重型伸縮吊臂截面形狀協(xié)同優(yōu)化設(shè)計理論研究

為提高輪式起重機伸縮吊臂的承載能力和減輕其自重，提出對吊臂截面形狀進行協(xié)同優(yōu)化研究。針對于現(xiàn)有協(xié)同優(yōu)化方法中松弛因子取值不當(dāng)導(dǎo)致的優(yōu)化效率低下、精度不高的問題，提出了基于系統(tǒng)級和學(xué)科級不一致性的松弛因子自適應(yīng)計算和動態(tài)罰函數(shù)協(xié)同優(yōu)化算法。該方法將協(xié)同優(yōu)化過程分為三個階段，并視系統(tǒng)級和各學(xué)科級的差異大小，自適應(yīng)動態(tài)確定松弛因子值，且在接近收斂階段在系統(tǒng)級引入動態(tài)罰函數(shù)。通過典型耦合非線性數(shù)值算例和減速器多學(xué)科優(yōu)化標(biāo)準算例對該方法的性能進行驗證，并與標(biāo)準協(xié)同算法和恒定松弛因子協(xié)同算法進行比較，結(jié)果表明該方法能夠隨優(yōu)化進程對松弛因子作自適應(yīng)計算，消除了現(xiàn)有動態(tài)松弛法中松弛因子取值震蕩問題, 具有較好的魯棒性和較高的收斂速度。為解決初始點選擇不當(dāng)導(dǎo)致協(xié)同優(yōu)化陷入局部最優(yōu)解的問題，提出了融入試驗設(shè)計和梯度優(yōu)化的混合協(xié)同優(yōu)化算法。將基于試驗設(shè)計和梯度優(yōu)化的初始點選擇策略與自適應(yīng)松弛因子計算和動態(tài)罰函數(shù)的協(xié)同優(yōu)化算法進行混合，形成混合協(xié)同算法，通過實例驗證，表明混合協(xié)同算法無需初始值，且用最少的迭代次數(shù)就可獲取全局最優(yōu)解。表明混合協(xié)同算法具有良好的收斂性、精度和穩(wěn)健性。在上述協(xié)同優(yōu)化方法研究基礎(chǔ)上，以優(yōu)化時綜合考慮伸縮吊臂強度、剛度和局部穩(wěn)定性角度出發(fā)，按照協(xié)同優(yōu)化機制，將復(fù)雜的吊臂優(yōu)化問題分解為系統(tǒng)級以及強度和局部穩(wěn)定性兩個子系統(tǒng)級的優(yōu)化問題。采用NURBS曲線構(gòu)建吊臂截面下部承壓邊形狀，進一步建立了伸縮吊臂的三維參數(shù)化實體模型、強度和吊臂局部穩(wěn)定性有限元分析模型，建立了強度子系統(tǒng)級、局部穩(wěn)定性子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級協(xié)同優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用上述所研究協(xié)同優(yōu)化的改進算法，并采用商用多學(xué)科優(yōu)化軟件集成有限元分析軟件進行迭代求解，最終獲得最優(yōu)解，達到了吊臂局部穩(wěn)定性和強度剛度同等水平，材料的承載性能得到了充分發(fā)揮，吊臂的自重得到有效降低。通過將實物模型的應(yīng)力測試和理論計算值進行比較，驗證了優(yōu)化結(jié)果的可靠性。

隨著起重機向大型化發(fā)展，設(shè)計自重輕和高承載能力的伸縮吊臂是實現(xiàn)其起重性能優(yōu)越的必要保證。而減輕伸縮吊臂自重和提高承載能力的關(guān)鍵，就是合理地確定其截面形狀，進行截面的形狀優(yōu)化設(shè)計。但其截面形狀優(yōu)化屬于一種含有靜動態(tài)耦合模型、多種性態(tài)函數(shù)以及多工況的綜合優(yōu)化問題，傳統(tǒng)優(yōu)化方法難以獲得最優(yōu)解。為此，以滿足吊臂強度及局部穩(wěn)定性具有大致相等的安全儲備為出發(fā)點，提出對吊臂的截面形狀協(xié)同優(yōu)化理論進行研究，給出綜合考慮結(jié)構(gòu)組成、性能要求及計算模型的子系統(tǒng)分解方法，提出基于商用分析軟件為分析器的改進半解析靜、動態(tài)靈敏度計算方法。提出在一致性不等式約束中，視子系統(tǒng)間不一致性信息的動態(tài)調(diào)整松弛因子方法。提出基于物理規(guī)劃的系統(tǒng)級優(yōu)化方法。并提出從有效減少協(xié)同變量數(shù)量、將系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)分解到子系統(tǒng)中等途徑來提高協(xié)同優(yōu)化效率、降低協(xié)同難度，從而獲得更加高效的協(xié)同優(yōu)化求解方法。

