高空作业平台的臂架控制系统和高空作业平台的制作方法

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种高空作业平台的臂架控制系统和高空作业平台。

背景技术：

高空作业平台是将工作人员和设备运送到一定高度进行作业的起重机械。由于需要载人作业，因此其操作安全性、舒适性和可靠性要求远高于其他通用的起重机械。

通过臂架结构驱动工作平台升降的高空作业平台由两种，一种为曲臂式高空作业平台，一种为直臂式高空作业平台。其中，直臂式高空作业平台的结构如图1所示。直臂式高空作业平台包括转台1、基本臂4、二节臂5、变幅油缸2、伸缩油缸3、工作平台7和调平油缸6。变幅油缸2驱动臂架变幅。伸缩油缸3驱动臂架的伸缩。调平油缸6用于调节工作平台7的角度使其保持基本水平。为了保证工作人员的安全和舒适性，工作平台的调平性能是衡量高空作业平台的性能的一个重要指标。

工作平台7的调平原理如图2所示，当臂架进行变幅时，工作平台7的底面将不再保持水平，倾角传感器8采集工作平台7的底面的倾角并将检测到的倾角信号发送至控制器15。控制器15根据接收到的倾角信号驱动调平换向阀9动作使调平油缸6的活塞杆伸出或缩回，从而直接带动工作平台7上旋或下旋，实现工作平台7的调平。

当工作人员在工作平台7上作业的过程中遇到紧急情况时，例如，发动机或主油泵出现故障，不能为系统提供动力。此时需要应急操作，依靠臂架自身的重力将高空作业平台的臂架收回以使工作人员安全到达地面，防止发生危险。

现有技术中的臂架控制系统如图3所示。臂架控制系统包括主泵10、主控制阀11、调平换向阀9、变幅平衡阀12、伸缩平衡阀13和调平平衡阀14。主泵10通过主控制阀11控制变幅油缸2和伸缩油缸3动作并为调平油缸6提供油液。

下面详细说明现有技术中的臂架控制系统在正常控制状态和应急回收状态时的具体工作过程。

在正常控制状态下，变幅平衡阀12中的第一电磁换向阀121和伸缩平衡阀13中的第二电磁换向阀131不得电，均工作在弹簧位。主泵10为负载敏感泵，在此处用作恒压泵。当第三电磁换向阀111不得电时，LS口压力为零，主泵10工作在待命状态，P口压力为待命压力(约为2MPa)。当第三电磁换向阀111得电时，主泵10工作在恒压状态，P口压力为21MPa。溢流阀112起保护作用。此时，变幅比例阀113得电、变幅换向阀114左位或右位得电，可实现臂架变幅；伸缩比例阀115得电、伸缩换向阀116左位或右位得电，可实现臂架伸缩。同时通过控制调平换向阀9可实现工作平台在臂架动作过程中的自动调平。

在应急回收状态下，变幅平衡阀12的第一电磁换向阀121得电以使其工作在上工作位，变幅油缸2的无杆腔与油箱连通，在重力作用下臂架变幅下落。伸缩平衡阀13的第二电磁换向阀131得电以使其工作在上工作位，伸缩油缸3的无杆腔与油箱连通，在重力作用下臂架缩回，从而实现臂架的紧急回收。但是在应急工况下，由于主泵10不再为调平油缸6提供动力，因此在臂架变幅下落时，工作平台会大幅倾斜而无法自动调平，因此影响工作平台上的工作人员的安全。

另外，操作人员在应急回收状态下控制臂架变幅下落和缩回时，需要操作高空作业平台的操作面板上的两个按钮，分别控制第一电磁换向阀121和第二电磁换向阀131得电，操作时需要两手同时协调操作才能实现臂架一边变幅下落一边缩回，故操作复杂。并且臂架在变幅下落和缩回的过程中，臂架变幅和缩回的速度不可控。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高空作业平台的臂架控制系统和高空作业平台，以使高空作业平台的工作平台在应急回收状态下能够实现调平。

本发明第一方面提供一种高空作业平台的臂架控制系统包括主泵、应急泵和用于控制高空作业平台的工作平台进行调平的调平油缸，臂架控制系统具有正常控制状态和应急回收状态，在正常控制状态，主泵为调平油缸供油；在应急回收状态，应急泵为调平油缸供油。

