專利名稱：具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抓卸貨物的機(jī)械設(shè)備，屬起重機(jī)用于港口、碼頭、鋼廠、生物質(zhì)發(fā)電 (垃圾發(fā)電、秸桿發(fā)電等)、船舶、儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)，具體涉及一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液 壓抓斗。
背景技術(shù)：
電動(dòng)液壓抓斗是一種自帶動(dòng)力裝置的抓斗，其結(jié)構(gòu)如圖l。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的電動(dòng)液壓抓 斗，大部分是依靠電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的方式來(lái)控制抓斗的開(kāi)啟與閉合。這種控制方式簡(jiǎn)單可靠， 無(wú)需控制電纜而廣泛地在國(guó)內(nèi)使用，是目前電動(dòng)液壓抓斗的主要機(jī)型，其典型的液壓控制原 理如圖2 。另一種的電動(dòng)液壓抓斗為電磁閥控制方式。
出于節(jié)能和減少電動(dòng)液壓抓斗液壓系統(tǒng)發(fā)熱的目的，無(wú)論采用何種控制方式，在抓斗爪 瓣完全閉合后都采用了卸荷保壓的控制技術(shù)。由于卸荷保壓的壓力大小與抓斗的抓取能力有 直接關(guān)系，因此希望有較大的保壓壓力。但抓斗爪瓣的打開(kāi)是一種準(zhǔn)備工作，對(duì)抓斗的抓取 能力沒(méi)有直接的關(guān)系，同樣是出于節(jié)能和減少電動(dòng)液壓抓斗液壓系統(tǒng)發(fā)熱的目的，在可靠的 前提下，希望抓斗打開(kāi)時(shí)的壓力最小。如果可能，應(yīng)盡量采用卸荷保壓技術(shù)。
但是上述液壓抓斗，當(dāng)打開(kāi)時(shí)采用卸荷保壓控制方式時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爪瓣打不開(kāi)的現(xiàn)象。閉 合與打開(kāi)之間的壓力差越大以及爪瓣自身重量越大時(shí)，這一現(xiàn)象更加明顯。因此在電機(jī)正反 轉(zhuǎn)控制的電動(dòng)液壓抓斗里，采用如圖2所示的控制原理，抓斗在爪瓣打開(kāi)時(shí)，采用溢流閥溢
流而不采用卸荷保壓的控制技術(shù)。在一些電磁閥控制的電動(dòng)液壓抓斗中，在抓斗爪瓣打開(kāi)時(shí) 有的使用了卸荷保壓技術(shù)，但閉合與打開(kāi)的卸荷壓力完全相等。即使這樣，在抓斗爪瓣完全 閉合后有時(shí)也會(huì)發(fā)生打不開(kāi)的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液 壓抓斗，該抓斗通過(guò)在控制閥塊內(nèi)設(shè)置節(jié)流孔和蓄能器，使之在閉合和開(kāi)啟兩個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)均可 采用卸荷控制技術(shù)。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，用于起重機(jī)，該抓斗包括抓斗結(jié)構(gòu)和電動(dòng)液壓 裝置，所述電動(dòng)液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動(dòng)機(jī)和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其 連接的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并通過(guò)控制閥塊連接、驅(qū)動(dòng)所述液壓缸，其特征在于所述控制閥 塊內(nèi)包括有二個(gè)卸荷溢流閥，其中至少一個(gè)卸荷溢流閥的控制口連通有節(jié)流孔和蓄能器，所 述節(jié)流孔另 一端連接有液壓缸。
