具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗的製作方法

2023-04-23 04:06:11 3

專利名稱：具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種抓卸貨物的機械設備，屬起重機用於港口、碼頭、鋼廠、生物質發電 (垃圾發電、秸杆發電等)、船舶、儲運等行業，具體涉及一種具有延時卸荷功能的電動液 壓抓斗。
背景技術：
電動液壓抓斗是一種自帶動力裝置的抓斗，其結構如圖l。目前國內現有的電動液壓抓 鬥，大部分是依靠電動機正反轉的方式來控制抓斗的開啟與閉合。這種控制方式簡單可靠， 無需控制電纜而廣泛地在國內使用，是目前電動液壓抓斗的主要機型，其典型的液壓控制原 理如圖2 。另一種的電動液壓抓斗為電磁閥控制方式。
出於節能和減少電動液壓抓斗液壓系統發熱的目的，無論採用何種控制方式，在抓斗爪 瓣完全閉合後都採用了卸荷保壓的控制技術。由於卸荷保壓的壓力大小與抓斗的抓取能力有 直接關係，因此希望有較大的保壓壓力。但抓斗爪瓣的打開是一種準備工作，對抓斗的抓取 能力沒有直接的關係，同樣是出於節能和減少電動液壓抓斗液壓系統發熱的目的，在可靠的 前提下，希望抓斗打開時的壓力最小。如果可能，應儘量採用卸荷保壓技術。
但是上述液壓抓斗，當打開時採用卸荷保壓控制方式時，會出現爪瓣打不開的現象。閉 合與打開之間的壓力差越大以及爪瓣自身重量越大時，這一現象更加明顯。因此在電機正反 轉控制的電動液壓抓斗裡，採用如圖2所示的控制原理，抓斗在爪瓣打開時，採用溢流閥溢
流而不採用卸荷保壓的控制技術。在一些電磁閥控制的電動液壓抓斗中，在抓斗爪瓣打開時 有的使用了卸荷保壓技術，但閉合與打開的卸荷壓力完全相等。即使這樣，在抓斗爪瓣完全 閉合後有時也會發生打不開的現象。

發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供了一種具有延時卸荷功能的電動液 壓抓斗，該抓斗通過在控制閥塊內設置節流孔和蓄能器，使之在閉合和開啟兩個運動時均可 採用卸荷控制技術。
本發明目的實現由以下技術方案完成一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，用於起重機，該抓斗包括抓斗結構和電動液壓 裝置，所述電動液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動機和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其 連接的電動機提供動力，並通過控制閥塊連接、驅動所述液壓缸，其特徵在於所述控制閥 塊內包括有二個卸荷溢流閥，其中至少一個卸荷溢流閥的控制口連通有節流孔和蓄能器，所 述節流孔另 一端連接有液壓缸。
所述二個卸荷溢流閥的控制口分別連通有節流孔和蓄能器。
所述卸荷溢流閥的控制口設置有一接口 ，所述接口與所述節流孔通過螺紋配合連接。
所述節流孔的通徑為O. 4mm-l. 2mm。 所述節流孔的通徑為O. 6mm-0. 8mm。 所述蓄能器的容積不大於O. 63L。
本發明的優點是抓斗的開啟、閉合到位時，均使用了卸荷保壓的控制技術，在保證抓 鬥所需要的工作壓力的同時，發熱最小。消除了上述控制方式的不可靠現象，實現了最理想 的液壓抓斗控制方式的目標。


圖l電動液壓抓斗結構示意圖2原有的抓斗液壓控制原理示意圖3本發明的抓斗液壓控制原理示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖通過實施例對本發明特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行 業技術人員的理解
