CN107738967A - 基于多级液压缸的升降装置及其控制方法 - Google Patents

基于多级液压缸的升降装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于多级液压缸的升降装置及其控制方法，该装置包括轿厢，轿厢内设置有速度传感器和楼层选择器，两侧设置有多级液压缸，该多级液压缸中的每级缸筒均设有入油口和排油口，液压缸的进油口与液压传动油路连通。通过控制器控制液压传动油路中的变量柱塞泵和电磁换向阀实现轿厢的上行和下降。并通过步进电机和数字调速阀控制液压传动油路中流量，实现轿厢的速度控制。有益效果：采用本发明的基于多级液压缸的升降装置，减小了液压电梯的能耗，节约能源，结构简单，便于操作，电梯行程长，可用于中高层楼层使用。

Description

基于多级液压缸的升降装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及升降设备领域，特别是涉及一种基于多级液压缸的升降装置及其控制方法。
背景技术
液压电梯与曳引电梯相比具有载重大，安全性和可靠性高的特点，但是，液压电梯同时也有结构复杂，能耗高等缺点，在越来越注重环保和低能耗的今天，液压电梯的应用范围也在逐渐缩小，现在，液压电梯只用于一些需要载重大或者地震频发区域。而目前，市场上的液压电梯全是定量泵节流调速液压***，通过节流调速阀旁路节流调速实现电梯的加速、匀速、减速，造成能量耗费很大，且还会造成***油温升高等现象，影响元件寿命。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于多级液压缸的升降装置及其控制方法，通过控制步进电机的运转，调节变量泵的变量机构，能控制进入液压油的流量大小，从而实现电梯上升时的加速、匀速、减速、停止，没有能量浪费。
技术方案如下：
一种基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：包括轿厢，轿厢设置有速度传感器和楼层选择器，所述轿厢的两侧设置有多级伸缩液压缸，该多级伸缩液压缸带动所述轿厢上下移动，所述多级伸缩液压缸的进油口与液压传动油路连通，该液压传动油路由控制器控制，所述速度传感器和楼层选择器与所述控制器连接；
所述液压传动油路包括主油管道，所述主油管道连通所述多级伸缩液压缸的进油口，所述主油管道分别通过进油管道和回油管道与油箱连通，所述进油管道上设置有变量柱塞泵，该变量柱塞泵的变量机构与步进电机连接，所述变量柱塞泵与主油管道之间的进油管道上设置有第一单向阀，所述回油管道上设置有电磁换向阀、数字调速阀和阻尼螺钉，所述电磁换向阀设置在靠近回油管道与主油管道连通处的位置，所述步进电机、电磁换向阀和数字调速阀均由控制器控制；
所述多级伸缩液压缸包括缸体和液压缸组，缸体底部设置进油口，所述液压缸组套设在所述缸体中，所述液压缸组包括N级液压缸，N级液压缸中前一级液压缸的活塞杆为后一级液压缸的缸筒；
所述N级液压缸的缸筒底部均开有入油口和排油口，所述入油口和排油口处分别设有向内开启的第一密封板和向外开启的第二密封板；
所述第一密封板和第二密封板分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧，所述第一密封板和第二密封板的一端与缸筒铰接。
采用上述结构，液压缸安装在电梯轿厢的两侧，液压缸可使电梯的行程更长。通过控制步进电机的运转，调节变量泵的变量机构，能控制进入液压油的流量大小，从而实现电梯上升时的加速、匀速、减速、停止，没有能量浪费。
电梯下降时靠电梯自重，不需要油泵以及电机运动，只是通过数字调速阀和阻尼螺钉调节液压油缸回油路上的节流口大小，从而实现电梯下降时的加速、匀速、减速、停止，没有能量浪费。
更进一步的，所述主油管道还设置有压力变送器，该压力变送器与所述控制器连接。
采用上述结构，在油路中液压过大时，能及时关停设备，避免设备被损坏。
更进一步的，所述变量柱塞泵的出油口处设置有压力管路过滤器，所述变量柱塞泵与第一单向阀的进油管道通过第一溢流管道与油箱连通，该第一溢流管道上设置有第一溢流阀，所述进油管道与油箱的连通处设置有第一吸油过滤器。
采用上述结构，溢流阀设定为电梯最高载重量的压力，当电梯液压***出现故障，***压力超过溢流阀设定压力时，油泵出来的液压油全部通过溢流阀流回油箱，避免损坏液压***。
吸油过滤器能过滤掉液压油中的杂质，增加液压传动装置的使用寿命。
