CN106241633A - 一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法，用于海洋拖曳、提升、收放负载。包括液压泵、液压马达、减速机、卷筒、制动器油缸、止动器油缸、控制阀组、辅助元件及管路。所述液压绞车系统中，嵌入可调式压力溢流阀，能够根据海况的变化设定溢流阀的工作压力，限制作用于液压马达上压力，从而保证缆绳始终处于适当张紧状态，达到对波浪的补偿能力。本发明能极大地减小缆绳中张力的变化，适应不同海浪的要求，既能用于正常作业，又能实现恒张力的控制，以保证对负载回收布放作业的平稳、安全进行，可以有效地改善了整个绞车在复杂海洋环境下的作业能力。

Description

一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法，特别是一种补偿拖缆张力变化的海况用绞车液压控制系统。

背景技术

拖曳绞车作为船舶上最主要的拖拉或海洋起货元件，有时在恶劣的海洋环境条件下，船体会做横摇、纵摇、垂荡及升沉运动，缆绳中张力大小极易发生突变。如果缆绳中张力过大，易造成缆绳崩断；缆绳张力过小，缆绳就会变得松散并产生缠绞弧绕，负载容易船体相撞，造成设备受损。如果出现上述现象，那么船体的运动会严重影响船用绞车在海洋的正常作业，甚至使得正常的拖拉或海洋起货变得异常复杂，难以完成任务。因此，为确保对负载布放回收作业平稳、安全进行，船用拖曳绞车必须配备一种液压控制系统，它具备对缆绳张力的准确测量、设定、自动恒定的功能，保证缆绳始终处于适当张紧状态，以达到对海洋波浪的补偿能力。

船用拖曳液压控制系统中，嵌入可调式压力溢流阀，能够根据海况的变化设定溢流阀的工作压力，限制作用于液压马达上压力，来保持缆绳中直线张力不变；通过采用换向阀改变马达的串并联方式，实现不同工作模式的切换。该液压控制系统不仅构造简单、生产成本低，而且整个绞车在海洋上的作业能力也能有效地得到改善，有较突出的实际应用价值与经济价值，可以推广到其他大型液压起吊装备工程领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法，解决复杂海况下缆绳张力受船体运动影响负载布放、回收作业难以顺利完成的困难，以改善拖曳绞车海洋上的作业能力。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种船用拖曳绞车液压控制系统，它包括电动机，所述电动机与恒压变量泵相连，所述恒压变量泵出油口连接有压力补偿模块和溢流阀，所述溢流阀的出油口接回油箱。

所述压力补偿模块包括三位四通换向阀和先导型溢流阀，所述三位四通换向阀和先导型溢流阀的进油口与恒压变量泵相连，所述三位四通换向阀的两个出油口并联有第一梭阀，所述第一梭阀与第一单向阀和第二单向阀并联，所述第一单向阀和第二单向阀串联，所述第一梭阀和先导型溢流阀之间设置有单向节流阀；所述先导型溢流阀、三位四通换向阀的出油口都通过背压阀接回油箱；所述第一单向阀和第二单向阀之间连接有油管通过背压阀接回油箱。

所述压力补偿模块的第一单向阀和第二单向阀之后并联有第二梭阀，所述第二梭阀之后并联有平衡阀，所述平衡阀与可调针阀串联，所述平衡阀之后并联有先导型溢流阀，所述先导型溢流阀和可调压力阀相连构成恒张力控制模块，所述恒张力控制模块之后并联有高低速换向阀，所述高低速换向阀上连接有两个双向液压马达。

采用液压系统所控制的船用拖拽绞车传动装置，它包括双向液压马达，其中一个双向液压马达的输出轴通过第一联轴器与第一太阳轮相连；另一个双向液压马达的输出轴通过第二联轴器与第二太阳轮相连，所述第二太阳轮与行星轮啮合传动，所述行星轮通过第三联轴器与行星减速机相连，所述行星减速机的输出轴与卷筒的转轴相连传递扭矩。

船用拖拽绞车传动装置，所述第三联轴器上连接有制动缸，所述制动缸通过单向节流阀和二位二通电磁换向阀与第二梭阀相连。

船用拖拽绞车传动装置，所述行星减速机上连接有止动缸，所述止动缸与二位二通电磁阀相连，所述二位二通电磁阀的进油口通过第三单向阀和减压阀与恒压变量泵的出油口相连，所述二位二通电磁阀和减压阀的回油口接回油箱。

采用所述液压控制系统控制船用拖拽绞车传动装置的方法，它包括以下步骤：

第一步，液压绞车按正常操作模式下放重物，一旦重物下放到水里，就通过可调压力阀降低压力设定等级，在该模式下，当液压绞车所受的负载高于压力设定等级时，缆绳处于放绳状态，当绞车负载小于压力设定时，则缆绳收绳；

