一种窄体绝缘高空作业升降平台液压控制系统及其方法与流程

本发明涉及工程机械，尤其涉及一种窄体绝缘高空作业升降平台液压控制系统及其方法。

背景技术：

1、绝缘型高空作业车作为带电作业的一种重要工具，在电力系统中得到了广泛的应用。目前在用的绝缘斗臂车、绝缘升降平台由于车体宽、作业支腿跨距大，多数采用蛙型腿或具有水平支腿，无法进入狭窄巷道，或者即使进入巷道，由于作业支腿跨距大或臂架结构回转占用大，阻碍交通等因素，无法开展不停电作业。而且现在在用的绝缘斗臂车液压控制系统基本都是采用汽车底盘发动机动力驱动油泵，绝缘升降平台大多采用汽油/柴油发动机动力驱动油泵，发动机噪音很大，很不适合在城区狭窄巷道内进行不停电作业。

2、目前绝缘斗臂车、绝缘高空作业升降平台有的采用电液比例控制系统，有的采用全液压控制系统，无论采用哪种控制系统，都要保证工作平台处的人员操作安全性，尤其是绝缘斗臂车或绝缘高空作业升降平台带电作业的安全更是必须要得到充分的保证。

3、绝缘高空作业升降平台一般分为下车操作和上车操作，下车操作即指对支腿的伸缩操作、或履带行走操作，上车操作即指臂架的起落、伸缩、回转等动作的操作。高空作业车是载人到高空进行作业，所以要求整车的稳定性要好，上装的稳定性是由下车液压支腿来保证的。一种情况是，当支腿支好撑实，但履带没有完全离开地面，如果误操作履带行走，会导致下车支腿损坏，则无法进行带电作业；另一种情况是，如果未伸出支腿就直接操作上车臂架各动作，可能会导致整车重心偏斜，可能会导致翻车等危险事故；再有一种情况是，当支腿支好后，上车臂架已离开臂支架，工作平台内的人员已在进行高空作业，这时如果误操作下车收支腿动作，同样可能会导致发生翻车等危险事故。上车臂架操作一般设有转台处操作和平台处处操作，无论在下车操作支腿、还是在转台操作臂架、或是在平台操作臂架，都需要保证整车所有动作的操作安全。

4、中国专利申请cn105288909a，一种具有双重保护的举高消防车上下车自动互锁装置，实现的技术方案为：采用液压先导卸荷阀组和机械互锁限位板、自复位气缸及传感器等多种元件，存在设计复杂、制造成本高、装配困难等问题，另外且存在的问题是：下车支腿如果出现软腿故障，其不仅限制了上车臂架无法动作、下车无法收支腿动作，同时下车也无法再伸支腿以保证车身平稳，即上车臂架、下车支腿所有动作均无法操作，对现场施救存在的一定的风险隐患。

5、中国专利cn201864543u，一种高空车上装支腿互锁装置，实现的技术方案是：采用电感式接近开关、支腿互锁阀、支腿信号阀、适配电源等元件，存在的问题是下车支腿未支好或发生软腿时，均是限制下车/上车所有动作不能操作，但当上车离开臂支架后，却没有限制不能操作收支腿，通俗地说，即是不伸支腿只能锁住上车不让臂架动作；而当臂离开臂支架上车在作业时却不能锁住下车不让支腿动作，不能实现上下车同时自动互锁功能，同样存在较大的危险隐患；另外还存在的问题同上，即如果出现软腿时，下车也无法再伸支腿以保证车身平稳，上车处于限动状态，也不能收车对现场作业、占道及平台内工作人员无法回落至地面等都存在一定的问题。

6、中国专利申请 cn121202063a小型履带式绝缘高空作业车，包括主臂组件、转台、履带底盘和支腿组件，还包括绝缘斗组件和小臂组件，绝缘斗组件安装在小臂组件上，小臂组件安装在主臂组件上，主臂组件安装在转台上，转台和支腿组件安装在履带底盘上。该专利完全从结构方面写出了各结构部件的安装连接，臂架及支腿动作通过油缸实现伸缩，下车行走通过马达驱动履带行走，没有提及整车液压系统具体是如何实现、如何控制的，也没有提及整车动作的操作安全是如何保证的，没有提及当动力源或电控出现故障时如何采取液压应急措施将平台内的工作人员放置地面，且该专利采用的是蛙型支腿结构形式，当支腿放下支撑好时，显而易见支腿跨距宽，根本无法进入老城区狭窄巷道进行带电作业。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种窄体绝缘高空作业升降平台的液压控制系统及控制方法，整车采用纯电控动力单元提供动力，并配有手动泵作为可靠的应急动力源，下车支腿同步垂直伸缩、履带高/低速直线行走、上车臂架所有动作采用电液比例智能控制系统，可实现支腿与臂架自动互锁、支腿与行走自动互锁安全控制，整车动作操控性能好，可靠性高，控制精准，不易发热，不易漏油，低噪音，低成本，节能环保。