更进一步的，所述主油管道还通过手动注油管道与油箱连通，所述手动注油管道上设置有手动泵，该手动泵与主油管道之间的手动注油管道上设置有第二单向阀。
采用上述结构，在柱塞变量泵或电机或者控制***出现问题时，能操作手动泵打出高压油，使轿厢上升到最近的层楼位置。
更进一步的，所述该手动泵与第二单向阀之间的手动注油管道通过第二溢流管道与油箱连通，所述第二溢流管道上设置有第二溢流阀，所述手动注油管道与油箱连通处设置有第二吸油过滤器。
采用上述结构，溢流阀设定为电梯最高载重量的压力，当电梯液压***出现故障，***压力超过溢流阀设定压力时，油泵出来的液压油全部通过溢流阀流回油箱，避免损坏液压***。
吸油过滤器能过滤掉液压油中的杂质，增加液压传动装置的使用寿命。
更进一步的，所述主油管道上还设置有压力表。
采用上述结构，能直接得出液压值，便于控制***故障时操作手动泵。
更进一步的，所述主油管道上还设置LB型管路防破安全阀。
采用上述结构，能避免油管破裂或***出现其他故障油缸快速下降，当油缸下降速度超过正常速度的30％时，LB型管路防破安全阀自动关闭，油缸停止下降。
更进一步的，所述入油口和排油口的周围分别设置有第一永磁铁和第二永磁铁，所述第一永磁铁和第二永磁铁分别设置在缸筒底部的内侧和外侧。
采用上述结构，永磁铁能吸附密封板，增加密封板的吸附力，避免密封板被低压液压油冲开。
更进一步的，所述入油口和排油口的周围分别设置有第一垫圈和第二垫圈，所述第一垫圈和第二垫圈分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧。
采用上述结构，能对密封板在返回原位置时起到缓冲作用，避免密封板把永磁铁损坏。
一种基于多级液压缸的升降装置的控制方法，其关键在于包括以下步骤：
步骤1、通过楼层选择器获取楼层选择信息；
步骤2、根据楼层信息选择楼层是上行还是下行，若是上行，则进入步骤3，若是下行，则进入步骤7；
步骤3、启动电机和步进电机，控制步进电机将变量柱塞泵的流量逐渐调大；
步骤4、获取速度传感器感应到的轿厢的上行速度；
步骤5、判定轿厢上行速度是否大于规定速度，若不是，则继续调大变量柱塞泵的流量，若是，则关闭步进电机；
步骤6、判定是否上行到达选择楼层，若不是，则返回继续判定，若是，则启动步进电机反转，控制步进电机将变量柱塞泵的流量调为0；
步骤7、控制电磁换向阀反转换向；
步骤8、控制数字调速阀，使轿厢匀速下行；
步骤9、判定轿厢是否下行达到选择楼层，若不是，则继续判定，若是，则控制电磁换向阀再次反转换向。
采用上述方法，能自动控制步进电机的运转，调节变量泵的变量机构，能控制进入液压油的流量大小，从而实现电梯上升时的加速、匀速、减速、停止，没有能量浪费。
有益效果：采用本发明的基于多级液压缸的升降装置及其控制方法，减小了液压电梯的能耗，节约能源，结构简单，便于操作，电梯行程长，可用于中高层楼层使用。
附图说明
图1为本发明的***结构图；
图2为图1中本发明的多级伸缩液压缸的结构图；
图3为图2中多级伸缩液压缸中入油口和排油口的结构图；
图4为本发明的控制***原理框图；
图5为本发明的方法原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，一种基于多级液压缸的升降装置及其控制方法，该升降装置包括轿厢(1)，轿厢(1)设置有速度传感器(2)和楼层选择器(3)，所述轿厢(1)的底部设置有多级伸缩液压缸(4)，该多级伸缩液压缸(4)带动所述轿厢(1)上下移动，所述多级伸缩液压缸(4)的进油口与液压传动油路连通，该液压传动油路由控制器控制，所述速度传感器(2)和楼层选择器(3)与所述控制器连接；
所述液压传动油路包括主油管道(5)，所述主油管道(5)连通所述多级伸缩液压缸(4)的进油口，所述主油管道(5)分别通过进油管道(6)和回油管道(7)与油箱连通，所述进油管道(6)上设置有变量柱塞泵(8)，该变量柱塞泵(8)的变量机构与步进电机(9)连接，所述变量柱塞泵(8)与主油管道(5)之间的进油管道(6)上设置有第一单向阀(10)，所述回油管道(7)上设置有电磁换向阀(11)、数字调速阀(12)和阻尼螺钉(13)，所述电磁换向阀(11)设置在靠近回油管道(7)与主油管道(5)连通处的位置，所述步进电机(9)、电磁换向阀(11)和数字调速阀(12)均由控制器控制；
