专利名称：高能效液压举升系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种液压举升系统的控制方法，具体地讲，是涉及一种带平衡举升装置的高能效液压举升系统的控制方法。
现在请参考图6，图中显示的是JP-A-7-53162中提出的一个高能效液压举升系统的示意图。该系统中有一个承载人和/或货物的装载箱105其安装在一个主举升装置101中的一个活塞杆104的外端上。一个平衡举升装置111包含一个平衡缸112、一个活塞杆114、一个固定配重115附着在活塞杆114的外端上、一个可调配重116放在固定配重115上。固定配重115的重量大致等于装载箱105的重量。可调配重116的重量约为主举升装置101承载能力的一半。一个活塞103固定在活塞杆104的内端上并可在主缸102中沿轴向滑动。一个活塞113固定在活塞杆114的内端上并可在平衡缸112中沿轴向滑动。
一个双向变排量液压泵121由一个电机122驱动着向主缸102的活塞杆腔104a或平衡缸113的活塞杆腔114a中供给工作液体。通过对双向变排量液压泵121的驱动电机122的转速进行控制，可以控制工作液体的流率，并因此控制主举升装置101或平衡举升装置111的工作速率。当工作液体以近乎为零的极低流率供给时，液压泵121的排出方向在正、负方向上急剧振荡着变化，从而使液压泵121不能维持正常工作。柱塞式液压泵会产生很大的噪音。
因此，本发明的一个目的就是提供一种控制高能效液压举升系统的方法，从而解决现有技术的上述问题。
根据本发明的第一个方面，提出了一种控制高能效液压举升系统的方法。该液压举升系统中包含一个主举升装置和一个平衡举升装置。主举升装置中包含一个主缸、一个活塞安装在主缸中并可沿轴向滑动、一个活塞杆在其内端处联接着活塞、一个用于承载人和/或货物的装载箱附加在活塞杆外端处；平衡举升装置中包含一个平衡缸、一个活塞安装在平衡缸中并可沿轴向滑动、一个活塞杆在其内端处联接着活塞、一个固定配重和一个可调配重附加在活塞杆外端处，固定配重的重量大致等于装载箱的重量，可调配重的重量约为主举升装置承载能力的一半。液压举升系统中还包含一个联接管路，该联接管路中装有两个液控单向阀，二单向阀流向相反，该联接管路的两端分别联接着主缸与平衡缸中的位于活塞下面的活塞腔。该控制方法包括将主缸的活塞杆腔与平衡缸的活塞杆腔用一个管路联接起来，管路中装有一个方向控制阀；将方向控制阀的一个进入口与一个流量控制阀联接起来，该流量控制阀是用于控制一个液压泵排出的工作液体的流率，将方向控制阀的一个排出口与一个回路联接起来，该回路联接着一个油箱；将液压泵排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到平衡缸的活塞杆腔中，从而打开液控单向阀，使工作液体经过联接管路流入主缸的活塞腔中，而主缸的活塞杆腔中的工作液体则经过方向控制阀和一个制动阀流回油箱，这样可抬升主举升装置的活塞杆；将液压泵排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到主缸的活塞杆腔中，从而使工作液体经过液控单向阀、联接管路、平衡缸、方向控制阀、制动阀回流进油箱中，这样可降低主举升装置的活塞杆。
液控单向阀的控制油路可以通过一个选择阀联接到平衡缸的活塞腔中，这样，既使主缸活塞杆腔中的压力较低也可以对液控单向阀进行操作。
平衡缸活塞腔中的工作液体可以经过一个选择开关流回油箱中，这样，可以在主举升装置的高度校正出现错误时，防止平衡举升装置的操作超出一个上限。
在主举升装置的活塞杆抬升时，液压泵启动，方向控制阀置于A位置，从而将液压泵中排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到平衡缸的活塞杆腔中。这样，联接着平衡缸的液控单向阀打开，平衡缸活塞腔中的工作液体会流入主缸活塞腔中，从而抬起主举升装置的活塞和活塞杆。
主缸活塞杆腔中的工作液体经过方向控制阀和制动阀流回油箱中。当主举升装置的活塞杆下降时，液压泵启动且方向控制阀置于C位置，从而将液压泵中排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到主缸的活塞杆腔中。这样，联接着主缸的液控单向阀打开，从而降低主缸的活塞和活塞杆。
主缸活塞腔中的工作液体流入平衡缸活塞腔中从而抬起平衡缸的活塞和活塞杆。接着平衡缸活塞杆腔中的工作液体会经过方向控制阀和制动阀流回油箱中。如果主举升装置的活塞杆上升时负载较小或主举升装置活塞杆下降时负载较大，则在液压泵的供给压力开始下降时，制动阀将会使主缸活塞杆腔的工作液体经过方向控制阀流入油箱的动作受到限制，从而使液压泵的供给压力保持在不低于流量控制阀的最小工作压力的水准上，从而防止了因液压泵供给压力过度下降而导致流量控制阀操作失误的现象，并防止了主举升装置的不可控动作。
