專利名稱：一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卷揚機控制系統(tǒng)，特別地，涉及一種卷揚機自由落體下放的 電液控制系統(tǒng)。
背景技術：
在起重機上安裝有卷揚機，其通過轉動卷筒，利用纏繞在卷筒上的鋼絲繩產生的 牽引力來進行重物的起重操作。通常，為了提高卷揚機的作業(yè)效率，同時可實現(xiàn)多種作業(yè)工 況，起重機上多使用自由落體卷揚機。在自由落體卷揚機中，卷筒與減速機的輸出端通過離 合器相連接。當卷揚機進行提升、動力下放操作時，卷筒與減速機輸出端連接的離合器相連 接，卷筒靠減速機輸出端的動力進行傳動工作；當需要卷揚機進行快速下放操作時，卷筒與 減速機輸出端連接的離合器脫開，卷筒靠負載下拉進行自由旋轉。通常，可控式離合器為多 層摩擦片結構。然而，在現(xiàn)有技術中，卷揚機不能很好地實現(xiàn)自由下放過程中的速度自動控制、下 落高度自動控制、人工實時控制、超載自動保護等功能；同時，對于使用多個自由落體卷揚 機的強力起重機，尚不能實現(xiàn)不同卷揚機之間自由落體的同步下放，以及切換下放的操作。 因而，急需提供一種新型的卷揚機自由落體下放的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)起重機操作的智能化， 保證起重機施工作業(yè)的安全性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其既可實現(xiàn)重 物自由下放過程中的速度自動控制、下落高度自動控制、人工實時控制，又可以實現(xiàn)多個卷 揚機之間的單獨控制和復合動作控制。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其包括 第一卷揚機、第二卷揚機、第三卷揚機，第一主控閥組、第二主控閥組、切換閥組和控制器， 其中，所述第一卷揚機通過所述切換閥組連接至第一主控閥組，第二卷揚機和第三卷揚機 則通過所述切換閥組連接至第二主控閥組，所述控制器與所述第一主控閥組、第二主控閥 組和切換閥組相連，用于對整個電液控制系統(tǒng)的操作進行控制。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述第一卷揚機為主提升卷 揚機，第二卷揚機為副提升卷揚機，第三卷揚機為拉鏟卷揚機。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述每個卷揚機都包括有離 合器，減速機和馬達，其中，所述馬達與所述減速機相連，所述減速機再與所述離合器相連。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述切換閥組包括第一電磁 閥、第二電磁閥和第三電磁閥，分別與所述第一卷揚機、第二卷揚機和第三卷揚機相連。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述每個電磁閥與所述每個 卷揚機之間均連接一轉速傳感器。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述第一主控閥組和第二主控閥組均包括有溢流閥，外控順序閥和反比例減壓閥，其中，所述溢流閥連接至所述外控順 序閥，所述外控順序閥再連接至所述反比例減壓閥。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述電液控制系統(tǒng)還包括一 供油模塊，所述供油模塊包括安全閥組，分流閥和齒輪泵，其中，所述安全閥組和所述齒輪 泵均與所述分流閥相連，用于為所述兩套主控閥組供油。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，每個卷揚機上還設置有一速 度檢測裝置，所述速度檢測裝置包括感應盤和接近開關，其中，所述感應盤周邊為鋸齒形， 其安裝在所述卷揚機的卷筒外側，所述接近開關安裝在減速機的固定支架上。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述控制器上還連接有一力 矩限制器，用于檢測起重重物的質量。上述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其中，所述控制器上還連接有電控 比例踏板，用于人工操作控制。因此，本發(fā)明的一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)可很好的實現(xiàn)重物下落 過程中的速度自動控制，高度自動控制，以及人工實時調節(jié)速度和高度，同時還可以隨時停 止自由落體下放。該電液控制系統(tǒng)結構簡單，操作方便，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)的結構示意圖2為本發(fā)明的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)中的速度檢測裝置的結構示意
