專利名稱:高能效液壓舉升系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種液壓舉升系統(tǒng)的控制方法,具體地講,是涉及一種帶平衡舉升裝置的高能效液壓舉升系統(tǒng)的控制方法。
現(xiàn)在請參考圖6,圖中顯示的是JP-A-7-53162中提出的一個(gè)高能效液壓舉升系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)中有一個(gè)承載人和/或貨物的裝載箱105其安裝在一個(gè)主舉升裝置101中的一個(gè)活塞桿104的外端上。一個(gè)平衡舉升裝置111包含一個(gè)平衡缸112、一個(gè)活塞桿114、一個(gè)固定配重115附著在活塞桿114的外端上、一個(gè)可調(diào)配重116放在固定配重115上。固定配重115的重量大致等于裝載箱105的重量??烧{(diào)配重116的重量約為主舉升裝置101承載能力的一半。一個(gè)活塞103固定在活塞桿104的內(nèi)端上并可在主缸102中沿軸向滑動(dòng)。一個(gè)活塞113固定在活塞桿114的內(nèi)端上并可在平衡缸112中沿軸向滑動(dòng)。
一個(gè)雙向變排量液壓泵121由一個(gè)電機(jī)122驅(qū)動(dòng)著向主缸102的活塞桿腔104a或平衡缸113的活塞桿腔114a中供給工作液體。通過對雙向變排量液壓泵121的驅(qū)動(dòng)電機(jī)122的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,可以控制工作液體的流率,并因此控制主舉升裝置101或平衡舉升裝置111的工作速率。當(dāng)工作液體以近乎為零的極低流率供給時(shí),液壓泵121的排出方向在正、負(fù)方向上急劇振蕩著變化,從而使液壓泵121不能維持正常工作。柱塞式液壓泵會產(chǎn)生很大的噪音。
因此,本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種控制高能效液壓舉升系統(tǒng)的方法,從而解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面,提出了一種控制高能效液壓舉升系統(tǒng)的方法。該液壓舉升系統(tǒng)中包含一個(gè)主舉升裝置和一個(gè)平衡舉升裝置。主舉升裝置中包含一個(gè)主缸、一個(gè)活塞安裝在主缸中并可沿軸向滑動(dòng)、一個(gè)活塞桿在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞、一個(gè)用于承載人和/或貨物的裝載箱附加在活塞桿外端處;平衡舉升裝置中包含一個(gè)平衡缸、一個(gè)活塞安裝在平衡缸中并可沿軸向滑動(dòng)、一個(gè)活塞桿在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞、一個(gè)固定配重和一個(gè)可調(diào)配重附加在活塞桿外端處,固定配重的重量大致等于裝載箱的重量,可調(diào)配重的重量約為主舉升裝置承載能力的一半。液壓舉升系統(tǒng)中還包含一個(gè)聯(lián)接管路,該聯(lián)接管路中裝有兩個(gè)液控單向閥,二單向閥流向相反,該聯(lián)接管路的兩端分別聯(lián)接著主缸與平衡缸中的位于活塞下面的活塞腔。