CN103663152B - 桅杆起落控制***、方法、装置及超起装置和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起重机技术领域，公开了一种桅杆起落控制***、方法、装置及一种超起装置和一种起重机，用以提高操作桅杆起落的作业效率及安全性。桅杆起落控制***包括：第一溢流阀，设置于卷扬马达的起升高压油路上；第一常闭电磁阀和背压阀，设置于卷扬马达的两个油口之间的闭合油路上；控制装置，分别与第一比例换向阀、第二比例换向阀和第一常闭电磁阀信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号；当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

Description

桅杆起落控制***、方法、装置及超起装置和起重机

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，特别是涉及一种桅杆起落控制***、方法、装置及一种超起装置和一种起重机。

背景技术

伸缩臂式起重机以其操作灵活、随到随吊、随吊随走的优点，在工程作业中得到了广泛的应用。随着建设工程的大型化发展，对于伸缩臂式起重机的各项性能指标也有了更高的要求，例如起重吨位、工作高度和幅度等。众所周知，提高起重吨位、工作高度和幅度等性能指标，臂架的臂长和自重会随之增大，在大型起重机上，臂架的重量往往占整机重量的23%以上，随之而来的问题是：起重机臂长、臂重的增加，将使臂架吊载重物时的受力情况越来越恶劣，臂架在变幅平面以及回转平面内的挠度（即臂架的垂向挠度和横向挠度）越来越大。为了改善臂架的受力状况，避免臂架挠度过大，一些大型起重机上增设了超起装置。

如图1a和图1b所示，一种伸缩臂式起重机的超起装置的主要结构包括：桅杆11、拉索12、变幅油缸13和卷扬14，其中，桅杆11的固定端与臂架的基本臂15铰接；拉索12的两端分别与基本臂15的根部和桅杆11的活动端连接；变幅油缸13的缸筒端和缸杆端分别与桅杆11和基本臂15铰接；卷扬14安装在桅杆11靠近固定端的位置，卷扬14排出的钢丝绳16绕过滑轮体系17后引回至桅杆11。当需要吊装重物时，桅杆11可以在变幅油缸13的推动下绕其固定端在变幅平面内转动至与基本臂15大体垂直。由于钢丝绳16在伸缩臂10和桅杆11的活动端之间施加第一拉力，且该第一拉力能够平衡重物作用于臂架上的弯矩，因此，相比无超起装置的起重机，臂架的挠度显著减少，同理，拉索12在基本臂15的根部和桅杆11的活动端之间施加第二拉力，减轻了桅杆11的挠度，提高了上述第一拉力的极限值。因此，超起装置可以显著改变臂架的受力状况，有利于提升起重机的起升吨位、工作高度和幅度等性能指标。

在桅杆起落过程中，卷扬的排绳量是时刻变化的：在桅杆11起升至工作状态（即图1a所示状态）的过程中，卷扬的排绳量不断减小；在桅杆11降落至收回状态的过程中，卷扬的排绳量不断增加。为避免出现松绳或乱绳现象（可能导致折臂等危险事故），需要使钢丝绳保持一定的拉力。现有技术中，起升桅杆时，先操作桅杆起升一定角度，然后停止桅杆动作，收回多余的钢丝绳使钢丝绳绷紧；操作桅杆继续起升一定角度，然后停止桅杆动作，再次收回多余的钢丝绳；如此操作多次直至桅杆起升至工作状态。降落桅杆时的过程与此相反，先放出一定余量的钢丝绳，操作桅杆降落一定角度，然后停止桅杆动作，再次放出一定余量的钢丝绳，操作桅杆继续降落一定角度，然后停止桅杆动作，如此操作多次直至桅杆降落至收回状态。

现有技术存在的缺陷在于，在操作桅杆起落过程中需要频繁的调节钢丝绳的长度，操作极为不便，严重影响了作业效率，如果操作者操作不正确或者不及时，极易造成钢丝绳、卷扬马达或者桅杆的损坏，甚至导致安全事故。尤其是，目前超起装置的钢丝绳倍率已经发展到2倍率至4倍率，绳长的收放量更大，该技术问题更是尤为突出。

