专利名称：一种起重机伸缩臂防下沉装置、方法及起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别是起重机伸缩臂防下沉装置。本发明还涉起重机伸缩臂防下沉方法，及设有所述起重机伸缩臂防下沉装置的起重机。
背景技术：
起重机是一种能够在一定范围内垂直提升或垂直提升并水平搬运重物的工程机械。请参考图1，图1为现有技术中一种液压起重机的结构示意图。液压起重机I是一种利用液压能作为起吊动力的起重机，其伸缩臂2在行车时收回，作业时外伸，以形成一定的工作高度或工作幅度。伸缩油缸是起重机的重要组成部分，它能实现起重机作业时臂与臂之间的相对运动，同时在静止时支撑除基本臂外其他几节吊臂和所吊重物的重量，在性能上要求伸缩方便、稳定可靠。现有起重机的伸缩臂主要有两种形式；一种是绳排式伸缩臂，另一种是单缸插销式伸缩臂，其中绳排式伸缩臂主要应用在100吨以下的起重机上。请参考图2，图2为四节伸缩臂的绳排伸缩机构原理图。如图所示的四节绳排式伸缩臂，其基本臂3-1固定不动，伸缩油缸4固定在二节臂3-2与基本臂3-1上，三节臂3-3和四节臂3-4通过钢丝绳5和滑轮6与二节臂3_2联结，通过伸缩油缸4的往复运动实现二、三、四节臂的联动。请参考图3，图3为图2中所示伸缩油缸的液压系统原理图。当手动换向阀7处于中位时，伸缩油缸4的有杆腔与回油口 T相通，无杆腔油液通过伸缩平衡阀8闭锁在腔体中；当手动换向阀7切换到上位时，压力油源口 P进油，经过伸缩平衡阀8进入伸缩油缸4的无杆腔，有杆腔油路与回油口 T相通，实现伸臂动作；当手动换向阀7切换到下位时，压力油源口 P进油，油液进入伸缩油缸4的有杆腔，同时将伸缩平衡阀8打开，使伸缩油缸4的无杆腔与回油口 T联通，实现缩臂动作。虽然伸缩油缸4在伸到一定长度后，可以通过伸缩平衡阀8将油液锁在油缸大腔中。但是，当发动机熄火，整车无动力源处于不工作状态时，吊臂处在一个变幅角度下不动，伸缩油缸4在吊臂及自身重力的作用仍然会受压回缩，进而导致吊臂出现下沉。究其原因，主要有以下几方面其一，伸缩油缸自身的内泄露会使无杆腔中的油液流入有杆腔；其二，由于油液本身的固有的热膨胀属性，在油液温度下降到环境温度的过程中会有一定的收缩量；其三，油液本身的可压缩性，使得伸缩油缸在静置状态下会出现回缩，从而导致伸缩臂下沉。若上述静置下沉量太大，则会给用户使用带来安全隐患。这就需要一种调节装置来减小这种下沉量，保证伸缩油缸在静置状态下不回缩或尽可能的减小回缩量。请参考图4，图4为现有技术中通过加装单向阀的方式来减小伸缩油缸回缩量的液压原理图。
现有的调节装置是在压力油源口 P和回油口 T分别安装一个单向阀9，其目的是在油液运动的过程中增加一定的阻力，将管路中的空气尽可能的排出，降低油液中的含气量，提高油液的抗压缩能力，即提高系统中油液的体积弹性模量E值，根据液压系统中封闭容腔中油液的压力计算公式dp = -(E*dv)/V可以看出，在相同的压降dp变化下，油液的体积弹性模量E越大，对应容积dv的变化越小，也即伸缩油缸的回缩量越小。这种加背压降低油液含气量、增大油液体积弹性模量的方式，虽然能够在一定程度上减少伸缩油缸的回缩量，但是无法从根本上解决伸缩油缸的静置下沉问题。因此，如何防止伸缩油缸静置下沉，保证伸缩臂的伸长量不变，进而提高起重机的安全性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种起重机伸缩臂防下沉装置。该装置可有效防止伸缩 油缸静置下沉，保证伸缩臂的伸长量不变，进而提高起重机的安全性能。本发明的第二目的是提供一种起重机伸缩臂防下沉方法。本发明的第三目的是提供一种设有所述起重机伸缩臂防下沉装置的起重机。为了实现上述第一目的，本发明提供一种起重机伸缩臂防下沉装置，包括控制器；压力检测元件，用于检测所述伸缩臂的伸缩油缸的无杆腔压力；单向补油油路，设于所述伸缩油缸的无杆腔与其进油油路之间，其上沿进油方向依次设有第一单向阀、蓄能器和电磁阀；所述压力检测元件的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接所述电磁阀的控制端。优选地，所述控制器的信号输入端连接所述伸缩油缸的力限器的信号输出端。