該控制方法包括將主缸的活塞桿腔與平衡缸的活塞桿腔用一個(gè)管路聯(lián)接起來,管路中裝有一個(gè)方向控制閥;將方向控制閥的一個(gè)進(jìn)入口與一個(gè)流量控制閥聯(lián)接起來,該流量控制閥是用于控制一個(gè)液壓泵排出的工作液體的流率,將方向控制閥的一個(gè)排出口與一個(gè)回路聯(lián)接起來,該回路聯(lián)接著一個(gè)油箱;將液壓泵排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到平衡缸的活塞桿腔中,從而打開液控單向閥,使工作液體經(jīng)過聯(lián)接管路流入主缸的活塞腔中,而主缸的活塞桿腔中的工作液體則經(jīng)過方向控制閥和一個(gè)制動(dòng)閥流回油箱,這樣可抬升主舉升裝置的活塞桿;將液壓泵排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到主缸的活塞桿腔中,從而使工作液體經(jīng)過液控單向閥、聯(lián)接管路、平衡缸、方向控制閥、制動(dòng)閥回流進(jìn)油箱中,這樣可降低主舉升裝置的活塞桿。
液控單向閥的控制油路可以通過一個(gè)選擇閥聯(lián)接到平衡缸的活塞腔中,這樣,既使主缸活塞桿腔中的壓力較低也可以對液控單向閥進(jìn)行操作。
平衡缸活塞腔中的工作液體可以經(jīng)過一個(gè)選擇開關(guān)流回油箱中,這樣,可以在主舉升裝置的高度校正出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),防止平衡舉升裝置的操作超出一個(gè)上限。
在主舉升裝置的活塞桿抬升時(shí),液壓泵啟動(dòng),方向控制閥置于A位置,從而將液壓泵中排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到平衡缸的活塞桿腔中。這樣,聯(lián)接著平衡缸的液控單向閥打開,平衡缸活塞腔中的工作液體會流入主缸活塞腔中,從而抬起主舉升裝置的活塞和活塞桿。
主缸活塞桿腔中的工作液體經(jīng)過方向控制閥和制動(dòng)閥流回油箱中。當(dāng)主舉升裝置的活塞桿下降時(shí),液壓泵啟動(dòng)且方向控制閥置于C位置,從而將液壓泵中排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到主缸的活塞桿腔中。這樣,聯(lián)接著主缸的液控單向閥打開,從而降低主缸的活塞和活塞桿。
主缸活塞腔中的工作液體流入平衡缸活塞腔中從而抬起平衡缸的活塞和活塞桿。接著平衡缸活塞桿腔中的工作液體會經(jīng)過方向控制閥和制動(dòng)閥流回油箱中。如果主舉升裝置的活塞桿上升時(shí)負(fù)載較小或主舉升裝置活塞桿下降時(shí)負(fù)載較大,則在液壓泵的供給壓力開始下降時(shí),制動(dòng)閥將會使主缸活塞桿腔的工作液體經(jīng)過方向控制閥流入油箱的動(dòng)作受到限制,從而使液壓泵的供給壓力保持在不低于流量控制閥的最小工作壓力的水準(zhǔn)上,從而防止了因液壓泵供給壓力過度下降而導(dǎo)致流量控制閥操作失誤的現(xiàn)象,并防止了主舉升裝置的不可控動(dòng)作。
液控單向閥的控制油路可以聯(lián)接到平衡缸的活塞腔,這樣,當(dāng)液壓泵排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到主缸或平衡缸的活塞桿腔中時(shí),既使由于操縱選擇閥而使活塞腔中壓力較低,也可以打開液控單向閥。
液壓舉升系統(tǒng)中還可以附加一個(gè)回路,該回路聯(lián)接著平衡缸的活塞腔并經(jīng)過選擇開關(guān)而通向油箱,從而可使平衡缸的活塞腔中的工作液體流回油箱,以調(diào)節(jié)主缸與平衡缸之間的位置關(guān)系。
通過下面的說明并參考附圖,可以使本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。
圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的液壓舉升系統(tǒng)控制方法的一個(gè)最佳實(shí)施例的輔助示意圖;圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的液壓舉升系統(tǒng)控制方法的一個(gè)最佳實(shí)施例的輔助示意圖;圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的液壓舉升系統(tǒng)控制方法的一個(gè)最佳實(shí)施例的輔助示意圖;圖4是用于解釋負(fù)載與工作液體壓力之間關(guān)系的表達(dá)符號的示意圖;圖5是負(fù)載與工作液體壓力之間的關(guān)系的示意圖;圖6是用于解釋一現(xiàn)有液壓舉升系統(tǒng)控制方法的輔助示意圖。
請參考圖1,圖中顯示的是根據(jù)本發(fā)明的液壓舉升系統(tǒng)的一個(gè)最佳實(shí)施例,該系統(tǒng)中的一個(gè)主舉升裝置1中包含一個(gè)主缸2、一個(gè)活塞3安裝在主缸2中并可沿軸向滑動(dòng)。一個(gè)活塞桿4在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞3、一個(gè)裝載箱5聯(lián)接著活塞桿4的外端并用于承載人和/或貨物。一個(gè)平衡舉升裝置11上有一個(gè)平衡缸12、一個(gè)活塞13安裝在平衡缸12中并可沿軸向滑動(dòng)、一個(gè)活塞桿14在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞13、一個(gè)固定配重15附著在活塞桿14的外端上、一個(gè)可調(diào)配重16附加到固定配重15上。固定配重15的重量大致等于未加載時(shí)裝載箱5的重量??烧{(diào)配重16的重量約為主舉升裝置1承載能力的一半。液壓泵21排出的工作液體經(jīng)過一個(gè)流量控制閥23和方向控制閥34供給到主缸2中的活塞桿腔4a或平衡缸12中的活塞桿腔14a中,并經(jīng)過一個(gè)控制閥36而到達(dá)一個(gè)制動(dòng)閥35的控制油路中。流量控制閥23可以根據(jù)一個(gè)流量計(jì)32發(fā)出的電信號而控制流量。制動(dòng)閥35可以調(diào)節(jié)聯(lián)接著油箱50的一個(gè)回路的壓力,這樣,液壓泵21的供給壓力不會低于流量控制閥23的最小工作壓力。圖4是一個(gè)附助示意圖,用于說明各表達(dá)式中的符號的意義。W 負(fù)載(千克)WL 承載能力(千克)D1 活塞桿4和14的直徑(厘米)D2 活塞3和13的直徑(厘米)A 液壓缸2和12中的活塞桿腔中的壓力作用面積(厘米2)[式1]A=(D22-D12)×π/4B 液壓缸2和12中的活塞腔中的壓力作用面積(厘米2)[式2]B=D22×π/4PD 主缸2中的活塞桿腔中的壓力(千克/厘米2)PU 平衡缸12中的活塞桿腔中的壓力(千克/厘米2)PE 制動(dòng)閥35的設(shè)定壓力(千克/厘米2)PF 流量控制閥的最小工作壓力(千克/厘米2)PA 液壓缸2和12(包括裝載箱運(yùn)行中的阻力)引起的壓力損失(千克/厘米2)PB 由控制油路操縱的單向閥6和7引起的壓力損失(千克/厘米2)PC 聯(lián)接著液壓缸2、12與油箱50的回路引起的壓力損失(千克/厘米2)PP 聯(lián)接著液壓泵21的排出口與主缸2的活塞桿腔的一個(gè)導(dǎo)管引起的壓力損失(千克/厘米2)Q 向主缸2的活塞桿腔供給工作液體的流率(升/分)ηp 液壓泵21的效率P1 當(dāng)W=0至WL/2時(shí)的理論壓力[式3]P1=(CWL/2-W)/AP2 當(dāng)W=WL/2至WL時(shí)的理論壓力P2=(W-WL/2)/AP3 在舉升操作時(shí)平衡缸的活塞桿腔內(nèi)的壓力(>PE)[式5]P3=(W-WL/2)/A+PA+PB×B/A+PCP3a 當(dāng)制動(dòng)閥被省略時(shí),在舉升操作時(shí)的PUP4 在舉升操作時(shí)主缸的活塞桿腔內(nèi)的壓力(>PC)[式6]P4=(WL/2-W)/A、+PE-PA-PB×B/AP5 