桅桿起落控制系統及超起裝置和起重的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及起重機【技術領域】，公開了一種桅桿起落控制系統、一種超起裝置和一種起重機，用以提高操作桅桿起落的作業(yè)效率及安全性。桅桿起落控制系統包括：第一溢流閥，設置于卷揚馬達的起升高壓油路上；第一常閉電磁閥和背壓閥，設置于卷揚馬達的兩個油口之間的閉合油路上；控制裝置，分別與第一比例換向閥、第二比例換向閥和第一常閉電磁閥信號連接，用于當收到桅桿起升命令信息時，向第一比例換向閥輸出控制卷揚收繩的第一電流控制信號，及向第二比例換向閥輸出控制變幅油缸起升的第二電流控制信號；當收到桅桿降落命令信息時，控制第一常閉電磁閥打開，及向第二比例換向閥輸出控制變幅油缸回落的第三電流控制信號。
【專利說明】桅桿起落控制系統及超起裝置和起重機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及起重機【技術領域】，特別是涉及一種桅桿起落控制系統、一種超起裝置和一種起重機。
【背景技術】
[0002]伸縮臂式起重機以其操作靈活、隨到隨吊、隨吊隨走的優(yōu)點，在工程作業(yè)中得到了廣泛的應用。隨著建設工程的大型化發(fā)展，對于伸縮臂式起重機的各項性能指標也有了更高的要求，例如起重噸位、工作高度和幅度等。眾所周知，提高起重噸位、工作高度和幅度等性能指標，臂架的臂長和自重會隨之增大，在大型起重機上，臂架的重量往往占整機重量的23%以上，隨之而來的問題是:起重機臂長、臂重的增加，將使臂架吊載重物時的受力情況越來越惡劣，臂架在變幅平面以及回轉平面內的撓度(即臂架的垂向撓度和橫向撓度)越來越大。為了改善臂架的受力狀況，避免臂架撓度過大，一些大型起重機上增設了超起裝置。
[0003]如圖1a和圖1b所示，一種伸縮臂式起重機的超起裝置的主要結構包括:桅桿11、拉索12、變幅油缸13和卷揚14，其中，桅桿11的固定端與臂架的基本臂15鉸接；拉索12的兩端分別與基本臂15的根部和桅桿11的活動端連接；變幅油缸13的缸筒端和缸桿端分別與桅桿11和基本臂15鉸接；卷揚14安裝在桅桿11靠近固定端的位置，卷揚14排出的鋼絲繩16繞過滑輪體系17后引回至桅桿11。當需要吊裝重物時，桅桿11可以在變幅油缸13的推動下繞其固定端在變幅平面內轉動至與基本臂15大體垂直。由于鋼絲繩16在伸縮臂10和桅桿11的活動端之間施加第一拉力，且該第一拉力能夠平衡重物作用于臂架上的彎矩，因此，相比無超起裝置的起重機，臂架的撓度顯著減少，同理，拉索12在基本臂15的根部和桅桿11的活動端之間施加第二拉力，減輕了桅桿11的撓度，提高了上述第一拉力的極限值。因此，超起裝置可以顯著改變臂架的受力狀況，有利于提升起重機的起升噸位、工作聞度和幅度等性能指標。
[0004]在桅桿起落過程中，卷揚的排繩量是時刻變化的:在桅桿11起升至工作狀態(tài)(即圖1a所示狀態(tài))的過程中，卷揚的排繩量不斷減??；在桅桿11降落至收回狀態(tài)的過程中，卷揚的排繩量不斷增加。為避免出現松繩或亂繩現象(可能導致折臂等危險事故)，需要使鋼絲繩保持一定的拉力。現有技術中，起升桅桿時，先操作桅桿起升一定角度，然后停止桅桿動作，收回多余的鋼絲繩使鋼絲繩繃緊；操作桅桿繼續(xù)起升一定角度，然后停止桅桿動作，再次收回多余的鋼絲繩；如此操作多次直至桅桿起升至工作狀態(tài)。降落桅桿時的過程與此相反，先放出一定余量的鋼絲繩，操作桅桿降落一定角度，然后停止桅桿動作，再次放出一定余量的鋼絲繩，操作桅桿繼續(xù)降落一定角度，然后停止桅桿動作，如此操作多次直至桅桿降落至收回狀態(tài)。
