实现悬臂弹跳减少以及防止液压系统中的非指令运动的方法和设备技术方案

本发明专利技术涉及一种用于减轻悬臂(30)的悬臂动态同时提供反平衡阀保护的液压系统(600)和方法，该液压系统(600)包括液压致动器(110)、第一和第二反平衡阀(300、400)、第一和第二独立控制阀(700、800)以及第一和第二阻断阀(350、450)。致动器包括第一和第二相应腔室。在第一模式中，第二反平衡阀通过第一控制阀开启，第一反平衡阀通过第二控制阀开启。在第二模式中，反平衡阀中的至少一个被截止。限出控制阀(800、700)可以以流量控制模式操作，和/或限入控制阀(700、800)可以以压力控制模式操作。在悬臂运行时可能出现悬臂动态减弱(例如在工地周围)。通过开启反平衡阀，控制阀处的传感器可被用于表征外部载荷。控制阀可以响应于外部载荷并且至少部分地消除不希望的悬臂动力学。该系统还可以利用反平衡阀检测致动器中的故障并且防止任何单点故障引起悬臂下降事件和/或减缓这些故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】实现悬臂弹跳减少以及防止液压系统中的非指令运动的方法和设备相关申请的交叉引用本申请于2015年7月15日作为PCT国际专利申请提交，并且要求均于2014年7月15日提交的美国专利申请序列No.62/024,643和No.62/024,666的优先权，两个专利申请整体上通过参引结合到本文中。
技术介绍
各种越野车辆和道路车辆包括悬臂。例如，某些混凝土泵车包括构造成支承混凝土从混凝土泵车的底座泵送至需要混凝土的施工现场的位置的通道的悬臂。这种悬臂可以长且细以便于将混凝土泵送远离混凝土泵车相当的距离。另外，这种悬臂可以相对较重。悬臂的相当大的长度和质量特性的组合可以导致悬臂具有不希望的动态特性。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以为大约0.3赫兹(即，每个周期3.3秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以小于大约1赫兹(即，每个周期1秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以从大约0.1赫兹至大约1赫兹的范围内(即，每个周期10秒至每个周期1秒)。例如，当悬臂从一处运动到另一处时，致动悬臂的起动和停止负载可能引起振动(即振荡)。可以激励悬臂的其他负载源包括在混凝土沿着悬臂泵送时混凝土的动量、起动和停止沿着悬臂泵送混凝土、可以靠着悬臂发展的风载荷和/或其他混杂载荷。一些混凝土泵可以包括具有大约1赫兹脉冲频率的类似脉冲的泵送曲线。混凝土在这种混凝土泵的出口处的速度分布图(即，容积流量曲线)可以在曲线的每个周期上显著地波动。变化的速度分布图与变化的加速度分布图对应，并且可以引起强加在悬臂上的显著的惯性载荷。具有悬臂的其他车辆包括可以在悬臂上包括梯子的消防车、包括具有将水输送至预定位置的水砣的悬臂的消防车、利用悬臂来使铲运动的挖掘机、利用悬臂以在施工现场周围输送材料的伸缩臂叉装车、可以利用悬臂来使材料从一处运动之另一处的起重机等等。在一些悬臂应用中，包括如上所述的这些，液压缸可被用于致动悬臂。通过致动液压缸，悬臂可以按照要求展开和缩回，以实现悬臂的所需设置。在一些应用中，反平衡阀可被用于控制液压缸的致动和/或防止液压缸的非指令运动(例如由部件失效所引起)。在图1中示出包括第一反平衡阀300和第二反平衡阀400的现有技术系统100。反平衡阀300控制和/或输送液压流体流进入和排出系统100的液压缸110的第一腔室116。同样地，第二反平衡阀400控制和/或输送液压流体流进入和排出液压缸110的第二腔室118。特别地，反平衡阀300的端口302连接至液压缸110的端口122。同样地，反平衡阀400的端口402流体地连接至液压缸110的端口124。如图所述，流体线路522示意性地将端口302连接至端口122，流体线路524将端口402连接至端口124。反平衡阀300、400一般直接安装至液压缸110。端口302可以直接连接至端口122，端口402可以直接连接至端口124。反平衡阀300、400提供对系统100的安全保护。特别地，在可能出现液压缸110的运动之前，液压力必须施加至反平衡阀300、400两者。施加至反平衡阀300、400之一的液压力被递送至液压缸110的端口122、124中的相应的一个，由此促使液压缸110的活塞120运动。施加至反平衡阀400、300中的相对一个的液压力允许液压流体流出液压缸110的相对的端口124、122。通过使反平衡阀300、400处的液压力对应于释放液压流体的端口122、124，供给或接收来自液压缸110的液压流体的液压管路、阀、泵等等的故障将不会引起液压缸110的非指令运动。现在参照图1，将详细地说明系统100。如图所示，三位四通液压控制阀200被用于控制液压缸110。控制阀200包括可以定位在第一结构222、第二结构224或第三结构226处的阀芯220。如图1所示，阀芯220处于第一结构222。在第一结构222中，来自供应管路502的液压流体被从控制阀200的端口212传送至控制阀200的端口202并且最终到达液压缸110的端口122和腔室116。液压缸110由此被推动延伸，液压缸110的腔室118中的液压流体被推动排出液压缸110的端口124。离开端口124的液压流体通过进入控制阀200的端口204并且排出控制阀200的端口214进入回流管路504内而返回至液压箱。