塔式起重機的頂升結構及其液壓系統的製作方法

2023-04-23 20:09:56 1

專利名稱：塔式起重機的頂升結構及其液壓系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及起重機領域，具體而言，涉及一種塔式起重機的頂升結構及其液壓系統。
背景技術：
目前大多數自升式塔式起重機都採用的是單缸頂升液壓系統，少數較大噸位的自升式塔式起重機採用的是雙缸頂升液壓系統，將平衡閥或液壓鎖剛性連接在油缸體上，達到防爆抗衡的目的，保證安全。而對於特大噸位的自升式塔式起重機如果採用上述方式，會使得頂升油缸尺寸巨大，且安裝維護不方便。對於兩缸以上的多缸頂升作業的大噸位自升式塔機，如果還只是簡單的採用將平衡閥或液壓鎖剛性連接在油缸體上，就會存在以下幾個問題1.不能保證各油缸的運行同步，因為即使採用了同步閥等同步控制措施，但在油缸啟動時不能保證各油缸的平衡閥或液壓鎖同時開啟的情況下，也會造成不同步。油缸在頂升或活塞杆伸出時的同步精度取決於同步閥的控制精度；但在油缸下降或活塞杆縮回時，同步精度除了同步閥的控制精度外，還會受到平衡閥的影響，現有的採用雙缸頂升作業的塔機即存在此問題。2.採用液壓鎖的頂升油缸，由於各油缸的無杆腔由各自的液壓鎖鎖閉，一旦某一個液壓鎖未能及時打開，則整個爬升架的重量再加上其它油缸的回拉力同時作用在這一個油缸上，超壓憋缸會對此油缸造成破壞性的損害，構成嚴重的安全隱患。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種塔式起重機的頂升結構及其液壓系統，以解決現有技術中塔式起重機使用多油缸進行頂升時不能同步運行的問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種塔式起重機的頂升結構的液壓系統，用於驅動塔式起重機的爬升架在塔式起重機的塔身上升或下降，液壓系統包括多個油缸，油缸分別連接塔式起重機的頂升橫梁和上橫梁；其中，多個油缸中的每個油缸具有正向支工作油路和反向支工作油路，每個油缸的正向支工作油路上設有調整液壓油正向流速的正向調速閥，每個油缸的反向支工作油路上設有調整液壓油反向流速的反向調速閥。進一步地，頂升結構的液壓系統還包括設置在各正向支工作油路上的平衡閥。進一步地，所述平衡閥包括進油口、出油口和控制油口，所述進油口與所述正向支工作油路相連通，所述出油口與所述油缸的無杆腔和有杆腔之一相連通，所述控制油口與所述反向支工作油路以及無杆腔和有杆腔中的另一個相連通。進一步地，液壓系統還包括分別與正向支工作油路及反向支工作油路相連通的主油路，主油路上還設有導壓單向閥，導壓單向閥分別與各油缸的正向支工作油路相連通，導壓單向閥的開啟比小於每個平衡閥的開啟比。[0011]進一步地，每個油缸的正向支工作油路和反向支工作油路上均設有截止閥。進一步地，多個油缸並聯在一個油箱上，液壓系統還包括連接在油箱與多個油缸之間的主油路，主油路與正向支工作油路及反向支工作油路均連通，主油路上還設有組合閥，組合閥內部包括相互連通的組合換向閥和組合溢流閥。進一步地，主油路上設有與油箱串聯的背壓閥，背壓閥與反向支工作油路相連通。進一步地，主油路上設有溢流閥，溢流閥與反向支工作油路相連通。進一步地，多個油缸的數目為六個，塔身具有兩個側面和與兩個側面相連的正面以及背面，在每個側面以及背面上各設有連接在爬升架與頂升橫梁之間的兩個油缸。本實用新型還提供了一種塔式起重機的頂升結構，包括塔身和設置在塔身頂部的爬升架，塔身上設有踏步，頂升橫梁的底部與上橫梁連接，踏步支撐頂升橫梁，還包括根據前述的頂升結構的液壓系統。