一種起重機伸縮臂防下沉裝置、方法及起重機的製作方法
2023-05-24 02:58:06 2
專利名稱：一種起重機伸縮臂防下沉裝置、方法及起重機的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別是起重機伸縮臂防下沉裝置。本發明還涉起重機伸縮臂防下沉方法，及設有所述起重機伸縮臂防下沉裝置的起重機。
背景技術：
起重機是一種能夠在一定範圍內垂直提升或垂直提升並水平搬運重物的工程機械。請參考圖1，圖1為現有技術中一種液壓起重機的結構示意圖。液壓起重機I是一種利用液壓能作為起吊動力的起重機，其伸縮臂2在行車時收回，作業時外伸，以形成一定的工作高度或工作幅度。伸縮油缸是起重機的重要組成部分，它能實現起重機作業時臂與臂之間的相對運動，同時在靜止時支撐除基本臂外其他幾節吊臂和所吊重物的重量，在性能上要求伸縮方便、穩定可靠。現有起重機的伸縮臂主要有兩種形式；一種是繩排式伸縮臂，另一種是單缸插銷式伸縮臂，其中繩排式伸縮臂主要應用在100噸以下的起重機上。請參考圖2，圖2為四節伸縮臂的繩排伸縮機構原理圖。如圖所示的四節繩排式伸縮臂，其基本臂3-1固定不動，伸縮油缸4固定在二節臂3-2與基本臂3-1上，三節臂3-3和四節臂3-4通過鋼絲繩5和滑輪6與二節臂3_2聯結，通過伸縮油缸4的往復運動實現二、三、四節臂的聯動。請參考圖3，圖3為圖2中所示伸縮油缸的液壓系統原理圖。當手動換向閥7處於中位時，伸縮油缸4的有杆腔與回油口 T相通，無杆腔油液通過伸縮平衡閥8閉鎖在腔體中；當手動換向閥7切換到上位時，壓力油源口 P進油，經過伸縮平衡閥8進入伸縮油缸4的無杆腔，有杆腔油路與回油口 T相通，實現伸臂動作；當手動換向閥7切換到下位時，壓力油源口 P進油，油液進入伸縮油缸4的有杆腔，同時將伸縮平衡閥8打開，使伸縮油缸4的無杆腔與回油口 T聯通，實現縮臂動作。雖然伸縮油缸4在伸到一定長度後，可以通過伸縮平衡閥8將油液鎖在油缸大腔中。但是，當發動機熄火，整車無動力源處於不工作狀態時，吊臂處在一個變幅角度下不動，伸縮油缸4在吊臂及自身重力的作用仍然會受壓回縮，進而導致吊臂出現下沉。究其原因，主要有以下幾方面其一，伸縮油缸自身的內洩露會使無杆腔中的油液流入有杆腔；其二，由於油液本身的固有的熱膨脹屬性，在油液溫度下降到環境溫度的過程中會有一定的收縮量；其三，油液本身的可壓縮性，使得伸縮油缸在靜置狀態下會出現回縮，從而導致伸縮臂下沉。若上述靜置下沉量太大，則會給用戶使用帶來安全隱患。這就需要一種調節裝置來減小這種下沉量，保證伸縮油缸在靜置狀態下不回縮或儘可能的減小回縮量。請參考圖4，圖4為現有技術中通過加裝單向閥的方式來減小伸縮油缸回縮量的液壓原理圖。
現有的調節裝置是在壓力油源口 P和回油口 T分別安裝一個單向閥9，其目的是在油液運動的過程中增加一定的阻力，將管路中的空氣儘可能的排出，降低油液中的含氣量，提高油液的抗壓縮能力，即提高系統中油液的體積彈性模量E值，根據液壓系統中封閉容腔中油液的壓力計算公式dp = -(E*dv)/V可以看出，在相同的壓降dp變化下，油液的體積彈性模量E越大，對應容積dv的變化越小，也即伸縮油缸的回縮量越小。這種加背壓降低油液含氣量、增大油液體積彈性模量的方式，雖然能夠在一定程度上減少伸縮油缸的回縮量，但是無法從根本上解決伸縮油缸的靜置下沉問題。因此，如何防止伸縮油缸靜置下沉，保證伸縮臂的伸長量不變，進而提高起重機的安全性能，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的第一目的是提供一種起重機伸縮臂防下沉裝置。該裝置可有效防止伸縮 油缸靜置下沉，保證伸縮臂的伸長量不變，進而提高起重機的安全性能。本發明的第二目的是提供一種起重機伸縮臂防下沉方法。本發明的第三目的是提供一種設有所述起重機伸縮臂防下沉裝置的起重機。為了實現上述第一目的，本發明提供一種起重機伸縮臂防下沉裝置，包括控制器；壓力檢測元件，用於檢測所述伸縮臂的伸縮油缸的無杆腔壓力；單向補油油路，設於所述伸縮油缸的無杆腔與其進油油路之間，其上沿進油方向依次設有第一單向閥、蓄能器和電磁閥；所述壓力檢測元件的信號輸出端連接所述控制器的信號輸入端，所述控制器的信號輸出端連接所述電磁閥的控制端。