CN107725510B - 同步驱动小吊机支腿的调平控制油路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，用于解决支腿在调平过程中保压效果差、零过载保护、抖动强烈以及调平不同步等问题，属于液力传动领域，它包括：油缸、液压泵、电机、溢流阀一、二位二通电磁阀、节流阀一、油路一、油路二以及四个相同的阀控缸模块；其特征在于：所述的四个阀控缸模块与油路一和油路二相连，油路一与油缸间连接有液压泵和节流阀一，液压泵与节流阀一间设有一油路六，油路六与油路二间设有一溢流阀一和二位二通电磁阀。本发明不仅实现了四柱塞缸的同步高精度，而且稳定的保压和过载保护功能，很好地避免或消除了支腿在调平过程中产生的抖动问题。

Description

同步驱动小吊机支腿的调平控制油路
技术领域
本发明涉及一种柱塞缸调平控制油路，尤其是一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，属于液力传动技术领域。
背景技术
随着工业革命4.0的到来，自动化的重要性日益凸显，液力传动因视为自动化的一种形式而被广泛关注，又因柱塞缸作为液力传动技术中的执行装置，所以在各类机械的驱动机构中得到了广泛应用，例如小吊机支腿的调平。
目前小吊机一般采用四支腿的形式，将四个柱塞缸分别安装于小吊机的四条支腿上，通过柱塞缸的收缩来控制支腿的弯曲，进而实现小吊机调平的目的。但由于目前小吊机调平液力传动***缺少稳定的保压功能和同步驱动能力，故各调平支腿在承受较大载荷时，会使柱塞缸中的液压油波动比较大，柱塞缸容腔产生非线性时变，进而出现四柱塞缸调平速度不稳定、抖动强烈以及调平精度低、调平时间长等问题。本设计人就此加以积极研究与创新，以期发明出一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路。通过溢流阀二与单向阀组成平衡阀，单向阀与节流阀二组成单向节流阀，节流阀与溢流阀组成进油节流调速回路，对其进油与回油的液压油进行稳定保压和调速，有效的解决了调平时小吊机出现的强烈抖动问题；同时还对油路形成过载保护，并在Z型函数的模糊PID算法的控制之下，还具备了同步驱动、高精度调平支腿的功能。
发明内容
本发明的目的是克服现有小吊机调平液力传动技术中所存在的上述问题，从而提供一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，具有同步驱动、高精调平、稳定保压、过载保护等优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，包括：油缸、液压泵、电机、溢流阀一、二位二通电磁阀、节流阀一、油路一、油路二以及四个相同的阀控缸模块；其特征在于：所述的四个阀控缸模块与油路一和油路二相连；油路一与油缸间连接有液压泵和节流阀一；液压泵与节流阀一间设有一油路六；油路六与油路二间设有一溢流阀一和二位二通电磁阀；溢流阀一与二位二通电磁阀并联。
作为本发明的进一步改进，所述溢流阀一与节流阀一组成进油节流调速回路；当油路***出现持续高压时，所述溢流阀一开始溢流，防止过载。
作为本发明的进一步改进，所述二位二通电磁阀作为卸荷回路，让高压液压油经所述二位二通电磁阀流回油箱；路线为：油缸-液压泵-油路六-溢流阀-二位二通电磁阀-油缸。
作为本发明的进一步改进，所述的四个相同的阀控缸模块分别为阀控缸模块一、阀控缸模块二、阀控缸模块三及阀控缸模块四；四个相同的阀控缸模块都通过一套Z型函数的模糊PID算法控制，并且都设有相同的电液比例阀、油路三、油路五及柱塞缸；油路三与柱塞缸的无杆腔接通，油路五与柱塞缸的有杆腔接通；同时油路三上设有平衡阀；油路五上设有液控单向阀和单向节流阀；液控单向阀的K口通过油路四与油路三相连。
作为本发明的进一步改进，所述的电液比例阀设有三个转换位和四个分别与油路一、油路二、油路三及油路五连接的油口。
作为本发明的进一步改进，所述的平衡阀由单向阀和溢流阀二所组成，同时单向阀与溢流阀二并联。
作为本发明的进一步改进，所述的单向节流阀由单向阀和节流阀二所组成，同时单向阀与节流阀并联。
