大直径管道安装台车液压系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及大直径管道施工技术领域，尤其涉及一种大直径管道安装台车液压系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着国家西部开发战略的实施，水资源的不均衡现象日益突出，长距离引水工程可以缓解地区间的水资源分配严重不平衡的现状，从而实现水资源的优化配置。引水工程多使用大直径管道作为主要的输送通道，且多位于山区，丘陵等复杂地形上。
3.目前，管道的施工通常需要由汽车将管道运至安装地点，借助吊车等机械进行安装。在地势条件复杂时，往往需要修建长距离的专用便道用于汽车运输。同时管道上需安装吊带或钢丝绳用于吊装，不仅成本增加，效率不高，也存在安全隐患，且容易受到天气的影响。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种大直径管道安装台车液压系统及其控制方法，旨在配合大直径管道安装台车使用，可稳定可靠的抓取管道。
5.为实现上述目的，本发明提供一种大直径管道安装台车液压系统，包括油箱、第一油泵、第一两位三通换向比例阀、第一三位四通电磁比例换向阀、第二三位四通电磁比例换向阀、第三三位四通电磁比例换向阀，其中，
6.所述第一三位四通电磁比例换向阀、第二三位四通电磁比例换向阀和第三三位四通电磁比例换向阀的a口分别与顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的无杆腔连通，第一三位四通电磁比例换向阀、第二三位四通电磁比例换向阀和第三三位四通电磁比例换向阀的b口分别与顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的有杆腔连通，第一三位四通电磁比例换向阀、第二三位四通电磁比例换向阀和第三三位四通电磁比例换向阀的p口均与第一两位三通换向比例阀的a口连通，第一三位四通电磁比例换向阀、第二三位四通电磁比例换向阀和第三三位四通电磁比例换向阀的t口均与第一两位三通换向比例阀的b口连通，第一两位三通换向比例阀的p口经第一油泵与油箱连通，第一两位三通换向比例阀的b口还与油箱连通。
7.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统还包括第四三位四通电磁比例换向阀，第四三位四通电磁比例换向阀的a口与行进油缸的无杆腔连通，第四三位四通电磁比例换向阀的b口与行进油缸的有杆腔连通，第四三位四通电磁比例换向阀的p口与第一两位三通换向比例阀的a口连通，第四三位四通电磁比例换向阀的t口分别与第一两位三通换向比例阀的b口连通。
8.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统还包括第一卸荷阀，第一卸荷阀的一端与油箱连通，另一端与第一两位三通换向比例阀与第一油泵之间的节点连通。
9.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统还包括第五三位四通电磁比例换向
阀、第六三位四通电磁比例换向阀、第二油泵和第二两位三通换向比例阀，其中，
10.第五三位四通电磁比例换向阀和第六三位四通电磁比例换向阀的a口分别与右推移油缸和左推移油缸的无杆腔连通，第五三位四通电磁比例换向阀和第六三位四通电磁比例换向阀的b口分别与右推移油缸和左推移油缸的有杆腔连通，第五三位四通电磁比例换向阀和第六三位四通电磁比例换向阀的p口均与第二两位三通换向比例阀的a口连通，第五三位四通电磁比例换向阀和第六三位四通电磁比例换向阀的t口均与第二两位三通换向比例阀的b口连通，第二两位三通换向比例阀的p口经第二油泵与油箱连通，第二两位三通换向比例阀的b口还与油箱连通。
11.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统还包括第二卸荷阀，第二卸荷阀的一端与油箱连通，另一端与第二两位三通换向比例阀与第二油泵之间的节点连通。
12.优选地，所述顶部抓取油缸、左侧抓取油缸、右侧抓取油缸均对应设置有压力传感器。
13.本发明进一步提出一种基于上述大直径管道安装台车液压系统的控制方法，包括以下步骤：
14.当接收抓取管道指令时，控制顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的伸缩杆同时伸出，当接近管道时，分别单独调整顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的伸缩杆使三个油缸均抱住管道，当顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的压力传感器压力值均达到预设保压压力时，顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸伸缩杆保持不动；
15.当接收到提升指令时，控制顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的伸缩杆均回缩，当顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力。
16.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
