述第一內部連接油路(N1)之間，所述第二安全溢流閥(46)連接在所述內部回油油路(Ν3)與所述第二內部連接油路(Ν2)之間。
5.根據權利要求2所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統包括多個所述液壓缸(1)，每個所述液壓缸(1)上對應地安裝有所述缸旁閥塊(4 )。
6.根據權利要求5所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統包括液壓站，所述油箱(Τ)、閉式變量泵(2)和開式變量泵(3)集成在所述液壓站中，該液壓站與各個所述缸旁閥塊(4)之間通過油管連接。
7.根據權利要求1所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統還包括控制器、壓力傳感器和蓄能器(5)，該蓄能器(5)液壓連接到所述液壓缸連接油路(V1)，所述壓力傳感器用於檢測所述液壓缸連接油路(V1)中的油液壓力，所述控制器根據所述壓力傳感器檢測的壓力信號控制所述蓄能器(5)向所述液壓缸連接油路(Vl)補油。
8.根據權利要求7所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統還包括補油泵(6)、第三補油單向閥(7)和第四補油單向閥(8)，所述第三補油單向閥(7)設置在所述補油泵(6)的出油口與所述閉式變量泵(2)的第一油口(Cl) 一側的所述液壓缸連接油路(Vl)之間的第一補油油路(V3)中，所述第四補油單向閥(8)設置在所述補油泵(6)的出油口與所述閉式變量泵(2)的第二油口(C2)—側的所述液壓缸連接油路(Vl)之間的第二補油油路(V4 )中，所述蓄能器(5 )液壓連接到所述補油泵(6 )的出油口。
9.根據權利要求1所述的臂架液壓控制系統，其特徵在於，該系統還包括油液過濾裝置(9)和冷卻油泵(10)，該冷卻油泵(10)的進油口連接所述油箱(T)，所述冷卻油泵(10)的出油口將液壓油泵送至所述油液過濾裝置(9)，並經過該油液過濾裝置(9)的過濾後回送至所述油箱(T)。
10.一種港口裝卸機械，其特徵在於，該港口裝卸機械包括臂架以及根據上述權利要求1-9中任意一項所述的臂架液壓控制系統，其中所述液壓缸(I)連接並驅動所述臂架運動。
【文檔編號】F15B1/02GK203717497SQ201420062698
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】師偉, 汪大春, 王明樂, 劉嵩 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華黃驊港務有限責任公司