一种重载举升电液控制系统的制作方法

本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种重载举升电液控制系统。

背景技术：

在大型工程建设中，常有一些大型结构件，例如桥梁、重型桁架、大型建筑物等，在安装时需要使用液压系统进行举升操作。当重物举升到位后，因为各种原因可能需要长时间的保持在该位置，由于环境温度的变化、液压缸的内泄漏等，液压缸的活塞杆难免会回缩一定的长度，这个回缩长度就是液压缸的沉降量。如果沉降量很小，一般不会对举升系统和被举升的重物产生影响，但是如果沉降量过大，就会造成部分举升液压缸载荷不均匀，特别是对于被举升的结构件为精密设备时，极易使其结构发生变形或损坏。

现有的技术中，有利用蓄能器进行保压的技术方案，如图1所示，液控单向阀a300的作用是保证液压缸a100内油液不反向流出，当因为某些因素造成液压缸a100内的油液减少时，蓄能器a200内的油液可以对其进行补充，此方案的优点是结构简单，容易实施且成本低廉，存在的缺点是，蓄能器并不能完全保证液压缸不发生沉降。即使没有发生沉降，也不能保证液压缸内的压力不降低，也就是说液压缸的输出力也会减小，对于多个举升液压缸而言仍存在液压缸之间载荷不均匀的问题，由此依旧可能造成被举升、支撑的结构件发生扭曲变形甚至损坏。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种重载举升电液控制系统，该系统及时向液压缸中补充高压油液，能防止当举升液压缸出现沉降和输出力变小时，被举升、支撑的结构件因沉降或偏载引起的变形等问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种重载举升电液控制系统，包括液压泵、举升阀、油箱、先导控制阀、举升液压缸和蓄能器，还包括增压缸和控制器，所述的液压泵进油口通过管路与油箱连接，其出油口与举升阀的p口以及先导控制阀的p口连接；

举升阀的a口与液控单向阀的进油口连接，所述液控单向阀的出油口与举升液压缸的无杆腔连接；

所述先导控制阀的a口与液控单向阀的控制口以及举升液压缸的有杆腔连接；

所述的举升液压缸上设置有位移传感器和第二压力传感器；

所述液控单向阀的出油口还与第四换向阀的p口以及t口连接，在与t口的连接油路上串接有第一换向阀、第二换向阀、增压缸和第二单向阀；所述第一换向阀的a口与第二换向阀的p口连接，第二换向阀的a口和b口分别与增压缸的大腔和第一单向阀的进油口连通；增压缸的小腔和第一单向阀的出油口连通后与第二单向阀的进油口连通，增压缸的回油口与油箱连通；

所述第四换向阀的a口与蓄能器的工作油口连接，蓄能器的工作油口还连接有第一压力传感器；

所述举升阀的t口、先导控制阀的t口和第二换向阀的t口均与油箱连通；

所述第一压力传感器、位移传感器、第二压力传感器、举升阀的电控口、先导控制阀的电控口、第一换向阀的电控口、第二换向阀的电控口和第四换向阀的电控口均与控制器连接。

进一步地，所述液控单向阀的b口与举升液压缸的a口之间还串接有第三换向阀，第三换向阀的电控口与控制器连接。通过设置第三换向阀，与液控单向阀构成冗余结构，能防止举升液压缸内的油液泄露，并避免补偿工作时其油液反向流出，进一步提高系统的可靠性。