圖3為速度檢測裝置中的感應盤的局部放大示意圖； 圖4為速度檢測裝置中的接近開關的局部放大示意圖5為本發(fā)明的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)的不同狀態(tài)下的電磁鐵邏輯動作表。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。本發(fā)明的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)主要通過切換閥組的控制，實現(xiàn)由 兩套主控閥組對三個自由落體卷揚機的切換、復合、同步下落等操作。圖1為本發(fā)明的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)的結構示意圖。如圖所示， 該電液控制系統(tǒng)包括主提升卷揚，副提升卷揚，拉鏟卷揚，切換閥組，兩套主控閥組以及控 制器(圖中未示出)。三個卷揚機均連接至切換閥組。其中，主提升卷揚通過切換閥組連接至 主控閥組A ；副提升卷揚和拉鏟卷揚則通過切換閥組連接至主控閥組B。兩套主控閥組A、B 和切換閥組均與控制器相連，控制器則根據(jù)卷揚機的運行狀態(tài)對整個電液控制系統(tǒng)的操作 進行控制。其中，主提升卷揚包括主卷揚離合器1，主卷揚減速機2和主卷揚馬達3 ；副提升卷 揚包括副卷揚離合器4，副卷揚減速機5和副卷揚馬達6 ；拉鏟卷揚包括拉鏟卷揚離合器8， 拉鏟卷揚減速機9和拉鏟卷揚馬達10。在上述三個卷揚機的結構基本相同，均為馬達連接 在減速機上，減速機再連接到離合器上。另外，在減速機和離合器之間還連接有一壓力傳感器12，用于檢測油缸腔的壓力，從而根據(jù)該壓力的大小實現(xiàn)離合器的打開和閉合。上述三個卷揚機各自分別連接一個轉速傳感器7后，再連接到切換閥組11上。切 換閥組11包括三個電磁閥QM2，QM3和QM4，分別對應連接到主提升卷揚，副提升卷揚和拉 鏟卷揚。上述三個電磁閥均通過一個阻尼接頭13進行接地。該切換閥組11通過油路切換 控制，來實現(xiàn)對三套離合器不同方式的單獨控制和復合動作控制。兩套主控閥組A和B的結構相同，都包含有溢流閥141，外控順序閥142和反比 例減壓閥143，溢流閥141連接至外控順序閥142，外控順序閥142再連接至反比例減壓閥 143。其中，溢流閥141用于保護離合器免受高壓，且可根據(jù)不同離合器單獨進行壓力控制。 反比例減壓閥143可接收電流信號，根據(jù)輸入電信號的大小連續(xù)地調整液壓輸出信號，從 而實現(xiàn)對外控順序閥142的控制。外控順序閥142則作為先導式主控壓力閥，根據(jù)先導控 制口輸入的控制信號調整離合器控制口的壓力，從而實現(xiàn)對離合器的控制。因而，兩套主控 閥組為整個系統(tǒng)的主控元件，其通過切換閥組11的操作，對卷揚機離合器的控制腔壓力進 行控制，從而實現(xiàn)對三個卷揚機的動態(tài)制動、停止下落等操作的控制。另外，本發(fā)明的電液控制系統(tǒng)中，還可包括一供油系統(tǒng)，其包括安全閥組15，分流 閥16和齒輪泵17。齒輪泵17和安全閥組15均連接至分流閥16，齒輪泵17和安全閥組15 提供一 SMPa的油源，該油源再經過分流閥16，一分為二的分別為兩個主控閥組供油。另外， 在本系統(tǒng)中，提供有動力油和洗冷卻油。其中，系統(tǒng)外部提供的0.5MPa油源為沖洗油，為離 合器提供動力；系統(tǒng)外部提供的3. 3MPa油源為先導控制油，用于系統(tǒng)的先導控制。本發(fā)明的電液控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)卷揚機自由落體下放時的不同工況的控制。在不 同工況下，相應的各個部件有著不同的狀態(tài)，具體如圖5中的表格所示。其中，“ + ”表示電 磁鐵得電，“ _”表示電磁鐵失電；“U”表示比例閥或者傳感器上的電信號，腳標“高”、“低”、 “零”分別表示該電信號處于最大值，中間值和零值，其中，中間值的具體數(shù)值依據(jù)具體情況 而定。下面詳細介紹一下卷揚機處于不同工況時，本發(fā)明的電液控制系統(tǒng)的操作控制 (1)自由落鉤關閉卷揚機短時間內不做自由落鉤動作時，關閉自由落鉤功能的模式，
此時QMl失電，齒輪泵17卸荷，同時系統(tǒng)中所有電磁鐵均不得電。(2)自由落鉤待命卷揚機短時間內可能需要做自由落鉤動作，此時