17.当接收到管道横移指令时，控制行进油缸的伸缩杆推出带动顶部抓取油缸整体横移，当顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸三者中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力，行进油缸横移到位后，控制顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸三者油缸对应的压力传感器压力值均达到预设保压压力。
18.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
19.当接收到管道下落指令时，控制顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的伸缩杆均伸出，从而控制管道下落，当顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力，管道下落到位后，控制顶部抓取油缸、左侧抓取油缸和右侧抓取油缸的伸缩杆均回缩。
20.优选地，所述大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
21.获取倾角传感器监测的倾角信息，根据倾角信息判断实时坡度大小；
22.当实时坡度值大于预设预警倾角时，控制器控制左推移油缸和右推移油缸的伸缩杆缩回或伸出，从而带动左推移油缸和右推移油缸对应的配重块移动，通过拉线式位移传
感器实时获取左推移油缸和右推移油缸的实际行程，控制器将油缸目标行程与油缸的实际行程对比，对第五三位四通电磁比例换向阀和第六三位四通电磁比例换向阀的输出电流进行闭环控制，使左推移油缸和右推移油缸精准停在目标的位置上。
23.本发明提出的大直径管道安装台车液压系统，可实现对机械爪的精确控制，从而避免管道抓取后松开的情况，保证了管道抓取和移动的稳定性。另外，本大直径管道安装台车液压系统对所有的油缸进行单独控制，一方面保证抓取、移动和下落管道时的稳定性，另一方面也保证了防倾覆机构的可靠性，可对台车进行精确配重控制，有效地防止台车倾覆。
附图说明
24.图1为本发明大直径管道安装台车液压系统配合使用的安装台车的主视结构示意图；
25.图2为本发明大直径管道安装台车液压系统配合使用的安装台车的后视结构示意图；
26.图3为本发明大直径管道安装台车液压系统配合使用的安装台车的侧视结构示意图；
27.图4为本发明大直径管道安装台车液压系统中机械爪抓取系统的原理示意图；
28.图5为本发明大直径管道安装台车液压系统中倾覆机构的原理示意图；
29.图6为本发明大直径管道安装台车液压系统中液压油缸布置示意图。
30.图中，1-框架梁，2-框架柱，3-顶部抓取油缸，4-左侧抓取油缸，5-右侧抓取油缸，6-机械爪，7-防倾覆机构，8-驱动机构，9-油缸安装支座，10-行进油缸，11-滑轨，12-待安装的管道，13-临时支座，14-油箱，15-第一油泵，16-第一两位三通换向比例阀，17-第一三位四通电磁比例换向阀，18-第二三位四通电磁比例换向阀，19-第三三位四通电磁比例换向阀，20-第一卸荷阀，21-第四三位四通电磁比例换向阀，22-第五三位四通电磁比例换向阀，23-第六三位四通电磁比例换向阀，24-第二油泵，25-第二两位三通换向比例阀，26-第二卸荷阀，29-行程开关，33-右推移油缸，34-左推移油缸，35-配重块。
31.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.本发明提出一种大直径管道安装台车液压系统。
35.参照图4至图6，本优选实施例中，一种大直径管道安装台车液压系统，包括油箱14、第一油泵15、第一两位三通换向比例阀16、第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18、第三三位四通电磁比例换向阀19，其中，
36.第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18和第三三位四
通电磁比例换向阀19的a口分别与顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的无杆腔连通，第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18和第三三位四通电磁比例换向阀19的b口分别与顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的有杆腔连通，第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18和第三三位四通电磁比例换向阀19的p口均与第一两位三通换向比例阀16的a口连通，第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18和第三三位四通电磁比例换向阀19的t口均与第一两位三通换向比例阀16的b口连通，第一两位三通换向比例阀16的p口经第一油泵15与油箱14连通，第一两位三通换向比例阀16的b口还与油箱14连通。
37.本大直径管道安装台车液压系统是用于大直径管道安装台车上的。参照图1至图3，大直径管道安装台车的结构如下。
38.大直径管道安装台车包括架体、顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4、右侧抓取油缸5以及机械爪6，其中，
39.顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5分别位于架体的顶部、左侧以及右侧，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩轴上均连接有机械爪6，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的机械爪6共同配合将位于架体内的管道进行抓取和提升。