发明内容

本发明实施例提供了一种桅杆起落控制***、方法、装置及一种超起装置和一种起重机，用以提高操作桅杆起落的作业效率及安全性。

本发明实施例所提供的桅杆起落控制***，包括：

卷扬马达及用于控制卷扬马达动作的第一比例换向阀；

变幅油缸及用于控制变幅油缸动作的第二比例换向阀；

第一溢流阀，设置于卷扬马达的起升高压油路上，所述第一溢流阀的调定压力根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力得到；

第一常闭电磁阀和背压阀，设置于卷扬马达的两个油口之间的闭合油路上，所述背压阀的设定压力根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力得到；

控制装置，分别与第一比例换向阀、第二比例换向阀和第一常闭电磁阀信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

本发明实施例的桅杆起落控制***，无论是在桅杆起升过程中，还是在桅杆降落过程中，卷扬马达与变幅油缸均能够协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，该过程无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

优选的，桅杆起落控制***还包括：压力检测装置，用于检测桅杆起升时第一溢流阀的工作压力和桅杆降落时背压阀的工作压力；

所述控制装置，进一步与所述压力检测装置信号连接，用于当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；及当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

该实施例可在***压力出现异常时，及时锁定桅杆起落液压***并输出相应的报警提示信息，提示操作人员对设备进行检修，进一步提高了操作桅杆起落的安全性。

优选的，桅杆起落控制***还包括：与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力；

所述控制装置，进一步与所述第二常闭电磁阀信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

第二溢流阀可用于单独收卷扬工况下的***压力控制，当需要单独收卷扬时，第二常闭电磁阀处于关闭状态，第一溢流阀不工作，***的溢流压力由第二溢流阀决定；当桅杆起升时，第二常闭电磁阀打开，***的溢流压力由第一溢流阀决定。该方案丰富了卷扬起落控制***的控制策略。

优选的，所述第一溢流阀为比例溢流阀，所述背压阀为比例背压阀，所述控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器；

所述控制装置，进一步与所述比例溢流阀、比例背压阀和编码器信号连接，用于根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出所述比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；及根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出所述比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

该实施例中，桅杆起升时钢丝绳拉力、桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数可以分别为实时变量，根据实时变量确定比例溢流阀的实时控制电流及比例背压阀的实时控制电流可以实现桅杆起落过程中，不同变幅角度下的不同钢丝绳拉力，以达到钢丝绳的最佳收绳或排绳效果，提高桅杆起落的控制精度。

优选的，桅杆起落控制***还包括：

设置于变幅油缸的无杆腔油口处的平衡阀；和/或

分别设置于第一比例换向阀和第二比例换向阀的进口油路上的压力补偿阀；和/或

设置于卷扬马达的起升高压油路上的单向阀；和/或

设置于液压***的回油油路和卷扬马达的降落进油口之间的补油阀。

平衡阀可以使变幅油缸的起落动作更加平稳；压力补偿阀可以控制换向阀的输出流量比例稳定；单向阀可以实现卷扬马达起升高压油路的单向导通；补油阀可以为卷扬马达进行补油以防止出现真空。

本发明实施例还提供了一种超起装置，包括上述任一实施例的桅杆起落控制***。

本发明实施例还提供了一种起重机，包括上述实施例所述的超起装置。

本发明实施例还提供了一种桅杆起落控制方法，应用于上述桅杆起落控制***中，包括：

当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

该控制方法能够使卷扬马达与变幅油缸协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，桅杆起落无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

本发明实施例还提供了一种桅杆起落控制装置，应用于上述桅杆起落控制***中，包括：

第一控制设备，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

第二控制设备，用于当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

该控制装置能够使卷扬马达与变幅油缸协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，桅杆起落无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