所述二個(gè)卸荷溢流閥的控制口分別連通有節(jié)流孔和蓄能器。
所述卸荷溢流閥的控制口設(shè)置有一接口 ，所述接口與所述節(jié)流孔通過(guò)螺紋配合連接。
所述節(jié)流孔的通徑為O. 4mm-l. 2mm。 所述節(jié)流孔的通徑為O. 6mm-0. 8mm。 所述蓄能器的容積不大于O. 63L。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是抓斗的開(kāi)啟、閉合到位時(shí)，均使用了卸荷保壓的控制技術(shù)，在保證抓 斗所需要的工作壓力的同時(shí)，發(fā)熱最小。消除了上述控制方式的不可靠現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了最理想 的液壓抓斗控制方式的目標(biāo)。


圖l電動(dòng)液壓抓斗結(jié)構(gòu)示意圖2原有的抓斗液壓控制原理示意圖3本發(fā)明的抓斗液壓控制原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行 業(yè)技術(shù)人員的理解
如圖l-3所示，標(biāo)號(hào)分別表示電動(dòng)機(jī)l、雙向液壓泵2、控制閥塊3、液壓缸4、機(jī)架5、 爪瓣6、吊掛裝置7、供電裝置8、吸油單向閥V1、吸油單向閥V2、卸荷溢流閥CT1、溢流閥 CT2、卸荷溢流閥CT21、單向閥CT3、單向閥CT4、液控單向閥CT5、液控單向閥CT6、油管P1 、油管P2、回油管T、回油濾油器F、節(jié)流孔TH、蓄能器AC;測(cè)壓點(diǎn)MP1、 MP2、 MA、 MB。
電動(dòng)液壓抓斗是一種自帶動(dòng)力裝置的抓斗，其結(jié)構(gòu)如圖l。電動(dòng)液壓抓斗主要由電動(dòng)機(jī)l 、液壓泵2、控制閥塊3、液壓缸4、機(jī)架5、爪瓣6、吊掛裝置7和供電裝置8組成。 一般液壓 缸4與爪瓣6的數(shù)量相等，最少的有兩個(gè)(雙鄂式)， 一般為4-8個(gè)(多瓣式)。
機(jī)架5是本抓斗的基礎(chǔ)件，各種工作裝置都與機(jī)架6連接固定。爪瓣6是工作件，與抓取的物料接觸， 一端用銷軸固定在機(jī)架5的下部，另外用一個(gè)銷軸與液壓缸4聯(lián)接。依靠液壓缸 4的伸縮來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制爪瓣6運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)物料的抓取與放落。液壓缸4的另一端也通過(guò)一個(gè) 銷軸固定在機(jī)架8的上部，成為液壓缸4的固定點(diǎn)。吊掛裝置7是本抓斗與起重機(jī)的聯(lián)接件， 與起重機(jī)上的吊鉤或鋼絲繩直接聯(lián)接。供電裝置8是本抓斗從起重機(jī)獲取動(dòng)力的裝置。
如圖1所示，當(dāng)抓斗在一個(gè)中間位置停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于爪瓣6的重量，在液壓缸4的有桿 腔會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力Pm，使液壓缸4的作用力與爪瓣6的重量相平衡。由于爪瓣6是以機(jī) 架的銷軸為圓心的一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此Pm的大小是一個(gè)與爪瓣6的位置有關(guān)的變量， 一般在 爪瓣6完全打開(kāi)時(shí)的Pm值最大。
上述壓力Pm可以在圖2或圖3中的MB點(diǎn)用壓力表測(cè)得。但當(dāng)抓斗完全閉合時(shí)，即液壓缸4 的活塞桿完全伸出時(shí)，活塞與油缸蓋直接的接觸力可以平衡爪瓣的重量，此時(shí)壓力Pm可能為令。