2、技术方案：一种窄体绝缘高空作业升降平台液压控制系统，包括下车支腿及履带行走控制单元、上车臂架、主臂及平台；

3、所述下车支腿及行走控制单元包括手动泵、电控动力单元、齿轮泵、风冷散热器、回油过滤器、下车切换阀组、下车支腿行走阀组、行走马达总成、垂直腿油缸和垂直腿液压锁；用于完成下车垂直腿支撑到位或收回，以及整车行走的控制操作；

4、所述行走马达总成包括左侧行走马达总成和右侧行走马达总成，左侧行走马达总成和右侧行走马达总成的结构相同，分别包括行走马达、马达行走制动液控阀和马达高/低速切换先导阀；

5、所述上车臂架包括上车阀组、主臂升降油缸、主臂平衡阀、曲臂比例阀、曲臂变幅油缸、转台回转装置和平台回转装置；用于实现升降平台的不同作业高度/位置，满足各种作业工况的需求；

6、所述电控动力单元包括电机和电池组总成，所述电机与齿轮泵直连，齿轮泵和手动泵进油口分别与油箱相连，手动泵出口通过第一单向阀、齿轮泵出口通过第二单向阀均与高压过滤器进口相连，高压过滤器出口与下车切换阀组的进油口相连；下车切换阀组的总回油口依次通过风冷散热器、回油过滤器再与油箱相连；

7、所述电机根据整机作业工况共设三挡转速：一档为上车臂架作业转速，二档为支腿和履带爬坡低速行走转速，三档为履带平地高速行走转速；其中，电机参数设置按满足低速爬坡工况进行匹配，先计算出平地行走的阻力，再设定高速行走限压溢流阀，使得低速爬坡行走和高速平地行走的电机功率需求相当。

8、进一步，所述下车切换阀组包括整车溢流阀、高/低速行走切换控制阀、先导油路减压阀、上下车切换阀、高速行走限压溢流阀和高速行走限压控制阀；所述下车支腿行走阀组包括左侧行走马达控制阀、右侧行走马达控制阀、左前垂直腿控制阀、左后垂直腿控制阀、右后垂直腿控制阀、右前垂直腿控制阀和高压溢流阀；整车溢流阀的进油口p4、上下车切换阀的进油口p1、高/低速行走切换控制阀的进油口p2均与下车切换阀组的进油口p相连，上下车切换阀的回油口t1与整车溢流阀的回油口t4、高/低速行走切换控制阀的回油口t2、高速行走限压溢流阀的回油口t3、下车切换阀组的阀块第一回油口t5、下车切换阀组的阀块第二回油口t6、阀块总回油口t均通过阀块内部油道都相通；阀块第一回油口t5与上车阀组的回油口tf相连，阀块第二回油口t6与下车支腿行走阀组回油口te1相连，下车切换阀组的阀块总回油口t与油箱相连；

9、上下车切换阀的第一工作油口a1通过阀块油口a与上车阀组的进油口pf相连，上下车切换阀的第二工作油口b1通过阀块油口b与下车支腿行走阀组的进油口pe1相连，同时也与高速行走限压控制阀的进油口p3相连；高速行走限压控制阀的工作油口a3与高速行走限压溢流阀的进油口相连；

10、高/低速行走切换控制阀的第一工作油口a2通过先导油路减压阀出口c1与左侧马达高/低速切换先导阀的先导油口pas相连，先导油路减压阀出口c2与右侧马达高/低速切换先导阀的先导油口pbs相连；先导油路减压阀的泄油口d与油箱单独相连；

11、下车切换阀组的第一泄油口l1、第二泄油口l2分别与左侧行走马达总成泄油口ta、右侧行走马达总成的泄油口tb相连，所述下车切换阀阀组的第三泄油口l3与下车支腿行走阀组的泄油口tx相连，第一泄油口l1、第二泄油口l2、第三泄油口l3通过总泄油管l与油箱直接相连。