根據本實用新型的技術方案，可以通過每個油缸上的正向調速閥和反向調速閥控制各個油缸支工作油路上的液壓油的進退速度和各油缸的同步精度，通過各個油缸支工作油路上的流速相等實現各個油缸的同步頂升，因而解決了現有技術中塔式起重機使用多油缸進行頂升時不能同步的問題，克服了現有技術使用同步閥的效果不好的問題。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖1示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升結構的工作原理示意圖；圖2示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升結構的液壓系統的結構；圖3示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升結構的背面平面上的結構；圖4示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升結構的側面平面上的結構；圖5示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升結構的正面平面上的結構；以及圖6示出了根據本實用新型實施例的塔式起重機的頂升橫梁的結構。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。如圖1所示，根據本實用新型實施例的塔式起重機通過頂升結構的液壓系統驅動塔式起重機的爬升架31在塔式起重機的塔身39上升降，例如，爬升架31受液壓系統的支撐和驅動，通過塔身39上的導輪32在塔身39上升降。液壓系統包括多個油缸15，例如可以包括兩個、三個、四個、六個或八個油缸，採用上述數量的油缸15時，油缸15容易布置， 例如包括兩個油缸15時，兩個油缸15可以布置在爬升架31的一側或者兩側。每個油缸 15的活塞杆和缸筒分別連接塔式起重機的頂升橫梁35和上橫梁34，其中，上橫梁34固定在爬升架31上，頂升橫梁35可拆卸地與各標準節固定連接，即爬升架31爬升時，頂升橫梁 35和最頂端的標準節連接，當增加了新的標準節後，頂升橫梁35與原標準節分離並與新增的標準節連接。在爬升架31頂升的過程中，可以利用掛板33進行爬升架31的支撐和爬升架31的定位，從而可以調整頂升橫梁35的位置。塔式起重機的塔身39上設置有踏步37， 在頂升結束後，踏步37支撐住頂升橫梁35並對頂升橫梁35限位，防止頂升橫梁35移動， 以保證塔式起重機的安全。如圖2所示，根據本實用新型的一個實施例，液壓系統中包括六個油缸15，各油缸型號和結構可以相同，該多個油缸15中的每個油缸具有正向支工作油路和反向支工作油路，分別用於控制相應油缸15的無杆腔和有杆腔的運動。該液壓系統還包括與正向支工作油路及反向支工作油路均相連通的主油路21。在本實施例中，主油路21包括與各正向支工作油路相連通的第一主油路和與各反向支工作油路相連通的第二主油路。其中，正向支工作油路的一端與油缸15的無杆腔相連通，另一端通過第一主油路與液壓系統的油箱1 相連通，反向支工作油路的一端與油缸15的有杆腔相連通，另一端通過第二主油路與液壓系統的油箱1相連通。每個油缸15的正向支工作油路和反向支工作油路上分別設有調速閥14，設置在正向支工作支路上的調速閥14為正向調速閥，用於正向支工作油路中的流速的調整；設置在反向支工作支路上的調速閥14為反向調速閥，用於反向支工作油路中的流速的調整。調速閥14上具有較為精確的刻度，可以對工作油路中的液壓油的速度和流量進行精確的控制。可以理解，當油缸15的活塞杆連接到上橫梁34，而缸筒連接到頂升橫梁35 時，正向支工作油路應與有杆腔連通，而反向支工作油路與無杆腔連通。