[0005]現有技術存在的缺陷在于，在操作桅桿起落過程中需要頻繁的調節(jié)鋼絲繩的長度，操作極為不便，嚴重影響了作業(yè)效率，如果操作者操作不正確或者不及時，極易造成鋼絲繩、卷揚馬達或者桅桿的損壞，甚至導致安全事故。尤其是，目前超起裝置的鋼絲繩倍率已經發(fā)展到2倍率至4倍率，繩長的收放量更大，該技術問題更是尤為突出。實用新型內容
[0006]本實用新型實施例提供了一種桅桿起落控制系統、一種超起裝置和一種起重機，用以提高操作桅桿起落的作業(yè)效率及安全性。
[0007]本實用新型實施例所提供的桅桿起落控制系統，包括:
[0008]卷揚馬達及用于控制卷揚馬達動作的第一比例換向閥；
[0009]變幅油缸及用于控制變幅油缸動作的第二比例換向閥；
[0010]第一溢流閥，設置于卷揚馬達的起升高壓油路上，所述第一溢流閥的調定壓力根據設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力得到；
[0011]第一常閉電磁閥和背壓閥，設置于卷揚馬達的兩個油口之間的閉合油路上，所述背壓閥的設定壓力根據設定的桅桿降落時鋼絲繩拉力得到；
[0012]控制裝置，分別與第一比例換向閥、第二比例換向閥和第一常閉電磁閥信號連接，用于當收到桅桿起升命令信息時，向第一比例換向閥輸出控制卷揚收繩的第一電流控制信號，及向第二比例換向閥輸出控制變幅油缸起升的第二電流控制信號，其中，輸出第一電流控制信號的時間不晚于輸出第二電流控制信號的時間，且第一電流控制信號的電流值大于第二電流控制信號的電流值；當收到桅桿降落命令信息時，控制第一常閉電磁閥打開，及向第二比例換向閥輸出控制變幅油缸回落的第三電流控制信號。
[0013]本實用新型實施例的桅桿起落控制系統，無論是在桅桿起升過程中，還是在桅桿降落過程中，卷揚馬達與變幅油缸均能夠協調動作，鋼絲繩卷入卷筒或排出卷筒時能夠始終保持一定的拉力，不會出現松繩、亂繩現象，該過程無需操作人員頻繁手動調節(jié)鋼絲繩的長度，大大提高了操作桅桿起落的作業(yè)效率和安全性。
[0014]優(yōu)選的，桅桿起落控制系統還包括:壓力檢測裝置，用于檢測桅桿起升時第一溢流閥的工作壓力和桅桿降落時背壓閥的工作壓力；
[0015]所述控制裝置，進一步與所述壓力檢測裝置信號連接，用于當第一溢流閥的工作壓力與調定壓力之差超出設定的第一壓力范圍時，鎖定桅桿起落液壓系統并輸出第一報警提示信息；及當背壓閥的工作壓力與設定壓力之差超出設定的第二壓力范圍時，鎖定桅桿起落液壓系統并輸出第二報警提示信息。
[0016]該實施例可在系統壓力出現異常時，及時鎖定桅桿起落液壓系統并輸出相應的報警提示信息，提示操作人員對設備進行檢修，進一步提高了操作桅桿起落的安全性。
[0017]優(yōu)選的，桅桿起落控制系統還包括:與第一溢流閥串聯設置的第二常閉電磁閥，以及與第一溢流閥和第二常閉電磁閥并聯設置的第二溢流閥，所述第二溢流閥的調定壓力大于所述第一溢流閥的調定壓力；
[0018]所述控制裝置，進一步與所述第二常閉電磁閥信號連接，用于當收到桅桿起升命令信息時，控制第二常閉電磁閥打開。
[0019]第二溢流閥可用于單獨收卷揚工況下的系統壓力控制，當需要單獨收卷揚時，第二常閉電磁閥處于關閉狀態(tài)，第一溢流閥不工作，系統的溢流壓力由第二溢流閥決定；當桅桿起升時，第二常閉電磁閥打開，系統的溢流壓力由第一溢流閥決定。該方案豐富了卷揚起落控制系統的控制策略。