附图说明

图1a为桅杆起升至工作状态示意图；

图1b为桅杆降落至收回状态示意图；

图2为本发明第一实施例的桅杆起落控制***电气结构示意图；

图3a为本发明第二实施例中桅杆起落液压***结构示意图；

图3b为本发明第三实施例中桅杆起落液压***结构示意图；

图3c为本发明第四实施例中桅杆起落液压***结构示意图；

图4为本发明一实施例的桅杆起落控制方法流程示意图；

图5为本发明一实施例的桅杆起落控制装置结构示意图。

附图标记：

10-伸缩臂；11-桅杆；12-拉索；13-变幅油缸；14-卷扬；15-基本臂；

16-钢丝绳；17-滑轮体系；18-卷扬马达；19-第一比例换向阀；

20-第二比例换向阀；21-第一溢流阀；22-第一常闭电磁阀；23-背压阀；

24-控制装置；25-压力检测装置；26-第二常闭电磁阀；27-第二溢流阀；

28-平衡阀；29-压力补偿阀；30-单向阀；31-补油阀；50-第一控制设备；

51-第二控制设备。

具体实施方式

为了提高操作桅杆起落的作业效率及安全性，本发明实施例提供了一种桅杆起落控制***、方法、装置及一种超起装置和一种起重机。所提供的桅杆起落控制***，无论是在桅杆起升过程中，还是在桅杆降落过程中，卷扬马达与变幅油缸均能够协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，该过程无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。

如图2所示，本发明实施例所提供的桅杆起落控制***，包括：

卷扬马达18及用于控制卷扬马达18动作的第一比例换向阀19；

变幅油缸13及用于控制变幅油缸13动作的第二比例换向阀20；

第一溢流阀21，设置于卷扬马达18的起升高压油路上，第一溢流阀21的调定压力根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力得到；

第一常闭电磁阀22和背压阀23，设置于卷扬马达18的两个油口之间的闭合油路上，背压阀23的设定压力根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力得到；

控制装置24，分别与第一比例换向阀19、第二比例换向阀20和第一常闭电磁阀22信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀19输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀20输出控制变幅油缸13起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀22打开，及向第二比例换向阀20输出控制变幅油缸13回落的第三电流控制信号。

本发明实施例所提供的桅杆起落控制***可应用于各类包含超起装置的起重机中，例如，伸缩臂式起重机、履带式起重机等等。

第一比例换向阀19和第二比例换向阀20的具体类型不限，例如可以为二位四通比例换向阀、三位四通比例换向阀等等，第一比例换向阀19通过改变流经液压油的流量和方向来控制卷扬马达18的动作，以实现收绳、放绳的动作，第二比例换向阀20通过改变液压油的流量和方向来控制变幅油缸13的动作，以实现变幅油缸13的起升和回落。

如图3a所示一实施例的桅杆起落液压***结构示意图。卷扬马达18的起升高压油路是指卷扬收绳时，第一比例换向阀19的A1工作口（可与液压***的进油口P连通）至卷扬马达18的A口（此时A口为进油口）之间的油路，在该油路设置上第一溢流阀21，当油路压力达到第一溢流阀21的调定压力时，第一溢流阀21开始向液压***的回油口T溢流，以对***进行保护，防止过载。第一常闭电磁阀22用于改变***的油路结构，当桅杆起升时，第一常闭电磁阀22关闭（液压油不能在此流通），卷扬马达18的起升高压油路导通，第一溢流阀21处于工作状态，***的溢流压力由第一溢流阀21决定；当桅杆降落时，第一常闭电磁阀22打开（液压油可以在此流通），卷扬马达18的AB油口之间的闭合油路导通，形成闭式小循环，液压油不再流经第一比例换向阀19，背压阀23处于工作状态，为卷扬马达18提供背压。