作为本发明的进一步改进，所述Z型函数的模糊PID算法控制步骤为：首先确定出四点中的位置最高点，然后剩余三个加载点依据只升不降调平原则，实现液压油缸的同步驱动控制；即：当小吊机机身处于非水平状态时，第一步，给定高频响电液比例阀开度来调节阀口进入液压油缸的流量，从而使机身四角同时上移，直到机身处于初始水平位置停止；第二步，通过位移传感器MTS检测机身的四个垂直位移，确定出最高点；第三步，用每个垂直位移的数值与最高点比较，直到试验台横向和纵向调平至最高水平点为止。
作为本发明的进一步改进，如果在调平过程中出现油缸行程超程现象，将会报警且切断电源保护。
与现有小吊机支腿调平油路***技术相比，本发明有益的效果是：
本发明的油路***运用了平衡阀、单向节流阀及液控单向阀，实现了稳定保压和调速功能，避免了柱塞缸的有杆腔与无杆腔产生非线性时变；同时在油缸处设置了一进油节流调速回路，对整个油路***形成了过载保护；不仅如此，在Z型函数的模糊PID算法的控制下，该油路又实现了四柱塞缸高精度同步驱动。
附图说明
图1为本发明油路中各元器件位置分布图。
图2为电液比例阀同步驱动小吊机四缸加载示意图。
图3为四柱塞伸出时液压油流向示意图。
图4为四柱塞收缩时液压油流向示意图。
图5为本发明油路过载保护时液压油流向示意图。
图6为适用于本发明油路的Z型函数的模糊PID算法规则。
图中：1油缸；2液压泵；3电机；4溢流阀一；5二位二通电磁阀；6节流阀一；7电液比例阀；8液控单向阀；9平衡阀；10单向节流阀；11柱塞缸；12单向阀；13溢流阀二；14节流阀二；L1油路一；L2油路二；L3油路三；L4油路四；L5油路五；L6油路六；Ⅰ阀控缸模块一；Ⅱ阀控缸模块二；Ⅲ阀控缸模块三；Ⅳ阀控缸模块四。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1-6所示，本发明的同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，包括：油缸1、液压泵2、电机3、溢流阀一4、二位二通电磁阀5、节流阀一6、油路一L1、油路二L2以及四个相同的阀控缸模块；在阀控缸模块中,溢流阀二13与单向阀12并联组成平衡阀9，单向阀12与节流阀二14并联组成单向节流阀10，对其进油与回油的液压油进行保压和调速，有效的解决了小吊机在调平时出现的抖动强烈和调速不稳定等问题；在油缸处通过节流阀一6与溢流阀一4组成进油节流调速回路，对油路形成过载保护，并在Z型函数的模糊PID算法控制下，实现了同步驱动、高精调平支腿的功能。
图1中，所述的四个阀控缸模块与油路一L1和油路二L2相连；油路一L1与油缸1间连接有液压泵2和节流阀一6；液压泵2与节流阀一6间设有一油路六L6；油路六L6与油路二L2间设有一溢流阀一4和二位二通电磁阀5；溢流阀一4与二位二通电磁阀5并联。
参见图1及图2，本发明油路中的液压油从油缸1进入液压泵2，电机3驱动液压泵2为***提供高压油，高压油流经油路一L1和油路二L2，在通过电液比例阀7换向，然后经过平衡阀9与单向节流阀10保压与调速，最后作用于小吊机支腿调平。
参见图1及图3，本发明中当四条支撑腿工作时，电液比例阀7YB端接通，高压油经单向阀12进入柱塞缸11的无杆腔；柱塞缸11有杆腔中的低压油流经液控单向阀8时，由于K口控制压力不足打不开通道，则柱塞缸11无杆腔持续增压，当通过油路四L4的液压油压力大于K口的控制压力时，打开液控单向阀8，有杆腔液压油经节流阀二14(节流阀二14的作用为调节液压油回流时的速度，防止柱塞缸11运动过快，达到调速速度平稳的目的)、液控单向阀8流回油缸1，活塞杆伸出。进油路线为：油缸1→液压泵2→节流阀一6→油路一L1→电液比例阀7→油路三L3→单向阀12→柱塞缸11无杆腔；回油路线为：柱塞缸11有杆腔→节流阀二14→液控单向阀8→油路五L5→电液比例阀7→油路二L2→油缸1。