請再參閱圖2，液壓系統還包括油泵6和驅動油泵6的馬達7，油泵6設置於主油路21上，且其一端與油箱1連通，另一端同時與正向支工作油路和反向支工作油路連通。具體的，如圖2所示，六個油缸15的正向調速閥分別為All，A12，A13，A14，A15， A16，六個油缸15的反向調速閥分別為B11，B12，B13，B14，B15，B16。通過使每個支路上的調速閥14的旋開刻度相同，可以分別控制每個油缸的進退速度和各油缸的同步精度。各油缸15的正向支工作油路與主油路21的第一主油路相交到交匯點A，各油缸15的反向支工作油路與主油路21的第二主油路相交到交匯點B。由於調速閥14具有很好的速度剛性，一旦速度調定後其受負載和泵站本身壓力變化的影響較小，因而其控制的速度基本不變，從而能較好的提高各油缸15的同步精度。通過每個油缸15上的正向調速閥和反向調速閥控制各個油缸支工作油路上的液壓油的進退速度和各油缸的同步精度，通過各個油缸支工作油路上的液壓油的同步進退實現各個油缸15的同步頂升，因而本實用新型的液壓系統解決了現有技術中塔式起重機難以使用多油缸進行同步頂升的問題，克服了現有技術使用同步閥的效果不好的問題。由於油缸頂升、下降的速度並不相同，因而沒有採用由調速閥和四個單向閥組成的橋式整流同步迴路，而是每個油缸15用兩個調速閥分別控制油缸的上升和下降的速度來實現同步， 即六個油缸15共採用12個調速閥來實現調速和同步控制。各油缸15同步運行時的累積同步誤差可通過油缸活塞杆運行到位而得到消除。優選地，如圖2所示，液壓系統還包括設置在各正向支工作油路上的平衡閥13。平衡閥13包括進油口、出油口和控制油口，進油口與正向支工作油路相連通，出油口與油缸的無杆腔和有杆腔之一相連通，控制油口與反向支工作油路以及無杆腔和有杆腔中的另一個相連通。根據本實用新型的一個實施例，進油口與正向支工作油路相連通，出油口與油缸的無杆腔相連通，控制油口與相應的反向支工作油路以及有杆腔上的有杆控制油口相連通。其中，有杆控制油口設置在油缸的有杆腔上，通過與平衡閥13的連通，控制無杆腔內的壓力，以減少無用功的消耗。具有六個油缸15的液壓系統中上共設有六個平衡閥13，在塔機即塔式起重機進行頂升加節作業時，一旦連接油缸無杆腔的某一根膠管突然爆裂時，無杆腔因突然失壓使油缸託著位於塔式起重機上部的爬升架31超速下墜，此情形下，平衡閥 13將會關閉，將油缸保持住，保證塔機的安全作業。另外，如圖2所示，平衡閥13的控制油口與有杆腔上的有杆控制油口相連通，從而調節有杆腔的工作壓力，以減小能耗。優選地，如圖2所示，多個油缸15並聯在一個油箱1上，這樣，可以節省空間，減少塔機的重量。液壓系統的主油路21的第二主油路上設有與油缸15串聯的背壓閥11，背壓閥11與各反向支工作油路相連通，且和油泵6相連通。背壓閥11主要用於平衡油缸活塞杆端的頂升橫梁35的重量。由於油缸15的活塞杆上連接有頂升橫梁35，因此，當活塞杆下行到某一位置停止時，重量很大的頂升橫梁35 具有慣性，還會帶動活塞杆加速下行，從而影響活塞的位置精度。此種情形下，設置的背壓閥11，可以使得系統重量達到平衡。優選地，如圖2所示，液壓系統還包括分別與正向支工作油路及反向支工作油路相連通的主油路21，主油路21上還設有組合閥9，組合閥9內部包括相互連通的組合換向閥和組合溢流閥。組合閥9的進油口和油泵6連通，出油口和正向支工作油路及反向支工作油路連通。該液壓系統還包括回油油路，該組合閥9的出油口、正向支工作油路及反向支工作油路通過該回油油路直接與油箱1連通。組合閥9是一個集成了多個閥的綜合閥，在本實施例中，組合閥9用於控制主油路 21上的液壓油的打開、換向和溢流。