如图3b所示另一实施例的桅杆起落液压***结构示意图。液压***结构还包括：与第一溢流阀21串联设置的第二常闭电磁阀26，以及与第一溢流阀21和第二常闭电磁阀26并联设置的第二溢流阀27，第二溢流阀27的调定压力大于第一溢流阀21的调定压力；控制装置（图中未示出）进一步与第二常闭电磁阀26信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀26打开，使第一溢流阀21处于工作状态。

第二溢流阀27可用于单独收卷扬工况下（例如伸缩式起重机的臂架缩回时，或者伸缩式起重机的臂架伸展后进行超起预紧时，此时变幅油缸无动作）的***压力控制，当需要单独收卷扬时，第二常闭电磁阀26处于关闭状态（液压油不能在此流通），第一溢流阀21不工作，***的溢流压力由第二溢流阀27决定；当桅杆起升时，第二常闭电磁阀26打开（液压油可以在此流通），由于第二溢流阀27的调定压力大于第一溢流阀21的调定压力，***的溢流压力由第一溢流阀21决定。该方案丰富了卷扬起落控制***的控制策略，可应用于超起装置的多类动作控制中。

请继续参照图3b所示，桅杆起落控制***还包括：压力检测装置25，用于检测桅杆起升时第一溢流阀21的工作压力和桅杆降落时背压阀23的工作压力；

控制装置24，进一步与压力检测装置25信号连接，用于当第一溢流阀21的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；及当背压阀23的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。其中，设定的第一压力范围和设定的第二压力范围根据经验确定。

当第一溢流阀21或背压阀23出现故障时，液压***的压力可能出现异常，从而可能导致液压元件损坏或者卷扬起落的不可控制，该实施例可在***压力出现异常时，及时锁定桅杆起落液压***并输出相应的报警提示信息，提示操作人员对设备进行检修，进一步提高了操作桅杆起落的安全性。压力检测装置25的具体设置位置不限，可根据液压***的具体油路结构进行设计。例如，压力检测装置可以包括两个压力传感器，分别设置在卷扬马达的起升高压油路和卷扬马达的两个油口之间的闭合油路上；压力检测装置25也可以为一个压力传感器，设置在卷扬马达18的A口处，如图3b所示。

请继续参照图3b所示，桅杆起落控制***还包括：设置于变幅油缸13的无杆腔油口处的平衡阀28；分别设置于第一比例换向阀19和第二比例换向阀20的进口油路上的压力补偿阀29；设置于卷扬马达18的起升高压油路上的单向阀30；设置于液压***的回油油路和卷扬马达18的降落进油口（即卷扬马达18的B口）之间的补油阀31。

平衡阀28可以使变幅油缸13的起落动作更加平稳；压力补偿阀29可以控制换向阀的输出流量比例稳定；单向阀30可以实现卷扬马达起升高压油路的单向导通；补油阀31可以为卷扬马达18进行补油以防止出现真空。

以图3b所示实施例为例，桅杆起升控制过程如下：当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀19输出第一电流控制信号，使电磁铁Y1得电，液压油经过第一比例换向阀19的A1口到达卷扬马达18的A口；同时，第二常闭电磁阀26的电磁铁Y4得电，第二常闭电磁阀26打开，卷扬马达18在第一溢流阀21的压力控制下回拉钢丝绳，使钢丝绳卷入卷筒；在以上动作之后（可以根据经验设定一个间隔时间，例如2秒），向第二比例换向阀20输出第二电流控制信号，使电磁铁Y3得电，液压油经过第二比例换向阀20的A2口到达变幅油缸13的无杆腔，变幅油缸13起升。在变幅油缸13起升过程中，连接桅杆与臂架牵引处的钢丝绳会逐渐有产生余量的趋势，而卷扬马达18已在第一溢流阀21的压力控制下回拉钢丝绳，所以多余的钢丝绳会不断地被回拉并收入卷筒中，不会出现松绳现象。在此过程中，由于输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值（多余的流量会通过第一溢流阀21溢流回油箱），因此，能够保证卷扬马达18的收绳速度大于变幅油缸13起升所产生钢丝绳余量的速度，使钢丝绳保持设定的桅杆起升时钢丝绳拉力，处于绷紧状态。

