一种电缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种电缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统及控制方法，其控制系统包括油箱、电机、过滤器、液压泵、溢流阀、控制器、遥控器接收端、遥控器、触摸屏、多圈编码器、卷筒、张力传感器、马达、平衡阀组、多路阀、负载压力调节阀。其控制方法是，根据不同型号的电缆自动计算出其所能承受的允许张力，进而限制卷筒最大输出张力，实现卷缆张力保护；在卷缆一侧安装了张力传感器，控制器实时控制负载压力调节阀，进而控制马达的进出口压差，实现了马达输出扭矩闭环自动调整，从而实现了卷筒自动张力调节的效果。本发明结构简单，设计合理，工作可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动张力液压控制系统及控制方法，尤其是涉及一种电 缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统及控制方法。

背景技术

在大型工程建设中，为了给流动作业设备输电、供电，经常需要运输和 收放电缆。电缆卷放车是完成现场电缆的运输、铺设、收放和存储的必备专 用设备。然而，工程现场通常作业环境恶劣、道路崎岖、路况复杂，往往凸 凹不平且上下坡频繁起伏，给电缆收放作业带来极大不便。

然而，目前尚缺少一种既能保持电缆收放线的正常工作、又能适应复杂 路况的液压控制系统和控制方法。现有技术多采用卷筒摩擦张力控制，适应 电缆单一，响应周期长，容易发生热衰减，不宜长时间使用，与卷缆传动系 统配合效果较差，在车辆行进速度发生变化时，极易造成收缆时电缆出现过 紧或过松、羁绊、损坏甚至拉断现象，严重影响了设备的正常运行且造成了 一定的经济损失。因此，有必要发明一种能够对电缆卷放车卷筒张力实现自 动控制的液压系统及方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有电缆卷放车卷筒采用卷筒摩擦张力控制所 存在的问题，这种控制方式适应电缆单一、响应周期长，而且长时间使用易 发生热衰减，与卷缆传动系统配合度较差，极易造成卷缆时电缆出现过紧或 过松、羁绊、损坏甚至拉断的问题，提供一种电缆卷放车卷筒自动张力液压 控制系统及方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明目的之一是通过以下技术方案实 现的：

一种电缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统，它包括油箱、电机、过滤 器、液压泵、溢流阀、控制器、遥控器接收端、遥控器、触摸屏、多圈编码 器、卷筒、张力传感器、马达、平衡阀组、多路阀、负载压力调节阀；所述 电机与液压泵传动连接，过滤器连接在油箱和液压泵之间用于过滤油液中的 污染物，溢流阀连接在主油路上用于限制系统的最高压力，液压泵与多路阀 通过液压油管连接，多路阀分别与负载压力调节阀和平衡阀组通过液压油管 连接，平衡阀组与马达通过液压油管连接，马达与卷筒传动连接，多圈编码 器与卷筒同轴联接；张力传感器通过定位滑轮安装在电缆上实时检测电缆的 张力，控制器与多圈编码器、张力传感器和触摸屏通过电路连接，控制器与 平衡阀组、多路阀、负载压力调节阀通过电路连接；所述的触摸屏用于直接 输入相应控制参数，实现驾驶室控制；所述的遥控器用于发射控制信号，实 现远程操控；所述的遥控器接收端安装在系统上用于接受遥控器发射的控制 信号；所述的控制器用于对接收的控制信息进行计算和处理，协调各部分的 动作，完成控制指令的传输。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：一种电缆卷放车卷筒自 动张力液压控制方法，该方法包括如下内容：当系统输入某型号的电缆参数 后，控制器结合多圈编码器检测出的电缆卷筒卷扬圈数自动计算当前卷扬半 径，进而计算出该型号电缆所能承受的允许张力，然后控制器通过控制平衡 阀组中的电磁溢流阀控制马达的最高溢流压力，进而控制马达的最高输出扭 矩，通过马达限制卷筒最大输出张力，实现卷缆的最大张力限制保护；当张 力传感器检测到电缆张力大于卷筒限制张力时，控制器发出信号控制负载压 力调节阀，降低其负载反馈压力，从而降低换向阀前后压差，减小液压泵排 量，减少系统流量，进而降低马达输入流量，减小卷筒的输出速度，此时车 辆速度超过卷缆速度，从而达到降低卷取力的目的，实现张力的自动减小控 制；当张力传感器检测到电缆张力小于卷筒限制张力时，控制器发出信号控 制负载压力调节阀，增大负载反馈压力，从而增大换向阀前后压差，增大液 压泵排量，增加系统流量，进而升高马达转速，增大卷筒的输出转速，此时 卷缆速度超过车辆速度，从而达到增加卷取力的目的，实现张力的自动增大 控制；

