一种臂架自重缩回控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及高空作业车领域，特别是涉及一种臂架自重缩回控制系统及控制方法。


背景技术：

2.目前，高空作业车是运送工作人员和使用器材至高空对位于高空的设备进行安装、维护、清洗的专用特种车辆，与搭脚手架、梯子等传统的作业方式相比具有作业性能好、作业效率高、作业安全等优点，目前广泛应用于电力、交通、石化、通信、园林等基础设施行业。目前，普遍使用的高空作业车为节能考虑，在停车后进行高空作用时，液压升降系统采用电驱动，以降低发动机油耗。但是液压升降系统能耗较大，而车载电池的容量有限使得电池耗电较快，减少了作业时间。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种臂架自重缩回控制系统及控制方法，能够有效的降低高空作业车进行高空作业时的能耗，延长作业时间。
4.根据本发明的第一方面实施例的一种臂架自重缩回控制系统，包括：伸缩液压缸、油泵、比例阀、传感器、控制部件，所述伸缩液压缸内部设有用于举升载荷的活塞杆，所述活塞杆将所述伸缩液压缸内部分隔为有杆腔与无杆腔；所述油泵的进油口连接有用于储存液压油的油箱，所述油泵的出油口与所述有杆腔相连通；所述比例阀分别连接所述油箱和所述无杆腔，所述比例阀用于控制从所述无杆腔流回所述油箱的液压油的流量；所述传感器用于检测所述活塞杆运动速度；所述控制部件用于接收所述传感器的检测结果并根据所述传感器的检测结果，依次控制所述油泵的转速与所述比例阀开度。
5.根据本发明实施例的一种臂架自重缩回控制系统，至少具有如下技术效果：本发明实施例提供的一种臂架自重缩回控制系统，活塞杆在载荷的重力下缩回时，油泵将液压油输送至有杆腔，无杆腔内空间被压缩，无杆腔中的液压油经过比例阀流动至油箱中，传感器检测活塞杆运动的速度，载荷下降速度过快时，控制部件能降低油泵的转速，以降低有杆腔内的液压油压力，从而降低活塞杆运动的速度，直到油泵完全停止后再控制比例阀开度，减少从无杆腔流动到比例阀的液压油流量，从而进一步控制活塞杆运动的速度。在活塞杆缩回的工作状态下，依靠载荷的重力辅助将活塞杆缩回，有效的减少油泵的能量消耗，延长了工作时间。
6.根据本发明的一些实施例，所述油泵连接有第一电磁阀与第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀均为两位三通电磁阀，所述第一电磁阀具有第一工作油口a、第一进油口b、第一回油口c，所述第二电磁阀具有第二工作油口d、第二进油口e、第二回油口f，所述第一工作油口a和所述第二工作油口d均与所述油泵的出油口相连，所述第一进油口b通过所述比例阀与所述无杆腔相连，所述第二进油口e与所述有杆腔相连，所述第一回油口
c和所述第二回油口f均与所述油箱相连。
7.根据本发明的一些实施例，所述第二进油口e与所述有杆腔之间连接有第一外控溢流阀，所述第一外控溢流阀的控制口与所述第一进油口b相连，当所述第一进油口b无压力时，所述第一外控溢流阀关闭以使所述第二进油口e与所述有杆腔隔断，当所述第一进油口b有压力时，所述第一外控溢流阀打开以使所述第二进油口e与所述有杆腔连通。
8.根据本发明的一些实施例，所述第二进油口e连接有第一单向阀，所述第一单向阀远离所述第二进油口e的一端与所述有杆腔相连，所述第一单向阀用于防止所述有杆腔中液压油通过所述第一单向阀流向所述第二进油口e。
9.根据本发明的一些实施例，所述比例阀与所述无杆腔之间设有开关阀，所述开关阀用于控制所述比例阀与所述无杆腔之间的通断。
10.根据本发明的一些实施例，所述第一进油口b连接有溢流阀，所述溢流阀用于限制所述第一进油口b处的最高压力。
11.根据本发明的一些实施例，所述油泵出油口与所述有杆腔之间设有油压控制阀组，所述油压控制阀组用于控制所述活塞杆伸出时所述无杆腔中的压力。
12.本发明还提供一种臂架自重缩回控制系统控制方法，包括以下步骤
13.s1：所述伸缩液压缸在伸出后需要缩回时，切换所述第一电磁阀，使所述第一进油口b与所述第一回油口c相通，切换所述第二电磁阀，使所述第二进油口e与所述第二工作油口d相通。
14.s2：启动所述油泵把液压油从所述油箱输送到所述油压控制阀组，调节压力后输送到所述第二电磁阀的所述第二工作油口d，液压油流过所述第二电磁阀并从所述第二进油口e流经所述第一单向阀从而进入所述有杆腔，液压油在所述有杆腔中推动所述活塞杆运动，所述无杆腔中液压油被压缩，打开所述比例阀和所述开关阀，所述无杆腔中的液压油流经所述比例阀和所述开关阀并回流至所述油箱。