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機專利目的

《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》的目的在于提出一種控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機，該液控系統(tǒng)操作簡單，能夠控制吊臂機構(gòu)在較重負載工況下順序伸縮，且伸縮順序安全可靠。

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機技術(shù)方案

《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》提供了一種控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)，包括伸縮控制聯(lián)、平衡閥、第一伸縮油缸、第二伸縮油缸、第三伸縮油缸、第一單向閥組及第二單向閥組。

伸縮控制聯(lián)用于切換壓力油方向，實現(xiàn)對第一伸縮油缸、第二伸縮油缸、第三伸縮油缸伸縮動作的控制。

平衡閥用于保證吊臂在載荷下平穩(wěn)縮回。

第一伸縮油缸、第二伸縮油缸、第三伸縮油缸為被控的伸縮油缸。

第一單向閥組，用于控制第一伸縮油缸和第二伸縮油缸之間的動作順序，實現(xiàn)伸出時第一伸縮油缸完全伸出后第二伸縮油缸方能伸出，縮回時第二伸縮油缸完全縮回后第一伸縮油缸方能縮回。

第二單向閥組，用于控制第二伸縮油缸和第三伸縮油缸之間的動作順序，實現(xiàn)伸出時第二伸縮油缸完全伸出后第三伸縮油缸方能伸出，縮回時第三伸縮油缸完全縮回后第二伸縮油缸方能縮回。

伸縮控制聯(lián)、平衡閥、第一伸縮油缸通過油路依次順序相連通，第一單向閥組與第一伸縮油缸固定連接，同時第一單向閥組與第一伸縮油缸之間通過油路連通；第二伸縮油缸通過油路與第一伸縮油缸、第一單向閥組相連通，第二伸縮油缸與第二單向閥組固定連接，同時第二伸縮油缸與第二單向閥組通過油路相連通，第三伸縮油缸通過油路與第二伸縮油缸、第二單向閥組連通。

伸縮控制聯(lián)包括第一單向閥、換向閥、A側(cè)次級溢流閥、B側(cè)次級溢流閥。

平衡閥包括第一溢流閥、第二單向閥和節(jié)流閥。

第一伸縮油缸為內(nèi)置芯管的結(jié)構(gòu)形式，第一伸縮油缸包括第一活塞桿、第一有桿腔、第一無桿腔和第一缸體。

第二伸縮油缸為內(nèi)置芯管的結(jié)構(gòu)形式，包括第二活塞桿、第二有桿腔、第二無桿腔、第二缸體。

第三伸縮油缸包括第三活塞桿、第三有桿腔、第三無桿腔、第三缸體。

第一單向閥組包括第三單向閥，第一壓力補償閥、第二壓力補償閥和第四單向閥。

第二單向閥組包括第五單向閥，第三壓力補償閥、第四壓力補償閥和第六單向閥。

平衡閥、第一伸縮油缸、第二伸縮油缸、第三伸縮油缸均包括第一工作油口、第二工作油口、第三工作油口和第四工作油口；第一、第二伸縮油缸還包括第五工作油口、第六工作油口、第七工作油口。

第一單向閥組、第二單向閥組均設(shè)置有單向閥組第一工作油口、單向閥組第二工作油口、單向閥組第三工作油口。

換向閥上設(shè)置有壓力油口、回油口、換向閥第一工作油口、換向閥第二工作油口和中位回油口；換向閥的壓力油口與進油管路連通，第一單向閥設(shè)置在進油管路上，第一單向閥的出油口與換向閥的壓力油口連通；換向閥的回油口與油箱連通，換向閥第一工作油口與平衡閥的第一工作油口連通，換向閥第二工作油口與平衡閥的第二工作油口連通；在換向閥第一工作油口與平衡閥的第一工作油口C連通的油路上旁接A側(cè)次級溢流閥，A側(cè)次級溢流閥的出油口與油箱連通，換向閥第二工作油口與平衡閥的第二工作油口連通的油路上旁接B側(cè)次級溢流閥，B側(cè)次級溢流閥的出油口與油箱連通；