进一步地，臂架控制系统还包括变幅油缸、伸缩油缸、控制阀组和应急回油路，变幅油缸具有第一工作腔和第二工作腔，变幅油缸的第一工作腔进油时驱动臂架下落，变幅油缸的第二工作腔进油时驱动臂架升起；伸缩油缸具有第一工作腔和第二工作腔，伸缩油缸的第一工作腔进油时驱动臂架缩回，伸缩油缸的第二工作腔进油时驱动臂架伸出；应急回油路分别与变幅油缸的第二工作腔和伸缩油缸的第一工作腔连接；其中，在正常控制状态，控制阀组控制应急回油路断开以使变幅油缸和伸缩油缸正常回油；在应急回收状态，控制阀组控制变幅油缸的第二工作腔与伸缩油缸的第一工作腔通过应急回油路连通以控制臂架在下落的同时缩回。

进一步地，控制阀组包括用于控制伸缩油缸伸缩的伸缩换向阀和设置于应急回油路上且用于控制应急回油路通断的第一通断阀，应急回油路通过伸缩换向阀与伸缩油缸连接，在正常控制状态，第一通断阀控制应急回油路断开以使得变幅油缸和伸缩油缸正常回油；在应急回收状态，第一通断阀控制应急回油路连通且伸缩换向阀控制应急回油路与伸缩油缸的第一工作腔连通以使得变幅油缸的第二工作腔与伸缩油缸的第一工作腔连通。

进一步地，第一通断阀包括第一油口和第二油口且具有压力控制端，第一通断阀的第一油口与变幅油缸的第二工作腔连接，第一通断阀的第二油口与伸缩换向阀的进油口连接，第一通断阀根据压力控制端的压力控制第一油口与第二油口的通断。

进一步地，在应急回收状态，应急泵的泵出口与压力控制端连接以控制压力控制端的压力。

进一步地，控制阀组包括设置于应急泵的泵出口与压力控制端之间的第二通断阀，在正常控制状态，第二通断阀控制应急泵的泵出口与压力控制端断开；在应急回收状态，第二通断阀控制应急泵的泵出口与压力控制端连通。

进一步地，第一通断阀包括液控单向阀，液控单向阀的进油口与伸缩换向阀的进油口连接，液控单向阀的出油口与变幅油缸的第二工作腔连接。

进一步地，控制阀组还包括设于第一通断阀与伸缩换向阀之间的单向阀，单向阀的进油口与第一通断阀连接，单向阀的出油口与伸缩换向阀连接。

进一步地，控制阀组还包括与第一通断阀串连的节流元件。

进一步地，应急回油路还与排油连接，控制阀组还包括排油控制阀，排油控制阀用于在应急回收状态下控制应急回油路可选择地与伸缩油缸的第一工作腔和排油中的一个连通。

进一步地，臂架控制系统还包括传感器，传感器用于检测臂架的缩回状态且与排油控制阀耦合，排油控制阀根据传感器检测的臂架的缩回状态控制排油控制阀动作。

本发明第二方面提供一种高空作业平台，包括本发明第一方面任一项提供的高空作业平台的臂架控制系统。

基于本发明提供的高空作业平台的臂架控制系统和高空作业平台，臂架控制系统包括主泵、应急泵和用于控制高空作业平台的工作平台进行调平的调平油缸，臂架控制系统具有正常控制状态和应急回收状态，在正常控制状态，主泵为调平油缸供油；在应急回收状态，应急泵为调平油缸供油。本发明的高空作业平台的臂架控制系统通过设置在应急回收状态下为调平油缸供油的应急泵使得本发明的臂架控制系统在应急回收状态下时工作平台仍然能够实现调平。从而利于保证在应急回收状态下工作平台上的工作人员的安全和舒适度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为高空作业平台的结构示意图；