15.s3：使用所述传感器检测所述活塞杆运动速度，并将检测结果传输至所述控制部件。
16.s4：所述控制部件根据所述传感器的检测结果，控制所述油泵的转速与所述比例阀开度。
17.根据本发明的一些实施例，所述步骤s4中，当所述控制部件接收到的所述传感器的检测结果大于预制设定的安全数值时，降低所述油泵转速直到所述油泵的转速等于零，则切换所述第二电磁阀，使所述第二进油口e与所述第二回油口f相通，然后降低所述比例阀开度。
18.根据本发明的一些实施例，所述步骤s4中，当所述控制部件接收到的所述传感器的检测结果小于预制设定的安全数值时，所述控制部件将检测所述比例阀开度，若所述比例阀开度未全开，则增加所述比例阀开度；若所述比例阀开度已经全开，则增加所述油泵的转速并切换所述第二电磁阀使所述第二进油口e与所述第二工作油口d相通。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
21.图1是本发明第一实施例的总体示意图；
22.图2是本发明第二实施例的总体示意图。
23.附图标记：
24.伸缩液压缸100、活塞杆110、有杆腔120、无杆腔130；
25.油泵200、第二单向阀201、油箱210、滤网211、第一电磁阀220、第二电磁阀230、第一外控溢流阀240、第一单向阀250、开关阀260、溢流阀270、第二外控溢流阀280；
26.比例阀300；
27.油压控制阀组400；
28.a
‑
第一电磁阀220的第一工作油口；
29.b
‑
第一电磁阀220的第一进油口；
30.c
‑
第一电磁阀220的第一回油口；
31.d
‑
第二电磁阀230的第二工作油口；
32.e
‑
第二电磁阀230的第二进油口；
33.f
‑
第二电磁阀230的第二回油口。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.参照图1，本发明实施例的一种臂架自重缩回控制系统，包括：伸缩液压缸100、油泵200、比例阀300、传感器、控制部件，伸缩液压缸100内部设有用于举升载荷的活塞杆110，活塞杆110能沿伸缩液压缸100内壁活动。活塞杆110末端的活塞将伸缩液压缸100内部分隔为有杆腔120与无杆腔130；活塞杆110远离活塞的一端与臂架、高空作业平台等载荷相连。油泵200优先选用柱塞泵，油泵200的进油口设置有滤网211，以减少进入油泵200的杂质，提高油泵200使用寿命。油泵200的进油口连接有用于储存液压油的油箱210，油泵200出油口
与有杆腔120相连通，油泵200将液压油从油箱210输送至有杆腔120；比例阀300分别连接油箱210和无杆腔130，比例阀300用于控制从无杆腔130流回油箱210的液压油的流量；传感器用于检测活塞杆110运动速度。传感器与控制部件在图1中未画出。可以预见的是，传感器能选用长度传感器、距离传感器等能直接或间接测量活塞杆110运动速度的传感器，传感器测量到臂架的长度，然后通过长度传感器的反馈信号计算出活塞杆的运动速度。控制部件用于接收传感器的检测结果，活塞杆110运动的速度当大于设定值时，控制部件能降低油泵200的转速，以降低有杆腔120内的液压油压力，降低活塞杆110运动的速度，以减少油泵200的电能消耗。当油泵200完全停止后，油泵200不再消耗电能，此时控制部件控制比例阀300开度，减少从无杆腔130流动到比例阀300的液压油流量，从而控制活塞杆110运动的速度。
38.本发明提供的一种臂架自重缩回控制系统，活塞杆110在载荷的重力下缩回时，油泵200将液压油输送至有杆腔120，无杆腔130内空间被压缩，无杆腔130中的液压油经过比例阀300流动至油箱210中，传感器检测活塞杆110运动的速度，载荷下降速度过快时，控制部件能降低油泵200的转速，以降低有杆腔120内的液压油压力，从而降低活塞杆110运动的速度，直到油泵200完全停止后再控制比例阀300开度，减少从无杆腔130流动到比例阀300的液压油流量，从而进一步控制活塞杆110运动的速度。在活塞杆110缩回的工作状态下，依靠载荷的重力辅助将活塞杆110缩回，有效的减少油泵200的能量消耗，延长了工作时间。
