[發(fā)明專利]一種起重機作業(yè)速度操縱裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410736614.6
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104477780A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳高騰;李麗;朱長建;朱琳
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州重型機械有限公司
• 主分類號: B66C13/20
• 分類號: B66C13/20;F15B1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機械技術(shù)領(lǐng)域，特別是起重機的作業(yè)速度操縱裝置。本發(fā)明還涉及起重機的作業(yè)速度操縱方法。

背景技術(shù)

起重機多利用液壓作為執(zhí)行元件的動力來源，主要是由于液壓系統(tǒng)具有動力性能好、操縱方便、重量輕、系統(tǒng)體積小、布置靈活等優(yōu)點。

起重機在作業(yè)過程中，其動作速度需要根據(jù)作業(yè)情況不斷進(jìn)行調(diào)整，比如在空載、準(zhǔn)備動作時，需要高速動作，而在重載、微小動作作業(yè)時，需要進(jìn)行低速作業(yè)。一臺良好的起重機需要同時保證兩種作業(yè)速度的需求，需要高速作業(yè)時，作業(yè)速度要盡可能高；而需要低速作業(yè)時，作業(yè)速度又要盡可能的低，即需要作業(yè)的高速高效率和低速微動穩(wěn)定性。因此，在起重機上往往會設(shè)置一個或多個控制元件，用于控制作業(yè)速度的改變。

目前，起重機作業(yè)系統(tǒng)調(diào)速主要有以下幾種方法：

第一種，調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)整方法一般用于發(fā)動機直接驅(qū)動液壓泵，也可以由發(fā)動機101通過變速箱103、取力器102等零部件驅(qū)動液壓泵201。以汽車起重機為例，其動力傳遞路線如圖1所示。

應(yīng)用這種調(diào)速方法的系統(tǒng)中，變速箱103、取力器102等傳動件一般維持一個固定的速比(這個速比一般在1附近，這個速比的大小直接影響了作業(yè)的一些性能，具體影響效果在后詳述)。需要調(diào)整系統(tǒng)工作速度時，可通過調(diào)整帶動液壓泵201的發(fā)動機101的轉(zhuǎn)速，來調(diào)整液壓泵201的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整泵的流量，實現(xiàn)執(zhí)行元件的輸入流量的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。

在此方法中，為了保證汽車起重機的作業(yè)速度范圍，液壓泵201的速度調(diào)節(jié)范圍要有一定的寬度，而這個速度的調(diào)節(jié)是由作業(yè)速度變化需求所控制的，這個變化需求來自于汽車起重機的操縱機構(gòu)(如油門踏板、操作手柄等)，而這個速度的變化是由發(fā)動機101的轉(zhuǎn)速變化所引起的。

對于汽車起重機來說，其整機油耗取決于幾個方面：系統(tǒng)執(zhí)行的效率、發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性、系統(tǒng)能量回收能力等。

就目前汽車起重機所用的發(fā)動機來說，其工作時的油耗受幾個方面的影響：發(fā)動機的自身結(jié)構(gòu)(自身克服摩擦力以及為了保持自身持續(xù)穩(wěn)定工作的驅(qū)動力)、發(fā)動機的負(fù)荷(驅(qū)動作業(yè)單元的負(fù)荷、驅(qū)動發(fā)動機附件如發(fā)電機等的負(fù)荷)、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速等。一般發(fā)動機的經(jīng)濟作業(yè)轉(zhuǎn)速(經(jīng)濟油耗區(qū))寬度僅占發(fā)動機調(diào)速范圍的1/8左右，燃油經(jīng)濟性優(yōu)異的發(fā)動機的經(jīng)濟作業(yè)轉(zhuǎn)速區(qū)寬度可能達(dá)到1/6左右。

由于發(fā)動機經(jīng)濟油耗工作區(qū)較小，如果為了保證汽車起重機作業(yè)速度范圍，許多工況下發(fā)動機將不會在經(jīng)濟作業(yè)轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)工作，機械的綜合作業(yè)油耗將會非常高(發(fā)動機在經(jīng)濟油耗區(qū)和非經(jīng)濟油耗區(qū)的單位功率油耗差別非常大，高者甚至能達(dá)一倍以上，具體可參照圖4)；如果為了保證汽車起重機的作業(yè)油耗，通過中間傳動系速比的搭配，可以實現(xiàn)讓發(fā)動機盡可能多的工作在經(jīng)濟油耗區(qū)(選擇一個輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速＜1的傳動速比，當(dāng)要求發(fā)動機越多的工作在經(jīng)濟油耗區(qū)時，該速比越小)，但此時如果操作人員操縱機械進(jìn)行微動時，油門的微小變化所導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速的微小變化經(jīng)過中間傳動系放大后，將會使作業(yè)機構(gòu)的動作幅度大大超出預(yù)期，從而降低了系統(tǒng)微小動作的可操作性，工作轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化曲線可參照附圖5(圖中，上邊的曲線為作業(yè)速度，中間的曲線為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，下邊的曲線為轉(zhuǎn)速變化差)。

第二種，調(diào)整液壓泵的排量。在應(yīng)用這種調(diào)節(jié)方法的液壓系統(tǒng)中，主泵一般采用可調(diào)節(jié)排量的變量液壓泵201'，其動力傳遞路線如圖2所示。

應(yīng)用這種方法的系統(tǒng)，在需要調(diào)節(jié)動作速度時，可通過調(diào)整變量液壓泵201'的排量實現(xiàn)執(zhí)行元件的輸入流量的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。此時，發(fā)動機101的轉(zhuǎn)速一般維持在一個恒定的轉(zhuǎn)速上。

在此方法中，為了保證汽車起重機的作業(yè)速度范圍，變量液壓泵201'的排量調(diào)節(jié)需要有一定的寬度，而這個排量的調(diào)節(jié)是由作業(yè)速度變化需求所控制的，這個變化需求來自于汽車起重機的操縱機構(gòu)(如油門踏板、操作手柄等)；變量泵的最大、最小排量取決于汽車起重機作業(yè)機構(gòu)的最大、最小速度，以及作業(yè)時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。如果發(fā)動機101的作業(yè)轉(zhuǎn)速較低(位于經(jīng)濟油耗區(qū)附近)，就必須選擇較大排量(最大、最小排量都較大)的變量泵，用來滿足汽車起重機高速作業(yè)時液壓執(zhí)行機構(gòu)的流量需求；如果發(fā)動機101的作業(yè)轉(zhuǎn)速較高(在額定轉(zhuǎn)速附近或略低于額定轉(zhuǎn)速)，此時略小排量(最大、最小排量都略小)的變量泵即可滿足汽車起重機高速作業(yè)時液壓執(zhí)行機構(gòu)的流量需求，但由于發(fā)動機101長時間工作在非經(jīng)濟作業(yè)區(qū)，整機的作業(yè)油耗較高。