伸縮控制聯(lián)中的換向閥具有換向閥第一工作油口A和換向閥第二工作油口B，換向閥第二工作油口B與第一伸縮油缸的第一有桿腔連通，換向閥第一工作油口A通過第一伸縮油缸內(nèi)置的芯管與第一單向閥組的單項閥組第一工作油口D連通，第一單向閥組的單項閥組第二工作油口D通過第一伸縮油缸的第一無桿腔以及第二伸縮油缸內(nèi)置的芯管與第二單向閥組的單項閥組第一工作油口D連通。

第二伸縮油缸的有桿腔與第一伸縮油缸的第一有桿腔連通，第二單向閥組的單項閥組第二工作油口通過第二伸縮油缸的第二無桿腔以及第三伸縮油缸內(nèi)置的芯管與第三伸縮油缸的第三無桿腔連通。

第三伸縮油缸的第三有桿腔與第二伸縮油缸的第二有桿腔連通。

換向閥具有第一工作位、第二工作位和第三工作位，換向閥在第一工作位時，壓力油口、回油口、換向閥第一工作油口、換向閥第二工作油口相互之間均不連通，通過壓力油口進入的壓力油通過中位回油口回油箱；換向閥在第二工作位時，壓力油口與換向閥第一工作油口連通，回油口與換向閥第二工作油口連通；換向閥在第三工作位時，壓力油口與換向閥第二工作油口連通，回油口與第一工作油口連通；換向閥的壓力油口與進油管路連通，換向閥的回油口與油箱連通，換向閥第一工作油口與第一伸縮油缸內(nèi)置的芯管連通，換向閥第二工作油口與第一伸縮油缸的有桿腔連通。

進一步的，換向閥第一工作油口與第一伸縮油缸內(nèi)置的芯管連通的油路上旁接有第一次級溢流閥，第一次級溢流閥的出油口與油箱連通。

進一步的，換向閥第二工作油口與第一伸縮油缸的有桿腔連通的油路上旁接有第二次級溢流閥，第二次級溢流閥的出油口與油箱連通。

進一步的，第一伸縮油缸包括第一活塞桿和第一缸體，第一活塞桿內(nèi)置一芯管，芯管的一端位于第一活塞桿的桿段的空腔內(nèi)，且與伸縮控制聯(lián)連通；芯管的另一端固定設(shè)置在第一缸體的缸底，且與第一單向閥組的單向閥組第一工作油口連通；第一活塞桿的桿段上內(nèi)置一有桿腔油道，連通伸縮控制聯(lián)第二工作油口與第一伸縮油缸的有桿腔，第一缸體的缸底設(shè)置一油道，連通第一無桿腔與第一單向閥組的單向閥組第二工作油口。

進一步的，第二伸縮油缸包括第二活塞桿和第二缸體，第二活塞桿內(nèi)置一芯管，芯管的一端位于第二活塞桿的桿段的空腔內(nèi)，且與第一伸縮油缸無桿腔連通；芯管的另一端固定設(shè)置在第二缸體的缸底，且與第二單向閥組第一油口連通；第二活塞桿的桿段上內(nèi)置一有桿腔油道，連通第一伸縮油缸有桿腔與第二伸縮油缸的有桿腔，第二缸體的缸底設(shè)置一油道，連通第二無桿腔與第二單向閥組的第二油口。

進一步的，第三伸縮油缸包括第三活塞桿和第三缸體，第三活塞桿內(nèi)置一芯管，芯管的一端位于第三活塞桿的桿段的空腔內(nèi)，且與第二伸縮油缸無桿腔連通；第三無桿腔油道的另一端與第三伸縮油缸的無桿腔連通；第三活塞桿的桿段內(nèi)內(nèi)置一有桿腔油道，連通第二伸縮油缸的有桿腔與第三伸縮油缸的有桿腔。

進一步的，伸縮控制聯(lián)與第一伸縮油缸之間的油路上設(shè)置一平衡閥。

進一步的，平衡閥包括第一工作油口、第二工作油口、第三工作油口、第四工作油口，平衡閥的第一工作油口與伸縮控制聯(lián)的第一工作油口連通，平衡閥的第二工作油口與伸縮控制聯(lián)的第二工作油口連通，平衡閥的第三工作油口與第一伸縮油缸內(nèi)置的芯管連通，平衡閥的第四工作油口與第一伸縮油缸的有桿腔連通。

