一种气液混合式快速起竖系统

技术特征：
1.一种气液混合式快速起竖系统，用于特种车辆的快速起竖，同时具有蓄能器充油，回路保护和快速锁止功能，其特征在于：包括液压源(1)、控制插装阀组(2)、蓄能器辅助动力源(3)、蓄能器控制阀组(4)、保护阀组(5)、无杆腔阀组(6)、有杆腔阀组(7)、多级液压缸(8)和油箱(9)，其中：液压源(1)通过管路分别与控制插装阀组(2)和蓄能器控制阀组(4)连接，控制插装阀组(2)经蓄能器控制阀组(4)与保护阀组(5)，无杆腔阀组(6)和有杆腔阀组(7)连接，蓄能器辅助动力源(3)通过管路与蓄能器控制阀组(4)连接，保护阀组(5)经无杆腔阀组(6)与多级液压缸(8)无杆腔连接，保护阀组(5)经有杆腔阀组(7)与多级液压缸(8)有杆腔连接，油箱(9)通过管路同时与液压源(1)、蓄能器辅助动力源(3)和保护阀组(5)连接。2.根据权利要求1所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述液压源(1)包括伺服电机(1a)、液压泵(1b)、滤油器(1c)和第一压力检测计(1d)；伺服电机(1a)与液压泵(1b)同轴连接，液压泵(1b)的a口通过管路分别与控制插装阀组(2)和蓄能器控制阀组(4)连接，为系统提供负载所需的压力与流量，液压泵(1b)为双作用液压泵，液压泵(1b)的b口与控制插装阀组(2)连接，同时液压泵(1b)的b口通过滤油器(1c)与油箱(9)连接，滤油器(1c)用来过滤油液杂质，油箱(9)起到储存液压油及散热的作用，第一压力检测计(1d)放置于液压泵(1b)的b口处，用来监测液压泵(1b)b口处的实时压力。3.根据权利要求2所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述控制插装阀组(2)包括第一插装阀(2a)、第一电磁换向阀(2b)、第二插装阀(2c)和第二电磁换向阀(2d)；第一电磁换向阀(2b)的p口与第一插装阀(2a)的b口连通，第一电磁换向阀(2b)的a口与第一插装阀(2a)的c口连通，第一电磁换向阀(2b)的t口通过管路接回油箱(9)，第一电磁换向阀(2b)用来控制第一插装阀(2a)的开闭；第二电磁换向阀(2d)的p口与第二插装阀(2c)的b口连通，第二电磁换向阀(2d)的a口与第二插装阀(2c)的c口连通，第二电磁换向阀(2d)的t口通过管路接回油箱(9)，第二电磁换向阀(2d)用来控制第二插装阀(2c)的开闭；第一插装阀(2a)的a口与液压泵(1b)的a口和蓄能器控制阀组(4)直接连通，第一插装阀(2a)的b口与蓄能器控制阀组(4)、保护阀组(5)和无杆腔阀组(6)连接，第二插装阀(2c)的a口与液压泵(1b)的b口直接连通，第二插装阀(2c)的b口通过管路与保护阀组(5)和有杆腔阀组(7)连接；控制插装阀组(2)用来进行起竖功能与蓄能器充油功能的切换。4.根据权利要求3所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述蓄能器辅助动力源(3)包括蓄能器(3a)、第二压力检测计(3b)和第一溢流阀(3c)；蓄能器(3a)的出油口通过管路直接与蓄能器控制阀组(4)连接，蓄能器(3a)为系统提供高压大流量油液，推动多级液压缸(8)活塞杆快速伸出，达到快速起竖的目的；第一溢流阀(3c)串联在蓄能器(3a)和油箱(9)之间，是蓄能器辅助动力源(3)的安全阀，当系统超压时，第一溢流阀(3c)打开，蓄能器(3a)的高压油液直接流回油箱(9)，系统卸荷，第二压力检测计(3b)接在蓄能器(3a)的出口处检测蓄能器(3a)出口压力。5.根据权利要求4所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述蓄能器控制阀组(4)包括第三插装阀(4a)、第三电磁换向阀(4b)、第四插装阀(4c)和第四电磁换向阀(4d)；第三电磁换向阀(4b)的p口与第三插装阀(4a)的b口连通，第三电磁换向阀(4b)的a口与第三插装阀(4a)的c口连通，第三电磁换向阀(4b)的t口通过管路接回油箱(9)，第三电磁换向阀(4b)用来控制第三插装阀(4a)的开闭；第四电磁换向阀(4d)的p口与第四插装阀(4c)的b口连通，第四电磁换向阀(4d)的a口与第四插装阀(4c)的c口连通，第四电磁换向阀(4d)的t