进一步地，为了限制系统的最高工作压力，从而有效地保障系统可靠地运行，还包括溢流阀，所述溢流阀的p口与液压泵的出油口连接，其t口与油箱连接。

进一步地，举升阀、先导控制阀和第四换向阀均为两位三通电磁换向阀。

进一步地，第二换向阀为两位四通电磁换向阀。

优选的，为提高密封效果，第一换向阀、第三换向阀、第四换向阀均选用球阀结构。

本发明适用于重载举升的场合，可以防止举升液压缸出现沉降和偏载的问题，提高举升的效果。当在举升液压缸举升重物时，通过增加的具有大小腔的增压缸，油液从大腔输入，小腔输出，从而产生一定的高压油夜并储存在蓄能器中，当举升液压缸维持举升高度，油液压力下降时，控制器通过设置在举升液压缸内的位移传感器和第二压力传感器来及时获知液压缸的压力及回缩情况，进而通过控制第四换向阀、第三换向阀来实现蓄能器对液压缸无杆腔进行高压油液补充，防止了举升液压缸出现沉降及输出力变小，有效避免了被举升、支撑的结构件沉降或多个举升液压缸偏载引起的结构件发生扭曲变形甚至损坏。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的工作原理示意图。

图中：100、液压缸a，200、蓄能器a，300、液控单向阀a，1、液压泵，2、溢流阀，3、举升阀，4、油箱，5、先导控制阀，6、液控单向阀，7、第一换向阀，8、第二换向阀，9、增压缸，10、第一单向阀，11、第三换向阀，12、举升液压缸，12-1、位移传感器，12-2、第二压力传感器，13、第四换向阀，14、蓄能器，15、第一压力传感器，16、第二单向阀，17、控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，一种重载举升电液控制系统，包括液压泵1、举升阀3、油箱4、先导控制阀5、举升液压缸12和蓄能器14，还包括增压缸9和控制器17，所述的液压泵1进油口通过管路与油箱4连接，其出油口与举升阀3的p口以及先导控制阀5的p口连接；

举升阀3的a口与液控单向阀6的进油口连接，所述液控单向阀6的出油口与举升液压缸12的无杆腔连接；

所述先导控制阀5的a口与液控单向阀6的控制口以及举升液压缸12的有杆腔连接；

所述的举升液压缸12上设置有位移传感器12-1和第二压力传感器12-2；

所述液控单向阀6的出油口还与第四换向阀13的p口以及t口连接，在与t口的连接油路上串接有第一换向阀7、第二换向阀8、增压缸9和第二单向阀16；所述第一换向阀7的a口与第二换向阀8的p口连接，第二换向阀8的a口和b口分别与增压缸9的大腔和第一单向阀10的进油口连通；增压缸9的小腔和第一单向阀10的出油口连通后与第二单向阀16的进油口连通，增压缸9的回油口与油箱4连通；

所述第四换向阀13的a口与蓄能器14的工作油口连接，蓄能器14的工作油口还连接有第一压力传感器15；

所述举升阀3的t口、先导控制阀5的t口和第二换向阀8的t口均与油箱4连通；

所述第一压力传感器15、位移传感器12-1、第二压力传感器12-2、举升阀3的电控口、先导控制阀5的电控口、第一换向阀7的电控口、第二换向阀8的电控口和第四换向阀13的电控口均与控制器17连接。

为防止举升液压缸12内的油液泄漏，并避免补偿工作时其油液反向流出，进一步提高系统的可靠性，本系统液控单向阀6的出油口与举升液压缸12的无杆腔之间还串接有第三换向阀11，第三换向阀11的电控口(第三换向阀11的电磁铁4ya)与控制器17连接。液控单向阀6和第三换向阀11构成冗余设计，能提高系统的可靠性。第三换向阀11除了防止举升液压缸12内的油液泄漏的作用外，还可以避免补偿工作时举升液压缸12的油液反向流出。