優選地，所述控制器的信號輸入端連接所述伸縮油缸的力限器的信號輸出端。優選地，進一步包括第二單向閥，設於所述電磁閥與伸縮油缸無杆腔之間。優選地，所述壓力檢測元件為壓力傳感器，其檢測端與所述伸縮油缸的無杆腔連通。優選地，所述電磁閥為二位二通電磁換向閥。優選地，所述單向補油油路的進油端與所述伸縮油缸的壓力油源連通。為了實現上述第二目的，本發明提供一種起重機伸縮臂防下沉方法，包括以下步驟步驟11 :在工作狀態下，向蓄能器儲存壓力能；步驟12 :通過壓力檢測元件檢測所述伸縮油缸的無杆腔壓力P，並將其輸入控制器；步驟13 由所述控制器記錄所述伸縮油缸無杆腔的初始壓力P1，並根據公式Ρ1-ΔΡ = P2,計算臨界壓力P2，其中Λ P為設定值；步驟14 :當P < Ρ2時，所述控制器通過電磁閥控制所述蓄能器向所述伸縮油缸的無杆腔補油；當P = Pl時，所述控制器通過電磁閥控制所述蓄能器停止向所述伸縮油缸的無杆腔補油。步驟15 :循環重複所述步驟14。
優選地，在所述步驟14之前還包括步驟13.1 :根據所述伸縮油缸的力限器輸入的伸縮臂長度和起吊重量信號，所述控制器判斷所述起重機是否處於靜置狀態，若是，則執行所述步驟14。為了實現上述第三目的，本發明還提供一種起重機，包括伸縮臂和伸縮油缸，進一步包括上述任一項所述的起重機伸縮臂防下沉裝置。優選地，所述伸縮臂具體為繩排式伸縮臂。本發明所提供的起重機伸縮臂防下沉裝置在現有伸縮油缸液壓元件的基礎上，進一步增設了包括第一單向閥、蓄能器和電磁閥的單向補油油路，並設有能夠自動控制所述單向補油油路的壓力檢測元件和控制器。該裝置通過蓄能器在工作狀態下儲存一定的壓力能，在發動機熄火後，能夠實時檢測伸縮油缸無杆腔的壓力變化，並在不同時段對其進行動態補油，保障伸縮油缸無杆腔的壓力在一定範圍內，這樣可以向伸縮油缸提供足夠的液壓支撐力，有效防止伸縮油缸靜置下沉，從而保證伸縮臂的伸長量不變，提高起重機的安全性倉泛。在一種具體實施方式
中，所述控制器的信號輸入端連接所述伸縮油缸的力限器的信號輸出端。根據所述力限器輸入的伸縮臂長度和起吊重量信號，所述控制器可以判斷起重機是否處於靜置狀態，並將其作為是否向所述伸縮油缸的無杆腔補油的必要條件，這樣可保證所述起重機伸縮臂防下沉裝置僅在起重機處於靜置狀態時補油，而在其它狀態下並不起作用，進一步提高了起重機作業的安全性。本發明所提供的起重機設有上述起重機伸縮臂防下沉裝置，由於上述起重機伸縮臂防下沉裝置具有上述技術效果，具有該起重機伸縮臂防下沉裝置的起重機也應具備相應的技術效果。
圖1為現有技術中一種液壓起重機的結構示意圖；圖2為四節伸縮臂的繩排伸縮機構原理圖；圖3為圖2中所示伸縮油缸的液壓系統原理圖；圖4為現有技術中通過加裝單向閥的方式來減小伸縮油缸回縮量的液壓原理圖；圖5為本發明所提供起重機伸縮臂防下沉裝置的液壓原理圖。圖1至圖4中1.液壓起重機 2.伸縮臂 3-1.基本臂 3-2. 二節臂 3_3.三節臂3-4.四節臂 4.伸縮油缸 5.鋼絲繩 6.滑輪 7.手動換向閥 8.伸縮平衡閥9.單向閥圖5中10.伸縮油缸 20-1.第一單向閥 20-2.第二單向閥 30.蓄能器 40.電磁閥 50.控制器 60.壓力檢測元件 70.力限器
具體實施例方式本發明的核心是提供一種起重機伸縮臂防下沉裝置。該裝置可有效防止伸縮油缸靜置下沉，保證伸縮臂的伸長量不變，進而提高起重機的安全性能。
本發明的另一核心是提供一種起重機伸縮臂防下沉方法以及設有所述起重機伸縮臂防下沉裝置的起重機。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。本文中的「第一、第二」等用語僅是為了便於描述，以區分具有相同名稱的不同組成部件，並不表示先後或主次關係。請參考圖5，圖5為本發明所提供起重機伸縮臂防下沉裝置的液壓原理圖。在一種具體實施方式
中，本發明在現有伸縮油缸液壓元件的基礎上，增設起重機伸縮臂防下沉裝置。該裝置主要由液壓和自動控制兩部分組成，其中液壓部分包括為伸縮油缸10設置的單向補油油路，此油路的進油端與伸縮油缸10的壓力油源連通，出油端與伸縮油缸10的無杆腔連通，其上沿進油方向依次設有第一單向閥20-1、蓄能器30、電磁閥40和第二單向閥20-2.
