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一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统

阅读：667发布：2021-08-23

专利汇可以提供一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，包括平衡阀控制回路、驻车制动控制回路、安全制动器控制回路、油源总成、多路阀、液压马达、抓斗回路以及管路接头。驻车制动器控制回路与平衡阀控制回路之间通过管路连接，驻车制动器控制回路输出端口通过管路连接平衡阀控制回路输入端口，驻车制动器控制回路另一个输出端口通过管路连接平衡阀控制回路另一个输入端口，平衡阀控制回路安装在液压马达和驻车制动器控制回路之间；油源总成与多路阀之间通过管路连接，油源总成的出油口通过管路连接多路阀的进油口，油源总成的回油口通过管路连接多路阀的回油口，多路阀的输出端口分别连接至驻车制动控制回路的输入端口、安全制动器控制回路的输入端口以及抓斗回路的输入端口。，下面是一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：包括平衡阀控制回路(51)、驻车制动控制回路(52)、安全制动器控制回路(53)、油源总成(54)、多路阀(55)、液压马达(56)、抓斗回路(57)以及管路接头；平衡阀控制回路(51)与液压马达(56)集成安装；驻车制动器控制回路(52)与平衡阀控制回路(51)之间通过管路连接，驻车制动器控制回路(52)输出端口通过管路连接平衡阀控制回路(51)输入端口，驻车制动器控制回路(52)另一个输出端口通过管路连接平衡阀控制回路(52)另一个输入端口，平衡阀控制回路(51)安装在液压马达(56)和驻车制动器控制回路(52)之间；油源总成(54)与多路阀(55)之间通过管路连接，油源总成(54)的出油口通过管路连接多路阀(55)的进油口，油源总成(54)的回油口通过管路连接多路阀(55)的回油口，多路阀(55)的输出端口分别连接至驻车制动控制回路(52)的输入端口、安全制动器控制回路(53)的输入端口以及抓斗回路(57)的输入端口；
平衡阀控制回路(51)用于平衡提升机负载并实现行车制动；驻车制动控制回路(52)用于实现驻车制动器的开启和关闭；安全制动器控制回路(53)用于实现液压盘式制动器的开启和关闭；油源总成(54)用于为液压系统提供动力源，满足液压系统动作所需压力油；多路阀(55)用于将油源总成(54)输出来的液压油分配至各回路，控制液压系统中各个执行机构的动作方向和速度；液压马达(56)用于驱动提升机卷筒机构实现负载的提升和下放；抓斗回路(57)安装于抓斗机构上面，用于实现负载的抓取和放开。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述平衡阀控制回路包括：平衡阀(1)、电磁方向阀YA9(4)、电磁方向阀YA10(2)、单向调速阀(3)；平衡阀控制回路设置有两个输入端口1-2和四个输出端口1-4；平衡阀(1)设置有进油口、负载口、控制油口、泄油口、回油口；平衡阀控制回路输入端口1通过管路直接连接输出端口1，同时连接平衡阀(1)的控制油口；平衡阀控制回路输入端口2通过管路连接电磁方向阀YA9(4)的进油口，同时连接单向调速阀(3)的出油口；电磁方向阀YA9(4)的出油口通过管路连接至平衡阀(1)的进油口；平衡阀(1)的负载口通过管路连接至平衡阀控制回路输出端口2，同时连接电磁方向阀YA10(2)的进油口；电磁方向阀YA10(2)出油口通过管路连接至单向调速阀(3)的进油口；平衡阀(1)的泄油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口
3，平衡阀(1)的回油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口4。
3.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述平衡阀(1)安全压力设定为25±0.5MPa，平衡阀(1)开启压力设定为2.8MPa～9.6MPa。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述驻车制动器控制回路包括：驻车制动器(8)、梭阀(5)、减压阀(6)、节流阀(7)；驻车制动器控制回路有两个输入端口1-2和三个输出端口1-3，驻车制动器(8)设置有一个工作油口，梭阀(5)设置有两个工作口1-2和一个信号口；减压阀(6)和节流阀(7)均设置有进油口和出油口；驻车制动器控制回路的输入端口1通过管路直接连接输出端口1同时连接梭阀(5)的一个工作口，输入端口2通过管路直接连接输出端口2同时连接梭阀(5)的另一个工作口，梭阀(5)的信号口通过管路连接减压阀(6)的进油口，减压阀(6)的出油口通过管路连接驻车制动器的工作油口同时连接节流阀(7)的进油口，节流阀(7)的出油口通过管路连接至驻车制动器控制回路的输出端口3。
5.根据权利要求4所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述驻车制动器(8)集成安装于提升机卷筒内部的高速端。
6.根据权利要求4所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述驻车制动器开启压力要求低于平衡阀的开启压力和空载提升时的马达工作压力。
7.根据权利要求4所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
减压阀(6)的出口压力设定大于驻车制动器(8)开启压力。
8.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述安全制动器控制回路包括：液压盘式制动器、蓄能器(13)、电磁方向阀YA7(12)、溢流阀(9)、单向阀A(10)、单向阀B(11)、单向节流阀(14)；安全制动器控制回路设置有一个输入端口和一个输出端口，液压盘式制动器和蓄能器(13)各有一个工作油口；电磁方向阀YA7(12)、溢流阀(9)、单向阀A(10)、单向阀B(11)、单向节流阀(14)均设置有进油口和出油口；