QMl得電，自由落鉤功能進入待命狀態(tài)，QM2、QM3、QM4、QNl和QN2失電，此時安全閥組 15關閉，油液經分流閥16進入切換閥組11，由于切換閥組11的各電磁鐵均不得電，故油液 經主控閥組A的溢流閥141溢流。主卷揚離合器1工作油腔與油箱相通，主卷揚離合器1 可靠關閉。(3)主提升卷揚自由落鉤進入待命狀態(tài)后，QM2得電，主卷揚離合器1內進入油 液，壓力為主控閥組A內溢流閥141設定壓力，主卷揚減速機2行星架與機架的動靜摩擦片 連接脫開，此時主卷揚離合器1全開，卷筒在重物作用下自由下落，同時，壓力傳感器SPl檢 測主卷揚離合器1的壓力，未到設定壓力，即溢流閥141的設定值時，系統(tǒng)報錯，進行故障檢 測。(4)主提升卷揚自由落鉤程序自動制動當主提升卷揚轉速超過設定的最大下落 速度時，系統(tǒng)自動減小反比例減壓閥143的輸入電流，從而使得反比例減壓閥143的輸出壓 力增大，外控順序閥142的開度增大，主卷揚離合器1的控制壓力降低，行星架與機架間的摩擦片變?yōu)榘肽Σ翣顟B(tài)，從而實現(xiàn)制動減速，直到轉速降到設定的最低值后，再次提高主卷 揚離合器1的壓力自由下放。 (5)通過停止前的預先制動策略實現(xiàn)下落高度可控。假設系統(tǒng)預先設定要求下落 L米停止，則在未到達L米之前必須實施制動，不允許在到達L米后直接停止，以避免造成沖 擊、損壞離合器系統(tǒng)。這個“預先”的制動長度(s)和“開始制動時的下落速度”(V)、“制動 過程中的加速度”(a)有關。即有如下關系
由上述兩式得出，
由于重物在自由落鉤工況過程中下落，則重物收受合力為 F=f - Mg
因而，
結合上述各個關系式，得出
其中，g為常數(shù)，f為離合器制動摩擦力，由于液壓制動力恒定，故f也為定值。若不考慮 系統(tǒng)內各傳動部件的摩擦力，粘滯力等因素，只要知道制動前速度v，離合器摩擦系數(shù)μ， 卷筒半徑r等即可求出f，但該種方法繁瑣，且不易得知等效摩擦系數(shù)，故不去直接計算系 數(shù)K值，而是采用現(xiàn)場測試幾組數(shù)據(jù)，直接帶入上式求出離合器制動摩擦力f。將上式記入該電液控制系統(tǒng)，根據(jù)重物的實時下落速度，得知所帶重物重量即可 求出制動距離S。(6)自由落鉤制動的安全保護在下放制動過程中，系統(tǒng)仍然檢測主卷揚離合器1 的壓力、卷筒轉速，并反饋數(shù)據(jù)。若轉速、壓力并未下降，則程序給QNl —個斜坡電流信號到 最小值，使得主卷揚離合器1的壓力降到最低值，實現(xiàn)停止下放，保護系統(tǒng)；若反比例減壓 閥143故障，則QNl的輸入控制已不起作用，則無法實現(xiàn)Pil的降低。因此在改變QNl電流 的同時切斷QM2，使得主卷揚離合器1內的壓力卸荷，進而保護系統(tǒng)。為了避免太大的沖擊 對離合器摩擦片造成損壞，因此在切換閥出口設置阻尼接頭13，放慢壓力釋放的時間，以保 護摩擦片。(7)自由下放中的人工制動減速控制駕駛室設置電控比例踏板，其與控制器相 連。在自動下放過程中，當重物自由下落速度低于程序設定的最大允許值時，可以隨時人工 干預控制，踩下踏板，則控制器減小對QNl的輸入，實現(xiàn)減速制動。不進行人工制動時，下落 速度逐漸增大，直到到達最大設定值后，程序自動控制，實現(xiàn)減速。(8)副卷自由落鉤和拉鏟卷揚自由落鉤單獨自由落鉤時，原理同主卷揚，且拉鏟卷揚與副卷揚不會復合動作，故按照電氣動作實施即可。(9)復合自由落鉤和同步自由落鉤當主卷揚與副卷揚或拉鏟卷揚都需要自由落 鉤時，則系統(tǒng)的兩套控制機構均按需求動作，實現(xiàn)復合動作。(10)主副卷揚的同步自由落鉤當主卷揚與副卷需要同步自由落鉤時，則系統(tǒng)的 兩套控制機構按照相同的輸入控制，由于主副卷同步自由下放時由同一負載牽拉，故基本 可以解決系統(tǒng)差異帶來的同步偏差；同時，為防止較大的系統(tǒng)差異導致的不同步，故檢測離 合器壓力和卷筒轉速，存在較大差異時予以調整QN輸入信號，實現(xiàn)同步動作。若出現(xiàn)某一 卷筒轉速為零或離合器壓力為零時，則使得切換閥組11的電磁鐵失電，緊急停止，保護系 統(tǒng)。在上述工況內，需要實時檢測出重物下降的度和重物的質量。因而，在該電液控制 系統(tǒng)中，還可包括一個速度檢測裝置和一力矩限制器。其中，力矩限制器與控制器相連，將 檢測到的重物質量傳送給控制器，以進行相應的控制。速度檢測裝置則安裝在每一個卷揚 機上，其結構如圖2所示。該速度檢測裝置主要包括一感應盤22和一接近開關24。感應 盤22安裝在卷揚機卷筒21外側上，其為環(huán)形結構，周邊為鋸齒形。圖3即為感應盤22的 局部結構示意圖。感應盤22周邊的鋸齒為等分的。在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，每個鋸齒 分度為3. 