为了对系统起到过载保护的作用，还设置有溢流阀2，所述溢流阀2的p口与液压泵1的出油口连接，其t口与油箱4连接。

举升阀3、先导控制阀5和第四换向阀13均为两位三通电磁换向阀，第二换向阀8为两位四通电磁换向阀。所述举升阀3的电磁铁不得电时，其工作在左位，其油口p的油液被截止，其油口a和油口t间的油液可以自由流动；其电磁铁得电时，其工作在右位，其油口t的油液被截止，油口p和油口a间的油液可以自由流动。所述先导控制阀5的电磁铁不得电时，其工作在右位，其油口p的油液被截止，其油口a和油口t间的油液可以自由流动；其电磁铁得电时，其工作在左位，其油口t的油液被截止，油口p和油口a间的油液可以自由流动。所述第四换向阀13是两位两通电磁换向阀，其电磁铁不得电时，工作在左位，其油口p的油液被截止，其油口a的油液可以单向地流向油口t；其电磁铁得电时，工作在右位，其油口a的油液可以单向地流向油口p，其油口t的油液被截止。所述第二换向阀8是两位四通电磁换向阀，其电磁铁不得电时，工作在上位，其油口p和油口b间的油液可以自由流动,油口t和油口a间的油液可以自由流动；其电磁铁得电时，工作在下位，其油口p和油口a间的油液可以自由流动,油口t和油口b间的油液可以自由流动。

为提高密封效果，第一换向阀7、第三换向阀11、第四换向阀13均选用球阀结构。特别的，所述第一换向阀7是两位两通电磁换向阀，其电磁铁不得电时，工作在上位，其油口a的油液可以单向地流向油口p，反向油液被截止；其电磁铁得电时，工作在下位，其油口p和油口a间的油液可以正反向自由流动。所述第三换向阀11是两位两通电磁换向阀，其电磁铁不得电时，工作在右位，其油口p的油液可以单向地流向油口a，反向油液被截止；其电磁铁得电时，工作在左位，其油口p和油口a间的油液可以正反向自由流动。

本系统的具体工作过程如下：

对于重物举升工程而言，事先都是知道需要举升的高度和负载大小的，至少是可以估算的。据此，可以先计算出举升液压缸的工作行程和工作压力。首先在控制器17中设定好举升液压缸12的工作行程和系统的压力。

一、在举升液压缸12未接触到被举升的重物时，此时增压缸9未起到增压作用。控制器17发出控制信号，使举升阀3的电磁铁5ya和第一换向阀7的电磁铁3ya得电，举升阀3的右位接入系统工作，第一换向阀7的下位接入系统工作，此时第三换向阀11未得电，保持工作在右位。举升液压缸12伸出、增压缸8的小腔充液、蓄能器114充能运动过程分别如下：

举升液压缸12的油液流动情况为：油箱4的油液流经液压泵1的作用输入到举升阀3的p口再至a口流出，举升阀3的a口输出的油液输入液控单向阀6的a口再至b口流出，液控单向阀6的b口输出的油液一部分输入到第三换向阀11的p口再至a口流出，第三换向阀11的a口输出的高压湍流到达举升液压缸12的无杆腔，进而推动活塞向有杆腔方向移动。而原本位于举升液压缸12无杆腔中的油液经先导控制阀5的a口至t口，最终回流到油箱4中，举升液压缸12的活塞杆伸出。

增压缸9的油液流动情况为：液控单向阀6的b口输出的油液中还有一部分油液输入到第一换向阀7的p口，此时，第一换向阀7工作在下位，其p口进油再经其a口输出给第二换向阀8的p口，此时，第二换向阀8未得电，其工作在上位，其p口进油经其b口输出并输入到第一单向阀10的a口，第一单向阀10的b口输出的油液中的一部分输入到增压缸9的b口连通的小腔，原本位于增压缸9大腔中的油液经第二换向阀8的a口流至其t口，进而进入油箱。这个过程中增压缸的活塞向左运动，小腔充液。

蓄能器14的油液流动情况：第一单向阀10的b口输出的油液中的另一部分经过第二单向阀16输入到第四换向阀13的t口，第四换向阀13此时未得电，其工作在左位，其t口进入的油液经其a口流入到蓄能器14中进行充能。

二、在举升液压缸12接触到被举升重物后，且第二压力传感器12-2监测到举升液压缸12内的油液压力高于设定值的一定比例时(如0.7)，此时，增压缸9开始增压，在举升阀3的电磁铁5ya和第一换向阀7的电磁铁3ya得电的基础上，控制器17发出控制信号使第二换向阀8的电磁铁1ya得电，举升阀3的右位接入系统工作，第一换向阀7的下位接入系统工作，第二换向阀8的下位接入系统工作。举升液压缸12伸出、增压缸8的小腔充液、蓄能器114充能运动过程分别如下：