安全制动器控制回路的输入端口通过管路同时连接至单向阀A(10)的进油口和溢流阀(9)的进油口，单向阀A(10)的出油口连接至单向阀B(11)的进油口，单向阀B(11)的出油口连接至单向节流阀(14)的进油口，单向节流阀(14)的出油口同时连接至液压盘式制动器的工作油口、蓄能器(13)的工作油口以及电磁方向阀YA7(12)的进油口，电磁方向阀YA7(12)的出油口和溢流阀(9)的出油口同时连接至安全制动器控制回路的输出端口。
9.根据权利要求8所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：
所述液压盘式制动器安装于提升机卷筒末端；所述溢流阀(9)的压力设定高于液压盘式制动器开启压力且低于液压盘式制动器最高工作压力。
10.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述油源总成(54)包括：液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)、单向阀DF1(24)、单向阀DF2(25)、单向阀DF3(26)、电磁溢流阀YA1(27)、电磁溢流阀YA2(28)、电磁溢流阀YA3(29)、多级电液先导式溢流阀(30)、滤油器LY1(31)、滤油器LY2(32)、风冷却器(33)、单向阀DF4(34)、油箱(35)；油源总成(54)设置有出油口、回油口和泄油口；液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)均设置有吸油口、出油口和泄油口；油箱(35)设置有吸油口、回油口和泄油口；单向阀DF1(24)、单向阀DF2(25)、单向阀DF3(26)、电磁溢流阀YA1(27)、电磁溢流阀YA2(28)、电磁溢流阀YA3(29)、多级电液先导式溢流阀(30)、滤油器LY1(31)、滤油器LY2(32)、风冷却器(33)、单向阀DF4(34)均设置有进油口和出油口；油箱(35)的吸油口通过管路分别连接至液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)的吸油口；液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)的出油口通过管路分别对应连接至单向阀DF1(24)、单向阀DF2(25)、单向阀DF3(26)的进油口；单向阀DF1(24)、单向阀DF2(25)、单向阀DF3(26)的出油口通过管路同时连接至滤油器LY1(31)的进油口；滤油器LY1(31)的出油口通过管路同时连接至多级电液先导式溢流阀(30)的进油口和油源总成(54)的出油口，多级电液先导式溢流阀(30)的出油口通过管路连接至油源总成(54)的回油口和单向阀DF4(34)的进油口；单向阀DF4(34)的出油口通过管路连接至风冷却器(33)的进油口；风冷却器(33)的出油口通过管路连接至滤油器LY2(32)的进油口；滤油器LY2(32)的出油口通过管路连接至油箱(35)的回油口，油源总成(54)的泄油口通过管路连接至油箱(35)的泄油口；液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)的泄油口均通过管路连接至油箱(35)的泄油口。
11.根据权利要求10所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述电磁溢流阀YA1(27)、电磁溢流阀YA2(28)设置压力为27MPa，电磁溢流阀YA3(29)设置压力为24MPa，多级电液先导式溢流阀(30)设置三档压力分别为10MPa、15MPa和25MPa；单向阀DF4(34)的开启压力设定为0.5MPa；液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)排量分别为22.7mL/r、22.7mL/r、28.1mL/r，驱动电机功率均为18.5kW。
12.根据权利要求10所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述多路阀(55)包括三路输出端口、一个进油口和一个回油口；三路输出端口中每一路又包括两个工作口；当油源总成(54)中的液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)均为定量泵时，多路阀(55) 选用适用于定量泵系统的，当油源总成(54)中液压泵B1(21)、液压泵B2(22)、液压泵B3(23)均为变量泵时，多路阀(55)选用适用于变量泵系统的。
13.根据权利要求12所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：根据液压系统抓斗回路的限压要求，多路阀的相应输出端口设置有限压阀；根据液压马达的补油要求，多路阀的相应输出端口设置有补油阀；多路阀(55)的工作压力应不小于液压系统最高工作压力，多路阀(55)的流量应不小于液压系统最大流量。
14.根据权利要求12所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述多路阀(55)的安全阀压力设定为25MPa；与抓斗回路(57)相连的多路阀(55)输出端口设置限压阀，且该输出端口的工作口1限压阀设定为5MPa，工作口2限压阀设定为8MPa。
15.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述液压马达(56)包括两个工作油口和一个泄油口，液压马达安装于提升机卷筒机构的高速端，液压马达(56)的排量为80.4mL/r，工作压力25MPa，最大工作转速1000r/min，最小工作转速150r/min；所述液压马达(56)的泄油口连接到油源总成(54)的泄油口。
16.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述抓斗回路(57)包括抓斗油缸和管路；所述的抓斗油缸数量与抓斗机构上的抓斗油缸安装孔数量一致，且最少数量为三个；所述抓斗回路设置有两个输入端口，抓斗油缸设置有四个工作油口，即正腔、反腔各两个油口；每个抓斗油缸的正腔通过管路串联连接，反腔也通过管路串联连接，位于串联端部的其中一个抓斗油缸的其中一个正腔油口连接抓斗回路的输入端口1，位于串联尾部的另外一个抓斗油缸的其中一个反腔油口连接抓斗回路的输入端口2。
17.根据权利要求1所述的一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，其特征在于：所述抓斗油缸为普通双作用单出杆油缸，抓斗油缸安装于抓斗机构上面；抓斗油缸缸径为70mm，杆径为40mm，行程为60mm，最高工作压力为15MPa。