在下降操作時(shí)主缸的活塞桿腔內(nèi)的壓力(>PE)[式7]P5=(WL/2-W)/A+PA+PB×B/A+PCP6 在下降操作時(shí)平衡缸的活塞桿腔內(nèi)的壓力(>PC)[式8]P6(W-WL/2)/A+PE-PA-PB×B/AL 電機(jī)的輸出功率(千瓦)[式9]L=(P3max+PP)×Q/(612×ηp)=(P5max+PP)×Q/(612×ηp)當(dāng)D1=20.5,D2=24,Q=275,W=WL=8000,WC=8000,PA=5,PB=2,PC=2,PE=10,PP=2,η=0.8時(shí),PD、PU和L的值可以求出,如下所述。
式[10]P3max=WL/(2×A)+PA+PB×B/A+PC=4000/122+5+2+452/122+2=474千克/厘米2L=(47+2)×275/(612×0.8)=27.5千瓦圖5中顯示了主舉升裝置在舉升操作時(shí)負(fù)載W與二活塞桿腔內(nèi)的壓力PD、PU之間的關(guān)系。從圖5中可以看出,當(dāng)負(fù)載W較小時(shí)壓力PD較高,且PD隨W的減小而減??;當(dāng)負(fù)載W較大時(shí)壓力PU較高,且PU隨W的減小而減小。
制動(dòng)閥35可以防止主缸2的活塞桿腔的壓力PD降至流量控制閥23的最小工作壓力PF之下。如圖5所示,如果制動(dòng)閥35被省略掉,平衡缸12的活塞桿腔內(nèi)的壓力PU(即P3a)會降至零。如果采用制動(dòng)閥35,則壓力PU等于制動(dòng)閥35上設(shè)置的壓力PE并高于流量控制閥23的最小工作壓力PF,從而獲得穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
圖2中所示的液壓舉升系統(tǒng)是通過對圖1中所示的液壓舉升系統(tǒng)的液控單向閥6和17的控制油路進(jìn)行改進(jìn)后而構(gòu)成。通過一個(gè)選擇閥28可以向液控單向閥6和17的控制油路中供給一個(gè)控制壓力,該控制壓力等于平衡缸12的活塞桿腔內(nèi)的壓力,這樣,即使活塞桿腔4a和14a中的壓力低于液控單向閥6和17的最小工作壓力,液控單向閥6和17也可以打開。
圖3中所示的液壓舉升系統(tǒng)是通過對圖1中所示的液壓舉升系統(tǒng)作出改進(jìn)后而構(gòu)成。在圖3中,一個(gè)調(diào)節(jié)泵46用于向主缸2的活塞腔3a中供給工作液體,從而將主缸2中安裝著的活塞3以及與活塞3相聯(lián)接的塞桿4抬升起來,還有一個(gè)選擇閥51被打開著。這樣,從活塞桿腔4a中排出的工作液體與調(diào)節(jié)泵46排出的工作液體會流入活塞腔3a中以抬升主舉升裝置,從而實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)。
一個(gè)調(diào)節(jié)泵43和一個(gè)選擇閥53分別與調(diào)節(jié)泵46和選擇閥51的操作方式相似,用于抬升平衡舉升,從而實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)。
如果主缸2位于其最低位置且平衡缸12的位置高于一個(gè)預(yù)定位置,則平衡缸12的活塞腔13a中的工作液體會通過一個(gè)選擇閥54流入油箱50中。
如上所述,現(xiàn)有的液壓舉升系統(tǒng)的控制方法中采用了雙向變排量液壓泵,而根據(jù)本發(fā)明的高能效液壓舉升系統(tǒng)的控制方法中采用了單向液壓泵、流量控制閥和制動(dòng)閥的組合結(jié)構(gòu)。這樣,根據(jù)本發(fā)明的方法可以確保平穩(wěn)工作并解決了噪音問題。
由于工作液體是從平衡缸的活塞腔供應(yīng)至液控單向閥的控制油路,因此,即使是主缸的活塞桿腔中的壓力不高于液控單向閥的最小工作壓力,液控單向閥也可以打開。
由于平衡舉升裝置的高度可以調(diào)節(jié),因此主舉升裝置和平衡舉升裝置可以總保持正確的位置關(guān)系。
