一種恆張力液壓控制系統的製作方法
2023-06-02 01:18:14 2
本發明涉及液壓控制系統技術領域，特別涉及一種恆張力液壓控制系統。
背景技術：
在船舶領域中，通常需要配置液壓絞車牽引設備，通過液壓絞車上的纜繩收放實現絞車的恆張力功能。
絞車的恆張力功能應用場合極其多樣化，對於系泊絞車而言，船舶靠近碼頭時，為固定船舶，通常需要將船舶系泊在碼頭附近，系泊絞車可具有恆張力功能，可保持系在碼頭上的絞車和船舶之間的纜繩維持在一定張力範圍，避免因船舶的搖擺或移動，引起纜繩張力過大而導致系泊纜繩斷裂的問題；對於拖曳絞車而言，因海上環境的變化，致使拖帶力變化較大，當拖帶力超過兩個船舶之間的纜繩破斷力時，易出現拉斷纜繩問題，因此，拖曳絞車也常設置恆張力功能，可保持纜繩拖帶張力在安全範圍內；對於進行水下吊裝作業的絞車而言，吊裝物在海床上定位時，因船舶的顛簸，此時，絞車需要維持恆張力，使物體維持在海床的既定地點保持不動。
現有的液壓絞車的恆張力功能是通過收放纜繩實現的，以使纜繩張力維持在一定範圍。液壓絞車實現恆張力功能主要通過在液壓馬達的PA口和PB口之間並列一個溢流閥，當纜繩張力過大時，液壓馬達的PB口壓力較高，可打開溢流閥，液壓油經溢流閥溢流回油箱，當纜繩張力較低時，通過液壓泵主動給液壓馬達提供動力，使液壓絞車收緊纜繩而提高張力；當纜繩張力適當時，液壓馬達不發生轉動，液壓絞車停止轉動而保持恆張力。
在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：
現有技術中，為實現液壓絞車開啟恆張力功能，需要一直開啟液壓泵，即使在液壓絞車不發生轉動時，液壓泵的液壓油將一直通過溢流閥溢流回油箱，這將會造成能量損失、系統發熱等一系列問題。
技術實現要素：
為了解決現有技術中因維持液壓絞車開啟恆張力功能，需要一直開啟液壓泵，造成能量損失、系統發熱等問題，本發明實施例提供了一種恆張力液壓控制系統，所述技術方案如下：
本發明實施例的一種恆張力液壓控制系統，所述控制系統包括：液壓泵、氣瓶、蓄能器、三位四通換向閥、兩位四通換向閥及比例溢流閥；
所述液壓泵的輸入端與油箱連通；
所述三位四通換向閥的P口與所述液壓泵的輸出端連通，所述三位四通換向閥的T口與油箱連通，所述三位四通換向閥的A口與液壓馬達的PA口連通，所述三位四通換向閥的B口與液壓馬達的PB口連通；
所述比例溢流閥並聯在所述液壓馬達的PA口和PB口之間；
所述蓄能器的一端與充滿高壓氣體的氣瓶連通，所述蓄能器的另一端與外界空氣相通，所述蓄能器內設置有隔離板、第一活塞、第二活塞和連接杆，所述隔離板將所述蓄能器分為上腔和下腔，所述上腔位於所述蓄能器與所述氣瓶連通的一端，所述第一活塞滑動設置在所述上腔內，所述第一活塞將所述上腔分為高壓氣腔及高壓油腔，所述下腔位於所述蓄能器與外界空氣相通的一端，所述第二活塞滑動設置在所述下腔內，所述第二活塞將所述下腔分為低壓油腔和空氣腔，所述連接杆活動穿過所述隔離板，所述連接杆的兩端分別與所述第一活塞和所述第二活塞連接；
所述高壓油腔與所述兩位四通換向閥的P口連通，所述低壓油腔與所述兩位四通換向閥的T口連通，所述兩位四通換向閥的A口與所述液壓馬達的PA口連通，所述兩位四通換向閥的B口與所述液壓馬達的PB口連通。
進一步地，所述氣瓶至少設置有一個，每個所述氣瓶均通過一個輸送管道與所述蓄能器連通，每個所述輸送管道上均設置有第一截止閥。
進一步地，每個所述氣瓶還對應連通有一個充氣管，每個所述充氣管上均設置有第二截止閥。
優選地，所述控制系統還包括安全閥，所述安全閥的進油口與所述液壓泵的輸出端連通，所述安全閥的出油口與所述油箱連通，所述安全閥的控制油口與所述安全閥的進油口相連通。
優選地，所述三位四通換向閥的A口與所述液壓馬達的PA口之間設置有單向閥，所述單向閥的進油口與所述三位四通換向閥的A口連通，所述單向閥的出油口於所述所述液壓馬達的PA口連通。
進一步地，所述控制系統還包括與所述單向閥並聯的平衡閥，所述平衡閥的進油口與所述單向閥的出油口連通，所述平衡閥的出油口與所述單向閥的進油口連通，所述平衡閥的先導油口與所述三位四通換向閥的B口連通。
進一步地，所述比例溢流閥的進油口與所述液壓馬達的PA口連通，所述比例溢流閥的出油口與所述液壓馬達的PB口連通，所述比例溢流閥的先導油口與所述所述比例溢流閥的進油口連通。