参见图1及图4，当电液比例阀7YA接通时，高压油经由单向阀12流入有杆腔，无杆腔低压油经由溢流阀二13(溢流阀二13的作用为限定回油油路最小油压，保持柱塞缸11无杆腔的压力，防止活塞杆回缩过程过快，解决了小吊机调平时出现剧烈的抖动)流回油缸1，此时活塞杆缩回。进油路线为：油缸1→液压泵2→节流阀一6→油路一L1→电液比例阀7→油路五L5→单向阀12→柱塞缸11无杆腔；回油路线为：柱塞缸11无杆腔→溢流阀二13→油路三L3→电液比例阀7→油路二L2→油缸1。
参见图1，本发明中当支撑腿调平高度满足时，电液比例阀7断电处于中位，并断开油路，保证了柱塞缸11中的活塞杆的锁死固定。此时工作平台对柱塞缸11作用力为拉力，柱塞缸11有杆腔液压油压力增大，无杆腔的液压油压力减小，不足以打开液控单向阀8的K口，柱塞缸11有杆腔端得以保压。
参加图5，本发明中溢流阀一4与节流阀一6组成进油节流调速回路，作为过载保护。当油路***出现持续高压时，溢流阀一4开始溢流，保证***回路油压最大值在承受范围内。二位二通电磁阀5作为卸荷回路，在调平***工作完成后，二位二通电磁阀5达到通位，高压液压油经二位二通电磁阀5流回油箱。过载油路路线为：油缸1→液压泵2→油路六L6→溢流阀一4、二位二通电磁阀5→油缸1。
参见图1及图6，本发明中四个柱塞缸11具有同步调平功能，在调平过程中该油路***通过模糊控制算法分析计算每个柱塞缸11的伸缩量状态。首先确定出四点中的位置最高点，然后剩余三个加载点依据只升不降调平原则，实现液压油缸的同步驱动控制。即：当小吊机机身处于非水平状态时，第一步，给定高频响电液比例阀开度来调节阀口进入液压油缸的流量，从而使机身四角同时上移，直到机身处于初始水平位置停止；第二步，通过位移传感器MTS检测机身的四个垂直位移，确定出最高点；第三步，用每个垂直位移的数值与最高点比较，直到试验台横向和纵向调平至最高水平点为止；如果在调平过程中出现油缸行程超程现象，报警且切断电源，从而实现对液压油路***的保护。
最后，从本文所描述的具体发明仅仅为本发明的具体实施方式。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构和方法或者超越本权利要求书定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，包括油缸(1)、液压泵(2)、电机(3)、溢流阀一(4)、二位二通电磁阀(5)、节流阀一(6)、油路一(L1)、油路二(L2)以及四个相同的阀控缸模块；所述的四个阀控缸模块与油路一(L1)和油路二(L2)相连；油路一(L1)与油缸(1)间连接有液压泵(2)和节流阀一(6)；液压泵(2)与节流阀一(6)间设有一油路六(L6)；油路六(L6)与油路二(L2)间设有一溢流阀一(4)和二位二通电磁阀(5)；溢流阀一(4)与二位二通电磁阀(5)并联；
所述的四个相同的阀控缸模块分别为阀控缸模块一(Ⅰ)、阀控缸模块二(Ⅱ)、阀控缸模块三(Ⅲ)及阀控缸模块四(Ⅳ)；四个相同的阀控缸模块都通过一套Z型函数的模糊PID算法控制，并且都设有相同的电液比例阀(7)、油路三(L3)、油路五(L5)及柱塞缸(11)；油路三(L3)与柱塞缸(11)的无杆腔接通，油路五(L5)与柱塞缸(11)的有杆腔接通；同时油路三(L3)上设有平衡阀(9)；油路五(L5)上设有液控单向阀(8)和单向节流阀(10)；液控单向阀(8)的K口通过油路四(L4)与油路三(L3)相连；
其特征在于：所述Z型函数的模糊PID算法控制步骤为：
首先确定出四点中的位置最高点，然后剩余三个加载点依据只升不降调平原则，实现液压油缸的同步驱动控制；即：当小吊机机身处于非水平状态时，第一步，给定高频响电液比例阀开度来调节阀口进入液压油缸的流量，从而使机身四角同时上移，直到机身处于初始水平位置停止；第二步，通过位移传感器MTS检测机身的四个垂直位移，确定出最高点；第三步，用每个垂直位移的数值与最高点比较，直到试验台横向和纵向调平至最高水平点为止。
2.根据权利要求1所述的一种同步驱动小吊机支腿的调平控制油路，其特征在于：如果在调平过程中出现油缸行程超程现象，将会报警且切断电源保护。
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