电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统的制作方法

文档序号:5510713
专利名称:电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及电动液压抓斗技术领域,尤其涉及一种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统。
背景技术
电动液压抓斗是ー种起重机的工作装置,悬挂在起重机上并进行控制,来实现对散状物料的搬运。目前电动液压抓斗以控制方法来分,有两大类,一类是依靠对电动机的运动方向的正反转控制,来分别实现抓斗的闭合与打开,称为正反转控制的电动液压抓斗。另ー类是 电动机的转向不变,依靠操作液压抓斗内部的电磁方向阀,控制液压油的流向,来实现抓斗闭合与打开,称为阀控电动液压抓斗。本实用新型用于阀控电动液压抓斗。国外如德国MRS等公司的ー些早期产品,采用定量泵、电液阀和卸荷技术达到节能减耗的目的。国内专利申请号201010145194. 6 “具有电磁插装阀控制结构的电动液压抓斗”是在国外技术的基础上进行了改进(參看图1),是采用定量泵PF,电磁换向阀SDV3、SDV4,卸荷阀LPV1、LPV2,以及逻辑阀LV进行压力卸荷的控制方法。由于是定量泵的液压系统,因此无法对液压泵PF的流量进行控制。近几年,引进了 SAMG公司的变量泵LS(load sensing,负载传感)控制系统的阀控电动液压抓斗(參看图2)。由两个电磁换向阀SDV1、SDV2控制两个液动方向阀H)V1、PDV2,控制抓斗的运动方向,通过两个先导溢流阀DVl、DV2分别控制两个运动方向的压力,再由棱阀SV将控制信号通过LS传递到变量泵PV,实现对变量泵的压カ与流量同时进行控制。变量泵LS控制系统,是目前国际上流行的最先进节能的液压控制技木。但这一系列的抓斗在实际使用中,还是出现了因液压系统过热而停机的故障。由于电动液压抓斗是一种移动型设备,液压系统的散热比较困难,一般无法使用冷却器等对液压系统进行冷却。在自然冷却的条件下依照液压系统密封件的技术要求,液压油的最高温度控制在80°C以下,一般液压油箱每平米表面积的散热功率不超过O. 6KW。液压油的温度超过80°C时,液压抓斗的保护装置报警,抓斗必须停止工作。电动液压抓斗的ー个工作循环,一般约两分钟以上(视起重机的提升高度、提升速度、小车与大车的运行速度以及物料搬运的距离不同而不同)。电动液压抓斗液压系统的有效工作时间为抓斗闭合运动(一般为十余秒)和抓斗打开运动(一般十秒左右),其液压系统实际有效工作时间与工作循环之间的占比一般不到25%,即抓斗为了保持闭合夹持物料状态或爪子打开状态而液压系统处于保压状态的时间占到工作时间的75%以上。因此电动液压抓斗处于保压状态的能耗,决定了电动液压抓斗能否长期连续运行和液压系统工作的可靠性,而依靠节能减热的控制技术是提高液压抓斗液压系统运行可靠性的主要手段。
发明内容本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处,提供一种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,该系统通过在变量泵的控制回路中设置卸荷阀,在保证抓斗正常エ作的前提下,尽量減少液压系统的发热,提高设备工作的可靠性井延长液压元件的使用寿命O本实用新型目的实现由以下技术方案完成一种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,所述控制系统包括变量泵、控制阀组及液压油缸,所述控制阀组包括电磁换向阀和液动方向阀,所述变量泵的出油ロ与所述液动方向阀的进油ロ连通,且与所述电磁换向阀的进油ロ直接或间接连通,所述液动方向阀出油ロ通过单向阀或液控单向阀与所述液压油缸的油腔连通,所述电磁换向阀的出油ロ和所述液动方向阀控制油ロ连通,其特征在干所述控制阀组还包括至少ー个卸荷阀,所述卸荷阀的压力油ロ与所述电磁换向阀的进油ロ或出油ロ连通,所述卸荷阀的压力油口和变量泵的出油ロ之间直接或间接地通过节流孔连接,所述节流孔的压力差作为控制信号控制所述变量泵的变量机构,所述卸荷阀的控制油口和所述液压油缸的工作油腔连接。