在桅杆起升过程中，设定的桅杆起升时钢丝绳拉力由操作人员根据相关经验确定，而第一溢流阀21的调定压力可根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力计算得出。第一溢流阀21的调定压力与设定的桅杆起升时钢丝绳拉力之间具有如下函数关系：

$P_1=\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}$     式（1）

其中，P₁为第一溢流阀的调定压力（巴），F₁为设定的桅杆起升时钢丝绳拉力（牛）；n为卷扬钢丝绳的缠绕层数；D₀为卷扬卷筒的低径（毫米）；d为钢丝绳的直径（毫米）；i为卷扬减速机的减速比；V_g为卷扬马达的排量（毫升/转）；η_m为卷扬马达的机械液压效率；η_i为卷扬减速机的机械效率。

以图3b所示实施例为例，桅杆降落控制过程如下：

当收到桅杆降落命令信息时，使第一常闭电磁阀22的电磁铁Y5得电，控制第一常闭电磁阀22打开，同时向第二比例换向阀20输出第三电流控制信号，使电磁铁Y2得电，变幅油缸13下落。变幅油缸13下落过程中，连接桅杆与臂架牵引处的钢丝绳逐渐被拉紧，由于此时第一常闭电磁阀22已打开，卷扬马达18的AB口之间的闭合油路导通，形成闭式小循环，卷扬马达18在钢丝绳的拖动下从B口吸油，A口排油，排出的液压油经过背压阀23和第一常闭电磁阀22后又回到卷扬马达18的B口，在此过程中，补油阀31不断给卷扬马达18进行补油，以防止出现真空，在桅杆降落过程中，背压阀23的设定压力决定钢丝绳的拉力大小。设定的桅杆降落时钢丝绳拉力可由操作人员根据相关经验预先确定，背压阀23的设定压力与设定的桅杆降落时钢丝绳拉力之间具有如下函数关系：

$P_2=\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}$     式（2）

其中，P₂为背压阀的设定压力（巴），F₂为设定的桅杆降落时钢丝绳拉力（牛），其余参数涵义同式（1）。

上述桅杆起落过程中，液压***的压力可以通过卷扬马达18的A口处的压力检测装置25检测出，一旦***压力出现异常时，可及时锁定桅杆起落液压***并输出相应的报警提示信息。

本发明实施例的桅杆起落控制***，无论是在桅杆起升过程中，还是在桅杆降落过程中，卷扬马达18与变幅油缸13均能够协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，该过程无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

如图3c所示，优选的，第一溢流阀21为比例溢流阀，背压阀23为比例背压阀，控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器（图中未示出）；

控制装置24，进一步与比例溢流阀、比例背压阀和编码器信号连接，用于根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；及根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

该实施例中，桅杆起升时钢丝绳拉力、桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数可以分别为实时变量，根据实时变量确定比例溢流阀的实时控制电流及比例背压阀的实时控制电流可以实现桅杆起落过程中，不同变幅角度下的不同钢丝绳拉力，以达到钢丝绳的最佳收绳或排绳效果，提高桅杆起落的控制精度。

本发明实施例还提供了一种超起装置，包括上述任一实施例的桅杆起落控制***。卷扬马达与变幅油缸能够协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，桅杆起落无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

本发明实施例还提供了一种起重机，包括上述实施例的超起装置，桅杆起落不会出现松绳、乱绳现象，且操作桅杆起落的作业效率和安全性较高。起重机的具体类型不限，包括伸缩臂式起重机等。

如图4所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种桅杆起落控制方法，应用于上述任一实施例的桅杆起落控制***中，包括：

步骤101、接收桅杆动作命令信息；

步骤102、当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

步骤103、当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

该控制方法能够使卷扬马达与变幅油缸协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，桅杆起落无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

优选的，桅杆起落控制方法还包括：

当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；及

当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

优选的，所述桅杆起落控制***还包括与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力，所述控制方法还包括：