進一步的，第一單向閥組包括第三單向閥、第一壓力補償閥、第四單向閥、第二壓力補償閥，設(shè)置在第一伸縮油缸的缸體底部；

進一步的，第二單向閥組包括第五單向閥、第三壓力補償閥、第六單向閥、第四壓力補償閥，設(shè)置在第二伸縮油缸的缸體底部；

進一步的，第一單向閥組第一壓力補償閥開啟壓力大于第一伸縮油缸與第二伸縮油缸伸出阻力差值，伸出時，第四單向閥打開，第一無桿腔進油，第一伸縮油缸伸出，此時第一壓力補償閥關(guān)閉，待第一伸縮油缸伸出到位后，壓力油繼續(xù)進入第一無桿腔，第一無桿腔油液壓力升高至第一壓力補償閥開啟壓力與第二伸縮油缸伸出阻力之和，第一壓力補償閥打開，壓力油開始進入第二伸縮油缸無桿腔，第二伸縮油缸開始伸出；

進一步的，第二單向閥組第三壓力補償閥開啟壓力大于第二伸縮油缸與第三伸縮油缸伸出阻力差值，第二伸縮油缸伸出到位之前第三壓力補償閥關(guān)閉，待第二伸縮油缸伸出到位之后，壓力油繼續(xù)進入第二無桿腔，第二無桿腔油液壓力升高至第三壓力補償閥開啟壓力與第三伸縮油缸伸出阻力之和，第三壓力補償閥打開，壓力油開始進入第三伸縮油缸無桿腔，第三伸縮油缸開始伸出，直至第三伸縮油缸伸出到位，切斷壓力油；

進一步的，第四壓力補償閥開啟壓力大于第三伸縮油缸與第二伸縮油缸縮回阻力差值，第二壓力補償閥開啟壓力大于第二伸縮油缸與第一伸縮油缸縮回阻力差值，第一、第二、第三無桿腔通過管路直接連通，第三伸縮油缸縮回到位之前，第二、四壓力補償閥關(guān)閉，第一、二伸縮油缸無桿腔回油路被切斷，此時只有第三伸縮油缸縮回，待第三伸縮油缸縮回到位后，第三有桿腔繼續(xù)進入壓力油使該腔壓力升高，壓力升高至第三伸縮油缸與第二伸縮油缸縮回阻力差值與第四壓力補償閥開啟壓力之和時，第四壓力補償閥打開，第二無桿腔回油路被打開，第二伸縮油缸開始縮回，但第一單向閥組第二預(yù)壓閥開啟壓力大于第二單向閥組第四預(yù)壓閥開啟壓力，此時第二壓力補償閥仍關(guān)閉，第一無桿腔回油路仍被切斷，待第二伸縮油缸縮回到位后，第二有桿腔持續(xù)進入壓力油使該腔壓力升高，直至達到第二伸縮油缸與第一伸縮油缸縮回阻力差值與第二壓力補償閥開啟壓力之和時，第二壓力補償閥打開，第一無桿腔回油路被打開，第一伸縮油缸開始縮回，直至縮回到位，切斷壓力油。

伸縮控制聯(lián)為換向閥，當(dāng)在第一工作位，壓力油口進油，壓力油經(jīng)第一工作油口、平衡閥、第一工作油口以及第一伸縮油缸內(nèi)置芯管和缸筒底部油道進入第一單向閥組，打開第二單向閥，壓力油進入第一無桿腔，第一伸縮油缸伸出；

第一伸縮油缸伸出到位，第一無桿腔油液壓力升高，達到第一壓力補償閥的設(shè)定壓力與第二伸縮油缸伸出阻力之和，打開第一壓力補償閥，壓力油經(jīng)第七工作油口、第二伸縮油缸的第一工作油口及內(nèi)置芯管和缸筒底部油道進入第二單向閥組，第四單向閥打開，壓力油進入第二無桿腔，第二伸縮油缸伸出；

第二伸縮油缸伸出到位，第二無桿腔油液壓力升高，達到第三壓力補償閥的開啟壓力，第三壓力補償閥打開，壓力油經(jīng)第二單向閥組第三工作油口、第二伸縮油缸的第七工作油口以及第三伸縮油缸的第一工作油口進入第三伸縮油缸的第三無桿腔，第三伸縮油缸伸出；