39.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，油泵200出油口分别连接有第一电磁阀220与第二电磁阀230，第一电磁阀220与第二电磁阀230均为两位三通电磁阀，第一电磁阀220具有第一工作油口a、第一进油口b、第一回油口c，第二电磁阀230具有第二工作油口d、第二进油口e、第二回油口f，第一工作油口a和第二工作油口d均与油压控制阀组400相连，第一进油口b通过比例阀300与无杆腔130相连，第二进油口e与有杆腔120相连，第一回油口c和第二回油口f均与油箱210相连。第一电磁阀220具有第一状态与第二状态，第一电磁阀220处于第一状态时，第一工作油口a与第一进油口b相通。第一电磁阀220处于第二状态时，第一进油口b与第一回油口c相通，第二电磁阀230具有第三状态和第四状态，第二电磁阀230处于第三状态时，第二工作油口d与第二进油口e相通，第二电磁阀230处于第四状态时，第二进油口e与第二回油口f相通，通过切换第一电磁阀220能使无杆腔130依次与油泵200和油箱210相连，通过切换第二电磁阀230能使有杆腔120依次与油泵200和油箱210相连。油泵200输出的液压油能依次进入有杆腔120和无杆腔130，从而依次实现活塞杆110的缩回和伸出。
40.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，第二进油口e与有杆腔120之间连接有第一外控溢流阀240，第一外控溢流阀240的控制口与第一进油口b相连，当第一进油口b无压力时，第一外控溢流阀240关闭以使第二进油口e与有杆腔120隔断，当第一进油口b有压力时，第一外控溢流阀240打开以使第二进油口e与有杆腔120连通，在活塞杆110需要保持静止，停止油泵200，关闭比例阀300将无杆腔130隔断，第一外控溢流阀240的控制口压力消失，使第一外控溢流阀240将有杆腔120隔断，此时油泵200不工作也能使活塞杆110被固定在伸缩液压缸100内，有效的节约了能量。
41.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，第二进油口e连接有第一单向阀250，第一单向阀250远离第二进油口e的一端与有杆腔120相连，第一单向阀250用于防止有杆腔120中液压油通过第一单向阀250流向第二进油口e。在活塞杆110缩回时，第一外控溢流阀
240处于关闭状态，液压油能通过第一单向阀250进入有杆腔120中，有利于活塞杆110缩回。
42.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，比例阀300与无杆腔130之间设有开关阀260，开关阀260用于控制比例阀300与无杆腔130之间的通断，开关阀260的密封性优于比例阀300，能防止在活塞杆110静止时由于比例阀300产生泄露导致活塞杆110缩回。
43.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，第一进油口b连接有溢流阀270，溢流阀270开启压力为145bar。溢流阀270用于限制第一进油口b处的最高压力，溢流阀270在正常工作情况处于关闭状态，在载荷过大以及发生管道堵塞的情况下，油泵200持续运行有可能使管路内压力不断增大，此时溢流阀270能有效的限制第一进油口b处的最高压力，以防止管路损坏。
44.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，油箱210连接有第二单向阀201，第二回油口f与第二进油口e分别和第二单向阀201远离油箱210的一端相连，第二单向阀201用于防止油箱中的液压油流动至第二回油口f与第二进油口e。
45.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，油泵200出油口与有杆腔120之间设有油压控制阀组400，油压控制阀组400为多个节流阀或者电磁阀组成，油压控制阀组400为现有技术，不再详述。油压控制阀组400通过节流作用来控制油泵200出油口处的压力，防止油泵200出油口处压力过高而损坏液压管路。
46.参照图1，在本发明的第一具体实施例中，油泵200出油口与有杆腔120之间设有油压控制阀组400，油压控制阀组400为多个节流阀或者电磁阀组成，油压控制阀组400为现有技术，不再详述。油压控制阀组400通过节流作用来控制油泵200出油口后的压力，控制活塞杆110伸出时所述无杆腔130中的压力，从而控制活塞杆110的伸出速度。