举升液压缸12的油液的流动情况如前所述。

增压缸9的油液流动情况为：油箱4的油液流经液压泵1的作用输入到举升阀3的p口并至a口流出，举升阀3的a口输出的油液经液控单向阀6的a口至b口，液控单向阀6的b口输出的油液输入第一换向阀7的p口，因第一换向阀7工作在下位，其其p口进液再由其a口输出，第一换向阀7的a口输出的油液经第二换向阀8的p口再至a口流出，第二换向阀8的a口输出的油液进入到达增压缸9的大腔，增压缸9的活塞向右运动，处于其小腔内的油液被增压输出。

蓄能器14的油液流动情况：增压缸9小腔内的增压油液进入第二单向阀16的a口并经其b口进入第四换向阀13的t口再至a口流出，第四换向阀13的a口输出的油液进入蓄能器14的工作油口，此时高压油流入蓄能器14，对其进行再次充能。

三、当重物被举升到合适的高度后，控制器17控制所有的电磁铁断电，举升阀3和第四换向阀均工作在左位、先导控制阀5和第三换向阀11均工作在右位，第一换向阀7和第二换向阀8均工作在上位，此时举升液压缸12内的油液被第三换向阀截止，举升液压缸12将维持重物的高度不变，同时，控制器17记录下举升重物需要的正常压力p1。

补偿工作原理：在没有任何操作的情况下，控制器17通过第二压力传感器12-2实时监测举升液压缸12的工作压力，举升液压缸12内的压力会因泄漏及环境等当举升液压缸12内的油压下降值超过某一定值(例如1mpa)时，控制器17可以通过控制第四换向阀13的电磁铁2ya得电，使之右位接入系统工作，蓄能器14内高压油液即可经第四换向阀13的a口至p口流入第三换向阀11的p口至a口，最后进入举升液压缸12的大腔，当举升液压缸12内的压力恢复至正常压力p1时，控制器17使第四换向阀13的电磁铁2ya断电，第四换向阀13工作在左位，蓄能器14内的油液停止向外输出，亦停止向举升液压缸12补充；第一压力传感器15实时监测蓄能器14内油液的压力并将此信号送至控制器17，只要蓄能器14内有足够的高压油液，举升液压缸12内的压力就可以得到不断的补充，即可避免出现举升液压缸12的沉降和多个举升液压缸12之间的偏载问题。

举升工作完成，控制器17使先导控制阀5的电磁铁6ya、第三换向阀11的电磁铁4ya和第四换向阀13的电磁铁2ya得电，此时先导控制阀5的左位、第三换向阀11的左位和第四换向阀13的右位接入系统工作，液压泵1的输出油液经先导控制阀5的p口至a口流出，进而进入举升液压缸12的有杆腔，同时进入液控单向阀6的控制油口x(当作用于控制油口x的油液压力超过一定值时，液控单向阀6具有反向导通功能，即其b口处的油液可以经其a口流出)，具体油液的流动顺序是：油箱4内的油液经液压泵1的作用进入先导控制阀5的p口至a口流出，进而流入举升液压缸12的有杆腔，原本位于其无杆腔的油液进入第三换向阀11的a口，因第三换向阀11工作在左位，其a口进油经p口流出，再径液控单向阀6的b口至a口流出，再流到举升阀3的a口，因举升阀3此时示得电，其工作在左位，其a口进油经t口流出，进而回流至油箱4，举升液压缸12的活塞杆缩回。

同时，第四换向阀13工作在右位，蓄能器14内残留的高压油液进入第四换向阀13的a口至p口流出，再经液控单向阀6的b口至a口流出，再经举升阀3的a口至t口注入油箱4。