口通过管路接油箱(9)，第四电磁换向阀(4d)用来控制第四插装阀(4c)的开闭；第三插装阀(4a)的b口通过管路与第四插装阀(4c)的a口连通，第三插装阀(4a)的a口通过管路与第一插装阀(2a)的a口连通，同时第三插装阀(4a)的a口通过管路与液压泵(1b)的a口连接，第四插装阀(4c)的b口通过管路与第一插装阀(2a)的b口连通， 同时第四插装阀(4c)的b口与保护阀组(5)和无杆腔阀组(6)连接；第四插装阀(4c)的a口通过管路与蓄能器(3a)连通，蓄能器控制阀组(4)用来控制蓄能器辅助动力源(3)的充放油进程。6.根据权利要求5所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述保护阀组(5)包括第一液控方向阀(5a)、第二液控方向阀(5b)、第一平衡阀(5c)、第二平衡阀(5d)、第二溢流阀(5e)和第三溢流阀(5f)；第一液控方向阀(5a)的a口与第二平衡阀(5d)先导口(c口)连通，第一液控方向阀(5a)的t口通过管路接油箱(9)；第二液控方向阀(5b)的a口与第一平衡阀(5c)先导口(c口)连通，第二液控方向阀(5b)的t口通过管路接回油箱(9)，第一平衡阀(5c)和第二平衡阀(5d)用于减小起竖过重心后的压力突变，同时保证回平时的系统安全；第二溢流阀(5e)串联在无杆腔阀组(6)和油箱(9)之间，限制多级液压缸(8)无杆腔的工作压力，在系统超压时打开卸荷；第三溢流阀(5f)串联在有杆腔阀组(7)和油箱(9)之间，限制多级液压缸(8)有杆腔的工作压力，在系统超压时打开卸荷；第一液控方向阀(5a)的p口、第一平衡阀(5c)的a口、第二溢流阀(5e)的进油口与第一插装阀(2a)的b口、第四插装阀(4c)的b口和无杆腔阀组(6)连通，第二液控方向阀(5b)的p口、第二平衡阀(5d)的a口、第三溢流阀(5f)的进油口与第二插装阀(2c)的b口和有杆腔阀组(7)连通。7.根据权利要求6所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述无杆腔阀组(6)包括第五插装阀(6a)、第五电磁换向阀(6b)和第一节流孔(6c)；第一节流孔(6c)串联在第五插装阀(6a)的c口和第五电磁换向阀(6b)的a口之间，第五电磁换向阀(6b)的p口与第五插装阀(6a)的b口连通，用来控制第五插装阀(6a)的开闭；第五插装阀(6a)的a口通过管路分别与第一插装阀(2a)的b口、第四插装阀(4c)的b口、第一液控方向阀(5a)的p口、第一平衡阀(5c)的a口和第二溢流阀(5e)的进油口连接，第五插装阀(6a)的b口通过管路与多级液压缸(8)的无杆腔连接，无杆腔阀组(6)用来控制多级液压缸(8)无杆腔油路的开断。8.根据权利要求7所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：所述有杆腔阀组(7)包括第六插装阀(7a)、第六电磁换向阀(7b)和第二节流孔(7c)；第二节流孔(7c)串联在第六插装阀(7a)的c口和第六电磁换向阀(7b)的a口之间，第六电磁换向阀(7b)的p口与第六插装阀(7a)的b口连通，用来控制第六插装阀(7a)的开闭；第六插装阀(7a)的a口通过管路分别与第二插装阀(2c)的b口、第二液控方向阀(5b)的p口、第二平衡阀(5d)的a口和第三溢流阀(5f)的进油口连接，第六插装阀(7a)的b口通过管路与多级液压缸(8)的有杆腔连接，有杆腔阀组(7)用来控制多级液压缸(8)有杆腔油路的开断。