如圖l-3所示，標號分別表示電動機l、雙向液壓泵2、控制閥塊3、液壓缸4、機架5、 爪瓣6、吊掛裝置7、供電裝置8、吸油單向閥V1、吸油單向閥V2、卸荷溢流閥CT1、溢流閥 CT2、卸荷溢流閥CT21、單向閥CT3、單向閥CT4、液控單向閥CT5、液控單向閥CT6、油管P1 、油管P2、回油管T、回油濾油器F、節流孔TH、蓄能器AC;測壓點MP1、 MP2、 MA、 MB。
電動液壓抓斗是一種自帶動力裝置的抓斗，其結構如圖l。電動液壓抓斗主要由電動機l 、液壓泵2、控制閥塊3、液壓缸4、機架5、爪瓣6、吊掛裝置7和供電裝置8組成。 一般液壓 缸4與爪瓣6的數量相等，最少的有兩個(雙鄂式)， 一般為4-8個(多瓣式)。
機架5是本抓斗的基礎件，各種工作裝置都與機架6連接固定。爪瓣6是工作件，與抓取的物料接觸， 一端用銷軸固定在機架5的下部，另外用一個銷軸與液壓缸4聯接。依靠液壓缸 4的伸縮來驅動並控制爪瓣6運動，完成對物料的抓取與放落。液壓缸4的另一端也通過一個 銷軸固定在機架8的上部，成為液壓缸4的固定點。吊掛裝置7是本抓斗與起重機的聯接件， 與起重機上的吊鉤或鋼絲繩直接聯接。供電裝置8是本抓斗從起重機獲取動力的裝置。
如圖1所示，當抓斗在一個中間位置停止運動時，由於爪瓣6的重量，在液壓缸4的有杆 腔會產生一個對應的壓力Pm，使液壓缸4的作用力與爪瓣6的重量相平衡。由於爪瓣6是以機 架的銷軸為圓心的一個旋轉運動，因此Pm的大小是一個與爪瓣6的位置有關的變量， 一般在 爪瓣6完全打開時的Pm值最大。
上述壓力Pm可以在圖2或圖3中的MB點用壓力表測得。但當抓斗完全閉合時，即液壓缸4 的活塞杆完全伸出時，活塞與油缸蓋直接的接觸力可以平衡爪瓣的重量，此時壓力Pm可能為令。
圖2是目前常見的抓斗液壓控制原理圖。VI、 V2為兩個吸油單向閥，雙向液壓泵2通過其 與控制閥塊3連接。CT1為卸荷溢流閥，CT2為溢流閥，CT3、 CT4為單向閥，CT5、 CT6為液控 單向閥，MP1、 MP2、 MA、 MB為對應的油管P1、 P2、 A和B的測壓點。CT1至CT6以及相應的測壓 點組成了圖1中的控制閥塊3。液壓缸4的有杆腔與油管B相聯，無杆腔與油管A相聯。T為回油 管並和回油濾油器F相聯。
當接通電源並控制電動機l正轉時，雙向液壓泵2從單向閥V2—側吸油，通過單向閥V1、 泵的出油管P1向控制閥體內供油。此時通過單向閥CT3及油管A向液壓缸4的無杆腔供油。由 於泵的出油管P1存在供油壓力，使液控單向閥CT6打開，此時液壓缸4有杆腔的油由油管B可 以通過液控單向閥CT6流向回油管T，再經過回油濾油器F回到油箱內。實現了液壓缸4活塞杆 的外伸，帶動了爪瓣運動，使抓斗閉合。抓斗閉合時雙向液壓泵2的最高輸出壓力是由卸荷 溢流閥CT1確定的。當泵的出口管P1中的壓力達到卸荷溢流閥CT1設定的壓力時，卸荷溢流閥 CT1便產生溢流，當油管A達到設定壓力時，卸荷溢流閥CT1可以使泵卸荷，油管P1的壓力很 低，減少了液壓系統的發熱。
當電動機l反轉時，雙向液壓泵2從單向閥V1—側吸油，通過單向閥V2、泵的出油管P2向 控制閥體內供油。控制的原理基本上與電機正轉時相同。實現了液壓缸4活塞杆縮回，帶動 抓斗爪瓣打開。不同的是，CT2隻是一個溢流閥，不使能使液壓泵卸荷。因此當爪瓣完全打 開後，溢流閥CT2的溢流會產生較大的熱量。