6度，則全周分為一百份。感應盤22隨著卷筒21的旋轉而同步旋轉。同時，在減 速機的固定支架23上的接近開關安裝座25上，安裝有接近開關24，如圖4所示。接近開關 24可以檢測感應盤22邊緣的鋸齒部分。當卷筒21旋轉時，每轉3. 6度，接近開關24就通 斷一次。通過對計數(shù)接近開關24通斷次數(shù)和感應盤22轉過的鋸齒數(shù)，即可計算出卷筒21 的轉速。再由卷筒21的直徑便可計算出卷筒上纏繞的鋼絲繩的繩速，也就是重物下落的速 度。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具 體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何對該卷揚機自由落體下放的電 液控制系統(tǒng)進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精 神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，包括第一卷揚機、第二卷揚機、第三卷揚機，第一主控閥組、第二主控閥組、切換閥組和控制器，其中，所述第一卷揚機通過所述切換閥組連接至第一主控閥組，第二卷揚機和第三卷揚機則通過所述切換閥組連接至第二主控閥組，所述控制器與所述第一主控閥組、第二主控閥組和切換閥組相連，用于對整個電液控制系統(tǒng)的操作進行控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一卷揚機為主提升卷揚機，第二卷揚機為副提升卷揚機，第三卷揚機為拉鏟卷揚機。
3.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每 個卷揚機都包括有離合器，減速機和馬達，其中，所述馬達與所述減速機相連，所述減速機 再與所述離合器相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切 換閥組包括第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥，分別與所述第一卷揚機、第二卷揚機和 第三卷揚機相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每 個電磁閥與所述每個卷揚機之間均連接一轉速傳感器。
6.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一主控閥組和第二主控閥組均包括有溢流閥，外控順序閥和反比例減壓閥，其中，所述溢流 閥連接至所述外控順序閥，所述外控順序閥再連接至所述反比例減壓閥。
7.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電 液控制系統(tǒng)還包括一供油模塊，所述供油模塊包括安全閥組，分流閥和齒輪泵，其中，所述 安全閥組和所述齒輪泵均與所述分流閥相連，用于為所述兩套主控閥組供油。
8.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，每個卷 揚機上還設置有一速度檢測裝置，所述速度檢測裝置包括感應盤和接近開關，其中，所述感 應盤周邊為鋸齒形，其安裝在所述卷揚機的卷筒外側，所述接近開關安裝在減速機的固定 支架上。
9.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控 制器上還連接有一力矩限制器，用于檢測起重重物的質量。
10.根據(jù)權利要求1所述的卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控 制器上還連接有電控比例踏板，用于人工操作控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)，其包括三個卷揚機，兩套主控閥組，切換閥組和控制器，其中，所述三個卷揚機均連接至所述切換閥組，所述切換閥組再分別連接至所述兩套主控閥組，所述控制器與所述兩套主控閥組和切換閥組相連，用于對整個電液控制系統(tǒng)的操作進行控制。本發(fā)明的一種卷揚機自由落體下放的電液控制系統(tǒng)可很好的實現(xiàn)重物下落過程中的速度自動控制，高度自動控制，以及人工實時調節(jié)速度和高度，同時還可以隨時停止自由落體下放。該電液控制系統(tǒng)結構簡單，操作方便，適用范圍廣。
文檔編號B66D1/40GK101898733SQ20101023607
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權日2010年7月26日
發(fā)明者朱泉明 申請人:上海三一科技有限公司