所述变量泵为基于LS控制的变量泵。所述变量泵为基于压差控制的变量泵。所述卸荷阀的数量为两个。所述液动方向阀为两位两通液动方向阀,其数量为两个。所述液动方向阀为板式三位四通液动方向阀,其数量为ー个。所述液控单向阀为叠加式液控单向阀。所述控制阀组包括梭阀,所述梭阀的进油ロ与所述卸荷阀的进油ロ连通,其出油ロ与所述变量泵的变量机构连通。所述电磁换向阀为两位四通电磁换向阀,其数量为ニ个。所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀,其数量为一个。本实用新型的优点是当抓斗工作在极限位置时,变量泵处于低压零输出流量状态,有效地降低了原有技术中由于变量泵控制机构等维持高压零输出流量而产生的液压功率损耗。本实用新型实施例中变量泵的待机状态同时也减轻了泵的压カ负荷,有利于提高变量泵的使用寿命。

图I为现有技术中“具有电磁插装阀控制结构的电动液压抓斗”的液压控制系统图。图2为现有技术中ー种阀控电动液压抓斗的液压控制系统图。图3为实施例I的液压控制系统图;图4为实施例2的液压控制系统图;图5为实施例3的液压控制系统图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进ー步详细说明,以便于同行业技术人员的理解其中,图I-图5中[0028]变量泵PV、定量泵PF、液压油缸CL、滤油器F、电动机M、基于LS控制的变量机构LS、基于压差控制的变量机构HD ;液压泵出油管P、回油管T、控制油回油管Y、液压油缸油管A、液压油缸油管B ;相关油路的测压点MP、MP1、MP2、MA、MB、MLS;棱阀SV、逻辑阀LV;电磁换向阀SDV1、SDV2、SDV3、SDV4、SDV;液动方向阀PDVI、PDV2、PDV; ii_:DV、DVl、DV2;卸荷阀LPV1、LPV2;节流孔R0、R1、R2;单向阀CV1、CV2;液控单向阀PCV1、PCV2、PCV;实施例I :请參看图3,图3为对现有技术图2的一种改进的实施方案,用以说明本实用新型的先进性与节能原理。 由电动机M驱动LS控制的变量泵PV,其出油ロ与控制阀块的进油ロ用管路P连接,测压点MP用来測量变量泵PV的工作压力。控制阀组进油ロ P的主油道直接与液动方向阀H)V1、PDV2的进油ロ连接,PDVU PDV2的出油ロ则分别和单向阀CV1、CV2的进油ロ连接,测压点MPI、MP2分别测量这ー连接处的压力,CVl、CV2的出油ロ再分别通过油管A、B和液压油缸CL的两个油腔连接。A、B油管的压カ在测压点MA、MB上进行测量。液控单向阀PCVU PCV2的一个主油ロ分别和油管A、B连接,PCVl、PCV2另ー个主油ロ都和控制阀组的主回油管T连接,经过滤油器F过滤后使液压油流回油箱。PCV1、PCV2的控制油ロ,分别和单向阀CV2、CV1的进油ロ连接。电磁换向阀SDVl、SDV2的进油口和P管连通,SDVl、SDV2的一个出油ロ分别和液动方向阀roVl、PDV2的控制ロ连通,另ー个出油ロ分别和MP1、MP2连通,SDV1、SDV2的回油口和Y油管连通并直接将控制油流回油箱。卸荷阀LPV1、LPV2的进油ロ分别通过节流孔R1、R2和MP1、MP2连通。LPV1、LPV2的出油ロ连接在一起后再和Y油管连接。LPV1、LPV2的控制油ロ分别和A、B油管连接。棱阀SV的两个进油ロ分别和LPV1、LPV2的进油ロ连接,SV的出油ロ则通过管路,和变量泵PV的变量机构LS控制油ロ连接,用来控制变量泵PV的压カ与流量。工作原理如下电机M转动,变量泵PV的压カ油由P管进入主控制阀块。当两位四通电磁换向阀SDVl、SDV2均不得电时,由于液控两位两通方向阀rovi、PDV2控制ロ均与P管相通,SDV1、SDV2关闭,油缸油管A、B由于单向阀CV1、CV2、液控单向阀PCV1、PCV2全部关闭(抓斗停止动作或开机待命状态),油缸保持不动。PV的变量机构LS控制压カ通过SV、RU R2、SDVU SDV2与Y ロ相通压カ几乎为零,PV处于低压零流量的待机工作状态,能耗极低。