当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

优选的，第一溢流阀为比例溢流阀，背压阀为比例背压阀，控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器，控制方法还包括：

根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；及

根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

当比例溢流阀具有反比例电流曲线特性时，根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=\frac{(P_{\max 1}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 1}}{p_{\max 1}-P_{\min 1}}$

当比例溢流阀具有正比例电流曲线特性时，根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=I_{\min 1}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 1}-I_{\min 1})}{p_{\max 1}}$

当比例背压阀具有反比例电流曲线特性时，根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=\frac{(P_{\max 2}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 2}}{p_{\max 2}-P_{\min 2}}$

当比例背压阀具有正比例电流曲线特性时，根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=I_{\min 2}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 2}-I_{\min 2})}{p_{\max 2}}$

其中，F₁为设定的桅杆起升时钢丝绳拉力；F₂为设定的桅杆降落时钢丝绳拉力；n为卷扬钢丝绳的当前缠绕层数；D₀为卷扬卷筒的低径；d为钢丝绳的直径；i为卷扬减速机的减速比；V_g为卷扬马达的排量；η_m为卷扬马达的机械液压效率；η_i为卷扬减速机的机械效率；I₁为比例溢流阀的实时控制电流，I₂为比例背压阀的实时控制电流；I_max1为比例溢流阀的最大控制电流；I_max2为比例背压阀的最大控制电流；P_max1为比例溢流阀的最大调定压力；P_max2为比例背压阀的最大设定压力；P_min1为比例溢流阀的最小调定压力；P_min2为比例背压阀的最小设定压力；I_min1为比例溢流阀的最小控制电流；I_min2为比例背压阀的最小控制电流。

如图5所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种桅杆起落控制装置，应用于前述任一实施例的桅杆起落控制***中，包括：

第一控制设备50，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

第二控制设备51，用于当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

该控制装置能够使卷扬马达与变幅油缸协调动作，钢丝绳卷入卷筒或排出卷筒时能够始终保持一定的拉力，不会出现松绳、乱绳现象，桅杆起落无需操作人员频繁手动调节钢丝绳的长度，大大提高了操作桅杆起落的作业效率和安全性。

优选的，第一控制设备50，还用于当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；

第二控制设备51，还用于当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

优选的，所述桅杆起落控制***还包括与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力；

所述第一控制设备50，还用于当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

优选的，第一溢流阀为比例溢流阀，背压阀为比例背压阀，控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器；

所述第一控制设备50，还用于根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；

所述第二控制设备51，还用于根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

具体的，当所述比例溢流阀具有反比例电流曲线特性时，所述第一控制设备50得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=\frac{(P_{\max 1}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 1}}{p_{\max 1}-P_{\min 1}}$

当所述比例溢流阀具有正比例电流曲线特性时，所述第一控制设备50得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=I_{\min 1}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 1}-I_{\min 1})}{p_{\max 1}}$

当所述比例背压阀具有反比例电流曲线特性时，所述第二控制设备51得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=\frac{(P_{\max 2}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 2}}{p_{\max 2}-P_{\min 2}}$

当所述比例背压阀具有正比例电流曲线特性时，所述第二控制设备51得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=I_{\min 2}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 2}-I_{\min 2})}{p_{\max 2}}$

其中，F₁为设定的桅杆起升时钢丝绳拉力；F₂为设定的桅杆降落时钢丝绳拉力；n为卷扬钢丝绳的当前缠绕层数；D₀为卷扬卷筒的低径；d为钢丝绳的直径；i为卷扬减速机的减速比；V_g为卷扬马达的排量；η_m为卷扬马达的机械液压效率；η_i为卷扬减速机的机械效率；I₁为比例溢流阀的实时控制电流，I₂为比例背压阀的实时控制电流；I_max1为比例溢流阀的最大控制电流；I_max2为比例背压阀的最大控制电流；P_max1为比例溢流阀的最大调定压力；P_max2为比例背压阀的最大设定压力；P_min1为比例溢流阀的最小调定压力；P_min2为比例背压阀的最小设定压力；I_min1为比例溢流阀的最小控制电流；I_min2为比例背压阀的最小控制电流。