在一些实施例中，供应管路502以恒定的或以接近恒定的供给压力供给液压流体。在一些实施例中，回流管路504以恒定回流压力或以接近恒定的回流压力接收液压流体。当阀芯220定位在第二结构224中时，有效地停止端口202与端口212、214之间的液压流体流以及端口204与端口212、214之间的液压流体流，并且有效地停止通向液压缸110和来自液压缸110的液压流体流。因此，当阀芯220定位在第二结构224中时，液压缸110保持基本静止。当阀芯220定位在第三结构226处时，来自供应管路502的液压流体流通过端口212进入并且通过阀200的端口204排出。液压流体流最终被递送至液压缸110的端口124和腔室118，由此促使液压缸110的缩回。当液压流体压力施加至腔室118时，腔室116内的液压流体被促使通过端口122排出。排出端口122的液压流体进入端口202并且排出阀200的端口214，由此返回至液压箱。操作人员和/或控制系统可以使阀芯220按照要求运动，并且由此实现液压缸110的伸长、缩回和/或锁定。现在将详细地论述当液压缸110伸长时反平衡阀300、400的功能。在阀200的阀芯220设置在第一结构222时，来自供应管路502的液压流体压力加压液压管路512。液压管路512连接在控制阀200的端口202、反平衡阀300的端口304与反平衡阀400的端口406之间。施加在反平衡阀300的端口304处的液压流体压力流过反平衡阀300的阀芯310以及流过反平衡阀300的单向阀320，并且由此从端口304通过反平衡阀300的通道322流动至端口302。液压流体压力还流过端口122并且流入腔室116内(即，限入腔室(meter-inchamber))。施加至反平衡阀400的端口406的压力使得反平衡阀400的阀芯410抵着弹簧412运动，并且由此压缩弹簧412。施加在端口406处的液压流体压力由此开启端口402与端口404之间的通道424。通过在端口406处(即导向器)施加液压力，液压流体可以通过端口124、通过管路524、通过反平衡阀400的跨越阀芯410的通道424、通过液压管路514、通过阀200以及通过回流管路504排出腔室118(即限出腔室)进入箱内。限出侧可以提供背压。现在将详细地论述当液压缸110缩回时反平衡阀300、400的功能。在阀200的阀芯220设置在第三结构226时，来自供应管路502的液压流体压力加压液压管路514。液压管路514连接在控制阀200的端口204、反平衡阀400的端口404与反平衡阀300的端口306之间。施加在反平衡阀400的端口404处的液压流体压力流过反平衡阀400的阀芯410以及流过反平衡阀400的单向阀420，并且由此从端口404通过反平衡阀400的通道422流动至端口402。液压流体压力还流过端口124并且流入腔室118内(即，限入腔室)。施加至反平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制液压地联接至一对反平衡阀(300、400)的液压致动器(110)的方法，所述方法包括：提供所述液压致动器，所述液压致动器包括分别液压地联接至所述一对反平衡阀的一对腔室(116、118)；提供液压地联接至所述一对反平衡阀的一对控制阀(700、800)；以压力控制模式操作所述一对控制阀的第一控制阀(700、800)；以流量控制模式操作所述一对控制阀的第二控制阀(800、700)；以及经由所述一对反平衡阀利用所述一对控制阀使液压流体流传送往返于所述液压致动器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 US 62/024,643;2014.07.15 US 62/024,6661.一种用于控制液压地联接至一对反平衡阀(300、400)的液压致动器(110)的方法，所述方法包括：提供所述液压致动器，所述液压致动器包括分别液压地联接至所述一对反平衡阀的一对腔室(116、118)；提供液压地联接至所述一对反平衡阀的一对控制阀(700、800)；以压力控制模式操作所述一对控制阀的第一控制阀(700、800)；以流量控制模式操作所述一对控制阀的第二控制阀(800、700)；以及经由所述一对反平衡阀利用所述一对控制阀使液压流体流传送往返于所述液压致动器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括利用所述第一控制阀加压所述一对反平衡阀的第二反平衡阀(400、300)的第二导向器(406、306)并且由此开启所述第二反平衡阀。3.根据权利要求2所述的方法，还包括利用所述第二控制阀加压所述一对反平衡阀的第一反平衡阀(300、400)的第一导向器(306、406)并且由此开启所述第一反平衡阀。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：测试所述第二控制阀的故障条件；以及如果存在所述故障条件则表示阀故障。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：如果指示所述阀故障并且如果指示降下超越指令，则调节来自所述第一控制阀的输出压力(P1、P2)；通过调节来自所述第一控制阀的所述输出压力调节加压所述第二反平衡阀的所述第二导向器的导向压力；以及通过调节所述导向压力节流所述第二反平衡阀以及由此降低通过所述液压致动器致动的设备。6.