12、进一步，在高/低行走切换控制阀的进油口p2前，设置高/低速行走切换节流阀；在下车切换阀组的阀块第一回油口t5处，设置回油单向阀；所述回油单向阀与上车阀组回油口tf相连，作为背压阀将回油管路中的油液封存住，实现上车臂架各动作快速响应。

13、进一步，所述行走马达设置为双速液控排量，根据工况选择：平地时行走时，切换为小排量小扭矩高速快走；大仰角爬坡时，切换为大排量大扭矩低速慢走。

14、进一步，所述下车支腿行走阀组共包括六联控制阀，第一联～第六联分别为：左侧行走马达控制阀、右侧行走马达控制阀、左前垂直腿控制阀、左后垂直腿控制阀、右后垂直腿控制阀和右前垂直腿控制阀，左侧行走马达控制阀的第一工作油口c1、第二工作油口d1分别与左侧马达行走制动液控阀的第一进油口pa1、第二进油口pa2相连，右侧行走马达控制阀的第一工作油口c2、第二工作油口d2分别与右侧马达行走制动液控阀的第一进油口pb1、第二进油口pb2相连；所述四个垂直支腿控制阀的第一工作油口c3～c6通过垂直腿液压锁分别与四个垂直支腿缸的无杆腔相连，第二工作油口d3～d6通过垂直腿液压锁分别与四个垂直支腿缸的有杆腔相连。

15、进一步，下车支腿行走阀组中的第一联、第二联行走控制阀的中位机能为y型机能，第三联～第六联四个垂直腿控制阀的中位机能为o型机能。

16、进一步，所述下车支腿行走阀组为六联阀后补偿负载敏感电液比例多路阀，均带应急操作手柄，既能实现左、右侧行走马达驱动履带同步直线行走和四个垂直腿油缸同步升降的精准控制，也能实施手动应急操作。

17、进一步，所述上车阀组包括主臂升降控制阀、曲臂变幅控制阀、转台回转控制阀、平台回转控制阀、上车溢流阀和比例流量阀；主臂升降控制阀的第一工作油口f1通过主臂平衡阀与主臂升降油缸的无杆腔相连、第二工作油口g1通过主臂平衡阀与主臂升降油缸的有杆腔相连；

18、曲臂变幅控制阀的第一工作油口f2通过曲臂比例阀与曲臂变幅油缸的无杆腔相连，曲臂变幅控制阀的第二工作油口g2堵上不接，曲臂变幅油缸的有杆腔通过过滤接头与大气相通；

19、转台回转控制阀的第一工作油口f3、第二工作油口g3分别与转台回转装置相连，平台回转控制阀的第一工作油口f4、第二工作油口g4分别与平台回转装置相连；

20、控制臂架速度的比例流量阀设置带定位液压应急操作旋钮，主臂升降控制阀、曲臂变幅控制阀、转台回转控制阀、平台回转控制阀均为y型机能带液压应急操作手柄的电磁换向阀。