實驗證明在上述液壓控制系統中，如果將溢流閥CT2換成和卸荷溢流閥CT1一樣的卸荷溢流閥，當抓斗處於空載完全閉合狀態(即液壓缸4活塞杆全部伸出，油管A中存在卸荷溢流 閥CTl調定的最大閉合壓力PAmax)後，立即反轉電動機l，會出現爪瓣打不開的現象。閉合 與打開之間的壓力差越大、或者爪瓣6自身重量越大、液壓系統幾乎不存在內洩漏時，這一 現象更加明顯。
分析上述現象，其主要原因是這一液壓控制系統使用的是定量泵，當電動機l轉速一 定時，其系統流量Q不變。這一流量Q在抓斗打開運動時，對應於一個爪瓣的運動速度VO，流 量Q是平衡的，此時溢流閥CT2不會溢流或卸荷。但在爪瓣剛開始打開時，爪瓣的運動速度 V=0。此時液壓系統中的流量Q必然要從溢流閥CT2流向油管T來達到流量的平衡。如果CT2是 溢流閥，則處於溢流狀態，設其溢流壓力為PBmax。溢流壓力PBmax與上述爪瓣6重量產生的 壓力Pm之差產生的液壓缸4拉力，是液壓缸4平衡爪瓣6的重量後對爪瓣的加速度力。在此加 速度力的作用下，爪瓣加速，當達到V0時，溢流閥CT2不再溢流，進入穩定打開的工作狀態 。因此，達到溢流閥CT2不溢流，需要一個爪瓣加速的時間t。
當溢流閥CT2換成卸荷溢流閥CT21時，幾乎在卸荷溢流閥CT21溢流開始的瞬間，變成了 卸荷狀態。此時油管P2的壓力降到卸荷溢流閥CT21卸荷值(一般小於lMPa)，而液控單向閥 CT5的開啟壓力需要PAmax/K(K為液控單向閥CT5的開啟壓力比，由結構確定， 一般在3左右) ，所以油管P2的壓力已經無法開啟液控單向閥CT5，油管A不能回油，使爪瓣停止了運動。
提高打開壓力PBmax、減輕爪瓣重量等於降低Pm，都有利於爪瓣的加速，縮短加速時間t 。系統有內洩漏，有利於消除壓力PAmax或縮短卸荷溢流閥CT21維持卸荷狀態的時間，而容 易使系統恢復到正常的工作狀態。
由上可知，在將溢流閥CT2改為卸荷溢流閥CT21後，還需要一延時裝置以避免上述不利 狀況。如圖3所示，此方案中增加了蓄能器AC和節流孔TH，此外其餘各元件均和圖2中的相同
節流孔TH為一個具有設定通徑的孔洞，其一端連接著液壓缸4的油管B，另一端連接蓄能 器AC和卸荷溢流閥CT21的控制口 。由於節流孔TH和蓄能器AC的存在，當節流孔TH有液壓油流 動時，使得卸荷溢流閥CT21中卸荷控制口的壓力等於蓄能器AC的壓力而不等於油管B即液壓 缸4有杆腔的壓力。因此要使蓄能器AC的壓力等於油管B的壓力有一個時間差，即節流孔TH和 蓄能器AC構成了一個延時裝置。
如果蓄能器在一定充氮壓力Po下的容積為Vo，當達到卸荷溢流閥CT21最小維持卸荷壓力 PBmin時其容積為Vh則在這兩個壓力下蓄能器AC的容積差為AV二V廣Vo。當卸荷溢流閥 CT21設定的溢流壓力為PBmax時，PBmin為其維持卸荷的最小壓力。PBmin= (1-v) PBmax，V為壓差率，由卸荷溢流閥CT21的結構決定， 一般為10-25%。
設節流孔TH從壓差PBmax- Po降到PBmax-PBmin時的平均流量為q。則可以計算出，卸荷 溢流閥CT21從溢流狀態改變到卸荷狀態的最短時間為t1= A V/q。
適當選擇蓄能器AC的容積、充氮壓力Po (—般Po〉Pm)以及節流孔TH的通徑，使t^t時， 便可以完全避免上述的抓斗處於空載完全閉合狀態後，電動機立即反轉出現的爪瓣打不開現 象。
同理，當閉合方向出現相似的動作不可靠的現象時，在卸荷溢流閥CT1的卸荷控制口上 ，同樣也可以增加一個蓄能器AC和一個節流孔TH組成的延時卸荷控制裝置來解決，在此不在 贅述。
可以將節流孔TH設置為一個元件，其內部穿設一個孔洞，外壁設置有外螺紋；對應的， 在卸荷溢流閥CT21控制口一端設置一個具有匹配內螺紋的接口，通過螺紋配合即可方便的替 換不同通徑的節流孔TH。
