一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构
阅读说明：本技术 一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构 (High-speed hydraulic erecting mechanism based on synchronous telescopic multistage cylinder and energy accumulator ) 是由 杨必武 王旭 陈文学 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构,包括：同步伸缩多级缸、蓄能器、电机泵组、开关阀Ⅰ和开关阀Ⅱ；所述电机泵组与蓄能器相连,用于为蓄能器充油蓄能；所述蓄能器通过开关阀Ⅱ与同步伸缩多级缸的无杆腔连通,同步伸缩多级缸的有杆腔通过开关阀Ⅰ与油箱连通；所述蓄能器中的油液经过开关阀Ⅱ进入同步伸缩多级缸的无杆腔,同步伸缩多级缸的有杆腔中的油液经过开关阀Ⅰ回到油箱,使同步伸缩多级缸高速伸出,从而实现高速液压起竖。(The invention discloses a high-speed hydraulic erecting mechanism based on a synchronous telescopic multistage cylinder and an energy accumulator, which comprises: the system comprises a synchronous telescopic multistage cylinder, an energy accumulator, a motor pump set, a switch valve I and a switch valve II; the motor pump group is connected with the energy accumulator and is used for charging oil and storing energy for the energy accumulator; the energy accumulator is communicated with a rodless cavity of the synchronous telescopic multi-stage cylinder through a switch valve II, and a rod cavity of the synchronous telescopic multi-stage cylinder is communicated with the oil tank through a switch valve I; oil in the energy accumulator enters a rodless cavity of the synchronous telescopic multi-stage cylinder through the switch valve II, and the oil in a rod cavity of the synchronous telescopic multi-stage cylinder returns to an oil tank through the switch valve I, so that the synchronous telescopic multi-stage cylinder stretches out at a high speed, and high-speed hydraulic erection is realized.)
技术领域
本发明涉及液压技术领域，具体涉及一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构。
背景技术
在需要多级缸从水平位置将某物体起竖到直立状态的场合，系统通常方式都是采用电机泵组直接为普通多级液压缸供油。
普通多级液压缸的各级缸为并联式结构，各级缸的有杆腔和无杆腔分别连通，在实际应用中各级缸依次伸出，由于各级缸的活塞面积不同，在负载不变的情况下，各级缸切换时，系统的压力和流量会发生突变，形成换级冲击；而且，各级缸换级停顿和重新加速都会减缓多级缸的运行速度。在小负载低速运动的场合，冲击和速度慢不是很明显，经常被容许使用。但是在需要将大载荷长物体高速竖起时，这种电机泵组+普通多级液压缸的起竖方式，就存在换级冲击大、速度慢、电机泵组功率大、响应速度慢、耗能多、设备笨重、制造和运行成本高的技术问题。