47.参照图2，在本发明的第二具体实施例中，无杆腔130与第一进油口b之间连接有第二外控溢流阀280和第三单向阀，比例阀300与开关阀260设置在无杆腔130与油箱210之间，第二外控溢流阀280的控制口与第二进油口e相连，在活塞杆110缩回时，同样能通过控制比例阀300的开度以调节活塞杆110缩回速度。
48.参照图2，在本发明的第二具体实施例缩回的工作步骤为：切换第一电磁阀220至第一状态，切换第二电磁阀230至第三状态，启动油泵200，液压油从油箱210输送到油压控制阀组400，油压控制阀组400节流调节压力后输送到第二电磁阀230的第二工作油口d，液压油流过第二电磁阀230并从第二进油口e，液压油从第二进油口e流经第一单向阀250从而进入有杆腔120，第二外控溢流阀280的控制口由于第二进油口e的液压油压力而将第二外控溢流阀280打开，无杆腔130中的液压油从第二外控溢流阀280流动到第一电磁阀220，然后回流至油箱，传感器检测活塞杆110运动速度，当控制部件接收到的传感器的检测结果大于预制设定的安全数值时，将检测油泵200的转速，若油泵200的转速大于零，则降低油泵200转速，油泵200转速降低后使有杆腔120中液压油压力下降，直到油泵200停止运行。若油泵200的转速等于零，打开比例阀300和开关阀260，无杆腔130中的液压油经过开关阀260和比例阀300直接回到油箱，控制部件控制比例阀300的开度，调节经过比例阀300的液压油流量，以控制活塞杆110运动速度。
49.本发明还提供一种臂架自重缩回控制系统控制方法，用于控制第一具体实施例中的臂架自重缩回控制系统，包括如下步骤：
50.s1：伸缩液压缸100在伸出后需要缩回时，切换第一电磁阀220至第一状态，使第一
进油口b与第一回油口c相通，切换第二电磁阀230至第三状态，使第二进油口e与第二工作油口d相通。
51.s2：启动油泵200把液压油从油箱210输送到油压控制阀组400，油压控制阀组400节流调节压力后输送到第二电磁阀230的第二工作油口d，液压油流过第二电磁阀230并从第二进油口e，液压油从第二进油口e流经第一单向阀250从而进入有杆腔120，液压油在有杆腔120中推动活塞杆110，活塞杆110在外界载荷与有杆腔120中液压油压力的推动下向无杆腔130运动缩回，无杆腔130中液压油被压缩，然后打开比例阀300和开关阀260，无杆腔130中的液压油流经比例阀300和开关阀260到达第一进油口b，液压油流经第一电磁阀220并从第一回油口c回流至油箱210。
52.s3：使用传感器检测活塞杆110运动速度，并将检测结果传输至控制部件。
53.s4：控制部件根据传感器的检测结果，分别控制油泵200的转速与比例阀300开度。
54.在本发明的第一具体实施例中，在步骤s4中，当控制部件接收到的传感器的检测结果大于预制设定的安全数值时，将检测油泵200的转速，若油泵200的转速大于零，则降低油泵200转速，油泵200转速降低后使有杆腔120中液压油压力下降，活塞杆110速度变慢，此时能降低油泵200的电量消耗；若油泵200的转速等于零，则切换第二电磁阀230至第四状态，使第二进油口e与第二回油口f相通，然后降低比例阀300开度，无杆腔130中的液压油经过开关阀260，然后经过比例阀300节流回流至第二回油口f，此时有杆腔120中由于载荷推动产生负压，液压油被吸入有杆腔120。
55.在本发明的第一具体实施例中，在步骤s4中，当控制部件接收到的传感器的检测结果小于预制设定的安全数值时，控制部件将检测比例阀300开度，若比例阀300开度未全开，则增加比例阀300开度，以提高活塞杆110缩回速度；若比例阀300开度已经全开，则增加油泵200的转速并切换第二电磁阀230至第三状态使第二进油口e与第二工作油口d相通，使液压油流过第二电磁阀230并从第二进油口e，液压油从第二进油口e流经第一单向阀250，从而进入有杆腔120以推动活塞杆110，加快活塞杆110缩回速度。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
57.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。