优选地，进一步包括第二单向阀，设于所述电磁阀与伸缩油缸无杆腔之间。优选地，所述压力检测元件为压力传感器，其检测端与所述伸缩油缸的无杆腔连通。优选地，所述电磁阀为二位二通电磁换向阀。优选地，所述单向补油油路的进油端与所述伸缩油缸的压力油源连通。为了实现上述第二目的，本发明提供一种起重机伸缩臂防下沉方法，包括以下步骤步骤11 :在工作状态下，向蓄能器储存压力能；步骤12 :通过压力检测元件检测所述伸缩油缸的无杆腔压力P，并将其输入控制器；步骤13 由所述控制器记录所述伸缩油缸无杆腔的初始压力P1，并根据公式Ρ1-ΔΡ = P2,计算临界压力P2，其中Λ P为设定值；步骤14 :当P < Ρ2时，所述控制器通过电磁阀控制所述蓄能器向所述伸缩油缸的无杆腔补油；当P = Pl时，所述控制器通过电磁阀控制所述蓄能器停止向所述伸缩油缸的无杆腔补油。步骤15 :循环重复所述步骤14。
优选地，在所述步骤14之前还包括步骤13.1 :根据所述伸缩油缸的力限器输入的伸缩臂长度和起吊重量信号，所述控制器判断所述起重机是否处于静置状态，若是，则执行所述步骤14。为了实现上述第三目的，本发明还提供一种起重机，包括伸缩臂和伸缩油缸，进一步包括上述任一项所述的起重机伸缩臂防下沉装置。优选地，所述伸缩臂具体为绳排式伸缩臂。本发明所提供的起重机伸缩臂防下沉装置在现有伸缩油缸液压元件的基础上，进一步增设了包括第一单向阀、蓄能器和电磁阀的单向补油油路，并设有能够自动控制所述单向补油油路的压力检测元件和控制器。该装置通过蓄能器在工作状态下储存一定的压力能，在发动机熄火后，能够实时检测伸缩油缸无杆腔的压力变化，并在不同时段对其进行动态补油，保障伸缩油缸无杆腔的压力在一定范围内，这样可以向伸缩油缸提供足够的液压支撑力，有效防止伸缩油缸静置下沉，从而保证伸缩臂的伸长量不变，提高起重机的安全性倉泛。在一种具体实施方式
中，所述控制器的信号输入端连接所述伸缩油缸的力限器的信号输出端。根据所述力限器输入的伸缩臂长度和起吊重量信号，所述控制器可以判断起重机是否处于静置状态，并将其作为是否向所述伸缩油缸的无杆腔补油的必要条件，这样可保证所述起重机伸缩臂防下沉装置仅在起重机处于静置状态时补油，而在其它状态下并不起作用，进一步提高了起重机作业的安全性。本发明所提供的起重机设有上述起重机伸缩臂防下沉装置，由于上述起重机伸缩臂防下沉装置具有上述技术效果，具有该起重机伸缩臂防下沉装置的起重机也应具备相应的技术效果。
图1为现有技术中一种液压起重机的结构示意图；图2为四节伸缩臂的绳排伸缩机构原理图；图3为图2中所示伸缩油缸的液压系统原理图；图4为现有技术中通过加装单向阀的方式来减小伸缩油缸回缩量的液压原理图；图5为本发明所提供起重机伸缩臂防下沉装置的液压原理图。图1至图4中1.液压起重机 2.伸缩臂 3-1.基本臂 3-2. 二节臂 3_3.三节臂3-4.四节臂 4.伸缩油缸 5.钢丝绳 6.滑轮 7.手动换向阀 8.伸缩平衡阀9.单向阀图5中10.伸缩油缸 20-1.第一单向阀 20-2.第二单向阀 30.蓄能器 40.电磁阀 50.控制器 60.压力检测元件 70.力限器
具体实施例方式本发明的核心是提供一种起重机伸缩臂防下沉装置。该装置可有效防止伸缩油缸静置下沉，保证伸缩臂的伸长量不变，进而提高起重机的安全性能。
本发明的另一核心是提供一种起重机伸缩臂防下沉方法以及设有所述起重机伸缩臂防下沉装置的起重机。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。本文中的“第一、第二”等用语仅是为了便于描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。请参考图5，图5为本发明所提供起重机伸缩臂防下沉装置的液压原理图。在一种具体实施方式
中，本发明在现有伸缩油缸液压元件的基础上，增设起重机伸缩臂防下沉装置。该装置主要由液压和自动控制两部分组成，其中液压部分包括为伸缩油缸10设置的单向补油油路，此油路的进油端与伸缩油缸10的压力油源连通，出油端与伸缩油缸10的无杆腔连通，其上沿进油方向依次设有第一单向阀20-1、蓄能器30、电磁阀40和第二单向阀20-2.