第二步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀的DT2通电，液压马达正向旋转，通过行星减速机带动卷筒正向旋转，可将负载放下；

第三步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀的DT1通电，液压马达反向旋转，通过行星减速机带动卷筒反向旋转，可将负载收回；

第四步，当系统需要停止时，三位四通换向阀断电，电磁阀通电，液压油推动制动缸活塞杆受弹簧作用向下运动，刹车抱紧双向液压马达，双向液压马达制动；同时，二位二通电磁阀通电，经减压阀减压后油液推动止动缸的插销向上运动，夹紧卷筒，可以使拖曳负载稳定地停留在某一位置；

第五步，可调压力阀的工作压力根据缆绳拉力决定，配合先导型溢流阀限制双向液压马达最大工作压力；与此同时，压力补偿模块可以补偿双向液压马达的工作压力，保证缆绳中张力不变。

本发明有如下有益效果：

（1）将恒张力控制模块与压力补偿模块配合使用，根据不同海况实现压力的随时可调，从而保证绞车布放回收作业的正常进行。

（2）通过改变两个液压马达的串、并联方式，实现不同工作模式的切换，大大提高了拖曳绞车的工作效率。

（3）该拖曳绞车液压控制系统能改善绞车在复杂海况下的作业能力，具备较好的实用价值和经济价值，可推广至其他类似工程领域。

（4）本发明能极大地减小缆绳中张力的变化，适应不同海浪的要求，既能用于正常作业，又能实现恒张力的控制，以保证对负载回收布放作业的平稳、安全进行，可以有效地改善了整个绞车在复杂海洋环境下的作业能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明所提出的船用拖曳绞车液压控制系统的工作原理示意图。

图中：电动机1、恒压变量泵2、溢流阀3、背压阀4、单向节流阀5、先导型溢流阀6、三位四通换向阀7、第一梭阀8、第一单向阀9、第二单向阀10、第二梭阀11、可调针阀12、平衡阀13、二位二通电磁换向阀14、单向节流阀15、先导型溢流阀16、可调压力阀17、高低速换向阀18、双向液压马达19、制动缸20、减压阀21、第三单向阀22、二位二通电磁阀23、止动缸24、卷筒25、行星减速机26、第一联轴器27、第一太阳轮28、第二联轴器29、第二太阳轮30、第三联轴器31、行星轮32、绞车拖曳体33、恒张力控制模块34、压力补偿模块35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图1，一种船用拖曳绞车液压控制系统，它包括电动机1，所述电动机1与恒压变量泵2相连，所述恒压变量泵2出油口连接有压力补偿模块35和溢流阀3，所述溢流阀3的出油口接回油箱。防止系统过载运行。

进一步的，所述压力补偿模块35包括三位四通换向阀7和先导型溢流阀6，所述三位四通换向阀7和先导型溢流阀6的进油口与恒压变量泵2相连，所述三位四通换向阀7的两个出油口并联有第一梭阀8，所述第一梭阀8与第一单向阀10和第二单向阀9并联，所述第一单向阀10和第二单向阀9串联，所述第一梭阀8和先导型溢流阀6之间设置有单向节流阀5；所述先导型溢流阀6、三位四通换向阀7的出油口都通过背压阀4接回油箱；所述第一单向阀10和第二单向阀9之间连接有油管通过背压阀4接回油箱。

进一步的，所述压力补偿模块35的第一单向阀10和第二单向阀9之后并联有第二梭阀11，所述第二梭阀11之后并联有平衡阀13，所述平衡阀13与可调针阀12串联，所述平衡阀13之后并联有先导型溢流阀16，所述先导型溢流阀16和可调压力阀17相连构成恒张力控制模块34，所述恒张力控制模块34之后并联有高低速换向阀18，所述高低速换向阀18上连接有两个双向液压马达19。

进一步的，所述恒压变量泵2和双向液压马达19组成容积式调压回路，恒压变量泵2出口压力由最大负载决定，出口流量由负载转速决定。通过高低速换向阀18改变两个双向液压马达19的连接方式实现高速小扭矩和低速大扭矩两种模式的切换。

进一步的，所述溢流阀3安装在恒压变量泵2出油口，通过调节溢流阀3上弹簧的压缩量，设定溢流阀3的工作压力，当液压系统压力到达溢流阀3的设定值后，溢流阀3开始溢流，系统压力不再升高。