在车辆改变行进方向、液压泵减少到最小排量或没有流量输出、张力达 不到设定值时，系统可通过张力反馈自动切换换向阀方向，调整卷筒旋向， 实现电缆张紧；

系统通过电磁溢流阀实时控制马达放缆背压，放缆时无需系统提供动 力；通过平衡补油回路，即缓和了急停和反向运动时产生的液压冲击、防止 了马达吸空损坏，又实现了马达背压控制；进而可实现卷筒恒张力无动力放 缆。

本发明可通过驾驶室控制和远程遥控两种方式实现控制。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种电缆卷放车卷筒自动张力液 压控制系统和方法，与现有技术相比具有这样的有益效果：

本发明之电缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统结构简单，设计合理， 工作可靠；

本发明之电缆卷放车卷筒自动张力控制方法，可根据不同型号的电缆自 动计算出其所能承受的允许张力，进而限制卷筒最大输出张力，实现卷缆的 最大张力限制保护；在卷缆一侧安装了张力传感器，实现了马达输出扭矩闭 环自动调整，从而实现了卷筒自动张力调节的效果；

本发明电缆卷放车自动张力液压控制系统可实现卷筒卷放速度与车辆速 度一致，与卷缆传动系统配合度较好，并能自动调节系统流量，达到节能的 目的；

本发明电缆卷放车自动张力液压控制系统采用了电液比例技术响应速度 快，当车辆行进方向发生变化时，可自动识别并调整卷筒旋向，实现电缆张 紧；

本发明电缆卷放车自动张力液压控制系统可缓和因急停及反向运动时产 生的液压冲击，防止马达吸空损坏，实现卷筒恒张力无动力放缆。

除此之外，本发明电缆卷放车自动张力液压控制系统可通过驾驶室和远 程遥控两种方式实现控制，在必要时可采用远程遥控方式实现控制。

综上可见，本发明有效地解决了现有电缆卷放车卷筒采用卷筒摩擦张力 控制适应电缆单一、响应周期长、长时间使用易发生热衰减、与卷缆传动系 统配合度较差、极易造成卷缆时电缆出现过紧或过松、羁绊、损坏甚至拉断 的技术问题，且功能多样、操作方式灵活、通用性更强，具有一定的推广应 用价值。

附图说明

图1是本发明卷筒自动张力液压控制系统的结构原理图；

图2是本发明卷筒自动张力控制方法原理示意图。

图中：1-油箱；2-电机；3-过滤器；4-液压泵；5-溢流阀；6-控制器； 7-遥控器接收端；8-遥控器；9-触摸屏；10-多圈编码器；11-卷筒；12-张力 传感器；13-马达；14-补油单向阀；15-平衡阀；16-单向阀；17-平衡阀组， 18-多路阀；19-梭阀；20-安全阀；21-负载压力调节阀；22-二通阀；23-减 压阀；24-换向阀；25-安全阀；26-电磁溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。

参见图1，一种电缆卷放车卷筒自动张力液压控制系统的实例包括油箱1、 电机2、过滤器3、液压泵4、溢流阀5、控制器6、遥控器接收端7、遥控器 8、触摸屏9、多圈编码器10、滚筒11、张力传感器12、马达13、平衡阀组 17、多路阀18、负载压力调节阀21。其中，平衡阀组17包括补油单向阀14、 平衡阀15、单向阀16和电磁溢流阀26；多路阀18包括换向阀24、梭阀19、 二通阀22、减压阀23和安全阀20和25。