电磁阀40用于控制单向补油油路的通断，这里选用二位二通电磁换向阀，两个单向阀加一个通断换向阀的设计，使得单向补油油路更加安全可靠。自动控制部分包括控制器50和压力检测元件60，其中压力检测元件60用于检测伸缩油缸10的无杆腔压力，这里选用压力传感器，并将其检测端与伸缩油缸10的无杆腔连通。压力检测兀件60的信号输出端连接控制器50的信号输入端,控制器50的信号输出端连接电磁阀40的控制端，由控制器50发出信号控制电磁阀40导通或断开单向补油油路。此外，控制器50的信号输入端还连接伸缩油缸10的力限器70的信号输出端，由力限器70向控制器50输入相关信号，控制器50可根据力限器70输入的信号，判断起重机是否处于静置状态的信号，进而确定是否向伸缩油缸10的无杆腔补油。上述起重机伸缩臂防下沉装置的工作过程如下在上车动作过程中，主阀口 P提供系统最高压力，经过第一单向阀20-1，蓄能器30存储一定的压力能，这样可保证在发动机熄火后还能提供一定的压力源。在起重机作业静置后，控制器50检测到力限器70的信号(伸缩臂长度和吊重量)以及压力检测元件60的信号，计算伸缩油缸无杆腔压力的变化差值(记录初始值Pl和变化量Λ P)。当伸缩油缸无杆腔的压力P低于控制器计算值Ρ2时，电磁阀40得电换向，将蓄能器50与伸缩油缸10的油路导通，由蓄能器50在封闭容腔中向伸缩油缸10的无杆腔进行瞬时补油，直至压力检测元件60检测到压力增大到Pl时，电磁阀40断电，将蓄能器50与伸缩油缸10的油路断开，蓄能器50停止补油。随着时间的推移，由于散热导致伸缩油缸无杆腔的压力又开始降低时，压力检测元件60检测到压力值的变化后，再次开关电磁阀40进行补油，如此不断循环。蓄能器50可保证伸缩油缸无杆腔的油液处于变化状态， 直到其内部的油液大部分补充到伸缩油缸10的无杆腔中，蓄能器50和伸缩油缸无杆腔的压力稳定在一个相同值，此时无杆腔油温与环境温度相当，油液热膨胀性的影响被消除，伸缩油缸10不再产生回缩，从而有效的防止了吊臂下沉。除了上述起重机伸缩臂防下沉装置，本发明提供一种起重机伸缩臂防下沉方法，包括以下步骤Sll :在工作状态下，向蓄能器储存压力能；S12 :通过压力检测元件检测伸缩油缸的无杆腔压力P，并将其输入控制器；S13 :由控制器记录伸缩油缸无杆腔的初始压力P1，并根据公式Ρ1_ΛΡ = Ρ2，计算临界压力Ρ2，其中Λ P为设定值；S14 :当P < Ρ2时，控制器通过电磁阀控制蓄能器向伸缩油缸的无杆腔补油=Pl时，控制器通过电磁阀控制蓄能器停止向伸缩油缸的无杆腔补油。S15 :循环重复步骤14。 作为一种改进，在所述步骤14之前还包括S13.1 :根据伸缩油缸的力限器输入的伸缩臂长度和起吊重量信号，控制器判断起重机是否处于静置状态，若是，则执行所述步骤14。力限器是用来保证起重机伸缩油缸在安全范围内进行作业的装置，根据力限器输入的伸缩臂长度和起吊重量信号，控制器可以判断起重机是否处于静置状态，并将其作为是否向所述伸缩油缸的无杆腔补油的必要条件。这样可保证所述起重机伸缩臂防下沉装置仅在起重机处于静置状态时补油，而在其它状态下并不起作用，进一步提高了起重机作业的安全性。上述方法和装置通过蓄能器在工作状态下储存一定的压力能，在发动机熄火后，能够实时检测伸缩油缸无杆腔的压力变化，并在不同时段对其进行动态补油，保障伸缩油缸无杆腔的压力在一定范围内。这样可以向伸缩油缸提供足够的液压支撑力，有效防止伸缩油缸静置下沉，从而保证伸缩臂的伸长量不变，提高起重机的安全性能。上述起重机伸缩臂防下沉装置和方法仅是一种优选方案，其具体控制方式并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。除了上述起重机伸缩臂防下沉装置和方法，本发明还提供了一种起重机，包括伸缩臂和伸缩油缸，进一步包括上文所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其余结构请参考现有技术。