进一步的，所述三位四通换向阀7在不同工作位置时，对应着改变双向液压马达19的旋向，三位四通换向阀7右位工作时双向液压马达19正向旋转，左位工作时反向旋转，中位工作时停止旋转；此外三位四通换向阀7具有手动和电动换向功能。

进一步的，由单向节流阀5、先导型溢流阀6、三位四通换向阀7、第一梭阀8、第一单向阀9组成压力补偿模块35，可以给双向液压马达19补油，改变双向液压马达19的旋向和速度。

进一步的，平衡阀13在双向液压马达19的排油腔产生足够的背压，形成制动力矩，起到动态制动的作用，保证双向液压马达19不被超速运转；只有当压力油通过可调针阀12进入平衡阀13先导口，才能稳定的下放负载。

进一步的，先导型溢流阀16和可调压力阀17组成恒张力基本控制模块34，先导型溢流阀16用于限制作用在液压马达上的压力。可调压力阀17允许远程设定压力，且该压力比先导型溢流阀16小；正常操作条件下先导型溢流阀16完全关闭，对绞车的操作不起任何影响；先导型溢流阀16动作时，双向液压马达19的压力就开始受到限制，且不受压力补偿模块35的影响，具有过压保护功能。

进一步的，电磁阀14通电时，液压油推动制动缸20活塞杆受弹簧作用向下运动，刹车抱紧双向液压马达19，双向液压马达19制动；电磁阀14断电时，经过第二梭阀11的液压油推动制动缸20活塞杆向上运动，刹车收回，液压马达动作。

进一步的，二位二通电磁阀23通电时，经减压阀21减压后油液推动止动缸24插销向上运动，夹紧卷筒，可以使拖曳负载稳定地停留在某一位置；二位二通电磁阀23断电时止动缸24插销向下运动，松开卷筒。

进一步的，行星减速机26安装在两个双向液压马达19与绞车卷筒25之间，可将两个双向液压马达19的动力输出来，从而带动卷筒25旋转，其减速比可根据实际工况确定。

实施例2：

进一步的，采用液压系统所控制的船用拖拽绞车传动装置，它包括双向液压马达19，其中一个双向液压马达19的输出轴通过第一联轴器27与第一太阳轮28相连；另一个双向液压马达19的输出轴通过第二联轴器29与第二太阳轮30相连，所述第二太阳轮30与行星轮32啮合传动，所述行星轮32通过第三联轴器31与行星减速机26相连，所述行星减速机26的输出轴与卷筒25的转轴相连传递扭矩。

进一步的，船用拖拽绞车传动装置，所述第三联轴器31上连接有制动缸20，所述制动缸20通过单向节流阀15和二位二通电磁换向阀14与第二梭阀11相连。

进一步的，船用拖拽绞车传动装置，所述行星减速机26上连接有止动缸24，所述止动缸24与二位二通电磁阀23相连，所述二位二通电磁阀23的进油口通过第三单向阀22和减压阀21与恒压变量泵2的出油口相连，所述二位二通电磁阀23和减压阀21的回油口接回油箱。

实施例3：

采用所述液压控制系统控制船用拖拽绞车传动装置的方法，它包括以下步骤：

第一步，液压绞车按正常操作模式下放重物，一旦重物下放到水里，就通过可调压力阀17降低压力设定等级，在该模式下，当液压绞车所受的负载高于压力设定等级时，缆绳处于放绳状态，当绞车负载小于压力设定时，则缆绳收绳；

第二步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀7的DT2通电，液压马达19正向旋转，通过行星减速机26带动卷筒25正向旋转，可将负载放下；

第三步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀7的DT1通电，液压马达19反向旋转，通过行星减速机26带动卷筒25反向旋转，可将负载收回；

第四步，当系统需要停止时，三位四通换向阀7断电，电磁阀14通电，液压油推动制动缸20活塞杆受弹簧作用向下运动，刹车抱紧双向液压马达19，双向液压马达19制动；同时，二位二通电磁阀23通电，经减压阀21减压后油液推动止动缸24的插销向上运动，夹紧卷筒，可以使拖曳负载稳定地停留在某一位置；

第五步，可调压力阀17的工作压力根据缆绳拉力决定，配合先导型溢流阀16限制双向液压马达19最大工作压力；与此同时，压力补偿模块35可以补偿双向液压马达19的工作压力，保证缆绳中张力不变。

此外，如果将先导型溢流阀16调整到最大流量全速收绳的方向，则全部的流量通过打开的先导型溢流阀16流入作为泵工况的双向液压马达19进油口，从而增大了绞车的放绳速度，绞车速度的增大进而先导型溢流阀16的再次关闭，又使双向液压马达19压力增大，同时又可以减小绳索张放的速度。当达到某一个平衡点上时，液压绞车将停止运动并开始收绳。通过调节可调压力阀17的设定压力，可以得到期望的下放和提升速度。