圖2是目前常見(jiàn)的抓斗液壓控制原理圖。VI、 V2為兩個(gè)吸油單向閥，雙向液壓泵2通過(guò)其 與控制閥塊3連接。CT1為卸荷溢流閥，CT2為溢流閥，CT3、 CT4為單向閥，CT5、 CT6為液控 單向閥，MP1、 MP2、 MA、 MB為對(duì)應(yīng)的油管P1、 P2、 A和B的測(cè)壓點(diǎn)。CT1至CT6以及相應(yīng)的測(cè)壓 點(diǎn)組成了圖1中的控制閥塊3。液壓缸4的有桿腔與油管B相聯(lián)，無(wú)桿腔與油管A相聯(lián)。T為回油 管并和回油濾油器F相聯(lián)。
當(dāng)接通電源并控制電動(dòng)機(jī)l正轉(zhuǎn)時(shí)，雙向液壓泵2從單向閥V2—側(cè)吸油，通過(guò)單向閥V1、 泵的出油管P1向控制閥體內(nèi)供油。此時(shí)通過(guò)單向閥CT3及油管A向液壓缸4的無(wú)桿腔供油。由 于泵的出油管P1存在供油壓力，使液控單向閥CT6打開(kāi)，此時(shí)液壓缸4有桿腔的油由油管B可 以通過(guò)液控單向閥CT6流向回油管T，再經(jīng)過(guò)回油濾油器F回到油箱內(nèi)。實(shí)現(xiàn)了液壓缸4活塞桿 的外伸，帶動(dòng)了爪瓣運(yùn)動(dòng)，使抓斗閉合。抓斗閉合時(shí)雙向液壓泵2的最高輸出壓力是由卸荷 溢流閥CT1確定的。當(dāng)泵的出口管P1中的壓力達(dá)到卸荷溢流閥CT1設(shè)定的壓力時(shí)，卸荷溢流閥 CT1便產(chǎn)生溢流，當(dāng)油管A達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，卸荷溢流閥CT1可以使泵卸荷，油管P1的壓力很 低，減少了液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)l反轉(zhuǎn)時(shí)，雙向液壓泵2從單向閥V1—側(cè)吸油，通過(guò)單向閥V2、泵的出油管P2向 控制閥體內(nèi)供油?？刂频脑砘旧吓c電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)相同。實(shí)現(xiàn)了液壓缸4活塞桿縮回，帶動(dòng) 抓斗爪瓣打開(kāi)。不同的是，CT2只是一個(gè)溢流閥，不使能使液壓泵卸荷。因此當(dāng)爪瓣完全打 開(kāi)后，溢流閥CT2的溢流會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。
實(shí)驗(yàn)證明在上述液壓控制系統(tǒng)中，如果將溢流閥CT2換成和卸荷溢流閥CT1一樣的卸荷溢流閥，當(dāng)抓斗處于空載完全閉合狀態(tài)(即液壓缸4活塞桿全部伸出，油管A中存在卸荷溢流 閥CTl調(diào)定的最大閉合壓力PAmax)后，立即反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)l，會(huì)出現(xiàn)爪瓣打不開(kāi)的現(xiàn)象。閉合 與打開(kāi)之間的壓力差越大、或者爪瓣6自身重量越大、液壓系統(tǒng)幾乎不存在內(nèi)泄漏時(shí)，這一 現(xiàn)象更加明顯。
分析上述現(xiàn)象，其主要原因是這一液壓控制系統(tǒng)使用的是定量泵，當(dāng)電動(dòng)機(jī)l轉(zhuǎn)速一 定時(shí)，其系統(tǒng)流量Q不變。這一流量Q在抓斗打開(kāi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)于一個(gè)爪瓣的運(yùn)動(dòng)速度VO，流 量Q是平衡的，此時(shí)溢流閥CT2不會(huì)溢流或卸荷。但在爪瓣剛開(kāi)始打開(kāi)時(shí)，爪瓣的運(yùn)動(dòng)速度 V=0。此時(shí)液壓系統(tǒng)中的流量Q必然要從溢流閥CT2流向油管T來(lái)達(dá)到流量的平衡。如果CT2是 溢流閥，則處于溢流狀態(tài)，設(shè)其溢流壓力為PBmax。溢流壓力PBmax與上述爪瓣6重量產(chǎn)生的 壓力Pm之差產(chǎn)生的液壓缸4拉力，是液壓缸4平衡爪瓣6的重量后對(duì)爪瓣的加速度力。在此加 速度力的作用下，爪瓣加速，當(dāng)達(dá)到V0時(shí)，溢流閥CT2不再溢流，進(jìn)入穩(wěn)定打開(kāi)的工作狀態(tài) 。因此，達(dá)到溢流閥CT2不溢流，需要一個(gè)爪瓣加速的時(shí)間t。