第三有桿腔的回油經(jīng)其第四工作油口、第三工作油口、第二伸縮油缸的第六工作油口、第二有桿腔、第二伸縮油缸的第四工作油口、第二伸縮油缸的第二工作油口、第一伸縮油缸的第六工作油口、第一有桿腔、第一伸縮油缸的第四工作油口、第一伸縮油缸的第二工作油口、平衡閥、換向閥的第二工作油口、回油口T回油箱。

如上，三缸依次伸出，帶動各節(jié)臂相應(yīng)伸出，完成順序伸出。

伸縮控制聯(lián)切換到換向閥的第二工作位，通過換向閥的壓力油口P進油，壓力油經(jīng)換向閥的第二工作油口、平衡閥、第一伸縮油缸的第二工作油口、第一伸縮油缸的第四工作油口、第一有桿腔、第一伸縮油缸的第六工作油口、第二伸縮油缸的第二工作油口、第二伸縮油缸的第四工作油口、第二有桿腔、第二伸縮油缸的第六工作油口、第三伸縮油缸的第三工作油口、第三伸縮油缸的第四工作油口進入第三有桿腔，第三無桿腔的回油經(jīng)第三伸縮油缸的第二工作油口、第三伸縮油缸的第一工作油口、第二伸縮油缸的第七工作油口、第二單向閥組的第三工作油口、第五單向閥、第二單向閥組的第一工作油口、第二伸縮油缸的第三工作油口、第二伸縮油缸的第一工作油口、第一伸縮油缸的第七工作油口、第一單向閥組的第三工作油口、第三單向閥、第一單向閥組的第一工作油口、第一伸縮油缸的第三工作油口、第一伸縮油缸的第一工作油口、平衡閥、伸縮控制聯(lián)中換向閥的第一工作油口、回油口T回油箱，第三缸體在壓力油的作用下縮回，此時，由于第四壓力補償閥開啟壓力大于第三伸縮油缸與第二伸縮油缸縮回阻力差值，第二壓力補償閥開啟壓力大于第二伸縮油缸與第一伸縮油缸縮回阻力差值，第二、四壓力補償閥未被打開，第一、二伸縮油缸的無桿腔回油路被切斷，只有第三伸縮油缸縮回；

第三缸體縮回到位，第三有桿腔油液壓力升高，當(dāng)油液壓力達到第三伸縮油缸與第二伸縮油缸的縮回阻力差值與第四壓力補償閥設(shè)定的開啟壓力值之和時，第四壓力補償閥打開，第二無桿腔的回油經(jīng)第二伸縮油缸的第五工作油口、第二單向閥組的第二工作油口、第四預(yù)壓閥、第二單向閥組的第一工作油口、第二伸縮油缸的第三工作油口、第二伸縮油缸的第一工作油口、第一伸縮油缸的第七工作油口、第一單向閥組的第三工作油口、第三單向閥、第一單向閥組的第一工作油口、第一伸縮油缸的第三工作油口、第一伸縮油缸的第一工作油口、平衡閥、換向閥的第一工作油口、回油口回油箱，第二缸體在壓力油的作用下縮回，此時，由于第二壓力補償閥開啟壓力大于第二伸縮油缸與第一伸縮油缸縮回阻力差值，且其開啟壓力大于第四壓力補償閥開啟壓力，第二壓力補償閥暫時關(guān)閉，第一伸縮油缸無桿腔回油路被切斷，只有第二伸縮油缸縮回；

第二缸體縮回到位，第二有桿腔油液壓力升高，當(dāng)油液壓力達到第二伸縮油缸與第一伸縮油缸的縮回阻力差值與第二壓力補償閥開啟壓力之和時，第三壓力補償閥打開，第一無桿腔的回油經(jīng)第一伸縮油缸的第五工作油口、第一單向閥組的第二工作油口、第二壓力補償閥、第一單向閥組的第一工作油口、第一伸縮油缸的第三工作油口、第一伸縮油缸的第一工作油口、平衡閥、伸縮控制聯(lián)中換向閥的第一工作油口、回油口回油箱，第一缸體在壓力油的作用下縮回；

如上，三缸依次縮回，帶動各節(jié)臂相應(yīng)縮回，完成順序回縮。

為實現(xiàn)上述目的，《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》還提供了一種吊臂機構(gòu)，固定臂、多節(jié)伸縮臂、回縮拉索和多組伸出拉索機構(gòu)，還包括，上述的控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)；