现有技术的缺陷具体总结如下：
1、普通多级缸在推动大负载物体高速伸出的过程中，换级时的停顿，会导致大负载物体高速运动的动能产生巨大冲击，无论是多级缸、整台起竖设备还是负载物体都难以承受，甚至会造成重大事故。
2、多级缸高速运动时，瞬时需要非常大的高压油流量，使用电机泵组供油，需要多个高压大流量液压泵和大功率电机，设备体积庞大笨重，制造成本太高；即便如此，由于电机泵组的响应速度太慢，需要提前运行建压，这样将会造成系统发热和大量的能源浪费。
3、普通多级缸在伸出时，由于多级缸各级活塞面积依次减小，在多级缸的最后一级(活塞面积最小级)伸出时，需要更高的液压油压力；但是，蓄能器压力油释放的过程，液压油压力是逐渐降低的，在多级缸末级伸出时蓄能器的压力也达到最小。要解决此矛盾，只能采取加大蓄能器体积，或者使用多组蓄能器的措施。这将会大大增加系统体积、控制难度和制造成本。因此普通多级缸不适用于蓄能器供油方式。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构，采用电机泵组提前为蓄能器充油蓄能，蓄能器能够瞬间为同步伸缩多级缸高速运行提供超大流量的高压液压油，从而解决大载荷长物体高速起竖的技术难题。
本发明的技术方案为：一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构，包括：同步伸缩多级缸、蓄能器、电机泵组、开关阀Ⅰ和开关阀Ⅱ；
所述电机泵组与蓄能器相连，用于为蓄能器充油蓄能；所述蓄能器通过开关阀Ⅱ与同步伸缩多级缸的无杆腔连通，同步伸缩多级缸的有杆腔通过开关阀Ⅰ与油箱连通；
所述蓄能器中的油液经过开关阀Ⅱ进入同步伸缩多级缸的无杆腔，同步伸缩多级缸的有杆腔中的油液经过开关阀Ⅰ回到油箱，使同步伸缩多级缸高速伸出，从而实现高速液压起竖。
优选地，还包括：单向阀，所述单向阀设置在电机泵组的出口。
优选地，还包括：溢流阀Ⅱ、两通阀Ⅶ、两通阀Ⅴ和两通阀Ⅱ；
单向阀出口端与油箱之间的管路上设置溢流阀Ⅱ和两通阀Ⅶ，且溢流阀Ⅱ和两通阀Ⅶ并联，溢流阀Ⅱ用于控制系统压力，两通阀Ⅶ作为系统加载阀，通电为系统加载，断电为系统卸载；两通阀Ⅴ设置在同步伸缩多级缸的无杆腔与油箱之间的管路上，两通阀Ⅱ设置在同步伸缩多级缸的有杆腔和单向阀之间的管路上；
启动电机泵组，两通阀Ⅶ通电，系统建压，然后两通阀Ⅴ和两通阀Ⅱ均通电，油液从油箱依次经过电机泵组和两通阀Ⅱ进入同步伸缩多级缸的有杆腔，同步伸缩多级缸的无杆腔中的油液经过两通阀Ⅴ回到油箱，使同步伸缩多级缸缩回，能够实现液压回平。
优选地，还包括：两通阀Ⅲ，其安装在蓄能器和单向阀之间的管路上，用于控制蓄能器充油管路的通断，两通阀Ⅲ开启，电机泵组能够从油箱中吸油，从而为蓄能器充油。
优选地，还包括：节流阀；所述节流阀设置在开关阀Ⅱ和同步伸缩多级缸的无杆腔之间的管路上，用于调节同步伸缩多级缸的运行速度。
优选地，还包括：平衡阀Ⅱ；所述平衡阀Ⅱ设置在节流阀和同步伸缩多级缸的无杆腔之间的管路上，用于调节同步伸缩多级缸的运行速度。
优选地，还包括：平衡阀Ⅰ；所述平衡阀Ⅰ设置在开关阀Ⅰ和同步伸缩多级缸的有杆腔之间的管路上，用于调节同步伸缩多级缸的运行速度。
优选地，还包括：吸油滤油器，其设置在电机泵组的吸油口和油箱之间。
优选地，还包括：两通阀Ⅵ和溢流阀Ⅰ，所述蓄能器出口与油箱之间的管路上并联安装有两通阀Ⅵ和溢流阀Ⅰ；其中，两通阀Ⅵ作为蓄能器卸荷阀，其通电可以将蓄能器中油液释放至油箱；溢流阀Ⅰ作为蓄能器的安全阀，能够将蓄能器中压力控制在设定范围内。
优选地，所述开关阀Ⅰ为两通阀Ⅰ，开关阀Ⅱ为两通阀Ⅳ。
有益效果：
1、本发明的高速液压起竖机构相比于现有普通多级缸换级冲击大、速度慢，利用同步伸缩多级液压缸可以实现无互换级冲击的高速平稳运动；同时，现有技术中通过电机泵组直接供能，电机泵组所需功率大、耗能多，体积重量大，导致制造和运行成本高，而本发明的高速液压起竖机构只需要小功率电机泵组为蓄能器蓄能，即可实现高速液压起竖，节省能源、减轻设备体积和重量，降低设备制造和运行成本；现有电机泵组供油响应速度慢，需要事先启动，准备时间长，耗能多；本发明中蓄能器能快速响应，为同步伸缩多级缸瞬间提供超大流量高压液压油；另外，多级同步伸缩液压缸在伸出时，只需给第一级缸无杆腔供油，由于起竖过程中负载力逐渐减小，因此所需液压油压力也逐渐降低，正好与蓄能器供油压力趋势吻合，能够充分利用蓄能器的储存能量，缩小蓄能器体积，减少重量，降低制造成本。