9.根据权利要求8所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于：上述所有电磁换向阀均为二位三通电磁换向阀，由电信号直接进行控制，电磁换向阀控制其所接通的插装阀的开闭，当电磁换向阀的a口与t口连通时，插装阀打开；当电磁换向阀的p口与a口连通时，插装阀关闭。10.根据权利要求9所述的气液混合式快速起竖系统，其特征在于，系统具有快速起竖与回平，蓄能器充油，回路锁止的功能；起竖过程如下：伺服电机(1a)驱动液压泵(1b)工作，第一插装阀(2a)、第二插装阀
(2c)、第五插装阀(6a)和第六插装阀(7a)打开，液压泵(1b)提供的油液依次经第一插装阀(2a)和第五插装阀(6a)进入多级液压缸(8)的无杆腔，同时第三插装阀(4a)关闭，油液不会经第三插装阀(4a)流失，第四插装阀(4c)打开，蓄能器(3a)的高压油液依次经第四插装阀(4c)和第五插装阀(6a)进入多级液压缸(8)的无杆腔，推动多级液压缸(8)活塞杆快速伸出，从而实现快速起竖；多级液压缸(8)有杆腔油液依次经第六插装阀(7a)和第二插装阀(2c)回到液压泵(1b)的b口，形成一个闭式回路；当起竖过重心时，为防止过冲，第四插装阀(4c)关闭，蓄能器(3a)停止向多级液压缸(8)供油，仅依靠液压源(1)提供动力完成起竖；当起竖到位后，第五插装阀(6a)和第六插装阀(7a)关闭，多级液压缸(8)锁止，系统保压，第一插装阀(2a)和第二插装阀(2c)关闭同时伺服电机(1a)转速归零，完成起竖动作；回平过程如下：第五插装阀(6a)和第六插装阀(7a)打开，解除多级液压缸(8)锁止状态，液压泵(1b)反作用，多级液压缸(8)有杆腔进油，负载下降，多级液压缸(8)无杆腔的油液依次经第五插装阀(6a)和第一插装阀(2a)流回液压泵(1b)的a口，同时第一平衡阀(5c)建立先导压力后导通，多余的流量从第一平衡阀(5c)泄流至油箱(9)；如果在负载下降过程中多级液压缸(8)失控，多级液压缸(8)有杆腔的压力下降甚至出现负压，在有杆腔侧压力低于第一平衡阀(5c)设置的先导压力时，第一平衡阀(5c)关闭，多级液压缸(8)的无杆腔侧多余流量将导致有杆腔侧的压力上升，从而阻止多级液压缸(8)的失控下降，保证平稳回收；负载下降至底端后，第五插装阀(6a)和第六插装阀(7a)关闭，多级液压缸(8)锁止，第一插装阀(2a)和第二插装阀(2c)关闭同时伺服电机(1a)转速归零；充油过程如下：对蓄能器(3a)充油时，第三插装阀(4a)打开，其他所有插装阀均关闭，伺服电机(1a)驱动液压泵(1b)工作，油箱(9)中油液经第三插装阀(4a)进入蓄能器(3a)，开始充油。

技术总结
本发明公开了一种气液混合式快速起竖系统，包括液压源、控制插装阀组、蓄能器辅助动力源、蓄能器控制阀组、保护阀组、无杆腔阀组、有杆腔阀组、多级液压缸和油箱。本发明具有快速起竖，蓄能器充油，回路保护和快速锁止功能。蓄能器的高压大流量油液经插装阀组进入多级液压缸的无杆腔，实现快速起竖；液压源既可以实现负载的起竖与回平，又可以为蓄能器充油；插装阀组成的控制阀组对油路进行开断控制，实现液压缸的锁止，避免了使用平衡阀锁止带来的节流损失，提高系统的液压效率和锁止的可靠性。本发明提出的气液混合式回路，具有快速起竖，安全可靠，易维护，起竖效率高等优点。起竖效率高等优点。起竖效率高等优点。


技术研发人员：姚建勇 李浩 黎兰 葛曜文 卢卫建
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/7/22