具体地，所述伸缩臂为绳排式伸缩臂。以上对本发明所提供的起重机伸缩臂防下沉装置、方法及起重机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，包括控制器；压力检测元件，用于检测所述伸缩臂的伸缩油缸的无杆腔压力；单向补油油路，设于所述伸缩油缸的无杆腔与其进油油路之间，其上沿进油方向依次设有第一单向阀、蓄能器和电磁阀；所述压力检测元件的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接所述电磁阀的控制端。
2.根据权利要求1所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，所述控制器的信号输入端连接所述伸缩油缸的力限器的信号输出端。
3.根据权利要求2所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，进一步包括第二单向阀，设于所述电磁阀与伸缩油缸无杆腔之间。
4.根据权利要求3所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，所述压力检测元件为压力传感器，其检测端与所述伸缩油缸的无杆腔连通。
5.根据权利要求4所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，所述电磁阀为二位二通电磁换向阀。
6.根据权利要求5所述的起重机伸缩臂防下沉装置，其特征在于，所述单向补油油路的进油端与所述伸缩油缸的压力油源连通。
7.—种起重机伸缩臂防下沉方法，其特征在于，包括以下步骤步骤11 :在作业状态下，向蓄能器储存压力能；步骤12 :通过压力检测元件检测所述伸缩油缸的无杆腔压力P，并将其输入控制器；步骤13 :由所述控制器记录所述伸缩油缸无杆腔的初始压力Pl，并根据公式Ρ1_ΛΡ =Ρ2，计算临界压力Ρ2，其中Λ P为设定值；步骤14 :当P < Ρ2时，所述控制器通过电磁阀控制所述蓄能器向所述伸缩油缸的无杆腔补油；当P = Pl时，所述控制器通过电磁阀控制所述蓄能器停止向所述伸缩油缸的无杆腔补油。步骤15 :循环重复所述步骤14。
8.根据权利要求7所述的起重机伸缩臂防下沉方法，其特征在于，在所述步骤14之前还包括步骤13.1 :根据所述伸缩油缸的力限器输入的伸缩臂长度和起吊重量信号，所述控制器判断所述起重机是否处于静置状态，若是，则执行所述步骤14。
9.一种起重机，包括伸缩臂和伸缩油缸，其特征在于，进一步包括上述权利要求1至6 任一项所述的起重机伸缩臂防下沉装置。
10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述伸缩臂具体为绳排式伸缩臂。
全文摘要
本发明公开了一种起重机伸缩臂防下沉装置，包括控制器；压力检测元件，用于检测所述伸缩臂的伸缩油缸的无杆腔压力；单向补油油路，设于所述伸缩油缸的无杆腔与其进油油路之间，其上沿进油方向依次设有第一单向阀、蓄能器和电磁阀；所述压力检测元件的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接所述电磁阀的控制端。该装置可有效防止伸缩油缸静置下沉，保证伸缩臂的伸长量不变，进而提高起重机的安全性能。本发明还公开了一种起重机伸缩臂防下沉方法，以及设有所述起重机伸缩臂防下沉装置的起重机。
文档编号B66C23/88GK102992214SQ20111027318
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者东权, 向小强, 刘东宏 申请人:徐州重型机械有限公司