单缸插销伸缩系统及控制方法与流程

本发明涉及重型机械，具体涉及单缸插销伸缩系统及控制方法。

背景技术：

1、目前，在工程机械领域内，单缸插销伸缩系统的基本形式是，采用一个独立的供油系统通过设置于伸缩油缸内部的活动芯管给缸头体供油，利用缸头体内置油缸拔下缸销和臂销，弹簧复位，并利用伸缩油缸的小腔压力打开平衡阀实现伸缩油缸回缩。

2、其中，缸头是位于伸缩油缸缸筒的某一位置，用于控制伸缩油缸和伸臂之间、伸臂和伸臂之间实现连接和分离的装置，主要包含燕尾槽、缸销、驱动油缸等。臂销用于臂与臂之间的连接。臂销孔是吊臂上的孔，用于连接某一节臂的臂销。缸销用于伸缩油缸与除了基本臂以外的其它各节臂尾部的连接。

3、单缸插销式起重机自动伸缩系统通过伸缩油缸与臂销、缸销的组合动作实现吊臂伸缩功能，具体实现方式为：插臂销时，臂销依靠复位弹簧插入臂销孔，将相邻两节吊臂锁在一起；拔缸销时，缸销脱离吊臂上的缸销孔，伸缩油缸和吊臂脱离，可以实现空缸伸缩；插缸销时，缸销插入吊臂上的缸销孔，将伸缩油缸和吊臂锁在一起，可以实现带臂伸缩。

4、吊臂伸流程：

5、向前找臂位：拔缸销→找臂位→找到臂位插缸销→拔臂销→油缸带臂伸→(提前减速并释放臂销)插臂销

6、向后找臂位:拔缸销→缩缸找臂位→找到臂位插缸销→拔臂销→油缸带臂伸→(提前减速并释放臂销)插臂销

7、吊臂缩流程：

8、缩非当前臂：拔缸销→找臂位→插缸销→拔臂销→缩臂→插臂销缩当前臂：拔臂销→缩臂→插臂销

9、如图1所示，为相关技术中起重机单缸插销式伸缩系统的液压原理图。其中，伸缩液压油缸14的伸出与缩回动作是由第一变量液压泵11配合三位四通换向阀12来控制。即第一变量液压泵11输出的高压油液经过三位四通的电比例换向阀12和第一平衡阀13的控制，输入至伸缩液压油缸14的有杆腔或无杆腔，进而控制伸缩油缸的缩回和伸出。工作时，调节控制器输出给第一变量液压泵11的电流大小来控制泵的排量，进而控制伸缩液压油缸14的运动速度。通过三位四通电磁阀12的换向改变油液方向，实现伸缩液压油缸14的伸出与缩回动作的切换。拔缸销和拔臂销动作是由另一液压系统完成，第二定量液压泵112输出的油液经过两位四通电磁换向阀113 、伸缩液压油缸14内的芯管15和第一缸臂销切换阀16，进入第一缸销油缸17或第一臂销油缸18，完成拔缸销和拔臂销动作。即油液输出至第一缸销油缸17或第一臂销油缸18，两液压缸克服第一复位弹簧19的阻力，推动拔缸销机构110或拔臂销机构11，实现拔缸销和拔臂销。第一缸臂销切换阀16控制拔缸销和拔臂销两个动作的切换。第二定量液压泵112出口蓄能器115用于减小拔缸销、臂销时的压力冲击。第二定量液压泵112和伸伸缩液压缸14之间设有溢流阀一114和溢流阀二116。

10、相关技术中的上述方案至少具有以下缺点：（1）该单缸插销伸缩系统采用行业通用技术路线，功率损失大，燃油消耗高。即缸臂销机构需要一个单独的供油系统，经过伸缩油缸内的活动芯管来驱动；油缸伸缩时保证活动芯管流量的同时又要保证系统压力，系统持续高压带来能量损耗。（2）伸缩油缸带有活动芯管，结构复杂，加工精度要求较高，造成伸缩油缸价格高，轻量化难以进一步提升。由于伸缩油缸紧凑性差，导致单缸插销伸缩系统难以在小吨位产品推广应用；小吨位受臂尾宽度的限制，缸头体不能扩大，导致活塞杆也无法扩大，故活动芯管难以布置。

技术实现思路

1、本发明提供了一种单缸插销伸缩系统及方法，以解决上述技术问题。采用的技术方案如下：

2、一种单缸插销伸缩系统，包括：

3、伸缩油缸；

4、驱动端，包括：

5、第一蓄能器，由伸缩油缸充液完成后以作为拔缸臂销单元的油源；所述拔缸臂销单元包括缸臂销切换阀和顺序阀；

6、所述第一蓄能器通过第一连接油路连接至缸臂销切换阀的p口、顺序阀的第一油口；缸臂销切换阀的a口连接至顺序阀的第二油口；顺序阀的第一控制端连接至第三蓄能器，第三蓄能器和第一油口之间设置第三单向阀；所述第三单向阀由第一油口向第三蓄能器方向导通；顺序阀的第二控制端连接至第二油口和缸臂销切换阀a口之间的油路；顺序阀的第三油口连接至臂销油缸的无杆腔；