[0020]優(yōu)選的，所述第一溢流閥為比例溢流閥，所述背壓閥為比例背壓閥，所述控制系統還包括用于檢測卷揚鋼絲繩當前纏繞層數的編碼器；
[0021]所述控制裝置，進一步與所述比例溢流閥、比例背壓閥和編碼器信號連接，用于根據設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力和卷揚鋼絲繩的當前纏繞層數得到比例溢流閥的實時控制電流；向比例溢流閥輸出所述比例溢流閥的實時控制電流，調整比例溢流閥的調定壓力；及根據設定的桅桿降落時鋼絲繩拉力和卷揚鋼絲繩的當前纏繞層數得到比例背壓閥的實時控制電流；向比例背壓閥輸出所述比例背壓閥的實時控制電流，調整比例背壓閥的設定壓力。
[0022]該實施例中，桅桿起升時鋼絲繩拉力、桅桿降落時鋼絲繩拉力和卷揚鋼絲繩的當前纏繞層數可以分別為實時變量，根據實時變量確定比例溢流閥的實時控制電流及比例背壓閥的實時控制電流可以實現桅桿起落過程中，不同變幅角度下的不同鋼絲繩拉力，以達到鋼絲繩的最佳收繩或排繩效果，提高桅桿起落的控制精度。
[0023]優(yōu)選的，桅桿起落控制系統還包括:
[0024]設置于變幅油缸的無桿腔油口處的平衡閥；和/或
[0025]分別設置于第一比例換向閥和第二比例換向閥的進口油路上的壓力補償閥；和/或
[0026]設置于卷揚馬達的起升高壓油路上的單向閥；和/或
[0027]設置于液壓系統的回油油路和卷揚馬達的降落進油口之間的補油閥。
[0028]平衡閥可以使變幅油缸的起落動作更加平穩(wěn)；壓力補償閥可以控制換向閥的輸出流量比例穩(wěn)定；單向閥可以實現卷揚馬達起升高壓油路的單向導通；補油閥可以為卷揚馬達進行補油以防止出現真空。
[0029]本實用新型實施例還提供了一種超起裝置，包括上述任一實施例的桅桿起落控制系統。
[0030]本實用新型實施例還提供了一種起重機，包括上述實施例所述的超起裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1a為桅桿起升至工作狀態(tài)示意圖；
[0032]圖1b為桅桿降落至收回狀態(tài)示意圖；
[0033]圖2為本實用新型第一實施例的桅桿起落控制系統電氣結構示意圖；
[0034]圖3a為本實用新型第二實施例中桅桿起落液壓系統結構示意圖；
[0035]圖3b為本實用新型第三實施例中桅桿起落液壓系統結構示意圖；
[0036]圖3c為本實用新型第四實施例中桅桿起落液壓系統結構示意圖；
[0037]圖4為本實用新型一實施例中桅桿起落控制方法流程示意圖；
[0038]圖5為本實用新型一實施例中桅桿起落控制裝置結構示意圖。
[0039]附圖標記:
[0040]10-伸縮臂；11_桅桿；12_拉索；13-變幅油缸；14_卷揚；15-基本臂；
[0041]16-鋼絲繩；17-滑輪體系；18-卷揚馬達；19-第一比例換向閥；
[0042]20-第二比例換向閥；21_第一溢流閥；22_第一常閉電磁閥；23_背壓閥；
[0043]24-控制裝置；25_壓力檢測裝置；26_第二常閉電磁閥；27_第二溢流閥；
[0044]28-平衡閥；29_壓力補償閥；30_單向閥；31_補油閥；50_第一控制設備；[0045]51-第二控制設備。
【具體實施方式】