所述多级伸缩液压缸(4)包括缸体(14)和液压缸组(15)，缸体(14)底部设置进油口，所述液压缸组(15)套设在所述缸体(14)中，所述液压缸组(15)包括N级液压缸，N级液压缸中前一级液压缸的活塞杆为后一级液压缸的缸筒；
所述N级液压缸的缸筒底部均开有入油口和排油口，所述入油口和排油口处分别设有向内开启的第一密封板(16)和向外开启的第二密封板(17)；
所述第一密封板(16)和第二密封板(17)分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧，所述第一密封板(16)和第二密封板(17)的一端与缸筒铰接。
所述主油管道(5)还设置有压力变送器(18)，该压力变送器(18)与所述控制器连接。
所述变量柱塞泵(8)的出油口处设置有压力管路过滤器(19)，所述变量柱塞泵(8)与第一单向阀(10)的进油管道(6)通过第一溢流管道(20)与油箱连通，该第一溢流管道(20)上设置有第一溢流阀(21)，所述进油管道(6)与油箱的连通处设置有第一吸油过滤器(22)。
所述主油管道(5)还通过手动注油管道(23)与油箱连通，所述手动注油管道(23)上设置有手动泵(24)，该手动泵(24)与主油管道(5)之间的手动注油管道(23)上设置有第二单向阀(25)。
所述该手动泵(24)与第二单向阀(25)之间的手动注油管道(23)通过第二溢流管道(26)与油箱连通，所述第二溢流管道(26)上设置有第二溢流阀(27)，所述手动注油管道(23)与油箱连通处设置有第二吸油过滤器(28)。
所述主油管道(5)上还设置有压力表(29)。
所述主油管道(5)上还设置LB型管路防破安全阀(30)。
所述入油口和排油口的周围分别设置有第一永磁铁(31)和第二永磁铁(32)，所述第一永磁铁(31)和第二永磁铁(32)分别设置在缸筒底部的内侧和外侧。
所述入油口和排油口的周围分别设置有第一垫圈(33)和第二垫圈(34)，所述第一垫圈(33)和第二垫圈(34)分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧。
一种基于多级液压缸的升降装置的控制方法包括以下步骤：
步骤1、通过楼层选择器(3)获取楼层选择信息；
步骤2、根据楼层信息选择楼层是上行还是下行，若是上行，则进入步骤3，若是下行，则进入步骤7；
步骤3、启动电机和步进电机(9)，控制步进电机(9)将变量柱塞泵(8)的流量逐渐调大；
步骤4、获取速度传感器(2)感应到的轿厢(1)的上行速度；
步骤5、判定轿厢(1)上行速度是否大于规定速度，若不是，则继续调大变量柱塞泵(8)的流量，若是，则关闭步进电机(9)；
步骤6、判定是否上行到达选择楼层，若不是，则返回继续判定，若是，则启动步进电机(9)反转，控制步进电机(9)将变量柱塞泵(8)的流量调为0；
步骤7、控制电磁换向阀(11)反转换向；
步骤8、控制数字调速阀(12)，使轿厢(1)匀速下行；
步骤9、判定轿厢(1)是否下行达到选择楼层，若不是，则继续判定，若是，则控制电磁换向阀(11)再次反转换向。
当液压电梯下降时，控制器控制电磁换向阀(11)反转换向，液压油从多级伸缩液压缸(4)1流入油箱中，从而使轿厢(1)下降。
控制器控制数字调速阀(12)调节液压油流速，使轿厢(1)加速下降，当下降速度达到规定速度后，控制器控制数字调速阀(12)保持此时的流速。轿厢(1)匀速下降。
当要到达选择楼层时，控制器控制数字调速阀(12)逐渐减小流速，轿厢(1)减速下降。当到达选择楼层时，控制器控制电磁换向阀(11)再次换向。液压油停止流动，轿厢(1)停止。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：包括轿厢(1)，轿厢(1)设置有速度传感器(2)和楼层选择器(3)，所述轿厢(1)的两侧设置有多级伸缩液压缸(4)，该多级伸缩液压缸(4)带动所述轿厢(1)上下移动，所述多级伸缩液压缸(4)的进油口与液压传动油路连通，该液压传动油路由控制器控制，所述速度传感器(2)和楼层选择器(3)与所述控制器连接；
所述液压传动油路包括主油管道(5)，所述主油管道(5)连通所述多级伸缩液压缸(4)的进油口，所述主油管道(5)分别通过进油管道(6)和回油管道(7)与油箱连通，所述进油管道(6)上设置有变量柱塞泵(8)，该变量柱塞泵(8)的变量机构与步进电机(9)连接，所述变量柱塞泵(8)与主油管道(5)之间的进油管道(6)上设置有第一单向阀(10)，所述回油管道(7)上设置有电磁换向阀(11)、数字调速阀(12)和阻尼螺钉(13)，所述电磁换向阀(11)设置在靠近回油管道(7)与主油管道(5)连通处的位置，所述步进电机(9)、电磁换向阀(11)和数字调速阀(12)均由控制器控制；