液控单向阀的控制油路可以联接到平衡缸的活塞腔，这样，当液压泵排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到主缸或平衡缸的活塞杆腔中时，既使由于操纵选择阀而使活塞腔中压力较低，也可以打开液控单向阀。
液压举升系统中还可以附加一个回路，该回路联接着平衡缸的活塞腔并经过选择开关而通向油箱，从而可使平衡缸的活塞腔中的工作液体流回油箱，以调节主缸与平衡缸之间的位置关系。
通过下面的说明并参考附图，可以使本发明的上述以及其他目的、特征和优点更加清楚。
图1是用于解释根据本发明的液压举升系统控制方法的一个最佳实施例的辅助示意图；图2是用于解释根据本发明的液压举升系统控制方法的一个最佳实施例的辅助示意图；图3是用于解释根据本发明的液压举升系统控制方法的一个最佳实施例的辅助示意图；图4是用于解释负载与工作液体压力之间关系的表达符号的示意图；图5是负载与工作液体压力之间的关系的示意图；图6是用于解释一现有液压举升系统控制方法的辅助示意图。
请参考图1，图中显示的是根据本发明的液压举升系统的一个最佳实施例，该系统中的一个主举升装置1中包含一个主缸2、一个活塞3安装在主缸2中并可沿轴向滑动。一个活塞杆4在其内端处联接着活塞3、一个装载箱5联接着活塞杆4的外端并用于承载人和/或货物。一个平衡举升装置11上有一个平衡缸12、一个活塞13安装在平衡缸12中并可沿轴向滑动、一个活塞杆14在其内端处联接着活塞13、一个固定配重15附着在活塞杆14的外端上、一个可调配重16附加到固定配重15上。固定配重15的重量大致等于未加载时装载箱5的重量。可调配重16的重量约为主举升装置1承载能力的一半。液压泵21排出的工作液体经过一个流量控制阀23和方向控制阀34供给到主缸2中的活塞杆腔4a或平衡缸12中的活塞杆腔14a中，并经过一个控制阀36而到达一个制动阀35的控制油路中。流量控制阀23可以根据一个流量计32发出的电信号而控制流量。制动阀35可以调节联接着油箱50的一个回路的压力，这样，液压泵21的供给压力不会低于流量控制阀23的最小工作压力。图4是一个附助示意图，用于说明各表达式中的符号的意义。W 负载(千克)WL 承载能力(千克)D1 活塞杆4和14的直径(厘米)D2 活塞3和13的直径(厘米)A 液压缸2和12中的活塞杆腔中的压力作用面积(厘米2)[式1]A=(D22-D12)×π/4B 液压缸2和12中的活塞腔中的压力作用面积(厘米2)[式2]B=D22×π/4PD 主缸2中的活塞杆腔中的压力(千克/厘米2)PU 平衡缸12中的活塞杆腔中的压力(千克/厘米2)PE 制动阀35的设定压力(千克/厘米2)PF 流量控制阀的最小工作压力(千克/厘米2)PA 液压缸2和12(包括装载箱运行中的阻力)引起的压力损失(千克/厘米2)PB 由控制油路操纵的单向阀6和7引起的压力损失(千克/厘米2)PC 联接着液压缸2、12与油箱50的回路引起的压力损失(千克/厘米2)PP 联接着液压泵21的排出口与主缸2的活塞杆腔的一个导管引起的压力损失(千克/厘米2)Q 向主缸2的活塞杆腔供给工作液体的流率(升/分)ηp 液压泵21的效率P1 当W=0至WL/2时的理论压力[式3]P1=(CWL/2-W)/AP2 当W=WL/2至WL时的理论压力P2=(W-WL/2)/AP3 在举升操作时平衡缸的活塞杆腔内的压力(＞PE)[式5]P3=(W-WL/2)/A+PA+PB×B/A+PCP3a 当制动阀被省略时，在举升操作时的PUP4 在举升操作时主缸的活塞杆腔内的压力(＞PC)[式6]P4=(WL/2-W)/A、+PE-PA-PB×B/AP5 在下降操作时主缸的活塞杆腔内的压力(＞PE)[式7]P5=(WL/2-W)/A+PA+PB×B/A+PCP6 在下降操作时平衡缸的活塞杆腔内的压力(＞PC)[式8]P6(W-WL/2)/A+PE-PA-PB×B/AL 电机的输出功率(千瓦)[式9]L=(P3max+PP)×Q/(612×ηp)=(P5max+PP)×Q/(612×ηp)当D1=20.5,D2=24,Q=275,W=WL=8000,WC=8000,PA=5,PB=2,PC=2,PE=10,PP=2,η=0.8时，PD、PU和L的值可以求出，如下所述。
式[10]P3max=WL/(2×A)+PA+PB×B/A+PC=4000/122+5+2+452/122+2=474千克/厘米2L=(47+2)×275/(612×0.8)=27.5千瓦图5中显示了主举升装置在举升操作时负载W与二活塞杆腔内的压力PD、PU之间的关系。从图5中可以看出，当负载W较小时压力PD较高，且PD随W的减小而减小；当负载W较大时压力PU较高，且PU随W的减小而减小。