由於節流孔TH的通徑和蓄能器容積的配合，決定了卸荷延時的時長。當確定了蓄能器AC 的容積以後，可以改變節流孔的通徑來達到各種液壓抓斗最佳延時時長的目的。 一般蓄能器 AC容積選用O. 63L或更小為佳。因為蓄能器AC的容積過大會導致空間佔用和成本增加等問題
節流孔TH的通徑過小會容易出現堵塞故障。因此在滿足延時時長的前提下，節流孔TH的 通徑應控制在O. 4mm-1. 2mm之間，並且最好控制在O. 6mm-0. 8mm之間。
本發明解決了電動液壓抓斗在閉合與打開兩個方向上使用卸荷溢流閥而產生的工作不可 靠、打不開的問題。從而克服了原有電動液壓抓斗在完全打開時液壓系統大量發熱的缺點， 節省能源並提高了液壓系統的使用壽命，降低了故障率。
權利要求
1.一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，用於起重機，該抓斗包括抓斗結構和電動液壓裝置，所述電動液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動機和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其連接的電動機提供動力，並通過控制閥塊連接、驅動所述液壓缸，其特徵在於所述控制閥塊內包括有二個卸荷溢流閥，其中至少一個卸荷溢流閥的控制口連通有節流孔和蓄能器，所述節流孔另一端連接有液壓缸。
2.根據權利要求l所述的一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，其 特徵在於所述二個卸荷溢流閥的控制口分別連通有節流孔和蓄能器。
3.根據權利要求2所述的一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，其 特徵在於所述卸荷溢流閥的控制口設置有一接口 ，所述接口與所述節流孔通過螺紋配合連接
4.根據權利要求l、 2或3所述的一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓 鬥，其特徵在於所述節流孔的通徑為O. 4mm-l. 2mm。
5.根據權利要求4所述的一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，其 特徵在於所述節流孔的通徑為O. 6mm-0. 8mm。
6.根據權利要求1或2所述的一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗 ，其特徵在於所述蓄能器的容積不大於0.63L。
全文摘要
本發明涉及一種抓卸貨物的機械設備，具體涉及一種具有延時卸荷功能的電動液壓抓斗，該抓斗包括抓斗結構和電動液壓裝置，所述電動液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動機和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其連接的電動機提供動力，並通過控制閥塊連接、驅動所述液壓缸，其特徵在於所述控制閥塊內包括有二個卸荷溢流閥，其中至少一個卸荷溢流閥的控制口連通有節流孔和蓄能器，所述節流孔另一端連接有液壓缸，本發明的優點是抓斗的開啟、閉合到位時，均使用了卸荷保壓的控制技術，在保證抓斗所需要的工作壓力的同時，發熱最小，實現了最理想的液壓抓斗控制方式的目標。
文檔編號B66C3/00GK101665214SQ200910306990
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月14日 優先權日2009年9月14日
發明者朱宏敏, 鳴 錢 申請人:上海昂豐礦機科技有限公司