40.具体地，架体包括左框架柱2、右框架柱2以及连接左框架柱2和右框架柱2顶部的框架梁1，左框架柱2和右框架柱2的底部均安装有滚轮，滚轮连接有驱动机构8，顶部抓取油缸3位于框架梁1上，左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5分别安装于左框架柱2和右框架柱2上。安装台车还包括安装于框架梁1上的行进油缸10，行进油缸10的伸缩轴与顶部抓取油缸3固定连接以驱动其相对于框架梁1横向移动。框架梁1上安装有滑轨11供顶部抓取油缸3行走。
41.大直径管道安装台车还包括用于在坡道上行驶时防止台车倾覆的防倾覆机构7。防倾覆机构7包括安装于架体上的倾角传感器、以及分别位于框架梁1前、后两端的两配重调整机构，该配重调整机构包括分别安装于框架梁1左右两侧的左推移油缸34和右推移油缸33，左推移油缸34和右推移油缸33的输出轴均固定连接有一配重块35。每一配重块35均对应设置一形程开关。本实施例中以设置有两左推移油缸34和两右推移油缸33为例具体说明。
42.进一步地，本大直径管道安装台车液压系统还包括第四三位四通电磁比例换向阀21，第四三位四通电磁比例换向阀21的a口与行进油缸10的无杆腔连通，第四三位四通电磁比例换向阀21的b口与行进油缸10的有杆腔连通，第四三位四通电磁比例换向阀21的p口与第一两位三通换向比例阀16的a口连通，第四三位四通电磁比例换向阀21的t口分别与第一两位三通换向比例阀16的b口连通。
43.进一步地，本大直径管道安装台车液压系统还包括第一卸荷阀20，第一卸荷阀20的一端与油箱14连通，另一端与第一两位三通换向比例阀16与第一油泵15之间的节点连通。
44.进一步地，参照图5和图6，本大直径管道安装台车液压系统还包括第五三位四通电磁比例换向阀22、第六三位四通电磁比例换向阀23、第二油泵24和第二两位三通换向比例阀25，其中，
45.第五三位四通电磁比例换向阀22和第六三位四通电磁比例换向阀23的a口分别与右推移油缸33和左推移油缸34的无杆腔连通，第五三位四通电磁比例换向阀22和第六三位四通电磁比例换向阀23的b口分别与右推移油缸33和左推移油缸34的有杆腔连通，第五三位四通电磁比例换向阀22和第六三位四通电磁比例换向阀23的p口均与第二两位三通换向比例阀25的a口连通，第五三位四通电磁比例换向阀22和第六三位四通电磁比例换向阀23的t口均与第二两位三通换向比例阀25的b口连通，第二两位三通换向比例阀25的p口经第二油泵24与油箱14连通，第二两位三通换向比例阀25的b口还与油箱14连通。
46.当设置两个左推移油缸34和两个右推移油缸33时，对应还设置有第七三位四通电磁比例换向阀和第八三位四通电磁比例换向阀。
47.进一步地，本大直径管道安装台车液压系统还包括第二卸荷阀26，第二卸荷阀26的一端与油箱14连通，另一端与第二两位三通换向比例阀25与第二油泵24之间的节点连通。
48.顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4、右侧抓取油缸5均对应设置有压力传感器。
49.参照图4，本大直径管道安装台车液压系统的工作原理如下。
50.启动第一油泵15的电机，此时第一卸荷阀20处于卸荷状态，第一卸荷阀20通电，第一油泵15向系统供油。
51.抓取重物：按下操作台的抓取重物按钮，控制器控制y10、y12、y14同时得电，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆同时伸出，当接近重物时，将第一三位四通电磁比例换向阀17、第二三位四通电磁比例换向阀18和第三三位四通电磁比例换向阀19联动改为单动，单独调节三个油缸微动，使三个油缸均抱住钢管，此时观察每个油缸上的压力传感器。当某个压力传感器显示压力《10mpa时，控制器自动响应，输出对应的电信号控制对应的三位四通电磁比例换向阀得电，使对应油缸伸出，直至压力保持在20mpa左右，电信号断开，此操作可保证钢管始终被箍紧，受力均衡。
52.提升重物：按下操作台提升重物按钮，控制器控制y11、y13、y15同时得电，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆同时缩回，在此过程中，当某个油缸的压力传感器显示压力《10mpa时，控制器自动响应，输出对应电信号控制电磁换向阀得电，使对应油缸伸出，直至压力保持在20mpa左右，电信号断开。提升到位后，观察每个油缸上的压力传感器是否保持在20mpa左右，如果满足，则断开提升重物按钮。
53.重物横移：按下操作台横移按钮，控制y16、y12、y15同时得电，从而控制机械爪6推动重物向一侧移动，在此过程中，当某个油缸的压力传感器显示压力《10mpa时，控制器自动响应，输出对应电信号控制对应的电磁换向阀得电，使对应油缸伸出，直至压力保持在20mpa左右，电信号断开。当横移到位后，观察每个油缸上的压力传感器是否保持在20mpa左右，如果满足，则断开横移重物按钮。
54.重物下落：按下操作台下降按钮，控制y10、y12、y14同时得电，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆同时伸出，使重物慢慢下落，在此过程中，当某个油缸的压力传感器显示压力《10mpa时，控制器自动响应，输出对应电信号控制电磁换向阀得电，使对应油缸伸出，直至压力保持在20mpa左右，电信号断开。当重物下落到位移传感器监测范围内时，各个比例阀接到控制器的电流信号控制，改变供给油缸的流量，各个油缸开始微动，以减少重物下落冲击。下落到位后，使y11得电、y13、y15同时得电，三个抓取油缸同时