當(dāng)溢流閥CT2換成卸荷溢流閥CT21時(shí)，幾乎在卸荷溢流閥CT21溢流開(kāi)始的瞬間，變成了 卸荷狀態(tài)。此時(shí)油管P2的壓力降到卸荷溢流閥CT21卸荷值(一般小于lMPa)，而液控單向閥 CT5的開(kāi)啟壓力需要PAmax/K(K為液控單向閥CT5的開(kāi)啟壓力比，由結(jié)構(gòu)確定， 一般在3左右) ，所以油管P2的壓力已經(jīng)無(wú)法開(kāi)啟液控單向閥CT5，油管A不能回油，使爪瓣停止了運(yùn)動(dòng)。
提高打開(kāi)壓力PBmax、減輕爪瓣重量等于降低Pm，都有利于爪瓣的加速，縮短加速時(shí)間t 。系統(tǒng)有內(nèi)泄漏，有利于消除壓力PAmax或縮短卸荷溢流閥CT21維持卸荷狀態(tài)的時(shí)間，而容 易使系統(tǒng)恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。
由上可知，在將溢流閥CT2改為卸荷溢流閥CT21后，還需要一延時(shí)裝置以避免上述不利 狀況。如圖3所示，此方案中增加了蓄能器AC和節(jié)流孔TH，此外其余各元件均和圖2中的相同
節(jié)流孔TH為一個(gè)具有設(shè)定通徑的孔洞，其一端連接著液壓缸4的油管B，另一端連接蓄能 器AC和卸荷溢流閥CT21的控制口 。由于節(jié)流孔TH和蓄能器AC的存在，當(dāng)節(jié)流孔TH有液壓油流 動(dòng)時(shí)，使得卸荷溢流閥CT21中卸荷控制口的壓力等于蓄能器AC的壓力而不等于油管B即液壓 缸4有桿腔的壓力。因此要使蓄能器AC的壓力等于油管B的壓力有一個(gè)時(shí)間差，即節(jié)流孔TH和 蓄能器AC構(gòu)成了一個(gè)延時(shí)裝置。
如果蓄能器在一定充氮壓力Po下的容積為Vo，當(dāng)達(dá)到卸荷溢流閥CT21最小維持卸荷壓力 PBmin時(shí)其容積為Vh則在這兩個(gè)壓力下蓄能器AC的容積差為AV二V廣Vo。當(dāng)卸荷溢流閥 CT21設(shè)定的溢流壓力為PBmax時(shí)，PBmin為其維持卸荷的最小壓力。PBmin= (1-v) PBmax，V為壓差率，由卸荷溢流閥CT21的結(jié)構(gòu)決定， 一般為10-25%。
設(shè)節(jié)流孔TH從壓差PBmax- Po降到PBmax-PBmin時(shí)的平均流量為q。則可以計(jì)算出，卸荷 溢流閥CT21從溢流狀態(tài)改變到卸荷狀態(tài)的最短時(shí)間為t1= A V/q。
適當(dāng)選擇蓄能器AC的容積、充氮壓力Po (—般Po〉Pm)以及節(jié)流孔TH的通徑，使t^t時(shí)， 便可以完全避免上述的抓斗處于空載完全閉合狀態(tài)后，電動(dòng)機(jī)立即反轉(zhuǎn)出現(xiàn)的爪瓣打不開(kāi)現(xiàn) 象。
同理，當(dāng)閉合方向出現(xiàn)相似的動(dòng)作不可靠的現(xiàn)象時(shí)，在卸荷溢流閥CT1的卸荷控制口上 ，同樣也可以增加一個(gè)蓄能器AC和一個(gè)節(jié)流孔TH組成的延時(shí)卸荷控制裝置來(lái)解決，在此不在 贅述。
可以將節(jié)流孔TH設(shè)置為一個(gè)元件，其內(nèi)部穿設(shè)一個(gè)孔洞，外壁設(shè)置有外螺紋；對(duì)應(yīng)的， 在卸荷溢流閥CT21控制口一端設(shè)置一個(gè)具有匹配內(nèi)螺紋的接口，通過(guò)螺紋配合即可方便的替 換不同通徑的節(jié)流孔TH。
由于節(jié)流孔TH的通徑和蓄能器容積的配合，決定了卸荷延時(shí)的時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)確定了蓄能器AC 的容積以后，可以改變節(jié)流孔的通徑來(lái)達(dá)到各種液壓抓斗最佳延時(shí)時(shí)長(zhǎng)的目的。 一般蓄能器 AC容積選用O. 63L或更小為佳。因?yàn)樾钅芷鰽C的容積過(guò)大會(huì)導(dǎo)致空間占用和成本增加等問(wèn)題