所述多级伸缩液压缸(4)包括缸体(14)和液压缸组(15)，缸体(14)底部设置进油口，所述液压缸组(15)套设在所述缸体(14)中，所述液压缸组(15)包括N级液压缸，N级液压缸中前一级液压缸的活塞杆为后一级液压缸的缸筒；
所述N级液压缸的缸筒底部均开有入油口和排油口，所述入油口和排油口处分别设有向内开启的第一密封板(16)和向外开启的第二密封板(17)；
所述第一密封板(16)和第二密封板(17)分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧，所述第一密封板(16)和第二密封板(17)的一端与缸筒铰接。
2.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述主油管道(5)还设置有压力变送器(18)，该压力变送器(18)与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述变量柱塞泵(8)的出油口处设置有压力管路过滤器(19)，所述变量柱塞泵(8)与第一单向阀(10)的进油管道(6)通过第一溢流管道(20)与油箱连通，该第一溢流管道(20)上设置有第一溢流阀(21)，所述进油管道(6)与油箱的连通处设置有第一吸油过滤器(22)。
4.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述主油管道(5)还通过手动注油管道(23)与油箱连通，所述手动注油管道(23)上设置有手动泵(24)，该手动泵(24)与主油管道(5)之间的手动注油管道(23)上设置有第二单向阀(25)。
5.根据权利要求6所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述该手动泵(24)与第二单向阀(25)之间的手动注油管道(23)通过第二溢流管道(26)与油箱连通，所述第二溢流管道(26)上设置有第二溢流阀(27)，所述手动注油管道(23)与油箱连通处设置有第二吸油过滤器(28)。
6.根据权利要求4所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述主油管道(5)上还设置有压力表(29)。
7.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述主油管道(5)上还设置LB型管路防破安全阀(30)。
8.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述入油口和排油口的周围分别设置有第一永磁铁(31)和第二永磁铁(32)，所述第一永磁铁(31)和第二永磁铁(32)分别设置在缸筒底部的内侧和外侧。
9.根据权利要求1所述基于多级液压缸的升降装置，其特征在于：所述入油口和排油口的周围分别设置有第一垫圈(33)和第二垫圈(34)，所述第一垫圈(33)和第二垫圈(34)分别设置在所述缸筒底部的内侧和外侧。
10.一种基于多级液压缸的升降装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、通过楼层选择器(3)获取楼层选择信息；
步骤2、根据楼层信息选择楼层是上行还是下行，若是上行，则进入步骤3，若是下行，则进入步骤7；
步骤3、启动电机和步进电机(9)，控制步进电机(9)将变量柱塞泵(8)的流量逐渐调大；
步骤4、获取速度传感器(2)感应到的轿厢(1)的上行速度；
步骤5、判定轿厢(1)上行速度是否大于规定速度，若不是，则继续调大变量柱塞泵(8)的流量，若是，则关闭步进电机(9)；
步骤6、判定是否上行到达选择楼层，若不是，则返回继续判定，若是，则启动步进电机(9)反转，控制步进电机(9)将变量柱塞泵(8)的流量调为0；
步骤7、控制电磁换向阀(11)反转换向；
步骤8、控制数字调速阀(12)，使轿厢(1)匀速下行；
步骤9、判定轿厢(1)是否下行达到选择楼层，若不是，则继续判定，若是，则控制电磁换向阀(11)再次反转换向。
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