伸缩臂式起重机吊钩升降补偿技术的应用

传统的伸缩臂式起重机的吊臂伸缩和吊钩升降（由卷扬马达驱动）是两个独立的动作，由两个控制手柄分别控制。在单独进行吊臂伸缩时，由于卷扬没有运动，钢丝绳长度固定，所以随着吊臂的伸出或缩回，吊钩会随之升、降，可能造成吊钩碰撞吊臂头部或落到地面。为此就要同时进行吊钩升、降的操作，或者间歇进行这两种操作，程序复杂，影响操作效率。为此，采用吊钩升降补偿技术可以实现只操作吊臂伸、缩时，吊钩又同时自动进行降、升补偿运动（即吊钩随着吊臂的伸、缩而相应地降或升），使其与吊臂头部的距离保持不变，解决了隐患和操作上的问题。相反，单独操作吊钩升降时，吊臂不动，不影响正常作业。另外，还在系统中增加了是否选择进行吊钩补偿运动的功能。
　　这一技术是对传统液压系统的改进。如图1所示，传统液压系统主要包括先导控制阀、比例控制阀、伸缩缸、卷扬马达。先导控制阀通过先导油路控制比例控制阀阀芯的运动，进而控制伸缩缸的伸缩和卷扬马达的运转。其中，卷扬回路和伸缩回路相互独立，互不干涉。改进后演变成一套新的液压系统，如图2所示。新系统中增加了比例减压阀、切换电磁阀、压力继电器，并对比例控制阀进行了改进。说明如下。


　　（1）要实现吊钩自动补偿运动，首先要在只操纵先导控制阀伸缩联时，伸缩缸和卷扬能同时运动。于是在先导控制油路上增加一组切换电磁阀，变成先导控制阀伸缩联，这就可以同时控制比例控制阀的伸缩控制联和卷扬控制联。先导控制阀伸缩联和卷扬联对比例控制阀卷扬联的控制是通过切换电磁阀实现的，实质就是实现吊钩是否进行补偿运动的切换。为了不影响正常吊重，在先导控制阀卷扬联至比例控制阀卷扬联油路中增加一组压力继电器经控制切换电磁阀，确保即使在吊钩补偿状态仍优先进行卷扬运动。
　　（2）解决吊钩补偿运动的关键，是解决伸缩缸运动和卷扬运转的速度匹配问题，即要保证先导控制阀输出的同时能控制比例控制阀的伸缩联和卷扬联的压力成一定的比例。我们与国内重点高校合作，联合开发了控制压力匹配的比例减压阀。
　　（3）如果比例控制阀流量不饱和，即所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，根据流体动力学原理，流量会优先流向较低负载压力的执行元件，而有较高负载压力的执行元件会降速甚至停止运动。为此，我们采用了国际领先的LUDV（负载独立流量分配）控制技术，以执行元件的最高负载压力控制液压泵的斜盘并具有压力补偿功能，这种功能是通过设在主阀阀芯后的压力补偿实现的。当执行元件所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，系统将按比例把液压泵所提供的流量分配给各执行元件，而不是流向较低负载压力的执行元件。为此，对原有控制阀进行了改进，实现了这一功能。
　　解决了以上技术难题，可以轻松实现是否进行吊钩补偿运动工况的选择，而且不会影响正常的吊重。即解决了原来必须间隔进行的两个操作动作或者双手同时操作的问题，改进后只需选择吊钩补偿切换开关，操作一个动作就能同时实现两个动作的控制。另外，由于吊钩和伸缩臂头部距离保持不变，避免了如下问题，即在伸臂时由于人为疏忽或者视线不好而可能出现的碰坏臂头滑轮，或者缩臂时因升吊钩不及时而造成卷扬钢丝绳过松，在再次起吊时造成卷扬乱绳的问题。尤其是对于允许带载伸缩或行驶的保持重物高度不变的中、小吨位起重机，大大提高了作业效率。