以上各实施例的有益效果同前，这里不再重复赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种桅杆起落控制***，其特征在于，包括：

卷扬马达及用于控制卷扬马达动作的第一比例换向阀；

变幅油缸及用于控制变幅油缸动作的第二比例换向阀；

第一溢流阀，设置于卷扬马达的起升高压油路上，所述第一溢流阀的调定压力根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力得到；

第一常闭电磁阀和背压阀，设置于卷扬马达的两个油口之间的闭合油路上，所述背压阀的设定压力根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力得到；

控制装置，分别与第一比例换向阀、第二比例换向阀和第一常闭电磁阀信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

2.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括：压力检测装置，用于检测桅杆起升时第一溢流阀的工作压力和桅杆降落时背压阀的工作压力；

所述控制装置，进一步与所述压力检测装置信号连接，用于当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；及当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

3.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括：与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力；

所述控制装置，进一步与所述第二常闭电磁阀信号连接，用于当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

4.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述第一溢流阀为比例溢流阀，所述背压阀为比例背压阀，所述控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器；

所述控制装置，进一步与所述比例溢流阀、比例背压阀和编码器信号连接，用于根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出所述比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；及根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出所述比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

5.如权利要求1～4任一项所述的控制***，其特征在于，还包括：

设置于变幅油缸的无杆腔油口处的平衡阀；和/或

分别设置于第一比例换向阀和第二比例换向阀的进口油路上的压力补偿阀；和/或

设置于卷扬马达的起升高压油路上的单向阀；和/或

设置于液压***的回油油路和卷扬马达的降落进油口之间的补油阀。

6.一种超起装置，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的桅杆起落控制***。

7.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求6所述的超起装置。

8.一种桅杆起落控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的桅杆起落控制***中，包括：

当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；及

当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述桅杆起落控制***还包括与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力，所述控制方法还包括：

当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第一溢流阀为比例溢流阀，所述背压阀为比例背压阀，所述控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器，所述控制方法还包括：

根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出所述比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；及

根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出所述比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，

当所述比例溢流阀具有反比例电流曲线特性时，所述根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=\frac{(P_{\max 1}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 1}}{p_{\max 1}-P_{\min 1}}$

当所述比例溢流阀具有正比例电流曲线特性时，所述根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=I_{\min 1}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 1}-I_{\min 1})}{p_{\max 1}}$

当所述比例背压阀具有反比例电流曲线特性时，所述根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=\frac{(P_{\max 2}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 2}}{p_{\max 2}-P_{\min 2}}$

当所述比例背压阀具有正比例电流曲线特性时，所述根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=I_{\min 2}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 2}-I_{\min 2})}{p_{\max 2}}$

其中，F₁为设定的桅杆起升时钢丝绳拉力；F₂为设定的桅杆降落时钢丝绳拉力；n为卷扬钢丝绳的当前缠绕层数；D₀为卷扬卷筒的低径；d为钢丝绳的直径；i为卷扬减速机的减速比；V_g为卷扬马达的排量；η_m为卷扬马达的机械液压效率；η_i为卷扬减速机的机械效率；I₁为比例溢流阀的实时控制电流，I₂为比例背压阀的实时控制电流；I_max1为比例溢流阀的最大控制电流；I_max2为比例背压阀的最大控制电流；P_max1为比例溢流阀的最大调定压力；P_max2为比例背压阀的最大设定压力；P_min1为比例溢流阀的最小调定压力；P_min2为比例背压阀的最小设定压力；I_min1为比例溢流阀的最小控制电流；I_min2为比例背压阀的最小控制电流。