绞车在运动的负载下，在回收、布放、保持等三种状态下保持较为恒定的直线张力，能显著地改善缆绳上的张力变化，具有较好的应用效果。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (5)

1.一种船用拖曳绞车液压控制系统，其特征在于：它包括电动机（1），所述电动机（1）与恒压变量泵（2）相连，所述恒压变量泵（2）出油口连接有压力补偿模块（35）和溢流阀（3），所述溢流阀（3）的出油口接回油箱；

所述压力补偿模块（35）包括三位四通换向阀（7）和先导型溢流阀（6），所述三位四通换向阀（7）和先导型溢流阀（6）的进油口与恒压变量泵（2）相连，所述三位四通换向阀（7）的两个出油口并联有第一梭阀（8），所述第一梭阀（8）与第一单向阀（10）和第二单向阀（9）并联，所述第一单向阀（10）和第二单向阀（9）串联，所述第一梭阀（8）和先导型溢流阀（6）之间设置有单向节流阀（5）；所述先导型溢流阀（6）、三位四通换向阀（7）的出油口都通过背压阀（4）接回油箱；所述第一单向阀（10）和第二单向阀（9）之间连接有油管通过背压阀（4）接回油箱；

所述压力补偿模块（35）的第一单向阀（10）和第二单向阀（9）之后并联有第二梭阀（11），所述第二梭阀（11）之后并联有平衡阀（13），所述平衡阀（13）与可调针阀（12）串联，所述平衡阀（13）之后并联有先导型溢流阀（16），所述先导型溢流阀（16）和可调压力阀（17）相连构成恒张力控制模块（34），所述恒张力控制模块（34）之后并联有高低速换向阀（18），所述高低速换向阀（18）上连接有两个双向液压马达（19）。

2.采用权利要求1所述液压系统所控制的船用拖拽绞车传动装置，其特征在于：它包括双向液压马达（19），其中一个双向液压马达（19）的输出轴通过第一联轴器（27）与第一太阳轮（28）相连；另一个双向液压马达（19）的输出轴通过第二联轴器（29）与第二太阳轮（30）相连，所述第二太阳轮（30）与行星轮（32）啮合传动，所述行星轮（32）通过第三联轴器（31）与行星减速机（26）相连，所述行星减速机（26）的输出轴与卷筒（25）的转轴相连传递扭矩。

3.根据权利要求2所述的船用拖拽绞车传动装置，其特征在于：所述第三联轴器（31）上连接有制动缸（20），所述制动缸（20）通过单向节流阀（15）和二位二通电磁换向阀（14）与第二梭阀（11）相连。

4.根据权利要求2所述的船用拖拽绞车传动装置，其特征在于：所述行星减速机（26）上连接有止动缸（24），所述止动缸（24）与二位二通电磁阀（23）相连，所述二位二通电磁阀（23）的进油口通过第三单向阀（22）和减压阀（21）与恒压变量泵（2）的出油口相连，所述二位二通电磁阀（23）和减压阀（21）的回油口接回油箱。

5.采用权利要求1所述液压控制系统控制权利要求2中船用拖拽绞车传动装置的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

第一步，液压绞车按正常操作模式下放重物，一旦重物下放到水里，就通过可调压力阀（17）降低压力设定等级，在该模式下，当液压绞车所受的负载高于压力设定等级时，缆绳处于放绳状态，当绞车负载小于压力设定时，则缆绳收绳；

第二步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀（7）的DT2通电，液压马达（19）正向旋转，通过行星减速机（26）带动卷筒（25）正向旋转，可将负载放下；

第三步，当系统处于布放工况时，三位四通换向阀（7）的DT1通电，液压马达（19）反向旋转，通过行星减速机（26）带动卷筒（25）反向旋转，可将负载收回；

第四步，当系统需要停止时，三位四通换向阀（7）断电，电磁阀（14）通电，液压油推动制动缸（20）活塞杆受弹簧作用向下运动，刹车抱紧双向液压马达（19），双向液压马达（19）制动；同时，二位二通电磁阀（23）通电，经减压阀（21）减压后油液推动止动缸（24）的插销向上运动，夹紧卷筒，可以使拖曳负载稳定地停留在某一位置；

第五步，可调压力阀（17）的工作压力根据缆绳拉力决定，配合先导型溢流阀（16）限制双向液压马达（19）最大工作压力；与此同时，压力补偿模块（35）可以补偿双向液压马达（19）的工作压力，保证缆绳中张力不变。