说明书全文

一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统

技术领域

[0001] 本发明一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，属于起重机液压控制技术领域。

背景技术

[0002] 在常规功率级提升机使用领域中，大多采用交流电机作为动力执行机构，然而在60t级及以上大功率级某特定负载提升机使用领域中由于尺寸和重量有严格要求，采用液压马达驱动和液压系统控制有效地提高了系统的功率密度，可以满足大吨位提升要求,同时采用大扭矩末级液压制动器,确保负载的安全性。而在提升机抓放特定负载控制方面，以往型号采用人工手动操作抓放特定负载，操作繁琐，费时又费力，采用液压系统可实现自动控制液压油缸抓放特定负载，操作简便，省时又省力。

[0003] 提升机工作可靠性关系着某特定负载的完好性、安全性，对人员、设备的安全具有重要影响，不允许出现负载下放失速、无法下放及无法提升等故障。因提升机使用场合的重要性和特殊性，要求液压系统具有足够的可靠性和安全性，并考虑节能性、操作使用性等要求。因此，新型号的大载荷提升机液压系统设计除功能性能指标满足要求外，还必须注重系统的可靠性、安全性、节能性、操作使用性等方面的要求。

发明内容

[0004] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，解决了有限尺寸空间和重量限制内实现60t级以上大载荷提升下放同时满足可靠性、安全性、节能性和操作使用性要求。

[0005] 本发明的技术方案是：一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，平衡阀控制回路、驻车制动控制回路、安全制动器控制回路、油源总成、多路阀、液压马达、抓斗回路以及管路接头；平衡阀控制回路与液压马达集成安装；驻车制动器控制回路与平衡阀控制回路之间通过管路连接，驻车制动器控制回路输出端口通过管路连接平衡阀控制回路输入端口，驻车制动器控制回路另一个输出端口通过管路连接平衡阀控制回路另一个输入端口，平衡阀控制回路安装在液压马达和驻车制动器控制回路之间；油源总成与多路阀之间通过管路连接，油源总成的出油口通过管路连接多路阀的进油口，油源总成的回油口通过管路连接多路阀的回油口，多路阀的输出端口分别连接至驻车制动控制回路的输入端口、安全制动器控制回路的输入端口以及抓斗回路的输入端口；平衡阀控制回路用于平衡提升机负载并实现行车制动；驻车制动控制回路用于实现驻车制动器的开启和关闭；安全制动器控制回路用于实现液压盘式制动器的开启和关闭；油源总成用于为液压系统提供动力源，满足液压系统动作所需压力油；多路阀用于将油源总成输出来的液压油分配至各回路，控制液压系统中各个执行机构的动作方向和速度；液压马达用于驱动提升机卷筒机构实现负载的提升和下放；抓斗回路安装于抓斗机构上面，用于实现负载的抓取和放开。

[0006] 所述平衡阀控制回路包括：平衡阀、电磁方向阀YA9、电磁方向阀YA10、单向调速阀；平衡阀控制回路设置有两个输入端口1-2和四个输出端口1-4；平衡阀设置有进油口、负载口、控制油口、泄油口、回油口；平衡阀控制回路输入端口1通过管路直接连接输出端口1，同时连接平衡阀的控制油口；平衡阀控制回路输入端口2通过管路连接电磁方向阀YA9的进油口，同时连接单向调速阀的出油口；电磁方向阀YA9的出油口通过管路连接至平衡阀的进油口；平衡阀的负载口通过管路连接至平衡阀控制回路输出端口2，同时连接电磁方向阀YA10的进油口；电磁方向阀YA10出油口通过管路连接至单向调速阀的进油口；平衡阀的泄油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口3，平衡阀的回油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口4。

[0007] 所述平衡阀安全压力设定为25±0.5MPa，平衡阀开启压力设定为2.8MPa～9.6MPa。

[0008] 所述驻车制动器控制回路包括：驻车制动器、梭阀、减压阀、节流阀；驻车制动器控制回路有两个输入端口1-2和三个输出端口1-3，驻车制动器设置有一个工作油口，梭阀设置有两个工作口1-2和一个信号口；减压阀和节流阀均设置有进油口和出油口；驻车制动器控制回路的输入端口1通过管路直接连接输出端口1同时连接梭阀的一个工作口，输入端口2通过管路直接连接输出端口2同时连接梭阀的另一个工作口，梭阀的信号口通过管路连接减压阀的进油口，减压阀的出油口通过管路连接驻车制动器的工作油口同时连接节流阀的进油口，节流阀的出油口通过管路连接至驻车制动器控制回路的输出端口3。