缩回，到位后，断开重物下降按钮。
55.参照图5和图6，防倾覆机构7液压系统工作原理如下。
56.启动第二油泵24电机，此时第二卸荷阀26处于卸荷状态，第二卸荷阀26通电，第二油泵24向系统供油。
57.当台车经过上坡路段时，通过倾角传感器，判断实时坡度大小，当检测坡度发生变化时，传感器向控制器发射信号，控制器经过判断输出相应电信号控制两个第五三位四通电磁比例换向阀22均换到左位，此时两个右推移油缸33的伸缩杆均伸出，将对应的两个配重块35推到框架梁1右侧，到达目标位置后，两个第五三位四通电磁比例换向阀22均断电，油口回到中位，油缸停止动作，在双向液压锁作用下自锁保压。此时整车重心已前移，上坡时不会出现翻车。
58.当台车经过下坡路段时，通过倾角传感器，判断实时坡度大小，当检测坡度发生变化时，传感器向控制器发射信号，控制器经过判断输出相应电信号控制两个第六三位四通电磁比例换向阀23均换到左位，两个第五三位四通电磁比例换向阀22均换到右位，此时两个左推移油缸34伸出，两个右推移油缸33缩回，将中间两个配重块35推到框架梁1左侧，两侧配重块35缩回框架梁1中部，到达目标位置后，两个第六三位四通电磁比例换向阀23和两个第五三位四通电磁比例换向阀22依次断电，阀油口回到中位，油缸停止动作，在双向液压锁作用下自锁保压。此时整车重心已后移，下坡时不会出现倾覆。
59.本发明提出的大直径管道安装台车液压系统，可实现对机械爪6的精确控制，从而避免管道抓取后松开的情况，保证了管道抓取和移动的稳定性。另外，本大直径管道安装台车液压系统对所有的油缸进行单独控制，一方面保证抓取、移动和下落管道时的稳定性，另一方面也保证了防倾覆机构7的可靠性，可对台车进行精确配重控制，有效地防止台车倾覆。
60.本发明进一步提出一种大直径管道安装台车液压系统的控制方法。
61.本优选实施例中，一种基于上述大直径管道安装台车液压系统的控制方法，包括以下步骤：
62.当接收抓取管道指令时，控制顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆同时伸出，当接近管道时，分别单独调整顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆使三个油缸均抱住管道，当顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的压力传感器压力值均达到预设保压压力(如20mpa)时，顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5伸缩杆保持不动；
63.当接收到提升指令时，控制顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆均回缩，当顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力(如10mpa)时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力。
64.本大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
65.当接收到管道横移指令时，控制行进油缸10的伸缩杆推出带动顶部抓取油缸3整体横移，当顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5三者中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力，行进油缸10横移到位后，控制顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5三
者油缸对应的压力传感器压力值均达到预设保压压力。
66.本大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
67.当接收到管道下落指令时，控制顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆均伸出，从而控制管道下落，当顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5中某一油缸对应的压力传感器压力值未达到预设预警压力时，控制对应的油缸伸缩杆伸出直至油缸压力达到预设保压压力，管道下落到位后，控制顶部抓取油缸3、左侧抓取油缸4和右侧抓取油缸5的伸缩杆均回缩。
68.本大直径管道安装台车液压系统的控制方法还包括以下步骤：
69.获取倾角传感器监测的倾角信息，根据倾角信息判断实时坡度大小；
70.当实时坡度值大于预设预警倾角时，控制器控制左推移油缸34和右推移油缸33的伸缩杆缩回或伸出，从而带动左推移油缸34和右推移油缸33对应的配重块35移动，通过拉线式位移传感器实时获取左推移油缸34和右推移油缸33的实际行程，控制器将油缸目标行程与油缸的实际行程对比，对第五三位四通电磁比例换向阀22和第六三位四通电磁比例换向阀23的输出电流进行闭环控制，使左推移油缸34和右推移油缸33精准停在目标的位置上。
71.本发明提出的大直径管道安装台车液压系统的控制方法，可实现对管道抓取、移动以及下落过程中的精确控制。
72.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。