優選地，所述三位四通換向閥為M型機能。
優選地，所述三位四通換向閥為手動控制型。
優選地，所述兩位四通換向閥為電磁控制型。
本發明實施例提供的技術方案的有益效果是：本發明實施例提供的恆張力液壓控制系統，可實現主動恆張力及節能恆張力兩種模式，切入主動恆張力模式時，兩位四通換向閥斷開，蓄能器不參與工作，通過控制三位四通換向閥，使液壓馬達實現正轉、反轉或停止轉動，相應的使纜繩收放，使纜繩保持恆張力；切入節能恆張力模式時，三位四通換向閥斷開，兩位四通換向閥接通，蓄能器內的高壓油腔與液壓馬達的PA口連通，蓄能器的低壓油腔與液壓馬達的PB口連通，根據纜繩張力值大小，蓄能器的高壓油腔和低壓油腔中的液壓油輸送與液壓馬達的PA口和PB口相互流通，帶動液壓馬達正轉、反轉或停止轉動，進而使纜繩收放，使纜繩的恆張力保持恆定。
由上述可知，本發明實施例利用蓄能器具有儲存或釋放液壓能源的特性，在纜繩張力過大或過小時，儲存或釋放液壓能源，以帶動液壓馬達正轉、反轉或停止轉動，進而使纜繩收放，使纜繩的恆張力保持恆定，此過程並未開啟液壓泵，可極好的實現液壓系統節能效果，由於該過程能量消耗小，控制系統不會出現油溫高發熱的現象。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例提供的一種恆張力液壓控制系統的液壓原理圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
本發明實施例提供的恆張力液壓控制系統，是一種可適用於絞車的液壓控制系統。圖1為本發明實施例提供的一種恆張力液壓控制系統的液壓原理圖，參見圖1，該控制系統包括：液壓泵1、氣瓶11、蓄能器9、三位四通換向閥3、兩位四通換向閥8及比例溢流閥6；
液壓泵1的輸入端與油箱13連通；
三位四通換向閥3的P口與液壓泵1的輸出端連通，三位四通換向閥3的T口與油箱13連通，三位四通換向閥3的A口與液壓馬達7的PA口連通，三位四通換向閥3的B口與液壓馬達7的PB口連通；
比例溢流閥6並聯在液壓馬達7的PA口和PB口之間；
蓄能器9的一端與充滿高壓氣體的氣瓶11連通，蓄能器9的另一端與外界空氣相通，蓄能器9內設置有隔離板901、第一活塞902、第二活塞903和連接杆904，隔離板901將蓄能器9分為上腔和下腔，上腔位於蓄能器9與氣瓶11連通的一端，第一活塞902滑動設置在上腔內，第一活塞902將上腔分為高壓氣腔905及高壓油腔906，下腔位於蓄能器9與外界空氣相通的一端，第二活塞903滑動設置在下腔906內，第二活塞903將下腔分為低壓油腔907和空氣腔908，連接杆904活動穿過隔離板901，連接杆904的兩端分別與第一活塞902和第二活塞903連接；
高壓油腔906與兩位四通換向閥8的P口連通，低壓油腔907與兩位四通換向閥8的T口連通，兩位四通換向閥8的A口與液壓馬達7的PA口連通，兩位四通換向閥8的B口與液壓馬達7的PB口連通。
本發明實施例中的三位四通換向閥3可以為手動控制型的M型機能，三位四通換向閥3可以通過手柄操作，初始狀態下，三位四通換向閥3的P口與T口相連通，A口和B口相連通，手柄將油路切換至左位時，P口與A口相連通，T口和B口相連通，並可以固定在左檔位，手柄將油路切換至右位時，P口與B口相連通，T口和A口相連通，並可以固定在右檔位。
本發明實施例的兩位四通換向閥8為電磁控制型，電磁換向閥8的常位為斷開位，得電後，油路連通。
本發明實施例的比例溢流閥6的進油口與液壓馬達7的PA口連通，比例溢流閥6的出油口與液壓馬達7的PB口連通，比例溢流閥6的先導油口與比例溢流閥6的進油口連通。
本發明實施例的恆張力液壓控制系統的工作原理是：
1、絞車正常工作，當需要收纜繩時，三位四通換向閥3切換至左位，液壓泵1輸出高壓液壓油，為液壓馬達7的PA口提供油源，推動液壓馬達7順時針轉動，經液壓馬達7的PB口後，回油箱13，使絞車收纜；當需要放纜繩時，手動三位四通換向閥3切換至右位，液壓泵1輸出低壓油源，為液壓馬達7的PB口提供油源，推動液壓馬達7逆時針轉動，經液壓馬達7的PA口後，回油箱13，使絞車放纜繩。