[0009] 所述驻车制动器集成安装于提升机卷筒内部的高速端。

[0010] 所述驻车制动器开启压力要求低于平衡阀的开启压力和空载提升时的马达工作压力。

[0011] 减压阀的出口压力设定大于驻车制动器开启压力。

[0012] 所述安全制动器控制回路包括：液压盘式制动器、蓄能器、电磁方向阀YA7、溢流阀、单向阀A、单向阀B、单向节流阀；安全制动器控制回路设置有一个输入端口和一个输出端口，液压盘式制动器和蓄能器各有一个工作油口；电磁方向阀YA7、溢流阀、单向阀A、单向阀B、单向节流阀均设置有进油口和出油口；安全制动器控制回路的输入端口通过管路同时连接至单向阀A的进油口和溢流阀的进油口，单向阀A的出油口连接至单向阀B的进油口，单向阀B的出油口连接至单向节流阀的进油口，单向节流阀的出油口同时连接至液压盘式制动器的工作油口、蓄能器的工作油口以及电磁方向阀YA7的进油口，电磁方向阀YA7的出油口和溢流阀的出油口同时连接至安全制动器控制回路的输出端口。

[0013] 所述液压盘式制动器安装于提升机卷筒末端；所述溢流阀的压力设定高于液压盘式制动器开启压力且低于液压盘式制动器最高工作压力。

[0014] 所述油源总成包括：液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3、单向阀DF1、单向阀DF2、单向阀DF3、电磁溢流阀YA1、电磁溢流阀YA2、电磁溢流阀YA3、多级电液先导式溢流阀、滤油器LY1、滤油器LY2、风冷却器、单向阀DF4、油箱；油源总成设置有出油口、回油口和泄油口；液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3均设置有吸油口、出油口和泄油口；油箱设置有吸油口、回油口和泄油口；单向阀DF1、单向阀DF2、单向阀DF3、电磁溢流阀YA1、电磁溢流阀YA2、电磁溢流阀YA3、多级电液先导式溢流阀、滤油器LY1、滤油器LY2、风冷却器、单向阀DF4均设置有进油口和出油口；油箱的吸油口通过管路分别连接至液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3的吸油口；液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3的出油口通过管路分别对应连接至单向阀DF1、单向阀DF2、单向阀DF3的进油口；单向阀DF1、单向阀DF2、单向阀DF3的出油口通过管路同时连接至滤油器LY1的进油口；滤油器LY1的出油口通过管路同时连接至多级电液先导式溢流阀的进油口和油源总成的出油口，多级电液先导式溢流阀的出油口通过管路连接至油源总成的回油口和单向阀DF4的进油口；单向阀DF4的出油口通过管路连接至风冷却器的进油口；风冷却器的出油口通过管路连接至滤油器LY2的进油口；滤油器LY2的出油口通过管路连接至油箱的回油口，油源总成的泄油口通过管路连接至油箱的泄油口；液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3的泄油口均通过管路连接至油箱的泄油口；

[0015] 所述电磁溢流阀YA1、电磁溢流阀YA2设置压力为27MPa，电磁溢流阀YA3设置压力为24MPa，多级电液先导式溢流阀设置三档压力分别为10MPa、15MPa和25MPa；单向阀DF4的开启压力设定为0.5MPa；液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3排量分别为22.7mL/r、22.7mL/r、28.1mL/r，驱动电机功率均为18.5kW。

[0016] 所述多路阀包括三路输出端口、一个进油口和一个回油口；三路输出端口中每一路又包括两个工作口；当油源总成中的液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3均为定量泵时，多路阀选用适用于定量泵系统的，当油源总成中液压泵B1、液压泵B2、液压泵B3均为变量泵时，多路阀选用适用于变量泵系统的。

[0017] 根据液压系统抓斗回路的限压要求，多路阀的相应输出端口设置有限压阀；根据液压马达的补油要求，多路阀的相应输出端口设置有补油阀；多路阀的工作压力应不小于液压系统最高工作压力，多路阀的流量应不小于液压系统最大流量。

[0018] 所述多路阀的安全阀压力设定为25MPa；与抓斗回路相连的多路阀输出端口设置限压阀，且该输出端口的工作口1限压阀设定为5MPa，工作口2限压阀设定为8MPa。

[0019] 所述液压马达包括两个工作油口和一个泄油口，液压马达安装于提升机卷筒机构的高速端，液压马达的排量为80.4mL/r，工作压力25MPa，最大工作转速1000r/min，最小工作转速150r/min；所述液压马达的泄油口连接到油源总成的泄油口。

[0020] 所述抓斗回路包括抓斗油缸和管路；所述的抓斗油缸数量与抓斗机构上的抓斗油缸安装孔数量一致，且最少数量为三个；所述抓斗回路设置有两个输入端口，抓斗油缸设置有四个工作油口，即正腔、反腔各两个油口；每个抓斗油缸的正腔通过管路串联连接，反腔也通过管路串联连接，位于串联端部的其中一个抓斗油缸的其中一个正腔油口连接抓斗回路的输入端口1，位于串联尾部的另外一个抓斗油缸的其中一个反腔油口连接抓斗回路的输入端口2；