根据权利要求4所述的方法，还包括在指示所述阀故障时通过利用所述第一控制阀减压所述第二反平衡阀的所述第二导向器来关闭所述第二反平衡阀，以及由此停止所述液压致动器的运动。7.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述第二控制阀的所述故障条件的所述测试包括监控所述第二控制阀的阀芯(820、720)的位置以及比较所述阀芯的位置与由控制器(640)传送至所述第二控制阀的阀芯位置指令，以及其中，如果所述阀芯的位置与所述阀芯位置指令不一致，则表示发生所述阀故障。8.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述第二控制阀的故障条件的所述测试包括监控通过所述第二控制阀的液压流量以及比较所述液压流量与由控制器(640)传送至所述第二控制阀的参考流量指令，以及其中，如果通过所述第二控制阀的液压流量与所述参考流量指令不一致，则表示发生所述阀故障。9.根据权利要求2所述的方法，还包括：对于来自所述第一控制阀的输出流量强加上限；当接近来自所述第一控制阀的输出流量的所述上限时，减小来自所述第一控制阀的输出压力(P1、P2)；当所述导向压力足够地减小时，自动地减小加压所述第二反平衡阀的所述第二导向器的导向压力并且由此截止所述第二反平衡阀，以及由此停止所述液压致动器的运动。10.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述第一控制阀与所述第二反平衡阀的所述第二导向器之间提供阀(450、350)；如果指示所述阀故障以及如果指示降下超越指令，则调节来自所述阀的输出压力；通过调节来自所述阀的所述输出压力调节加压所述第二反平衡阀的所述第二导向器的导向压力；以及通过调节所述导向压力节流所述第二反平衡阀以及由此降低通过所述液压致动器致动的设备。11.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述第一控制阀与所述第二反平衡阀的所述第二导向器之间提供阀(450、350)；以及当指示所述阀故障时关闭所述阀。12.根据权利要求5所述的方法，还包括：测量供给压力(Ps)；确定所述一对腔室的第一腔室(116、118)或第二腔室(118、116)是否是加载腔室；测量所述加载腔室的压力(Prod、Phead)；确定所述供给压力是否大于所述加载腔室的压力；以及如果所述供给压力大于所述加载腔室的压力，则将所述供给压力减小至小于所述加载腔室的压力。13.根据权利要求2所述的方法，还包括：监控通过所述第一控制阀的第一液压流量；监控通过所述第二控制阀的第二液压流量；测试所述第二反平衡阀与所述第二控制阀之间的液压管路的故障条件；以及如果存在所述故障条件则表示液压管路故障。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：如果指示所述液压管路故障并且如果指示降下超越指令，则调节来自所述第一控制阀的输出压力(P1、P2)；通过调节来自所述第一控制阀的所述输出压力调节加压所述第二反平衡阀的所述第二导向器的导向压力；以及通过调节所述导向压力节流所述第二反平衡阀以及由此降低通过所述液压致动器致动的设备。15.根据权利要求13所述的方法，还包括：如果指示所述液压管路故障以及如果指示降下超越指令，则以流量控制模式操作所述第一控制阀；通过调节来自所述第一控制阀的流量输出提供加压所述第二反平衡阀的所述第二导向器的导向压力；以及通过提供所述导向压力节流所述第二反平衡阀以及由此降低通过所述液压致动器致动的设备。16.根据权利要求2所述的方法，还包括：对于所述反平衡阀中的一者或两者的卡住状态进行测试；以及如果存在所述卡住状态则表示阀故障。17.根据权利要求16所述的方法，其中，对于所述卡住状态的测试包括以流量控制模式操作所述控制阀的至少相应的一个，在液压致动器静止情况下指令通过所述控制阀的相应的一个流向油箱(500)的测试量，以及当测试量流向所述油箱时监控来自所述控制阀的相应的一个的压力(P1、P2)，以及其中，如果当所述测试量流向所述油箱时所述压力未充分地减小，则表示发生所述阀故障。18.根据权利要求16所述的方法，其中对于所述卡住状态的测试包括确定所述一对腔室的第一腔室(116、118)或第二腔室(118、116)是否是限出腔室，监控所述限出腔室的压力(Prod、Phead)，以及其中，如果所述压力异常高则表示发生所述阀故障。19.一种与液压致动器(110)一起使用的阀装置(602)，所述液压致动器(110)包括第一腔室(116、118)和第二腔室(118、116)，所述阀装置包括：第一反平衡阀(300、400)，所述第一反平衡阀(300、400)在第一节点(51、52)处流体地连接至所述第一腔室；第二反平衡阀(400、300)，所述第二反平衡阀(400、300)在第二节点(52、51)处流体地连接至所述第二腔室；第一控制阀(700、800)，所述第一控制阀(700、800)在第三节点(53、54)处流体地连接至所述第一反平衡阀；第二控制阀(800、700)，所述第二控制阀(800、700)在第四节点(54、53)处流体地连接至所述第二反平衡阀；正常操作模式，其中，所述第二反平衡阀由向所述第二反平...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦，迈克尔·伯尔尼·兰诺，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国,US