2、絞車切換到主動恆張力狀態時，電磁換向閥8斷開，蓄能器11不參與工作，手動三位四通換向閥3切換至左位，纜繩張力較低時，液壓泵1為液壓馬達7的PA口主動供油，帶動液壓馬達順時針轉動，實現主動收纜動作，使纜繩張力升高，當纜繩張力升高到一定範圍後，液壓馬達7的PA口壓力與比例溢流閥6壓力設定值相同，此時，液壓馬達7停止轉動，液壓泵1提供的液壓油，將通過比例溢流閥6溢流回油箱；當纜繩張力繼續升高後，纜繩帶動液壓馬達7逆時針旋轉，實現主動放纜動作，從液壓泵1泵取的液壓油先流過比例溢流閥6，經過比例溢流閥6後的液壓油一部分進入到液壓馬達7的PB口為液壓馬達7補油，再通過液壓馬達7的PA口流向比例溢流閥6，形成循環，液壓油的另一部分回流至油箱13。
3、當切入節能恆張力模式時，手動三位四通換向閥3處於中位，將液壓泵1隔離，電磁換向閥8得電，此時蓄能器9的高壓油腔906與液壓馬達7的PA口連通，蓄能器9的低壓油腔907與液壓馬達7的PB口連通，當纜繩張力較小時，液壓馬達7的PA口的壓力低於蓄能器9的高壓油腔906的壓力，蓄能器9的高壓油腔906給液壓馬達7的PA口供油，推動液壓馬達7順時針轉動，實現主動收纜動作，此時液壓馬達7的PB口的液壓油流向蓄能器9的低壓油腔908器9的連接杆904帶動第一活塞902和第二活塞903向高壓油腔906的方向移動，絞車進行收纜動作；當纜繩張力逐漸升高，達到一定範圍值後，液壓馬達7的PA口的壓力逐漸升高，當液壓馬達7的PA口的壓力與高壓油腔906的壓力相同，此時，液壓馬達7停止轉動；當纜繩張力繼續增高時，纜繩帶動液壓馬達7逆時針旋轉，液壓馬達7的PB口從低壓油腔907取油，液壓馬達7的PA口向高壓油腔906中送油，進而蓄能器9內的連接杆904帶動第一活塞902和第二活塞903向低壓油腔907的方向移動，低壓油腔907中的液壓油推出，並流向液壓馬達7的PB口，實現主動放纜動作。
具體地，本發明實施例的蓄能器9可以呈柱狀，蓄能器9內可以同時存儲高壓油和低壓油，本發明實施例中的氣瓶11可以至少設置一個，且本發明實施例的每個氣瓶11的容積遠大於蓄能器9的容積，其內部可以存儲例如氮氣等高壓氣體，在連接杆904帶動第一活塞902和第二活塞903在蓄能器9內移動時，氣瓶11的壓力變化不大，蓄能器9的高壓油腔的壓力波動較小，有利於壓力穩定。
本發明實施例中，每個氣瓶11均通過一個輸送管道14與蓄能器11連通，每個輸送管道14上均設置有第一截止閥10。當需要對氣瓶11更換時，可關閉第一截止閥10。
本發明實施例中，每個氣瓶11還對應連通有一個充氣管15，每個充氣管15上均設置有第二截止閥12，第二截止閥12為常閉形式，在需要補充高壓氣體時，可打開第二截止閥12，通過充氣裝置例如充氣筒向氣瓶11內充氣。
本發明實施例的氣瓶11和蓄能器9可以作為一個集成單元，並採用模塊化設計，有利於在已經使用的液壓系統中增加該模塊，也易於後期的維修維護。
本發明實施例的控制系統還包括安全閥2，安全閥2的進油口與液壓泵1的輸出端連通，安全閥2的出油口與油箱13連通，安全閥2的控制油口與安全閥2的進油口相連通。安全閥2的作用在於控制液壓泵1的輸出端所輸出的液壓油的壓力不超過預先設定值，對人身安全和設備運行起保護作用。
還有，本發明實施例的三位四通換向閥3的A口與液壓馬達7的PA口之間設置有單向閥4，單向閥的進油口與三位四通換向閥3的A口連通，單向閥的出油口於液壓馬達7的PA口連通，以防止油路回流。
由於在三位四通換向閥3的A口與液壓馬達7的PA口之間設置有單向閥4，可以設置一個與單向閥4並聯的平衡閥5，平衡閥5的進油口與單向閥4的出油口連通，平衡閥5的出油口與單向閥4的進油口連通，平衡閥5的先導油口與三位四通換向閥3的B口連通，以方便在液壓馬達4反轉時，液壓馬達4的PA口排油。
由上述可知，本發明實施例利用蓄能器具有儲存或釋放液壓能源的特性，在纜繩張力過大或過小時，儲存或釋放液壓能源，以帶動液壓馬達正轉、反轉或停止轉動，進而使纜繩收放，使纜繩的恆張力保持恆定，此過程並未開啟液壓泵，可極好的實現液壓系統節能效果，由於該過程能量消耗小，控制系統不會出現油溫高發熱的現象。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。