電磁閥40用於控制單向補油油路的通斷，這裡選用二位二通電磁換向閥，兩個單向閥加一個通斷換向閥的設計，使得單向補油油路更加安全可靠。自動控制部分包括控制器50和壓力檢測元件60，其中壓力檢測元件60用於檢測伸縮油缸10的無杆腔壓力，這裡選用壓力傳感器，並將其檢測端與伸縮油缸10的無杆腔連通。壓力檢測兀件60的信號輸出端連接控制器50的信號輸入端,控制器50的信號輸出端連接電磁閥40的控制端，由控制器50發出信號控制電磁閥40導通或斷開單向補油油路。此外，控制器50的信號輸入端還連接伸縮油缸10的力限器70的信號輸出端，由力限器70向控制器50輸入相關信號，控制器50可根據力限器70輸入的信號，判斷起重機是否處於靜置狀態的信號，進而確定是否向伸縮油缸10的無杆腔補油。上述起重機伸縮臂防下沉裝置的工作過程如下在上車動作過程中，主閥口 P提供系統最高壓力，經過第一單向閥20-1，蓄能器30存儲一定的壓力能，這樣可保證在發動機熄火後還能提供一定的壓力源。在起重機作業靜置後，控制器50檢測到力限器70的信號(伸縮臂長度和吊重量)以及壓力檢測元件60的信號，計算伸縮油缸無杆腔壓力的變化差值(記錄初始值Pl和變化量Λ P)。當伸縮油缸無杆腔的壓力P低於控制器計算值Ρ2時，電磁閥40得電換向，將蓄能器50與伸縮油缸10的油路導通，由蓄能器50在封閉容腔中向伸縮油缸10的無杆腔進行瞬時補油，直至壓力檢測元件60檢測到壓力增大到Pl時，電磁閥40斷電，將蓄能器50與伸縮油缸10的油路斷開，蓄能器50停止補油。隨著時間的推移，由於散熱導致伸縮油缸無杆腔的壓力又開始降低時，壓力檢測元件60檢測到壓力值的變化後，再次開關電磁閥40進行補油，如此不斷循環。蓄能器50可保證伸縮油缸無杆腔的油液處於變化狀態， 直到其內部的油液大部分補充到伸縮油缸10的無杆腔中，蓄能器50和伸縮油缸無杆腔的壓力穩定在一個相同值，此時無杆腔油溫與環境溫度相當，油液熱膨脹性的影響被消除，伸縮油缸10不再產生回縮，從而有效的防止了吊臂下沉。除了上述起重機伸縮臂防下沉裝置，本發明提供一種起重機伸縮臂防下沉方法，包括以下步驟Sll :在工作狀態下，向蓄能器儲存壓力能；S12 :通過壓力檢測元件檢測伸縮油缸的無杆腔壓力P，並將其輸入控制器；S13 :由控制器記錄伸縮油缸無杆腔的初始壓力P1，並根據公式Ρ1_ΛΡ = Ρ2，計算臨界壓力Ρ2，其中Λ P為設定值；S14 :當P < Ρ2時，控制器通過電磁閥控制蓄能器向伸縮油缸的無杆腔補油=Pl時，控制器通過電磁閥控制蓄能器停止向伸縮油缸的無杆腔補油。S15 :循環重複步驟14。 作為一種改進，在所述步驟14之前還包括S13.1 :根據伸縮油缸的力限器輸入的伸縮臂長度和起吊重量信號，控制器判斷起重機是否處於靜置狀態，若是，則執行所述步驟14。力限器是用來保證起重機伸縮油缸在安全範圍內進行作業的裝置，根據力限器輸入的伸縮臂長度和起吊重量信號，控制器可以判斷起重機是否處於靜置狀態，並將其作為是否向所述伸縮油缸的無杆腔補油的必要條件。這樣可保證所述起重機伸縮臂防下沉裝置僅在起重機處於靜置狀態時補油，而在其它狀態下並不起作用，進一步提高了起重機作業的安全性。上述方法和裝置通過蓄能器在工作狀態下儲存一定的壓力能，在發動機熄火後，能夠實時檢測伸縮油缸無杆腔的壓力變化，並在不同時段對其進行動態補油，保障伸縮油缸無杆腔的壓力在一定範圍內。這樣可以向伸縮油缸提供足夠的液壓支撐力，有效防止伸縮油缸靜置下沉，從而保證伸縮臂的伸長量不變，提高起重機的安全性能。上述起重機伸縮臂防下沉裝置和方法僅是一種優選方案，其具體控制方式並不局限於此，在此基礎上可根據實際需要作出具有針對性的調整，從而得到不同的實施方式。由於可能實現的方式較多，這裡就不再一一舉例說明。