2、本发明的高速液压起竖机构还能够进行稳定地回平。
附图说明
图1为本发明高速液压起竖机构的结构示意图。
其中，1-单向阀，2-两通阀Ⅰ，3-两通阀Ⅱ，4-两通阀Ⅲ，5-平衡阀Ⅰ，6-同步伸缩多级缸，7-平衡阀Ⅱ，8-节流阀，9-蓄能器，10-两通阀Ⅳ，11-两通阀Ⅴ，12-两通阀Ⅵ，13-溢流阀Ⅰ，14-溢流阀Ⅱ，15-两通阀Ⅶ，16-吸油滤油器，17-电机泵组。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种基于同步伸缩多级缸和蓄能器的高速液压起竖机构，采用电机泵组提前为蓄能器充油蓄能，蓄能器能够瞬间为同步伸缩多级缸高速运行提供超大流量的高压液压油，从而解决大载荷长物体高速起竖的技术难题。
如图1所示，该高速液压起竖机构包括：单向阀1、两通阀Ⅰ2、两通阀Ⅱ3、两通阀Ⅲ4、平衡阀Ⅰ5、同步伸缩多级缸6、平衡阀Ⅱ7、节流阀8、蓄能器9、两通阀Ⅳ10、两通阀Ⅴ11、两通阀Ⅵ12、溢流阀Ⅰ13、溢流阀Ⅱ14、两通阀Ⅶ15、吸油滤油器16和电机泵组17。
该高速液压起竖机构的连接关系为：电机泵组17吸油口与油箱连通(二者之间的管路上设置吸油滤油器16)，出口安装单向阀1(即单向阀1的进口端与电机泵组17的出口连接)；
单向阀1出口端与油箱之间的管路上设置溢流阀Ⅱ14和两通阀Ⅶ15，且溢流阀Ⅱ14和两通阀Ⅶ15并联，溢流阀Ⅱ14用于控制系统压力，两通阀Ⅶ15作为系统加载阀，通电为系统加载，断电为系统卸载；
蓄能器9出口与油箱之间的管路上并联安装有两通阀Ⅵ12和溢流阀Ⅰ13；其中，两通阀Ⅵ12作为蓄能器9卸荷阀，其通电可以将蓄能器9中油液释放至油箱；溢流阀Ⅰ13作为蓄能器9的安全阀，用于防止蓄能器9中压力过高；蓄能器9出口与同步伸缩多级缸6之间的管路上设置两通阀Ⅳ10，两通阀Ⅳ10作为开关阀，用于导通或断开蓄能器9与同步伸缩多级缸6之间的管路；两通阀Ⅳ10和同步伸缩多级缸6之间的管路上设置节流阀8，节流阀8用于调节同步伸缩多级缸6的运行速度；两通阀Ⅲ4安装在蓄能器9和电机泵组17出口的单向阀1之间管路上，用于控制蓄能器9充油管路的通断，两通阀Ⅲ4开启，电机泵组17能够从油箱中吸油，从而为蓄能器9充油；
同步伸缩多级缸6前后腔油口分别与油箱连通，且同步伸缩多级缸6前后腔油口与油箱之间的管路上分别安装平衡阀Ⅰ5和平衡阀Ⅱ7，用于稳定同步同步伸缩多级缸6运行速度，在平衡阀Ⅰ5之后的管路上安装有两通阀Ⅰ2，在平衡阀Ⅱ7之后的管路上还安装有两通阀Ⅴ11，两通阀Ⅰ2和两通阀Ⅴ11分别作为同步伸缩多级缸6的前后腔与油箱之间的卸荷阀，其通电可以将同步伸缩多级缸6中油液释放至油箱；在平衡阀Ⅰ5与单向阀1之间连通的管路上设置两通阀Ⅱ3，两通阀Ⅱ3连通同步伸缩多级缸6前腔与电机泵组17出口的单向阀1，用于控制油液进入同步伸缩多级缸6前腔。
该高速液压起竖机构的工作原理为：蓄能器9蓄能：启动电机泵组17，两通阀Ⅶ15通电，系统建压，然后两通阀Ⅲ4通电，其余阀不通电，油液从油箱依次经过吸油滤油器16、电机泵组17、单向阀1和两通阀Ⅲ4进入蓄能器9，当蓄能器9内的油液压力达到设定压力时，两通阀Ⅲ4、两通阀Ⅶ15和电机泵组17均断电；溢流阀Ⅰ13为蓄能器9安全阀，能够防止蓄能器9中压力过高；两通阀Ⅵ12为蓄能器9卸荷阀；
两通阀Ⅳ10和两通阀Ⅰ2通电，油液从蓄能器9依次经过两通阀Ⅳ10、节流阀8和平衡阀Ⅱ7进入同步伸缩多级缸6无杆腔，同步伸缩多级缸6的有杆腔中的油液依次经过平衡阀Ⅰ5和两通阀Ⅰ2回到油箱，使同步伸缩多级缸6高速伸出，从而实现高速液压起竖；
启动电机泵组17，两通阀Ⅶ15通电，系统建压，然后两通阀Ⅴ11和两通阀Ⅱ3通电，油液从油箱依次经过吸油滤油器16、电机泵组17、单向阀1、两通阀Ⅱ3和平衡阀Ⅰ5进入同步伸缩多级缸6的有杆腔，同步伸缩多级缸6的无杆腔中的油液依次经过平衡阀Ⅱ7和两通阀Ⅴ11回到油箱，使同步伸缩多级缸6缩回，从而实现液压回平。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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