雖然上述的本發(fā)明的最佳實(shí)施例具有一定程度的特定性,但顯然可以對它們作各種改變與變型。因此可以理解在不超出本發(fā)明的范圍和基本原理的情況下,可以將本發(fā)明用于其它各種應(yīng)用中。
權(quán)利要求
1.一種控制高能效液壓舉升系統(tǒng)的方法,該液壓舉升系統(tǒng)中包含一個(gè)主舉升裝置、一個(gè)平衡舉升裝置和一個(gè)聯(lián)接管路,其中,所述主舉升裝置包含一個(gè)主缸、一個(gè)可沿軸向滑動(dòng)地安裝在主缸中活塞、一個(gè)在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞的活塞桿、一個(gè)用于承載人和/或貨物的裝載箱,該裝載箱附加在活塞桿外端處;所述平衡舉升裝置包含一個(gè)平衡缸、一個(gè)可沿軸向滑動(dòng)地安裝在平衡缸中活塞、一個(gè)在其內(nèi)端處聯(lián)接著活塞的活塞桿、一個(gè)其重量大致等于裝載箱的重量的固定配重、和一個(gè)其重量約為主舉升裝置承載能力的一半的可調(diào)配重;所述聯(lián)接管路中裝有兩個(gè)液控單向閥,二單向閥流向相反,聯(lián)接管路的兩端分別聯(lián)接著主缸與平衡缸中的位于活塞下面的活塞腔;該控制方法包括將主缸的活塞桿腔與平衡缸的活塞桿腔用一個(gè)其中裝有一個(gè)方向控制閥管路聯(lián)接起來;將方向控制閥的進(jìn)入口與一個(gè)流量控制閥聯(lián)接起來,該流量控制閥是用于控制一個(gè)液壓泵排出的工作液體的流率;將方向控制閥的排出口與一個(gè)回路聯(lián)接起來,該回路聯(lián)接著一個(gè)油箱;將液壓泵排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到平衡缸的活塞桿腔中,從而打開液控單向閥,使工作液體經(jīng)過聯(lián)接管路流入主缸的活塞腔中,而主缸的活塞桿腔中的工作液體則經(jīng)過方向控制閥和一個(gè)制動(dòng)閥油路油箱,這樣可以抬升主舉升裝置的活塞桿;將液壓泵排出的工作液體經(jīng)過流量控制閥和方向控制閥供給到主缸的活塞桿腔中,從而使工作液體經(jīng)過液控單向閥、聯(lián)接管路、平衡缸、方向控制閥、制動(dòng)閥回流進(jìn)油箱中,這樣可降低主舉升裝置的活塞桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中,液控單向閥的控制油路通過一個(gè)選擇閥聯(lián)接到平衡缸的活塞腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法,其中,平衡缸的活塞腔中的工作液體經(jīng)過一個(gè)選擇閥流回油箱中。
全文摘要
高能效液壓舉升系統(tǒng),包含主舉升裝置、平衡舉升裝置和聯(lián)接管路,該聯(lián)接管路中裝有兩個(gè)流向相反的液控單向閥,聯(lián)接管路的兩端分別聯(lián)接著主缸與平衡缸的活塞腔。一個(gè)單向液壓泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)著可單向旋轉(zhuǎn);主缸與平衡缸的活塞桿腔由一個(gè)其中裝有方向控制閥的管路聯(lián)接起來;方向控制閥的進(jìn)入口聯(lián)接著流量控制閥,該流量控制閥用于控制液壓泵排出的工作液體的流率,而方向控制閥的排出口則聯(lián)接著一管路,該管路經(jīng)過制動(dòng)閥通向油箱。
文檔編號B66B1/26GK1238299SQ9812494
公開日1999年12月15日 申請日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月8日
發(fā)明者額田孝男 申請人:液壓驅(qū)動(dòng)工業(yè)株式會社