除了上述起重機伸縮臂防下沉裝置和方法，本發明還提供了一種起重機，包括伸縮臂和伸縮油缸，進一步包括上文所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其餘結構請參考現有技術。具體地，所述伸縮臂為繩排式伸縮臂。以上對本發明所提供的起重機伸縮臂防下沉裝置、方法及起重機進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，包括控制器；壓力檢測元件，用於檢測所述伸縮臂的伸縮油缸的無杆腔壓力；單向補油油路，設於所述伸縮油缸的無杆腔與其進油油路之間，其上沿進油方向依次設有第一單向閥、蓄能器和電磁閥；所述壓力檢測元件的信號輸出端連接所述控制器的信號輸入端，所述控制器的信號輸出端連接所述電磁閥的控制端。
2.根據權利要求1所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，所述控制器的信號輸入端連接所述伸縮油缸的力限器的信號輸出端。
3.根據權利要求2所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，進一步包括第二單向閥，設於所述電磁閥與伸縮油缸無杆腔之間。
4.根據權利要求3所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，所述壓力檢測元件為壓力傳感器，其檢測端與所述伸縮油缸的無杆腔連通。
5.根據權利要求4所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，所述電磁閥為二位二通電磁換向閥。
6.根據權利要求5所述的起重機伸縮臂防下沉裝置，其特徵在於，所述單向補油油路的進油端與所述伸縮油缸的壓力油源連通。
7.—種起重機伸縮臂防下沉方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟11 :在作業狀態下，向蓄能器儲存壓力能；步驟12 :通過壓力檢測元件檢測所述伸縮油缸的無杆腔壓力P，並將其輸入控制器；步驟13 :由所述控制器記錄所述伸縮油缸無杆腔的初始壓力Pl，並根據公式Ρ1_ΛΡ =Ρ2，計算臨界壓力Ρ2，其中Λ P為設定值；步驟14 :當P < Ρ2時，所述控制器通過電磁閥控制所述蓄能器向所述伸縮油缸的無杆腔補油；當P = Pl時，所述控制器通過電磁閥控制所述蓄能器停止向所述伸縮油缸的無杆腔補油。步驟15 :循環重複所述步驟14。
8.根據權利要求7所述的起重機伸縮臂防下沉方法，其特徵在於，在所述步驟14之前還包括步驟13.1 :根據所述伸縮油缸的力限器輸入的伸縮臂長度和起吊重量信號，所述控制器判斷所述起重機是否處於靜置狀態，若是，則執行所述步驟14。
9.一種起重機，包括伸縮臂和伸縮油缸，其特徵在於，進一步包括上述權利要求1至6 任一項所述的起重機伸縮臂防下沉裝置。
10.根據權利要求9所述的起重機，其特徵在於，所述伸縮臂具體為繩排式伸縮臂。
全文摘要
本發明公開了一種起重機伸縮臂防下沉裝置，包括控制器；壓力檢測元件，用於檢測所述伸縮臂的伸縮油缸的無杆腔壓力；單向補油油路，設於所述伸縮油缸的無杆腔與其進油油路之間，其上沿進油方向依次設有第一單向閥、蓄能器和電磁閥；所述壓力檢測元件的信號輸出端連接所述控制器的信號輸入端，所述控制器的信號輸出端連接所述電磁閥的控制端。該裝置可有效防止伸縮油缸靜置下沉，保證伸縮臂的伸長量不變，進而提高起重機的安全性能。本發明還公開了一種起重機伸縮臂防下沉方法，以及設有所述起重機伸縮臂防下沉裝置的起重機。
文檔編號B66C23/88GK102992214SQ20111027318
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優先權日2011年9月14日
發明者東權, 向小強, 劉東宏 申請人:徐州重型機械有限公司