图2为图1中的工作平台的调平原理结构示意图；

图3为现有技术中的臂架控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例的臂架控制系统的结构示意图；

图5为图4中的主控制阀的具体结构示意图；

图6为图4中的变幅平衡阀的具体结构示意图。

各附图标记分别代表：

1-转台；2-变幅油缸；3-伸缩油缸；4-基本臂；5-二节臂；6-调平油缸；7-工作平台；8-倾角传感器；9-调平换向阀；10-主泵；11-主控制阀；111-第三电磁换向阀；112-溢流阀；113-变幅比例阀；114-变幅换向阀；115-伸缩比例阀；116-伸缩换向阀；12-变幅平衡阀；121-第一电磁换向阀；13-伸缩平衡阀；131-第二电磁换向阀；14-调平平衡阀；15-控制器；20-主泵；21-主控制阀；211-电磁换向阀；212-溢流阀；213-变幅比例阀；214-变幅换向阀；215-伸缩比例阀；216-伸缩换向阀；217-电磁换向阀；218-排油控制阀；219-第二液控单向阀；210-单向阀；22-变幅平衡阀；221-第一液控单向阀；222-节流阀；23-伸缩平衡阀；24-调平平衡阀；29-调平换向阀；30-应急泵；32-变幅油缸；33-伸缩油缸；34-调平油缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图4所示，本发明实施例的高空作业平台的臂架控制系统包括主泵20、应急泵30和用于控制高空作业平台的工作平台进行调平的调平油缸34。臂架控制系统具有正常控制状态和应急回收状态。在正常控制状态，主泵20为调平油缸34供油；在应急回收状态，应急泵30为调平油缸34供油。本发明实施例的高空作业平台的臂架控制系统通过设置在应急回收状态下为调平油缸供油的应急泵30使得本发明实施例的臂架控制系统在应急回收状态下时工作平台仍然能够实现调平。从而利于保证在应急回收状态下工作平台上的工作人员的安全和舒适度。

下面将根据图4至图6对本发明一具体实施例的臂架控制系统的具体结构进行详细说明。

本实施例的臂架控制系统包括主泵20、应急泵30、调平油缸34和控制阀组。控制阀组包括主控制阀21、调平平衡阀24和调平换向阀24。

其中，主控制阀21具有与主泵20连接的主油口P1和与应急泵30连接的应急油口P2。在正常控制状态下，主泵20的油液通过主油口P1进入主控制阀21内并通过调平油口H为调平油缸34供油。在应急回收状态下，应急泵30的油液通过应急油口P2进入主控制阀21且通过电磁换向阀211到达调平油口H以为调平油缸34供油。调平换向阀29的进油口与调平油口H连接，调平换向阀29的第一出油口与调平油缸的无杆腔连接，调平换向阀29的第二出油口与调平油缸的有杆腔连接，调平换向阀29控制其进油口可选择地与其第一出油口和其第二出油口中的一个连通以使应急泵30的油液进入调平油缸的无杆腔或有杆腔以控制工作平台的调平。

如图4所示，本实施例的臂架控制系统还包括变幅油缸32和伸缩油缸33。控制阀组还包括变幅平衡阀22和伸缩平衡阀23。主控制阀21包括用于控制变幅油缸32动作的变幅比例阀213和变幅换向阀214以及用于控制伸缩油缸33动作的伸缩比例阀215和伸缩换向阀216。变幅油缸32具有第一工作腔(无杆腔)和第二工作腔(有杆腔)，变幅油缸32的无杆腔进油时驱动臂架下落，变幅油缸32的有杆腔进油时驱动臂架升起。伸缩油缸33具有无杆腔和有杆腔。伸缩油缸33的无杆腔进油时驱动臂架缩回，伸缩油缸33的有杆腔进油时驱动臂架伸出。

在正常控制状态下，主泵20的油液通过主油口P1进入主控制阀21并通过变幅比例阀213与变幅换向阀214的进油口连接。变幅换向阀214的第一出油口与主控制阀21的第一变幅油口M1连接，变幅换向阀214的第二出油口与主控制阀21的第二变幅油口M2连接。而第一变幅油口M1与变幅油缸32的无杆腔连接，第二变幅油口M2与变幅油缸32的有杆腔连接。变幅换向阀214控制其进油口可选择地与其第一出油口和其第二出油口中的一个连通以控制主泵20的油液进入变幅油缸32的有杆腔或无杆腔以控制臂架升起或下落。同样地，主泵20的油液进入主控制阀21后通过伸缩比例阀215与伸缩换向阀216的进油口连接。伸缩换向阀216的第一出油口与主控制阀的第一伸缩油口N1连接，伸缩换向阀216的第二出油口与主控制阀的第二伸缩油口N2连接。且第一伸缩油口N1与伸缩油缸33的无杆腔连接，第二伸缩油口N2与伸缩油缸33的有杆腔连接。伸缩换向阀216控制其进油口可选择地与其第一出油口和其第二出油口中的一个连通以控制主泵20的油液进入伸缩油缸33的无杆腔或有杆腔以控制臂架伸出或缩回。