当SDVl得电换向,则rovi的控制ロ卸压而导通,P管的油通过CVl到达油管A,油缸CL无杆控压カ升高;同时控制了液控单向阀PCV2导通,CL有杆腔的油可以通过PCV2及回油管T、过滤器F回油箱,油缸CL运动,活塞杆伸出,实现抓斗的闭合抓取物料的动作。此时通过节流孔R1、棱阀SV将油缸压カ信号通过LS传递到PV,变量泵PV压カ升高流量变大。当油缸无杆腔的运动阻カ达到LPVl的设定值或到达运动极限位置时,卸荷阀LPVl开始溢流,LS的压カ被限止,PV泵的压力也保持在一定值。接着当油管A也达到LPVl的设定值时,卸荷阀开始卸荷导通,LPVl的流量在节流孔Rl上产生LS控制压差,通过棱阀SV,LS的控制压力降低直到零,变量泵PV又回到低压零流量的待机状态,能耗很低。如果A管压カ下降到一定值时,LPVl关闭,LS压カ升高,重新自动给A管补充压力,保持油缸的A管压カ在一定的范围内波动,补充压カ完毕,PV又回到待机状态。当SDV2得电时,原理和SDVl得电相同,不同的是另ー组阀件动作,液压油缸活塞杆收回,液压抓斗实现打开卸料的动作。图3与现有技术的图2相比,在控制原理图中只是将原来的溢流阀DV1、DV2换成了卸荷阀LPV1、LPV2。现就这ー改变而产生的节能原理进行说明。根据变量泵的控制原理,当液压执行元件(如本实施例中的油缸)到达极限位置保 持压カ时,变量泵处于高压变量状态,理论的输出流量为零。但由于变量泵内部的变量机构需要一定的控制油流来維持这种变量状态,同时变量泵本身处于高压状态,其容积效率随着压カ的升高而降低。以国外著名品牌的PV063变量泵,1500rpm,最高工作压カ24MPa使用状况为例,样本中标明变量泵的实际泄漏油量约为51pm,约为2KW。从图2中分析,为维持24Mpar的控制压力,其溢流阀DVl (或DV2)也有需要有一定的流量,以便在节流孔Rl (或R2)上产生ー个变量泵的最小LS控制压差(最小IMpa)来控制变量泵进行变量,这ー控制油流量一般不会小于llpm,也会产生大于O. 4KW的控制油流功率损失。理论分析。此时的液压损耗功率不小于2. 4KW。使用本实用新型的实施例图3的控制原理后,在上述状态下,由于液压油缸ー个油管A (或B)达到了设定压力24Mpa,此时LPVl (或LPV2)卸荷导通。在节流孔Rl (或R2)上产生的LS控制压差(如2Mpa)大于变量泵需要的最小控制压差时(最小IMpa),变量泵的变量状态不会改变,输出流量仍为零。但变量泵的LS控制压力降到LPVl (或LPV2)的阀阻压力,一般在小流量时小于IMpa。变量泵处于低压(小于3Mpa)零输出流量的待机状态。根据样本资料计算,此时变量泵的泄漏流量约21pm,加上LPVl (或LPV2)的流量,约31pm。在3MPa待机压カ下此时液压损耗功率为O. 15KW,节能90%以上。实施例2 參见图4,其为另ー种实施例。使用了板式三位四通液动方向阀PDV替代了图3中的两个两位两通液动阀DVl、DV2。用叠加式液控单向阀PCV替代了两个液控单向阀PCVl、PCV2。两位四通电磁换向阀SDV1、SDV2串接后取消了棱阀SV。节流孔RO为SDV1、SDV2共用,替代了 R1、R2。卸荷阀LPV1、LPV2保持不变。这些同类阀件的替代,并没有改变图3的基本控制原理。实施例3 图5为ー种非LS变量泵的实施例。和图4相比,PV为反向液控变量特性的变量泵(控制压カ升高时泵的排量变小),与LS控制变量泵的控制方法不同。本实施例使用的变量泵的控制压カHD —般在O—40bar范围,且HD压カ越高,泵的排量越小,达到泵的最大控制压カ时,泵的排量为零即达到了变量泵的卸荷控制。PDV.PCV.RO的作用和图4中的完全相同。使用了ー个三位四通电磁换向阀SDV替代了图4中的SDVl、SDV2。LPVl、LPV2保持不变。变量泵的控制压力HD来自节流孔Rl。当三位四通电磁换向阀SDV不工作时,或抓斗在某ー种工作极限状态下LPV1、LPV2中任ー个卸荷阀卸荷时,从Y流出的控制油流在节流孔Rl上便会产生一定的控制压力,此控制压力作用到变量泵PV的液控ロ HD上,使变量泵的排量減少直至降到零,达到变量泵卸荷控制的目的。以上几个实施例中各种同类阀件的替代说明,本实用新型的实施例可以排列组合成多种不同的控制方式,其实质没有发生变化。通过以上分析,当电动液压抓斗处于工作极限位置保压状态时,证明了本实用新 型中当抓斗工作在极限位置时,变量泵处于低压零输出流量状态,有效地降低了原有技术中由于变量泵控制机构等维持高压零输出流量而产生的液压功率损耗。本实用新型实施例中变量泵的待机状态同时也减轻了泵的压カ负荷,有利于提高变量泵的使用寿命。