13.一种桅杆起落控制装置，其特征在于，应用于如权利要求1所述的桅杆起落控制***中，包括：

第一控制设备，用于当收到桅杆起升命令信息时，向第一比例换向阀输出控制卷扬收绳的第一电流控制信号，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸起升的第二电流控制信号，其中，输出第一电流控制信号的时间不晚于输出第二电流控制信号的时间，且第一电流控制信号的电流值大于第二电流控制信号的电流值；

第二控制设备，用于当收到桅杆降落命令信息时，控制第一常闭电磁阀打开，及向第二比例换向阀输出控制变幅油缸回落的第三电流控制信号。

14.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，

所述第一控制设备，还用于当第一溢流阀的工作压力与调定压力之差超出设定的第一压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第一报警提示信息；

所述第二控制设备，还用于当背压阀的工作压力与设定压力之差超出设定的第二压力范围时，锁定桅杆起落液压***并输出第二报警提示信息。

15.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述桅杆起落控制***还包括与第一溢流阀串联设置的第二常闭电磁阀，以及与第一溢流阀和第二常闭电磁阀并联设置的第二溢流阀，所述第二溢流阀的调定压力大于所述第一溢流阀的调定压力；

所述第一控制设备，还用于当收到桅杆起升命令信息时，控制第二常闭电磁阀打开。

16.如权利要求14所述的控制装置，其特征在于，所述第一溢流阀为比例溢流阀，所述背压阀为比例背压阀，所述控制***还包括用于检测卷扬钢丝绳当前缠绕层数的编码器；

所述第一控制设备，还用于根据设定的桅杆起升时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例溢流阀的实时控制电流；向比例溢流阀输出所述比例溢流阀的实时控制电流，调整比例溢流阀的调定压力；

所述第二控制设备，还用于根据设定的桅杆降落时钢丝绳拉力和卷扬钢丝绳的当前缠绕层数得到比例背压阀的实时控制电流；向比例背压阀输出所述比例背压阀的实时控制电流，调整比例背压阀的设定压力。

17.如权利要求16所述的控制装置，其特征在于，

当所述比例溢流阀具有反比例电流曲线特性时，所述第一控制设备得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=\frac{(P_{\max 1}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 1}}{p_{\max 1}-P_{\min 1}}$

当所述比例溢流阀具有正比例电流曲线特性时，所述第一控制设备得到比例溢流阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_1=I_{\min 1}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_1\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 1}-I_{\min 1})}{p_{\max 1}}$

当所述比例背压阀具有反比例电流曲线特性时，所述第二控制设备得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=\frac{(P_{\max 2}-\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i})\·I_{\max 2}}{p_{\max 2}-P_{\min 2}}$

当所述比例背压阀具有正比例电流曲线特性时，所述第二控制设备得到比例背压阀的实时控制电流，具体通过以下函数关系式：

$I_2=I_{\min 2}+\frac{\frac{10\mathrm{\π}\·F_2\·[D_0+2d(n-1)]}{i\·V_g\·{\mathrm{\η}}_m\·{\mathrm{\η}}_i}\·(I_{\max 2}-I_{\min 2})}{p_{\max 2}}$

其中，F₁为设定的桅杆起升时钢丝绳拉力；F₂为设定的桅杆降落时钢丝绳拉力；n为卷扬钢丝绳的当前缠绕层数；D₀为卷扬卷筒的低径；d为钢丝绳的直径；i为卷扬减速机的减速比；V_g为卷扬马达的排量；η_m为卷扬马达的机械液压效率；η_i为卷扬减速机的机械效率；I₁为比例溢流阀的实时控制电流，I₂为比例背压阀的实时控制电流；I_max1为比例溢流阀的最大控制电流；I_max2为比例背压阀的最大控制电流；P_max1为比例溢流阀的最大调定压力；P_max2为比例背压阀的最大设定压力；P_min1为比例溢流阀的最小调定压力；P_min2为比例背压阀的最小设定压力；I_min1为比例溢流阀的最小控制电流；I_min2为比例背压阀的最小控制电流。