其中，組合換向閥包括單向閥、換向閥，組合溢流閥包括溢流閥。可以採用組裝好的作為成品出售的組合閥，也可以採用單向閥、換向閥和溢流閥或其他閥現場組裝。優選地，採用組裝好的組合閥，這樣節省安裝時間，而且便於購買。優選地，如圖2所示，液壓系統還包括分別與正向支工作油路及反向支工作油路相連通的主油路21，主油路21上還設有導壓單向閥12，導壓單向閥12分別與各油缸15的正向支工作油路相連通，導壓單向閥12的開啟比小於每個平衡閥13的開啟比。在各油缸 15的與正向支工作油路相連通的第一主油路上設置導壓單向閥12，保證在塔式起重機頂升時液壓油僅能單向流入正向支工作油路中而不會回流。導壓單向閥12的開啟比小於每個平衡閥13的開啟比，即平衡閥13先於導壓單向閥12開啟，以減小油缸15的啟動誤差。 進一步地，導壓單向閥12設置於組合閥9和正向支工作油路之間。此外，導壓單向閥12和平衡閥13的另一作用是讓從泵站到油缸15即從背壓閥 11、導壓單向閥12到油缸15的所有管路中充滿油，不讓管路放空，以避免進入空氣，確保油缸運行平穩和同步。優選地，如圖2所示，每個油缸的正向支工作油路和反向支工作油路上均設有截止閥16。六個油缸15的油路上共設有十二個截止閥16。這樣，可以控制單個油缸的單動或其中任意幾個油缸的聯動；同時在油缸需長時間保持時，可關閉各截止閥16，使工作管路無洩漏。[0040]優選地，主油路21上設有溢流閥10，溢流閥10與反向支工作油路相連通，並和油箱1相連通。溢流閥10通過反向支工作油路與油缸15的有杆腔相連通，用於降低油缸15 的有杆腔內的壓力，減少無用功，提高整個系統的能效。油缸的數目為六個，優選地，如圖3至圖5所示，塔身具有兩個側面和與兩個側面相連的正面以及背面，即塔身39具有左側面391、右側面392、正面引進面393和背面394， 在每個側面以及背面上各設有連接在爬升架31與頂升橫梁35之間的兩個油缸15，在塔身正面引進面393上不設置油缸15，以便於在塔身正面引進面393進行頂升的準備工作，例如從正面引進面393引進一些頂升工作所需要的部件。這種設置即為塔式起重機的三面六油缸頂升結構，如圖2至圖6所示，該頂升結構由三件頂升橫梁35、六根頂升油缸15、一個液壓泵站50以及液壓膠管17等組成。每兩根頂升油缸15通過銷軸分別聯接到一件頂升橫梁35和爬升架31上，每根頂升油缸15均通過液壓膠管17與液壓泵站50連接。三件頂升橫梁35分別布置在塔機的標準節引進面的對面和側面。通過頂升液壓系統的控制，使塔機在自頂升時，每根油缸15運行同步，且承受的壓力一致，在塔機頂升加節和降塔減節時，運行平穩、安全可靠，而且，每兩油缸15共用一個頂升橫梁35，頂升所需要的支撐力分為六個油缸15支撐，每根頂升油缸15隻需較小的頂升力，這樣就可以採用尺寸較小的常用頂升油缸，節省成本和所佔用的空間，尤其對於大型或超大型的塔式起重機，例如，D5200-240自升式特大型塔式起重機，頂升重量大，達800 多噸，頂升橫梁35自重達4噸以上，通過三面六油缸頂升結構可以很容易地進行頂升，而現有技術則需要通過複雜的方法才能實現，而且現有技術容易存在憋缸現象。此外，本實用新型不限於三面六油缸的設置方式，例如可以設置為在兩個側面上設置兩面兩油缸和兩面四油缸，還可以設置為三面三油缸。使用三面六油缸頂升結構，塔機自頂升加節或降塔減節的步驟如下1、開動液壓泵站50，伸出油缸15將三個頂升橫梁35掛在距離最近的一組踏步內， 插入安全銷；2、確認無誤後，開動液壓系統，使活塞杆伸出，將爬升架31及其以上部分頂起。在頂升過程中，通過液壓系統的控制，使六根油缸15同步上升，且承受的壓力一致。