权利要求1.一种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,所述控制系统包括变量泵、控制阀组及液压油缸,所述控制阀组包括电磁换向阀和液动方向阀,所述变量泵的出油ロ与所述液动方向阀的进油ロ连通,且与所述电磁换向阀的进油ロ直接或间接连通,所述液动方向阀出油ロ通过单向阀或液控单向阀与所述液压油缸的油腔连通,所述电磁换向阀的出油口和所述液动方向阀控制油ロ连通,其特征在干所述控制阀组还包括至少ー个卸荷阀,所述卸荷阀的压力油ロ与所述电磁换向阀的进油ロ或出油ロ连通,所述卸荷阀的压力油口和变量泵的出油ロ之间直接或间接地通过节流孔连接,所述节流孔的压力差作为控制信号控制所述变量泵的变量机构,所述卸荷阀的控制油口和所述液压油缸的工作油腔连接。
2.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述变量泵为基于LS控制的变量泵。
3.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述变量泵为基于压差控制的变量泵。
4.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述卸荷阀的数量为两个。
5.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述液动方向阀为两位两通液动方向阀,其数量为两个。
6.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述液动方向阀为板式三位四通液动方向阀,其数量为ー个。
7.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述液控单向阀为叠加式液控单向阀。
8.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述控制阀组包括梭阀,所述梭阀的进油ロ与所述卸荷阀的进油ロ连通,其出油ロ与所述变量泵的变量机构连通。
9.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述电磁换向阀为两位四通电磁换向阀,其数量为ニ个。
10.根据权利要求I所述的ー种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统,其特征在于所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀,其数量为ー个。
专利摘要本实用新型涉及电动液压抓斗技术领域,尤其涉及一种电动液压抓斗变量泵卸荷节能控制系统。该控制系统包括变量泵、控制阀组及液压油缸,所述控制阀组包括电磁换向阀和液动方向阀,所述变量泵的出油口与所述液动方向阀的进油口、所述电磁换向阀的进油口连通,所述控制阀组还包括至少一个卸荷阀,所述卸荷阀的压力油口与所述电磁换向阀的进油口或出油口连通,所述卸荷阀的压力油口和变量泵的出油口之间直接或间接地通过节流孔连接,所述卸荷阀的控制油口和所述液压油缸的工作油腔连接。其优点是当抓斗工作在极限位置时,变量泵处于低压零输出流量状态,有效地降低了原有技术中由于变量泵控制机构等维持高压零输出流量而产生的液压功率损耗。
文档编号F15B13/06GK202449733SQ20122002055
公开日2012年9月26日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者李华广, 王子杰 申请人:上海翱鸣液压机电技术有限公司, 江苏紫石机械制造有限公司
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