优选地，本实施例的臂架控制系统还包括应急回油路。应急回油路分别与变幅油缸32的无杆腔和伸缩油缸33的有杆腔连接。

在正常控制状态，控制阀组控制应急回油路断开以使变幅油缸32和伸缩油缸33正常回油。在应急回收状态，控制阀组控制变幅油缸32的无杆腔与伸缩油缸33的有杆腔通过应急回油路连通以控制臂架在下落的同时缩回。本实施例的臂架控制系统在应急回收状态下变幅油缸的无杆腔通过应急回油路与伸缩油缸的有杆腔连通，因此当臂架在重力作用下自动下落时可同时驱动臂架自动缩回。

为了在保证臂架控制系统在正常控制状态下可以实现臂架变幅和伸缩的基础上还能在应急回收状态下实现臂架的下落与缩回同时进行，本实施例的控制阀组包括设置于应急回油路上且用于控制应急回油路通断的第一通断阀。应急回油路通过伸缩换向阀216与伸缩油缸33连接。在正常控制状态，第一通断阀控制应急回油路断开以使得变幅油缸32和伸缩油缸33正常回油。在应急回收状态，第一通断阀控制应急回油路连通且伸缩换向阀216控制应急回油路与伸缩油缸33的有杆腔连通以使得变幅油缸32的无杆腔与伸缩油缸33的有杆腔连通。对于操作人员来说，在应急回收状态下只要控制一个第一通断阀就可以实现臂架的下落与缩回同时进行，与现有技术相比，无需左右手协调操作，因此操作简单方便。本实施例的高空作业平台的操作面板上可以只设置一个控制按钮。该控制按钮控制电磁换向阀217、伸缩换向阀216的左位是否得电，同时应急泵同时运行，即可实现臂架变幅下落和缩回同时进行，故操作简单而高效。

优选地，第一通断阀为压力通断阀，也就是说包括第一油口和第二油口且具有压力控制端。第一通断阀的第一油口与变幅油缸32的无杆腔连接，第一通断阀的第二油口与伸缩换向阀216的进油口连接。第一通断阀根据压力控制端的压力控制第一油口与第二油口的通断。在正常控制状态，第一通断阀控制第一油口与第二油口断开以使应急回油路断开；在应急回收状态，第一通断阀控制第一油口与第二油口连通且伸缩换向阀控制伸缩换向阀的进油口与伸缩油缸的有杆腔连通。

具体地，在本实施例中，第一通断阀为第一液控单向阀221。第一液控单向阀221的进油口与伸缩换向阀216的进油口连接，第一液控单向阀221的出油口与变幅油缸32的无杆腔连接。并且第一液控单向阀221的压力控制端C与应急泵30的泵出口连接。在正常控制状态下，第一液控单向阀221处于正向流通的状态，此时为防止伸缩比例阀215的油液通过第一液控单向阀221进入变幅油缸32的无杆腔而影响臂架的正常变幅，如图4和图5所示，本实施例的主控制阀21还包括单向阀210。单向阀210的进油口与第一液控单向阀221的进油口连接，单向阀210的出油口与变幅换向阀216的进油口连接。因此，在正常控制状态下，变幅油缸32和伸缩油缸33可以进行回油以实现臂架的变幅和伸缩。在应急回收状态下，应急泵30的泵出口与第一液控单向阀221的压力控制端连接，此时第一液控单向阀221反向流通，变幅油缸32的无杆腔的油液经过第一液控单向阀221以及单向阀210进入伸缩换向阀216。伸缩换向阀216控制其进油口与伸缩油缸的有杆腔连通以使得变幅油缸的无杆腔的油液进入伸缩油缸的有杆腔实现臂架的下落与缩回同时进行。本实施例的臂架控制系统通过在应急回油路上设置第一液控单向阀221并且通过应急泵30来控制第一液控单向阀221动作，使得本实施例为实现应急调平功能的应急泵也可以实现臂架的下落与缩回同时进行，实现一物多用，简化臂架控制系统的结构。另外，本实施例的臂架控制系统选用通用元件液控单向阀来控制应急回油路的通断，节约成本。