[0046]為了提高操作桅桿起落的作業(yè)效率及安全性，本實用新型實施例提供了一種桅桿起落控制系統、一種超起裝置和一種起重機。所提供的桅桿起落控制系統，無論是在桅桿起升過程中，還是在桅桿降落過程中，卷揚馬達與變幅油缸均能夠協調動作，鋼絲繩卷入卷筒或排出卷筒時能夠始終保持一定的拉力，不會出現松繩、亂繩現象，該過程無需操作人員頻繁手動調節(jié)鋼絲繩的長度，大大提高了操作桅桿起落的作業(yè)效率和安全性。下面以具體實施例并結合附圖詳細說明本實用新型。
[0047]如圖2所示，本實用新型實施例所提供的桅桿起落控制系統，包括:
[0048]卷揚馬達18及用于控制卷揚馬達18動作的第一比例換向閥19 ；
[0049]變幅油缸13及用于控制變幅油缸13動作的第二比例換向閥20 ；
[0050]第一溢流閥21，設置于卷揚馬達18的起升高壓油路上，第一溢流閥21的調定壓力根據設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力得到；
[0051]第一常閉電磁閥22和背壓閥23，設置于卷揚馬達18的兩個油口之間的閉合油路上，背壓閥23的設定壓力根據設定的桅桿降落時鋼絲繩拉力得到；
[0052]控制裝置24，分別與第一比例換向閥19、第二比例換向閥20和第一常閉電磁閥22信號連接，用于當收到桅桿起升命令信息時，向第一比例換向閥19輸出控制卷揚收繩的第一電流控制信號，及向第二比例換向閥20輸出控制變幅油缸13起升的第二電流控制信號，其中，輸出第一電流控制信號的時間不晚于輸出第二電流控制信號的時間，且第一電流控制信號的電流值大于第二電流控制信號的電流值；當收到桅桿降落命令信息時，控制第一常閉電磁閥22打開，及向第二比例換向閥20輸出控制變幅油缸13回落的第三電流控制信號。
[0053]本實用新型實施例所提供的桅桿起落控制系統可應用于各類包含超起裝置的起重機中，例如，伸縮臂式起重機、履帶式起重機等等。
[0054]第一比例換向閥19和第二比例換向閥20的具體類型不限，例如可以為二位四通比例換向閥、三位四通比例換向閥等等，第一比例換向閥19通過改變流經液壓油的流量和方向來控制卷揚馬達18的動作，以實現收繩、放繩的動作，第二比例換向閥20通過改變液壓油的流量和方向來控制變幅油缸13的動作，以實現變幅油缸13的起升和回落。
[0055]如圖3a所示一實施例的桅桿起落液壓系統結構示意圖。卷揚馬達18的起升高壓油路是指卷揚收繩時，第一比例換向閥19的Al工作口(可與液壓系統的進油口 P連通)至卷揚馬達18的A 口(此時A 口為進油口)之間的油路，在該油路設置上第一溢流閥21，當油路壓力達到第一溢流閥21的調定壓力時，第一溢流閥21開始向液壓系統的回油口 T溢流，以對系統進行保護，防止過載。第一常閉電磁閥22用于改變系統的油路結構，當桅桿起升時，第一常閉電磁閥22關閉(液壓油不能在此流通)，卷揚馬達18的起升高壓油路導通，第一溢流閥21處于工作狀態(tài)，系統的溢流壓力由第一溢流閥21決定；當桅桿降落時，第一常閉電磁閥22打開(液壓油可以在此流通)，卷揚馬達18的AB油口之間的閉合油路導通，形成閉式小循環(huán)，液壓油不再流經第一比例換向閥19，背壓閥23處于工作狀態(tài)，為卷揚馬達18提供背壓。[0056]如圖3b所示另一實施例的桅桿起落液壓系統結構示意圖。液壓系統結構還包括:與第一溢流閥21串聯設置的第二常閉電磁閥26，以及與第一溢流閥21和第二常閉電磁閥26并聯設置的第二溢流閥27，第二溢流閥27的調定壓力大于第一溢流閥21的調定壓力；控制裝置(圖中未示出)進一步與第二常閉電磁閥26信號連接，用于當收到桅桿起升命令信息時，控制第二常閉電磁閥26打開，使第一溢流閥21處于工作狀態(tài)。