[0021] 所述抓斗油缸为普通双作用单出杆油缸，抓斗油缸安装于抓斗机构上面；抓斗油缸缸径为70mm，杆径为40mm，行程为60mm，最高工作压力为15MPa。

[0022] 本发明与现有技术相比的优点在于：

[0023] 1)采用了液压马达驱动和液压系统控制有效地提高了系统的功率密度，满足了在有限空间和重量限制内实现大吨位提升载荷、速度等技术指标要求，同时提高了系统可靠性、安全性、节能性和操作使用性等。

[0024] 2)采用了液压盘式制动器并将其布置于卷筒尾部，同时研制了高可靠性安全制动器控制回路，解决了以往提升机制动系统无低速端制动(安全制动)的难题，消除了提升机运行时实施紧急制动的安全隐患，大大提高了提升机的安全性。

[0025] 3)采用液压马达与减速器卷筒直连方案，取消了以往提升机中的联轴器、传动轴、换向器等，减少了中间传动环节，同时将马达换向及速度控制阀件及安全制动器控制部分布局在人员便于手动操作的位置，实现了当电控系统失效或控制阀件故障时的纯手动操作。另外，将动力部分(油源总成)布局在地面，便于液压系统故障及时处理和维修。大大提高了提升机的可靠性。

[0026] 4)采用了冗余设计、FMEA、FTA等设计手段，消除了提升机液压系统除液压马达外的单点失效环节，分析识别了提升机液压系统涉及的全部危险模式可能导致的事故类型及后果并制定了安全控制措施，提高了液压系统可靠性和安全性。

[0027] 5)采用定量泵系统搭配负载敏感多路阀使用，既提高了泵源系统的可靠性，又实现了液压系统压力自适应，达到了液压系统节能设计效果。

[0028] 6)研制了液压自动抓放负载系统，解决了原人工手动操作抓放负载费时又费力的难题，提高了大载荷提升机的操作使用性。

[0029] 7)采用了卷筒内置驻车制动技术方案，解决了在有限的尺寸空间内同时布置高速端与低速端制动器的难题，实现了行车制动和驻车制动的双冗余控制，确保了液压提升机安全运行。

[0030] 8)采用了平衡阀并提出了平衡阀备份回路设计方案，实现了大吨位液压提升机行车制动，同时确保了液压提升机在平衡阀失效的情况下仍然可以实现应急动作，提高了提升机行车制动的可靠性。

[0031] 9)研制了驻车制动器控制回路，通过参数匹配实现了驻车制动器的自动开启和关闭，同时实现了驻车制动器与行车制动工作时序的控制，确保了提升机制动系统的正常运行。

[0032] 10)采用三套液压泵互为备份的液压系统油源技术，解决了液压系统油源单点失效环节，实现了任意一套或两套液压泵故障情况下仍可供提升机正常运行的目标。

[0033] 11)采用带手柄控制功能的多路阀和手动控制功能的电磁换向阀控制提升机液压系统各机构动作，实现了提升机在无电情况下的手动动作功能，提高了提升机的可靠性。

[0034] 12)采用平衡阀与马达直连技术，取消了平衡阀与马达之间的管路连接，避免了由于管路连接失效造成的负载失控下落的安全风险。附图说明

[0035] 图1为平衡阀控制回路原理图。

[0036] 图2为驻车制动器控制回路原理图。

[0037] 图3为安全制动器控制回路原理图。

[0038] 图4为油源总成原理图。

[0039] 图5为抓斗回路原理图。

[0040] 图6为提升机液压系统原理图。

具体实施方式

[0041] 本发明一种高可靠性和安全性大载荷提升机液压系统，原理如图6所示。提升机液压系统包括：平衡阀控制回路51、驻车制动控制回路52、安全制动器控制回路53、油源总成54、多路阀55、液压马达56、抓斗回路57以及管路接头；平衡阀控制回路51与液压马达56集成安装。驻车制动器控制回路52与平衡阀控制回路51之间通过管路连接，驻车制动器控制回路52输出端口通过管路连接平衡阀控制回路51输入端口，驻车制动器控制回路52另一个输出端口通过管路连接平衡阀控制回路52另一个输入端口，平衡阀控制回路51安装在液压马达56和驻车制动器控制回路52之间；油源总成54与多路阀55之间通过管路连接，油源总成54的出油口通过管路连接多路阀55的进油口，油源总成54的回油口通过管路连接多路阀
55的回油口，多路阀55的输出端口分别连接至驻车制动控制回路52的输入端口、安全制动器控制回路53的输入端口以及抓斗回路57的输入端口。平衡阀控制回路51用于平衡提升机负载并实现行车制动；驻车制动控制回路52用于实现驻车制动器的开启和关闭；安全制动器控制回路53用于实现液压盘式制动器的开启和关闭；油源总成54用于为液压系统提供动力源，满足液压系统动作所需压力油；多路阀55用于将油源总成54输出来的液压油分配至各回路，控制液压系统中各个执行机构的动作方向和速度；液压马达56用于驱动提升机卷筒机构实现负载的提升和下放；抓斗回路57安装于抓斗机构上面，用于实现负载的抓取和放开。