优选地，本实施例将第一液控单向阀221集成于变幅平衡阀22中，因此在正常控制状态时，只有变幅油缸32的无杆腔与变幅平衡阀22之间的一小段管路承受油液的压力，从而降低对应急回油路上的其余段管路的压力承受要求以降低成本。

为防止第一液控单向阀221的失效以提高本实施例的臂架控制系统的可靠性，如图4和图5所示，本实施例的臂架控制系统在主控制阀21中集成设置了与第一液控单向阀221串联并同向设置的第二液控单向阀219。且第二液控单向阀219的压力控制端也与应急泵30的泵出口连接。因此，应急泵30可以同时控制第一液控单向阀221和第二液控单向阀219反向流通。

优选地，本实施例的主控制阀21包括设置于应急泵30的泵出口与第一液控单向阀221的压力控制端之间的第二通断阀。在正常控制状态，第二通断阀控制应急泵的泵出口与压力控制端断开。在应急回收状态，第二通断阀控制应急泵的泵出口与压力控制端连通。

如图5所示，本实施例的第二通断阀为电磁换向阀217。电磁换向阀217包括与应急泵30的泵出口连接的第一油口、与压力控制端连接的第二油口和排油口且具有第一工作位和第二工作位。在第一工作位，电磁换向阀217的第一油口截止，电磁换向阀217的第二油口与排油口连通。在第二工作位，电磁换向阀217的第一油口与第二油口连通，排油口截止。其中，在正常控制状态，第二通断阀处于第一工作位，在应急回收状态，第二通断阀处于第二工作位。

优选地，本实施例的应急回油路还与排油连接。应急回油路还包括排油控制阀218。排油控制阀218用于在应急回收状态下控制应急回油路可选择地与伸缩油缸的第一工作腔和排油中的一个连通。应急回油路的第一端与变幅油缸32的无杆腔连接，应急回油路的第二端与伸缩换向阀216的进油口和排油连接。当臂架未缩回到底时，排油控制阀218控制应急回油路与排油断开，此时，变幅油缸32的无杆腔的油液进入伸缩油缸33的有杆腔使臂架的下落与缩回同时进行。当臂架缩回到底时，排油控制阀218控制应急回油路与排油连通，此时，变幅油缸32的无杆腔的油液直接排出到油箱。

为了检测臂架的缩回状态以控制排油控制阀218的动作，本实施例的臂架控制系统还包括传感器。传感器用于检测臂架的缩回状态且与排油控制阀218耦合，排油控制阀218根据传感器检测的臂架的缩回状态控制排油控制阀动作。

为了控制臂架下落及缩回的速度，本实施例的控制阀组还包括与第一通断阀串连的节流元件。

如图6所示，具体在本实施例中，节流元件为设置于变幅平衡阀22中的节流阀222。由于本实施例的臂架控制系统在处于应急回收状态时，其变幅油缸的无杆腔与伸缩油缸的有杆腔连通，因此节流阀222的设置使得臂架下落和缩回的速度均可控。

本实施例的臂架控制系统的工作过程如下：

在正常控制状态，电磁换向阀217和排油控制阀218均不得电，均工作在弹簧位，变幅油缸32的无杆腔无法通过应急回油路卸荷，因此变幅油缸32和伸缩油缸33正常回油。

在应急回收状态，电磁换向阀217得电，排油控制阀218不得电。伸缩换向阀216左位得电。应急泵30的泵出口的油液经电磁换向阀217将第一液控单向阀221和第二液控单向阀219打开，变幅油缸32的无杆腔的油液经节流阀222、第一液控单向阀221、第二液控单向阀219、单向阀210和伸缩换向阀216到达伸缩油缸33的有杆腔，同时打开伸缩平衡阀23的无杆腔一侧的溢流阀，从而实现臂架的变幅下落和臂架缩回同时进行。

当传感器检测臂架缩回到底时，排油控制阀218得电。变幅油缸32的无杆腔的油液经节流阀222、第一液控单向阀221、第二液控单向阀219、单向阀210和排油控制阀218直接流回油箱，从而实现臂架缩回到底后继续变幅下落直至收车状态。

本发明实施例的臂架控制系统除应用于高空作业平台外，还可以应用于直臂式消防车上。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。