使用三面六油缸頂升結構主要工作過程簡述當進行塔機頂升作業時，開啟驅動電機7，液壓油經過濾器2過濾後，由高壓泵6 輸送至組合閥9，扳動手柄至換向左位，液壓油自由通過導壓單向閥12和平衡閥13，進入油缸15的無杆腔，首先將連接在油缸活塞杆端的頂升橫梁35落入塔身踏步，讓六油缸同步頂升，同步精度預先通過調速閥14調整好。當同步頂升到位後，扳動換向手柄至組合閥9的右位，液壓油自由通過背壓閥11， 並經調速閥14同步調速後進入各自的有杆腔，同時來自第二主油路的控制油開啟設置於第一主油路上的導壓單向閥12，油缸頂著爬升架31下降，整個塔機上部的重量通過調整平衡閥13來獲得平衡，使爬升架31回落運行平穩；套好掛板33，此時整個塔機上部的重量由掛板33支撐，然後油缸15的活塞杆收縮帶著頂升橫梁35同步脫出塔身踏步，頂升橫梁35 上升。頂升完成後，塔式起重機的下支座將與標準節頂部會空出一個標準節的空位，此時，上迴轉部分將全部由爬升架31支撐，如果此時在標準節頂部和下支座之間再裝上一節標準節，新裝標準節的上部與下支座連接，新標準節的下部與原有標準節相連，這樣塔式起重機就完成了加高的過程。塔式起重機要降低高度時，上面過程相反即可。當油缸活塞杆帶著頂升橫梁35回縮到上一級標準節踏步上方時，換向手柄打到左位，油缸活塞杆伸出，帶著頂升橫梁35同步下行落入到踏步溝內，頂升橫梁35的重量通過調整背壓閥11來獲得平衡；組合閥9手柄繼續打到左位，則重複上述步驟可進行第二次的頂升作業。當進行塔機降塔減節作業時，開啟驅動馬達7，液壓油經過濾器2過濾後，由高壓泵6輸送至組合閥9，扳動手柄至換向左位，液壓油自由通過單向閥12和平衡閥13，進入油缸15的無杆腔，油缸活塞杆伸出，將連接在油缸活塞杆端的頂升橫梁同步落入塔身下一節的踏步內，當繼續同步頂升到位並完成減標準節後，扳動換向手柄至組合閥9的右位，液壓油自由通過背壓閥11，並經調速閥14同步調速後進入各自的有杆腔，同時來自右路的控制油開啟左路的單向閥12，油缸頂著移動爬升架31平穩回落，然後套好掛板，活塞杆帶著頂升橫梁同步脫出踏步；當油缸活塞杆帶著頂升橫梁脫出踏步後，換向手柄打到左位，油缸活塞杆伸出，帶著頂升橫梁35下行落入到下一節踏步溝內，組合閥9手柄打到左位，則重複上述步驟可進行第二次的減節作業。在塔機進行頂升加節作業時，一旦連接油缸無杆腔的某一根膠管突然爆裂時，無杆腔因突然失壓使油缸15託著爬升架31超速下墜，平衡閥13關閉，將油缸15保持住，保證塔機的安全作業。在液壓系統中，油泵50出口的壓力由組合閥9調定，一般按實際頂升壓力的1. 15 倍來設定，油缸有杆腔的工作壓力由溢流閥10來調定，其壓力值小於泵出口設定壓力值， 以減小能耗。從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現了如下技術效果本實用新型對於需兩缸以上的多缸頂升作業的塔機在頂升加節和降塔減節時運行平穩、安全可靠，不會存在憋缸現象；本實用新型能很好的保證多油缸的基本同步，多油缸的同步精度主要取決於調速閥的控制精度，基本不受平衡閥的影響。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種塔式起重機的頂升結構的液壓系統，用於驅動塔式起重機的爬升架在塔式起重機的塔身上升或下降，其特徵在於所述液壓系統包括多個油缸，所述油缸分別連接所述塔式起重機的頂升橫梁和上橫梁；其中，所述多個油缸中的每個所述油缸具有正向支工作油路和反向支工作油路，每個所述油缸的所述正向支工作油路上設有調整液壓油正向流速的正向調速閥，每個所述油缸的所述反向支工作油路上設有調整液壓油反向流速的反向調速閥。