[0042] 平衡阀控制回路原理如图1所示。平衡阀控制回路包括：平衡阀1、电磁方向阀YA94和YA102、单向调速阀3，平衡阀控制回路有两个输入端口和四个输出端口，平衡阀1有进油口、负载口、控制油口、泄油口、回油口四个油口，其它阀件有进油口和出油口两个油口，平衡阀控制回路输入端口1通过管路直接连接输出端口1同时连接平衡阀1的控制油口，输入端口2通过管路连接电磁方向阀YA94的进油口同时连接单向调速阀3的出油口，电磁方向阀YA94的出油口通过管路连接至平衡阀1的进油口，平衡阀1的负载口通过管路连接至平衡阀控制回路输出端口2同时连接电磁方向阀YA102的进油口，电磁方向阀YA102出油口通过管路连接至单向调速阀3的进油口，平衡阀1的泄油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口3，平衡阀1的回油口通过管路连接至平衡阀控制回路的输出端口4。平衡阀1安全压力设定为25±0.5MPa，开启压力设定为2.8MPa～9.6MPa。

[0043] 液压提升机利用平衡阀1在阀芯回中位时对液压马达进行制动，在下放过程中起到行车制动的作用，防止因负载过大可能引起的超速运动。同时，由于平衡阀的负载锁紧功能，可以保证液压提升机在其它制动措施不起作用的情况下负载不会出现失控下落的故障，也可以避免其它制动措施解除瞬间，负载的快速遛沟现象。

[0044] 平衡阀采用德国布赫公司最新K型端盖产品，该型平衡阀可以实现分段开启，最大限度地保证平衡阀开启平稳性。该平衡阀安装方式为直接安装于液压马达下放腔负载口(与马达直连)，没有通过管路连接，可以避免由于管路破裂引起的平衡阀失效、负载失控下落的安全风险。

[0045] 为避免提升机下放过程中因平衡阀卡滞在大开口或平衡阀控制油口堵塞导致平衡阀无法开启，设计了平衡阀备份回路(见图1所示)，由电磁方向阀YA94和电磁方向阀YA102、单向调速阀3组成，在提升机满载运行中，控制系统对马达A腔和B腔压力以及系统运行速度进行实时监测，当工作压力低于一定值或系统运行速度高于一定值后，根据经验首先判断是平衡阀卡滞在大开口(马达突然损坏的概率非常低)，可以采取应急故障预案，即将电磁方向阀YA9和电磁方向阀YA10通电，将平衡阀截止，采用旁路并联的单向调速阀实现提升机应急下放。同样，当平衡阀因控制油口堵塞导致无法打开时，可以将电磁方向阀YA9和电磁方向阀YA10通电，将平衡阀截止，采用旁路并联的单向调速阀实现提升机应急下放。

[0046] 驻车制动器回路原理图如图2所示。驻车制动器控制回路包括：驻车制动器8、梭阀5、减压阀6、节流阀7，驻车制动器控制回路有两个输入端口和三个输出端口，驻车制动器有一个工作油口，梭阀有两个工作口和一个信号口共三个油口，其它阀件有进油口和出油口两个油口。驻车制动器控制回路的输入端口1通过管路直接连接输出端口1同时连接梭阀的一个工作口，输入端口2通过管路直接连接输出端口2同时连接梭阀的另一个工作口，梭阀的信号口通过管路连接减压阀的进油口，减压阀的出油口通过管路连接驻车制动器的工作油口同时连接节流阀的进油口，节流阀的出油口通过管路连接至驻车制动器控制回路的输出端口3。驻车制动器控制回路的驻车制动器集成安装于提升机卷筒内部的高速端，驻车制动器开启压力要求低于平衡阀的开启压力和空载提升时的马达工作压力。减压阀的出口压力设定要大于驻车制动器开启压力，节流阀的开口大小根据驻车制动器关闭时间要求设定。

[0047] 采用了卷筒内置驻车制动技术方案，解决了在有限的尺寸空间内同时布置高速端与低速端制动器的难题，实现了行车制动和驻车制动的双冗余控制，确保了液压提升机安全运行。通过参数匹配实现驻车制动器的自动开启和关闭，实现了驻车制动与行车制动的工作时序控制。

[0048] 驻车制动器的启闭与液压马达运行停止均采用相同的换向阀件控制。驻车制动器开启压力为1.1MPa，减压阀设定压力为4±0.5MPa，驻车制动器开启时，可以保证驻车制动器先解锁到位，再开始马达动作，避免驻车制动器异常磨损。提升机空载运行时马达工作压力最高为1.4±0.2MPa，确保提升机空载提升时驻车制动器的可靠开启。驻车制动器关闭时，液压系统先通过平衡阀制动，马达停止运行后，驻车制动器延时上闸，驻车制动器起到支持制动作用。

[0049] 驻车制动器设置在液压提升机卷筒减速器卷筒内部(与卷筒减速器集成安装)，设有开闭闸检测开关，外形尺寸极其小巧，制动力矩可达680Nm(实际所需驻车制动力矩为270Nm)，制动力矩余量较大。