7、所述第一蓄能器通过第二连接油路连接至缸臂销切换阀的t口，所述第二连接油路上设置第五单向阀；所述第五单向阀由缸臂销切换阀的t口向第一蓄能器方向导通；所述缸臂销切换阀的b口连接至缸销油缸的无杆腔；

8、储液油缸，其无杆腔连接第二蓄能器和伸缩油缸的有杆腔；储液油缸的无杆腔和伸缩油缸的有杆腔之间的第三连接油路上设置第一单向阀；第三连接油路连通第二连接油路，其连通点位于第二溢流阀和第五单向阀之间；第三连接油路和第一连接油路之间设置第四单向阀；所述第一单向阀由连通点向伸缩油缸方向导通，第四单向阀由伸缩油缸流向第三连接油路方向导通。

9、优选地，还包括：二位四通阀，其p口连接第一连接油路，其t口连接第二连接油路，其b口连接储液油缸的无杆腔；得电时，p口连通b口，失电时，p口连通a口。

10、优选地，还包括供油端，所述供油端包括油箱、液控比例换向阀和第一溢流阀，所述伸缩油缸的有杆腔通过第一溢流阀连接至油箱，所述伸缩油缸的无杆腔通过液控比例换向阀的一个通路连接至油箱；所述液控比例换向阀另一个通路与第一溢流阀并联，所述液控比例换向阀的两侧控制端分别连接电比例减压阀，所述电比例减压阀分别连接先导油和油箱。

11、优选地，所述供油端还包括平衡阀，所述伸缩油缸的无杆腔通过平衡阀连接至液控比例换向阀，所述平衡阀的控制端连接至伸缩油缸的有杆腔。

12、优选地，所述臂销油缸和缸销油缸分别连接臂销机构和缸销机构，通过臂销油缸和缸销油缸的有杆腔和无杆腔的进回油实现拔臂销和拔缸销。

13、优选地，所述液控比例换向阀在第一区间时，比例换向阀芯连通p口与b口， a口与t间的油路切断；液控比例换向阀处于第二区间时，比例阀芯连通p口与b口，a口与t口。

14、优选地，所述第二连接油路上还设置第二溢流阀，所述第二溢流阀并联第二单向阀；所述第五单向阀靠近缸臂销切换阀设置；所述第二单向阀的流向是由缸臂销切换阀的t口流向第一蓄能器。

15、一种单缸插销伸缩系统的控制方法，包括：

16、正常拔臂销操作：

17、控制伸缩油缸执行缩动作，将伸缩油缸的有杆腔内的高压油液通过第四单向阀、第一连接油路充入第一蓄能器；

18、缸臂销切换阀y1得电，缸臂销切换阀的p口和a口导通，第一蓄能器的高压油液经过缸臂销切换阀和顺序阀到达臂销油缸的无杆腔，驱动臂销油缸动作实现拔臂销操作；

19、正常拔缸销操作：

20、控制伸缩油缸执行缩动作，将伸缩油缸的有杆腔内的高压油液通过第四单向阀、第一连接油路充入第一蓄能器；

21、缸臂销切换阀y2得电，缸臂销切换阀的p口和b口导通，第一蓄能器的高压油液经过缸臂销切换阀到达缸销油缸的无杆腔，驱动缸销油缸动作实现拔缸销操作；

22、应急拔臂销操作：

23、调节第一溢流阀的溢流压力，使得第一蓄能器和第三蓄能器的油液压力均大于顺序阀的换向设定压力，

24、控制伸缩油缸执行缩动作，将伸缩油缸的有杆腔内的高压油液充入第一蓄能器，使第第一蓄能器和第三蓄能器的油液压力均大于顺序阀的换向设定压力；

25、第一蓄能器中的高压油液通过顺序阀到达臂销油缸的无杆腔，驱动臂销油缸动作实现应急拔臂销操作。

26、优选地，所述控制伸缩油缸执行缩动作包括：通过调节电比例减压阀输入电流的大小控制液控比例换向阀，通过液控比例换向阀动作控制伸缩油缸执行缩动作。

27、与现有技术相比，本发明的优点为：

28、（1）本发明驱动缸臂销动作时，不再经过伸缩油缸内部的活动芯管供油，而是采用独立的液压管路；驱动缸臂销机构动作的液压油路，与伸缩油缸的动作相互独立。

29、（2）对主系统的液控比例换向阀采用集成思想进行设计，不同的伸缩子状态（蓄能器充液、倒扣及插拔缸臂销、加减速、最大速度等），其原理不同。

30、（3）本系统取消了伸缩油缸内的活动芯管，伸缩油缸结构简化，加工难度和重量降低、系统成本降低；降低系统维修难度和成本，降低油缸加工难度和重量，同时，攻克了“活动芯管对伸缩油缸活塞杆内径限制”的难点，使得单缸插销系统可推广到中小吨位产品。

31、（4）取消单独的缸臂销供油系统，采用高压蓄能器拔缸臂销。

32、（5）储液油缸或/和低压蓄能器来快速吸收缸臂销油缸高压腔释放的油液，提升缸臂销的释放响应性和可靠性。

33、（6）采用单独蓄能器给顺序阀换向提供油液，可较好地保持应急拔臂销。