節(jié)流孔TH的通徑過(guò)小會(huì)容易出現(xiàn)堵塞故障。因此在滿足延時(shí)時(shí)長(zhǎng)的前提下，節(jié)流孔TH的 通徑應(yīng)控制在O. 4mm-1. 2mm之間，并且最好控制在O. 6mm-0. 8mm之間。
本發(fā)明解決了電動(dòng)液壓抓斗在閉合與打開(kāi)兩個(gè)方向上使用卸荷溢流閥而產(chǎn)生的工作不可 靠、打不開(kāi)的問(wèn)題。從而克服了原有電動(dòng)液壓抓斗在完全打開(kāi)時(shí)液壓系統(tǒng)大量發(fā)熱的缺點(diǎn)， 節(jié)省能源并提高了液壓系統(tǒng)的使用壽命，降低了故障率。
權(quán)利要求
1.一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，用于起重機(jī)，該抓斗包括抓斗結(jié)構(gòu)和電動(dòng)液壓裝置，所述電動(dòng)液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動(dòng)機(jī)和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其連接的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并通過(guò)控制閥塊連接、驅(qū)動(dòng)所述液壓缸，其特征在于所述控制閥塊內(nèi)包括有二個(gè)卸荷溢流閥，其中至少一個(gè)卸荷溢流閥的控制口連通有節(jié)流孔和蓄能器，所述節(jié)流孔另一端連接有液壓缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，其 特征在于所述二個(gè)卸荷溢流閥的控制口分別連通有節(jié)流孔和蓄能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，其 特征在于所述卸荷溢流閥的控制口設(shè)置有一接口 ，所述接口與所述節(jié)流孔通過(guò)螺紋配合連接
4.根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓 斗，其特征在于所述節(jié)流孔的通徑為O. 4mm-l. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，其 特征在于所述節(jié)流孔的通徑為O. 6mm-0. 8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗 ，其特征在于所述蓄能器的容積不大于0.63L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抓卸貨物的機(jī)械設(shè)備，具體涉及一種具有延時(shí)卸荷功能的電動(dòng)液壓抓斗，該抓斗包括抓斗結(jié)構(gòu)和電動(dòng)液壓裝置，所述電動(dòng)液壓裝置包括有液壓缸、液壓泵、電動(dòng)機(jī)和控制閥塊，所述液壓泵依靠與其連接的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并通過(guò)控制閥塊連接、驅(qū)動(dòng)所述液壓缸，其特征在于所述控制閥塊內(nèi)包括有二個(gè)卸荷溢流閥，其中至少一個(gè)卸荷溢流閥的控制口連通有節(jié)流孔和蓄能器，所述節(jié)流孔另一端連接有液壓缸，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是抓斗的開(kāi)啟、閉合到位時(shí)，均使用了卸荷保壓的控制技術(shù)，在保證抓斗所需要的工作壓力的同時(shí)，發(fā)熱最小，實(shí)現(xiàn)了最理想的液壓抓斗控制方式的目標(biāo)。
文檔編號(hào)B66C3/00GK101665214SQ200910306990
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者朱宏敏, 鳴 錢 申請(qǐng)人:上海昂豐礦機(jī)科技有限公司