2.根據權利要求1所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，還包括設置在各所述正向支工作油路上的平衡閥。
3.根據權利要求2所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述平衡閥包括進油口、 出油口和控制油口，所述進油口與所述正向支工作油路相連通，所述出油口與所述油缸的無杆腔和有杆腔之一相連通，所述控制油口與所述反向支工作油路以及無杆腔和有杆腔中的另一個相連通。
4.根據權利要求3所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述液壓系統還包括分別與所述正向支工作油路及所述反向支工作油路相連通的主油路，所述主油路上還設有導壓單向閥，所述導壓單向閥分別與各所述油缸的正向支工作油路相連通，所述導壓單向閥的開啟比小於每個所述平衡閥的開啟比。
5.根據權利要求4所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，每個所述油缸的正向支工作油路和反向支工作油路上均設有截止閥。
6.根據權利要求1所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述多個油缸並聯在一個油箱上，所述液壓系統還包括連接在所述油箱與所述多個油缸之間的主油路，所述主油路與正向支工作油路及反向支工作油路均連通，所述主油路上還設有組合閥，所述組合閥內部包括相互連通的組合換向閥和組合溢流閥。
7.根據權利要求6所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述主油路上設有與所述油箱串聯的背壓閥，所述背壓閥與所述反向支工作油路相連通。
8.根據權利要求6所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述主油路上設有溢流閥，所述溢流閥與所述反向支工作油路相連通。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的頂升結構的液壓系統，其特徵在於，所述多個油缸的數目為六個，所述塔身具有兩個側面和與所述兩個側面相連的正面以及背面，在每個所述側面以及所述背面上各設有連接在所述爬升架與所述頂升橫梁之間的兩個油缸。
10.一種塔式起重機的頂升結構，包括塔身和設置在所述塔身頂部的爬升架，所述塔身上設有踏步，頂升橫梁的底部與上橫梁連接，所述踏步支撐所述頂升橫梁，其特徵在於還包括根據權利要求1至9中任一項所述的頂升結構的液壓系統。
專利摘要本實用新型提供了一種塔式起重機的頂升結構及其液壓系統。根據本實用新型的塔式起重機的頂升結構的液壓系統，多個油缸中的每個油缸具有正向支工作油路和反向支工作油路，每個油缸的正向支工作油路上設有調整液壓油正向流速的正向調速閥，每個油缸的反向支工作油路上設有調整液壓油反向流速的反向調速閥。根據本實用新型的塔式起重機的頂升結構，還包括前述的頂升結構的液壓系統。本實用新型的技術方案通過每個油缸上的正向調速閥和反向調速閥控制各個油缸支工作油路上的液壓油的進退速度和各油缸的同步精度，通過各個油缸支工作油路上的流速相等實現各個油缸的同步頂升，解決了現有技術中塔式起重機使用多油缸進行頂升時不能同步的問題。
文檔編號B66C23/62GK202016806SQ20112005297
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者吳茂, 周漢麟, 張義亮, 李宇力, 李柏, 梁莎, 毛快, 胡聖雷, 陳龍劍 申請人:中鐵大橋局股份有限公司, 長沙中聯重工科技發展股份有限公司