[0050] 安全制动器控制回路原理图如图3所示。安全制动器控制回路包括：液压盘式制动器(包括冗余设计的液压盘式制动器A15和液压盘式制动器B16)、蓄能器13、电磁方向阀YA712、溢流阀9、单向阀A10、单向阀B11、单向节流阀14，安全制动器控制回路有一个输入端口和一个输出端口，液压盘式制动器和蓄能器各有一个工作油口，其它阀件有进油口和出油口两个油口，安全制动器控制回路的输入端口通过管路同时连接至单向阀A的进油口和溢流阀的进油口，单向阀A的出油口连接至单向阀B的进油口，单向阀B的出油口连接至单向节流阀的进油口，单向节流阀的出油口同时连接至液压盘式制动器的工作油口、蓄能器的工作油口以及电磁方向阀YA7的进油口，电磁方向阀YA7的出油口和溢流阀的出油口同时连接至安全制动器控制回路的输出端口。液压盘式制动器安装于提升机卷筒末端，溢流阀的压力设定要求高于液压盘式制动器开启压力且低于液压盘式制动器最高工作压力，蓄能器的充气压力要求满足安全制动控制回路要求。

[0051] 采用大扭矩液压盘式制动器，同时研制了高可靠性安全制动器控制回路，解决了以往提升机制动系统无低速端制动(安全制动)的难题，并实现低速端自冗余控制。消除了提升机运行时实施紧急制动的安全隐患，提高了提升机制动系统的安全性。

[0052] 液压盘式制动器开启时，进油路开启先向液压盘式制动器回路充压，电磁方向阀YA7需通电，当压力达到17.5MPa以上液压盘式制动器可以实现开启，进油路可以关闭，液压盘式制动器回路靠蓄能器、单向阀实现控制(蓄能器充气压力为13.8±0.5MPa)，保证处于开启状态，当液压盘式制动器关闭时，将电磁方向阀YA7断电即可。为提高控制回路可靠性，采用双单向阀串联冗余设计，最大限度减小由于单向阀泄漏造成的控制故障。采用单向节流阀设置在进油路中，避免当进油路管路发生突然施压时液压盘式制动器抱闸产生较大的冲击。

[0053] 液压盘式制动器设置在液压提升机卷筒末端(低速端)，选用两套德国西伯瑞公司SHI107Fc型液压盘式制动器并联布置，制动器开启压力为17.5～20MPa，单个制动器制动力矩可达35880Nm，而液压提升机紧急制动时所需要的制动力矩(包括负载作用力和马达作用力)为30598Nm，即液压盘式制动器在一个失效的前提下仍然可以实现液压提升机的低速端制动，确保制动安全可靠。液压盘式制动器设有开闭闸检测开关，用于系统流程判断。

[0054] 制动系统工作顺序

[0055] 正常工作启动时，液压系统先开启液压盘式制动器，再开启驻车制动器，最后开启平衡阀，停机时与启动时顺序相反，先关闭平衡阀，再关闭驻车制动器，最后关闭液压盘式制动器。

[0056] 油源总成原理图如图4所示，油源总成包括：液压泵B121、液压泵B222、液压泵B323、单向阀DF124、单向阀DF225、单向阀DF326、电磁溢流阀YA127、电磁溢流阀YA228、电磁溢流阀YA329、多级电液先导式溢流阀30、滤油器LY131、滤油器LY232、风冷却器33、单向阀DF434、油箱35。油源总成设置有出油口、回油口和泄油口各一个。液压泵均设置有吸油口、出油口和泄油口各一个。其它元件均设置有进油口和出油口，油箱设置有吸油口、回油口和泄油口，油箱35的吸油口通过管路连接至液压泵B121、液压泵B222、液压泵B323的吸油口，液压泵B121、液压泵B222、液压泵B323的出油口通过管路分别连接至单向阀DF124、单向阀DF225、单向阀DF326的进油口，单向阀DF124、单向阀DF225、单向阀DF326的出油口通过管路均连接至滤油器LY131的进油口，滤油器LY131的出油口通过管路连接至多级电液先导式溢流阀30的进油口和油源总成的出油口，多级电液先导式溢流阀30的出油口通过管路连接至油源总成的回油口和单向阀DF434的进油口，单向阀DF434的出油口通过管路连接至风冷却器33的进油口，风冷却器33的出油口通过管路连接至滤油器LY232的进油口，滤油器LY232的出油口通过管路连接至油箱35的回油口，油源总成的泄油口通过管路连接至油箱35的泄油口。液压泵B121、液压泵B222、液压泵B323的泄油口通过管路连接至油箱35的泄油口。

[0057] 电磁溢流阀YA127、电磁溢流阀YA228设置压力为27MPa，电磁溢流阀YA329设置压力为24MPa，多级电液先导式溢流阀30设置三档压力分别为10MPa、15MPa和25MPa。单向阀DF434的开启压力设定为0.5MPa。液压泵B121、液压泵B222、液压泵B323排量分别为22.7mL/r、22.7mL/r、28.1mL/r，驱动电机功率均为18.5kW。

[0058] 三个液压泵可以独立工作，也可以合流工作。正常情况下采用三套油泵为系统供油，故障情况下可以采用一套或两套油泵为系统供油(正常情况下要求速度为0.3m/min、1m/min和2m/min，速度误差范围±15％，故障情况下允许以低速运行)，并具有隔离故障液压泵和压力阀的功能。一套油泵(小油泵)供油流量约29.8L/min，可供提升机吊钩以0.64m/min速度运行。油源总成的布置于地面，便于液压系统故障及时处理和维修。

