1液控履带起重机电气控制原理

液控履带起重机电气控制原理

1.液控系统的概念

履带起重机的主要运行机构如起升、回转、变幅、行走等机构，如果这些机构中的泵、阀、马达的运行方式不是主要由电信号驱动的，而是由先导比例液压驱动主阀或者由手动直接驱动主阀阀芯而改变液压回路的系统，则称此类履带起重机的液压系统为先导液压控制系统或者简称为液控系统。

手动直接驱动主阀阀芯的部分原理图如图1所示，为一个小吨位汽车吊的原理图。主阀的放大图如图2所示。这类一般用于小吨位起重机产品，如20吨以下汽车起重机等。

图1 小吨位汽车吊原理图

图2 手动阀原理图

先导比例液压控制的典型原理图如图3所示。一般用于小吨位汽车吊和履带吊，如50-100吨左右。它的主要特点之一就是主机构的油路的改变采用先导油压进行控制，因此，手柄的驱动力可以很小。

图3 先导比例液压控制原理图

电控系统指的是在对液压系统的控制过程中，泵、阀或马达等机构采用的是电信号控制。泵可以是电比例变量泵，电信号的大小直接控制泵排量的大小；阀可以是开关阀也可以是比例阀，马达也一样。图4是一种电控开关主阀的原理图，图5是一种电比例控制的马达原理图。

图5电控开关主阀的原理图

图6 电比例控制的马达原理图

2.液控系统的控制框图

由于相关的电气控制点比较少，控制逻辑也比较简单，因此，电气控制的主要方面有力限器的控制和相关信息的显示说明等。

对液控的履带起重机进行分析，可以将电气系统分成如下几部分：

1)人机界面：包括各类的显示灯、组合仪表、视频系统等；

2)安全限制装置：包括力限器系统、限位开关、传感器等；

3)工作操作装置：包括手柄、脚踏板、遥控器等；

4)执行装置：包括各类开关、继电器、灯具等电器元件。

整车控制系统的框图如图7所示。

力限器系统是整车安全运行的核心，实时计算整车的力矩限制参数，并显示实际载荷和额定载荷，给出超载或超角度的限制信号给电气系统，电气系统再切段相应的危险回路。如果是超载，则切段向下变幅和起升动作。如果是超角度，则切段向上变幅动作。

各类安全限位及传感器的信号输入到组合仪表，进行显示和报警，包括液压系统的参数如压力、发动机系统的参数如转速、机油压力等，还包括卷扬的三圈保护限位、吊钩高度限位等。这些限位信号经过继电器的电流开关控制作用，对

相应的电磁阀进行控制。具体的控制流程举例如图8所示，为一个力限器超载后的控制过程。

图7 液控系统控制框图

正常，继电器没电，电磁阀得电，动作正常。

继电器1

超载，继电器得电，电磁阀失电，动作停止。

强制开关

强制，继电器失电，电磁阀得电，动作正常。 图8 力限器超载后的控制原理

3. 典型的电气原理图介绍

液控系统的电气原理图需要对电气控制的所有元件进行描述和表达，并表征每个元件之间的连接关系。典型的小吨位履带起重机的部分原理图如附图1所示。

电气原理图分析，可以看见电气原理可分为以下几个部分：

发动机部分：主要负责发动机的供电、电动机等的连接，如附图1右下部分； 电源部分：大部分回路采用单独的片式保险丝供电；

照明部分：这个部分是比较多的一部分，包括臂架、转台、驾驶室等的照明及报警灯等，如附图1的左下部分；

液压控制部分：主要是对几个必须的电磁阀的控制，如泵的排量控制、棘轮的控制等，采用开关控制继电器，由继电器驱动电磁阀，见附图1的上半部分；

力限器部分：主要对切断危险动作回路的几个电磁阀进行控制，如附图1 的下半中间部分，包括力传感器和角度传感器的连接等。

整车电气布置一般采用集中式布置，将所有的仪表、电源保险等电气元件集中放置于驾驶室的电气柜内，方便维修和检查。 4. 主要元件介绍

1) 操作手柄，见图9所示，液压先导手柄，控制主要的动作，包括起升、

变幅、行走、回转等，在设计和布置上需要遵循一定的标准，如图10所示。

图9液压先导手柄

图10标准规定的手柄方向

2)脚踏板，用于控制发动机油门，如图11所示。由于一般采用的是机械式

发动机，油门驱动采用机械拉杆式。油门踏板与拉杆之间采用钢丝连接。

图11油门踏板图片

3)遥控器，通过开关盒与电缆连接至起重机来操作执行机构动作，要求面

对动作机构来操作，使用完毕将其收起，使用完毕后将机构锁止。主要用于自装拆的相关电磁阀的控制，如支腿油缸升降控制、履带安装油缸等。这个在设计上可以是可选件，在驾驶室内也可以做，遥控器的设计主要是方便操作人员近距离观察和接触操作元件，更加安全和可靠；如图12所示。

图12遥控系统

4)力矩限制器系统，由力传感器、角度传感器、主机及显示器组成一个完

整的一个系统。主机将力信号和角度信号进行一定的运算，得到当前的幅度和臂长情况下的真实载荷值，然后与已经存储于主机内的额定载荷

值进行比较，得到载荷率，并输出相应的显示信息，如95%黄色预警，100%超载红色报警信息等，通过输出开关量信号给电气系统，然后电气系统切段相应的电磁阀来控制动作的执行，基本过程如图13所示。

实际吊重/额定吊重=力矩百分比

≤90% 90%～100%≥100%

正常运行

声音报警

切断危险动作回路

图13 力限器动作基本过程

5)多功能组合仪表主要用于显示发动机参数、其他安全限位信息等，如图

14所示。可以代替以前普遍使用的压力表、报警灯等，将大部分的信息集中显示到一个仪表盘上，简化了安装和设计，有利于模块化设计。

图14 多功能组合仪表

6)安全装置介绍：

[1]力限器超载控制，如上述的力限器功能，力限器系统会在后面有一

章详细的专门介绍。

[2]臂架上限位，防后倾控制，防止臂架的后倾，绝大部分汽车吊由于

采用的是油缸变幅，因此不涉及臂架后倾的问题，但是履带起重机

由于是钢丝绳变幅，因此必须在臂架的根部设置防后倾油缸顶着臂

架，防止后倾。小吨位一般采用弹簧缸，性能一般；中大吨位一般

采用油缸防后倾，可以在液压油路中进行设计，使防后倾的力量可

调。弹簧缸的图片如图15所示，油缸的如图16所示。

图15 弹簧缸防后倾装置

图16 油缸防后倾装置