[0057]第二溢流閥27可用于單獨收卷揚工況下(例如伸縮式起重機的臂架縮回時，或者伸縮式起重機的臂架伸展后進行超起預緊時，此時變幅油缸無動作)的系統壓力控制，當需要單獨收卷揚時，第二常閉電磁閥26處于關閉狀態(tài)(液壓油不能在此流通)，第一溢流閥21不工作，系統的溢流壓力由第二溢流閥27決定；當桅桿起升時，第二常閉電磁閥26打開(液壓油可以在此流通)，由于第二溢流閥27的調定壓力大于第一溢流閥21的調定壓力，系統的溢流壓力由第一溢流閥21決定。該方案豐富了卷揚起落控制系統的控制策略，可應用于超起裝置的多類動作控制中。
[0058]請繼續(xù)參照圖3b所示，桅桿起落控制系統還包括:壓力檢測裝置25，用于檢測桅桿起升時第一溢流閥21的工作壓力和桅桿降落時背壓閥23的工作壓力；
[0059]控制裝置24，進一步與壓力檢測裝置25信號連接，用于當第一溢流閥21的工作壓力與調定壓力之差超出設定的第一壓力范圍時，鎖定桅桿起落液壓系統并輸出第一報警提示信息；及當背壓閥23的工作壓力與設定壓力之差超出設定的第二壓力范圍時，鎖定桅桿起落液壓系統并輸出第二報警提示信息。其中，設定的第一壓力范圍和設定的第二壓力范圍根據經驗確定。
[0060]當第一溢流閥21或背壓閥23出現故障時，液壓系統的壓力可能出現異常，從而可能導致液壓元件損壞或者卷揚起落的不可控制，該實施例可在系統壓力出現異常時，及時鎖定桅桿起落液壓系統并輸出相應的報警提示信息，提示操作人員對設備進行檢修，進一步提高了操作桅桿起落的安全性。壓力檢測裝置25的具體設置位置不限，可根據液壓系統的具體油路結構進行設計。例如，壓力檢測裝置可以包括兩個壓力傳感器，分別設置在卷揚馬達的起升高壓油路和卷揚馬達的兩個油口之間的閉合油路上；壓力檢測裝置25也可以為一個壓力傳感器，設置在卷揚馬達18的A 口處，如圖3b所示。
[0061]請繼續(xù)參照圖3b所示，桅桿起落控制系統還包括:設置于變幅油缸13的無桿腔油口處的平衡閥28 ;分別設置于第一比例換向閥19和第二比例換向閥20的進口油路上的壓力補償閥29 ;設置于卷揚馬達18的起升高壓油路上的單向閥30 ;設置于液壓系統的回油油路和卷揚馬達18的降落進油口(即卷揚馬達18的B 口)之間的補油閥31。
[0062]平衡閥28可以使變幅油缸13的起落動作更加平穩(wěn)；壓力補償閥29可以控制換向閥的輸出流量比例穩(wěn)定；單向閥30可以實現卷揚馬達起升高壓油路的單向導通；補油閥31可以為卷揚馬達18進行補油以防止出現真空。
[0063]以圖3b所示實施例為例，桅桿起升控制過程如下:當收到桅桿起升命令信息時，向第一比例換向閥19輸出第一電流控制信號，使電磁鐵Yl得電，液壓油經過第一比例換向閥19的Al 口到達卷揚馬達18的A 口 ；同時，第二常閉電磁閥26的電磁鐵Y4得電，第二常閉電磁閥26打開，卷揚馬達18在第一溢流閥21的壓力控制下回拉鋼絲繩，使鋼絲繩卷入卷筒；在以上動作之后(可以根據經驗設定一個間隔時間，例如2秒)，向第二比例換向閥20輸出第二電流控制信號，使電磁鐵Y3得電，液壓油經過第二比例換向閥20的A2 口到達變幅油缸13的無桿腔，變幅油缸13起升。在變幅油缸13起升過程中，連接桅桿與臂架牽引處的鋼絲繩會逐漸有產生余量的趨勢，而卷揚馬達18已在第一溢流閥21的壓力控制下回拉鋼絲繩，所以多余的鋼絲繩會不斷地被回拉并收入卷筒中，不會出現松繩現象。