21、进一步，所述比例流量阀在电控失效时采用带定位的应急操作旋钮配合上车动作控制阀的液压应急手柄，对臂架的所有动作进行应急收车操作；

22、所述比例流量阀根据臂架平台各动作流量需求，分别设置不同流量配合各动作控制阀对臂架动作进行精准控制；

23、主臂升降油缸无杆腔同时设置旁通节流控制支路，并通过管路从臂内引出至转台；曲臂比例阀自带应急操作装置，且设置在转台上，实施应急收臂。

24、一种窄体绝缘高空作业升降平台液压控制方法，基于上述任一项所述液压控制系统，实现操作、整车应急收车的控制；具体控制方法如下：

25、ja）整车支腿与上车臂架自动互锁安全控制方法

26、整车无动作时，上下车切换阀失电处于中位，齿轮泵压力油通过上下车切换阀的中位m机能卸荷回油箱，下车垂直腿和上车臂架所有动作都无法操作；

27、下车垂直腿未支撑到位，不允许操作上车臂架各动作；

28、下车垂直腿全部支撑到位，允许操作上车臂架各动作；

29、上车绝缘曲臂未离开曲臂臂支架，允许操作下车支腿行走动作；

30、上车绝缘曲臂离开曲臂臂支架，不允许操作下车支腿行走动作；

31、jb）履带行走与支腿互锁安全控制方法

32、下车垂直腿未支撑，允许操作履带行走；

33、下车垂直腿已撑实，且履带没有离地，不允许操作履带行走；

34、jc）行走马达高/低速直线行走、节能、安全控制方法

35、爬坡低速行走：行走马达选择大排量大扭矩，选择低速模式；

36、平地高速行走：行走马达选择小排量小扭矩，选择高速模式；

37、直线行走控制：下车支腿行走阀组采用阀后补偿高性能比例阀组，确保左/右侧行走马达控制阀始终能按比例输出，保证履带长距离直线行走不跑偏；

38、电机过载安全保护控制：选择“低速”大扭矩高压力行走模式时，下车支腿行走阀组的高压溢流阀作为电机过载安全保护；选择“高速”行走模式时，下车切换阀组的高低速行走切换控制阀和高速行走限压控制阀同时得电换向：如果平地行走负载压力没有达到高速行走限压溢流阀的设定值，则继续行走；当遇到坑洼地面或需要转弯时，行走阻力如果大于高速行走限压溢流阀的设定值时，系统压力则通过高速行走限压溢流阀溢流直接回油箱；

39、另外，当平地行走遇到坑洼地面或转弯阻力大走动时，再手动切换选择“低速”模式即可继续行走；

40、jd）上车臂架动作控制方法

41、在下车支腿撑实后，上车臂架的各动作控制由比例流量阀根据需求设置不同电流参数；

42、je）整车应急操作控制方法

43、上车臂架应急收回：当电控出现故障，关闭整车电源，将下车切换阀组的上下车切换阀的应急操作旋钮旋进，同时将上车阀组的比例阀流量阀的带定位应急旋钮旋进，则上下车切换阀换向至上车，齿轮泵压力油进入上车阀组不卸荷，操作上车阀组相应动作控制阀的应急液压手柄，将上车臂架收回；应急操作完毕，及时将比例流量阀的应急旋钮、上下车切换阀的应急旋钮均旋出复位；

44、下车支腿应急收回：当电控出现故障，关闭整车电源，将下车切换阀组的上下车切换阀的应急操作旋钮旋进，则上下车切换阀换向至下车，齿轮泵压力油进入下车支腿行走阀组，操作相应支腿控制阀的液压应急手柄，将四个垂直腿收回；应急操作完毕，及时将上下车切换阀的应急旋钮旋出复位；

45、当电控动力单元、齿轮泵都失效，执行如下操作：

46、上车曲臂回收，无动力源状态，操作布置在下车的软轴应急操作按钮使曲臂比例阀换向，曲臂变幅油缸的无杆腔内液压油通过曲臂比例阀的节流流量控制支路经过曲臂变幅控制阀直接回油箱，曲臂变幅油缸依靠平台和绝缘曲臂自重，将绝缘曲臂缓慢收回；

47、上车主臂回收，无动力源状态，拆开主臂升降缸无杆腔引出的节流控制阀的管路堵头，主臂升降缸无杆腔内液压油通过旁通油路的节流控制阀直接回油箱，以缓慢的速度垂直下落，主臂依靠平台及主臂自身重量，将主臂缓慢收回；

48、下车支腿回收，使用手动泵应急动力源，将上下车切换阀的应急操作旋钮旋进，上下车切换阀切换至下车，再按压应急手动泵，操作各支腿控制阀的液压应急手柄，将四个垂直腿收回；应急操作完毕，及时将上下车切换阀的应急旋钮旋出复位。

49、本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

50、1、本发明的液压控制系统通过设置上下车切换阀、高/低速切换控制阀、高速行走限压溢流阀、高速行走限压控制阀、高压溢流阀、双排量行走马达、阀后补偿负载敏感比例阀等元件，确保绝缘高空作业升降平台内的工作人员进行带电作业时：实现支腿与臂架互锁的安全保护控制，履带行走与支腿互锁的安全保护控制，履带平地和大仰角爬坡高/低速直线行走及安全控制；四个垂直支腿同步升降的精准控制，支腿自动调平效果好；整机核心电控动力单元小型化匹配，低成本、低噪音、节能控制；车辆电控或主动力源都出现故障时，能有效、快速、省力将车辆臂架和支腿应急收回，将平台处工作人员安全放回地面。并且能匹配小型化电控动力单元，电机功率、电池组件等比传统匹配减小了一倍；

51、2、本发明的液压控制方法中上车臂架的各动作控制由比例流量阀根据需求设置不同电流参数，易于操作和控制；当电控出现故障，关闭整车电源，通过操作上下车切换阀的应急操作旋钮，分别上车臂架应急收回和下车支腿应急收回；或当电控动力单元、齿轮泵都失效，通过操作相应的应急操作旋钮或节流流量控制支路，实现上车主臂、上车曲臂和下车支腿应急回收，均能确保将平台处工作人员安全放回地面，提高了高空作业的安全性。