[0059] 多路阀为负载敏感多路阀，包括三路(BLA1、BLA2、BLA3)输出端口、一个进油口和一个回油口，三路输出端口中每一路又包括两个工作口。当油源总成中液压泵为定量泵时，多路阀首联应选用适用于定量泵系统的，当油源总成中液压泵为变量泵时，多路阀首联应选用适用于变量泵系统的。根据液压系统执行机构是否有限压要求，确定多路阀的相应输出端口是否选用限压阀。根据液压系统执行机构是否有补油要求，确定多路阀的相应输出端口是否选用补油阀。多路阀的压力和流量选择应该与油源总成相匹配，同时与液压系统各回路相匹配。多路阀的安全阀压力设定为25MPa。与抓斗回路相连的多路阀输出端口设置限压阀。该输出端口的工作口1限压阀设定为5MPa，工作口2限压阀设定为8MPa。与驻车制动控制回路相连的多路阀输出端口设置补油阀。

[0060] 采用负载敏感多路阀，实现油源压力与负载的自适应，大大减小了液压系统的发热问题，达到节能设计效果。

[0061] 采用带手动控制功能的多路阀控制马达动作、抓放油缸动作、安全制动器回路充压，并放置于提升机下部人员可操作位置，可在无电情况下通过操作手柄控制多路阀开启和关闭。

[0062] 液压马达包括两个工作油口和一个泄油口，液压马达安装于提升机卷筒机构的高速端，液压马达的排量为80.4mL/r，工作压力25MPa，最大工作转速1000r/min，最小工作转速150r/min。

[0063] 液压马达选用德国力士乐公司的A2FE型柱塞马达，排量为80.4mL/r。

[0064] 针对液压马达这一液压系统单点失效环节，采取如下措施：

[0065] 1)设计马达补油回路，避免马达吸空风险。

[0066] 2)液压马达进行降额设计，工作压力及输出扭矩有较大的设计余量(约1.75倍)，可以通过提高工作压力保证马达的输出扭矩满足使用要求。

[0067] 3)液压系统设置多重过滤，避免大颗粒多余物进入马达。

[0068] 4)液压马达的损坏是一个长期的过程，不会立即发生。针对此特点，采取在工作前进行系统功能自检的方法，完全可以提前发现马达故障问题，并提前采取措施，避免在工作时马达损坏的故障。万一在工作过程中出现损坏，可采取紧急制动后，更换马达措施。

[0069] 抓斗回路原理图如图5所示。抓斗回路包括：抓斗油缸141、抓斗油缸242、抓斗油缸343、抓斗油缸444、抓斗油缸545、抓斗油缸646以及管路。所述的抓斗油缸数量与抓斗机构上的抓斗油缸安装孔数量一致，以六个抓斗油缸为例进行说明。抓斗回路设置有两个输入端口，抓斗油缸设置有四个工作油口，正反腔各两个油口，每个抓斗油缸的正腔通过管路串联连接，反腔也通过管路串联连接，位于串联端部的抓斗油缸141的其中一个正腔油口连接抓斗回路的输入端口1，其中一个正腔油口用堵头堵住。位于串联尾部的抓斗油缸646的其中一个反腔油口连接抓斗回路的输入端口2，其中一个反腔油口用堵头堵住。

[0070] 抓斗油缸为普通双作用单出杆油缸，抓斗油缸安装于抓斗机构上面。抓斗油缸缸径为70mm，杆径为40mm，行程为60mm，最高工作压力为15MPa。

[0071] 提升下放原理

[0072] 提升下放原理：液压马达将油源总成输来的压力能转换成机械能，通过减速器等联接件使卷筒克服负载及阻力产生旋转运动，达到重物起升和下放的目的。液压工作原理简述如下：

[0073] 油源总成启动并建压后，高压油输出至多路阀，多路阀BLA3通电，电磁方向阀YA7通电，安全制动器松开，多路阀BLA1通电开启后工作口A口(B口)出油通过管路依次进入驻车制动器控制回路、平衡阀控制回路和液压马达的油口A口(B口)，从液压马达的油口B口(油口A口)通过平衡阀控制回路和驻车制动器控制回路回到多路阀BLA1的工作口B口(A口)，驱动马达顺时针或逆时针运转，实现提升机的下放或提升动作，当多路阀BLA1回到中位后液压马达停止运行，驻车制动器在液压马达停止运行后制动，电磁方向阀YA7断电，安全制动器合闸。平衡阀在多路阀BLA1中位时能对液压马达进行制动，在下放过程中起到行车制动的作用，防止因负载过大可能引起的超速运动。提升机运行速度分为0.3m/min、1m/mim和2m/min三档。

[0074] 抓放负载原理

[0075] 油源总成启动并建压后，高压油输出至多路阀，多路阀BLA2通电开启后工作口A口(B口)出油通过管路进入抓斗回路的输入端口，也就进入了抓斗油缸无杆腔(有杆腔)，其有杆腔(无杆腔)油液通过管路、多路阀BLA2的B口(A口)回油，抓斗油缸活塞杆伸出(回收)实现负载抓放动作。

[0076] 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

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