电机2与液压泵4传动连接，过滤器3连接在油箱1和液压泵4之间用 于过滤油液中的污染物，溢流阀5连接在主油路上用于限制系统的最高压力， 液压泵4与多路阀18通过液压油管连接，多路阀18分别与负载压力调节阀 21和平衡阀组17通过液压油管连接，平衡阀组17与马达13通过液压油管连 接，马达13与卷筒11传动连接，控制器6与多圈编码器10、张力传感器12 和触摸屏9通过电路连接，控制器6与平衡阀组17、多路阀18、负载压力调 节阀21通过电路连接；控制器6通过控制多路阀18中的换向阀24来改变油 路的通断，从而改变马达13转动方向，实现卷筒11的收缆和放缆。

多路阀18中的减压阀23是辅助控制器6来控制换向阀24阀芯的动作， 使得阀芯能够运动自如，实现对马达13转向的控制。多路阀18中的安全阀 20和25用于控制负载的最高压力，当负载压力超过安全阀的调定压力时，安 全阀打开，实现对系统的安全保护作用。多路阀18中的二通阀22用于使得 换向阀24的进出口压差恒定，进而使得系统流量恒定，保证马达13的稳定 运转；控制器6与平衡阀组17中的电磁溢流阀26相连进行压力限制。

参照图1和图2，本发明之电缆卷放车卷筒自动张力控制方法是：

整个系统通过触摸屏9输入某型号的电缆参数后，控制器6结合多圈编 码器11检测出的电缆卷筒11卷扬圈数自动计算当前卷扬半径，进而计算出 该型号电缆所能承受的允许张力，此时控制器6通过控制平衡阀组17中的电 磁溢流阀26来控制马达13的最高溢流压力，进而控制马达13的最高输出扭 矩，通过马达13限制卷筒11的最大输出张力，实现卷缆的最大张力限制保 护。

当电缆张力过大时自动张力控制方法：当张力传感器12检测到电缆张力 大于卷筒11限制张力时，控制器6发出信号控制负载压力调节阀21，降低其 负载反馈压力，从而降低换向阀24前后压差，减小液压泵4的排量，减少系 统流量，进而降低马达13的输入流量，减小卷筒11的输出速度，此时车辆 速度超过卷缆速度，从而达到降低卷取力的目的，实现张力的自动减小控制。

当电缆张力过小时自动张力控制方法：当张力传感器12检测到电缆张力 小于卷筒11限制张力时，控制器6发出信号控制负载压力调节阀21，增大负 载反馈压力，从而增大换向阀24前后压差，增大液压泵4的排量，增加系统 流量，进而升高马达13的转速，增大卷筒11的输出转速，此时卷缆速度超 过车辆速度，从而达到增加卷取力的目的，实现张力的自动增大控制。

在车辆改变行进方向，液压泵4减少到最小排量或没有流量输出，张力 达不到设定值时，该电缆卷放车自动张力控制系统可通过张力传感器12形成 张力反馈，此时控制器6发出控制信号自动切换换向阀24的方向，调整卷筒 11的旋向，实现电缆张紧。

放缆时，通过电磁溢流阀26实时控制马达13的背压，无需系统提供动 力；补油单向阀14和平衡阀15组成平衡补油回路，即缓和了反向运动时产 生的液压冲击、防止了马达13吸空损坏，又实现了马达13背压控制；进而 可实现卷筒11恒张力无动力放缆。

本发明的电缆卷放车自动张力控制系统操作方式可通过触摸屏9直接输 入相应控制参数，实现驾驶室控制；也可通过遥控器8在远离系统之处实现 远程遥控；通过遥控器8远程发射控制信号，遥控器接收端7安装在系统上 接受遥控器发射过来的控制信号，经控制器6对接收的控制信息进行计算和 处理，协调各部分的动作，完成控制指令的传输，从而实现远程遥控。