制动阀35可以防止主缸2的活塞杆腔的压力PD降至流量控制阀23的最小工作压力PF之下。如图5所示，如果制动阀35被省略掉，平衡缸12的活塞杆腔内的压力PU(即P3a)会降至零。如果采用制动阀35，则压力PU等于制动阀35上设置的压力PE并高于流量控制阀23的最小工作压力PF，从而获得稳定的工作状态。
图2中所示的液压举升系统是通过对图1中所示的液压举升系统的液控单向阀6和17的控制油路进行改进后而构成。通过一个选择阀28可以向液控单向阀6和17的控制油路中供给一个控制压力，该控制压力等于平衡缸12的活塞杆腔内的压力，这样，即使活塞杆腔4a和14a中的压力低于液控单向阀6和17的最小工作压力，液控单向阀6和17也可以打开。
图3中所示的液压举升系统是通过对图1中所示的液压举升系统作出改进后而构成。在图3中，一个调节泵46用于向主缸2的活塞腔3a中供给工作液体，从而将主缸2中安装着的活塞3以及与活塞3相联接的塞杆4抬升起来，还有一个选择阀51被打开着。这样，从活塞杆腔4a中排出的工作液体与调节泵46排出的工作液体会流入活塞腔3a中以抬升主举升装置，从而实现位置调节。
一个调节泵43和一个选择阀53分别与调节泵46和选择阀51的操作方式相似，用于抬升平衡举升，从而实现位置调节。
如果主缸2位于其最低位置且平衡缸12的位置高于一个预定位置，则平衡缸12的活塞腔13a中的工作液体会通过一个选择阀54流入油箱50中。
如上所述，现有的液压举升系统的控制方法中采用了双向变排量液压泵，而根据本发明的高能效液压举升系统的控制方法中采用了单向液压泵、流量控制阀和制动阀的组合结构。这样，根据本发明的方法可以确保平稳工作并解决了噪音问题。
由于工作液体是从平衡缸的活塞腔供应至液控单向阀的控制油路，因此，即使是主缸的活塞杆腔中的压力不高于液控单向阀的最小工作压力，液控单向阀也可以打开。
由于平衡举升装置的高度可以调节，因此主举升装置和平衡举升装置可以总保持正确的位置关系。
虽然上述的本发明的最佳实施例具有一定程度的特定性，但显然可以对它们作各种改变与变型。因此可以理解在不超出本发明的范围和基本原理的情况下，可以将本发明用于其它各种应用中。
权利要求
1.一种控制高能效液压举升系统的方法，该液压举升系统中包含一个主举升装置、一个平衡举升装置和一个联接管路，其中，所述主举升装置包含一个主缸、一个可沿轴向滑动地安装在主缸中活塞、一个在其内端处联接着活塞的活塞杆、一个用于承载人和/或货物的装载箱，该装载箱附加在活塞杆外端处；所述平衡举升装置包含一个平衡缸、一个可沿轴向滑动地安装在平衡缸中活塞、一个在其内端处联接着活塞的活塞杆、一个其重量大致等于装载箱的重量的固定配重、和一个其重量约为主举升装置承载能力的一半的可调配重；所述联接管路中装有两个液控单向阀，二单向阀流向相反，联接管路的两端分别联接着主缸与平衡缸中的位于活塞下面的活塞腔；该控制方法包括将主缸的活塞杆腔与平衡缸的活塞杆腔用一个其中装有一个方向控制阀管路联接起来；将方向控制阀的进入口与一个流量控制阀联接起来，该流量控制阀是用于控制一个液压泵排出的工作液体的流率；将方向控制阀的排出口与一个回路联接起来，该回路联接着一个油箱；将液压泵排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到平衡缸的活塞杆腔中，从而打开液控单向阀，使工作液体经过联接管路流入主缸的活塞腔中，而主缸的活塞杆腔中的工作液体则经过方向控制阀和一个制动阀油路油箱，这样可以抬升主举升装置的活塞杆；将液压泵排出的工作液体经过流量控制阀和方向控制阀供给到主缸的活塞杆腔中，从而使工作液体经过液控单向阀、联接管路、平衡缸、方向控制阀、制动阀回流进油箱中，这样可降低主举升装置的活塞杆。
2.根据权利要求1的方法，其中，液控单向阀的控制油路通过一个选择阀联接到平衡缸的活塞腔中。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，平衡缸的活塞腔中的工作液体经过一个选择阀流回油箱中。
全文摘要
高能效液压举升系统，包含主举升装置、平衡举升装置和联接管路，该联接管路中装有两个流向相反的液控单向阀，联接管路的两端分别联接着主缸与平衡缸的活塞腔。一个单向液压泵由电机驱动着可单向旋转；主缸与平衡缸的活塞杆腔由一个其中装有方向控制阀的管路联接起来；方向控制阀的进入口联接着流量控制阀，该流量控制阀用于控制液压泵排出的工作液体的流率，而方向控制阀的排出口则联接着一管路，该管路经过制动阀通向油箱。
文档编号B66B1/26GK1238299SQ9812494
公开日1999年12月15日 申请日期1998年11月19日 优先权日1998年6月8日
发明者额田孝男 申请人:液压驱动工业株式会社