在此過程中，由于輸出第一電流控制信號的時間不晚于輸出第二電流控制信號的時間，且第一電流控制信號的電流值大于第二電流控制信號的電流值(多余的流量會通過第一溢流閥21溢流回油箱)，因此，能夠保證卷揚馬達18的收繩速度大于變幅油缸13起升所產生鋼絲繩余量的速度，使鋼絲繩保持設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力，處于繃緊狀態(tài)。
[0064]在桅桿起升過程中，設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力由操作人員根據相關經驗確定，而第一溢流閥21的調定壓力可根據設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力計算得出。第一溢流閥21的調定壓力與設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力之間具有如下函數關系:
[0065]
【權利要求】
1.一種桅桿起落控制系統，其特征在于，包括: 卷揚馬達及用于控制卷揚馬達動作的第一比例換向閥； 變幅油缸及用于控制變幅油缸動作的第二比例換向閥； 第一溢流閥，設置于卷揚馬達的起升高壓油路上，所述第一溢流閥的調定壓力根據設定的桅桿起升時鋼絲繩拉力得到； 第一常閉電磁閥和背壓閥，設置于卷揚馬達的兩個油口之間的閉合油路上，所述背壓閥的設定壓力根據設定的桅桿降落時鋼絲繩拉力得到； 控制裝置，分別與第一比例換向閥、第二比例換向閥和第一常閉電磁閥信號連接。
2.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，還包括:壓力檢測裝置，用于檢測桅桿起升時第一溢流閥的工作壓力和桅桿降落時背壓閥的工作壓力； 所述控制裝置，進一步與所述壓力檢測裝置信號連接。
3.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，還包括:與第一溢流閥串聯設置的第二常閉電磁閥，以及與第一溢流閥和第二常閉電磁閥并聯設置的第二溢流閥，所述第二溢流閥的調定壓力大于所述第一溢流閥的調定壓力； 所述控制裝置，進一步與所述第二常閉電磁閥信號連接。
4.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述第一溢流閥為比例溢流閥，所述背壓閥為比例背壓閥，所述控制系統還包括用于檢測卷揚鋼絲繩當前纏繞層數的編碼器； 所述控制裝置，進一步與所述比例溢流閥、比例背壓閥和編碼器信號連接。
5.如權利要求1?4任一項所述的控制系統，其特征在于，還包括: 設置于變幅油缸的無桿腔油口處的平衡閥；和/或 分別設置于第一比例換向閥和第二比例換向閥的進口油路上的壓力補償閥；和/或 設置于卷揚馬達的起升高壓油路上的單向閥；和/或 設置于液壓系統的回油油路和卷揚馬達的降落進油口之間的補油閥。
6.一種超起裝置，其特征在于，包括如權利要求1?5任一項所述的桅桿起落控制系統。
7.—種起重機，其特征在于，包括如權利要求6所述的超起裝置。
【文檔編號】B66C13/16GK203754266SQ201320798254
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】李懷福, 李英智, 胡奇飛, 張建軍 申請人:中聯重科股份有限公司