所述多節(jié)伸縮臂設(shè)置在固定臂內(nèi)，并且能夠伸出固定臂），所述回縮拉索用于回縮伸縮臂，所述伸出拉索機構(gòu)用于伸出伸縮臂；

所述第一伸縮油缸的第一活塞桿與固定臂固定連接，第一伸縮油缸的第一缸體與多節(jié)伸縮臂的第一節(jié)伸縮臂固定連接；

第二伸縮油缸的第二活塞桿與多節(jié)伸縮臂的第一節(jié)伸縮臂固定連接，第二伸縮油缸的第二缸體與多節(jié)伸縮臂的第二節(jié)伸縮臂固定連接；

第三伸縮油缸的第三活塞桿與多節(jié)伸縮臂的第二節(jié)伸縮臂固定連接，第三伸縮油缸的第三缸體與多節(jié)伸縮臂的第三節(jié)伸縮臂固定連接。

多節(jié)伸縮臂包括n節(jié)伸縮臂，分別為第一節(jié)伸縮臂、第二節(jié)伸縮臂、第三節(jié)伸縮臂、四節(jié)伸縮臂、第五節(jié)伸縮臂……第n節(jié)伸縮臂；當(dāng)n=3時，包括固定臂和三節(jié)伸縮臂（第一節(jié)伸縮臂、第二節(jié)伸縮臂、第三節(jié)伸縮臂），不包括伸出拉索機構(gòu)，第一伸縮油缸、第二伸縮油缸、第二伸縮油缸分別控制三節(jié)伸縮臂。

多組伸出拉索機構(gòu)包括n-3組伸出拉索機構(gòu)，n大于等于3，分別為第一組伸出拉索機構(gòu)、第二組伸出拉索機構(gòu)……第n-3組伸出拉索機構(gòu).

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第一伸縮油缸的活塞桿與固定臂固定連接，第一伸縮油缸的缸體與第一節(jié)伸縮臂固定連接，控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第二伸縮油缸的活塞桿與第一節(jié)伸縮臂固定連接，第二伸縮油缸的缸體與第二節(jié)伸縮臂固定連接，控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第三伸縮油缸的活塞桿與第二節(jié)伸縮臂固定連接，第三伸縮油缸的缸體與第三節(jié)伸縮臂固定連接；第一伸縮油缸帶動第一節(jié)伸縮臂伸出和縮回；第二伸縮油缸帶動第二節(jié)伸縮臂伸出和縮回；第三伸縮油缸通過多組伸出拉索機構(gòu)和回縮拉索機構(gòu)帶動第三節(jié)伸縮臂以及第三節(jié)伸縮臂以上的伸縮臂伸出和縮回。

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第一伸縮油缸的作用為：帶動第一節(jié)伸縮臂伸出和縮回；

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第二伸縮油缸的作用為：帶動第二節(jié)伸縮臂伸出和縮回；

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)中的第三伸縮油缸的作用為：帶動第三節(jié)伸縮臂伸出和縮回；

第三伸縮油缸通過兩組及以上伸出拉索機構(gòu)和回縮拉索帶動第三節(jié)伸縮臂以及第三節(jié)以上伸縮臂的同步伸出和縮回。

為實現(xiàn)上述目的，《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》還提供了一起重機，它包括上述的吊臂機構(gòu)。

控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機有益效果

1、三缸伸縮，與雙缸相比，加大了中大幅度的作業(yè)能力，滿足大幅度重載的作業(yè)要求；

2、《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》通過伸縮控制聯(lián)控制切換壓力油的方向，能夠?qū)崿F(xiàn)伸出、縮回和停止工作位的控制，當(dāng)伸縮控制聯(lián)切換到伸出工作位時，通過第一單向閥組第一壓力補償閥的壓力控制可靠的保證了第一伸縮油缸及第一節(jié)伸縮臂伸出到位后第二伸縮油缸及第二節(jié)伸縮臂方能伸出，通過第二單向閥組第三壓力補償閥的壓力控制可靠地保證了第二伸縮油缸及第二節(jié)伸縮臂伸出后第三伸縮油缸及第三節(jié)以上的伸縮臂方能伸出，從而保證了三缸的順序伸出；當(dāng)伸縮控制聯(lián)切換到縮回工作位時，通過第二單向閥組的第四壓力補償閥的壓力控制可靠地保證了只有在第三伸縮油缸完全縮回后第二伸縮油缸方能縮回，通過第一單向閥組第二壓力補償閥的壓力控制可靠地保證了只有在第二伸縮油缸完全縮回后第一伸縮油缸方能縮回，從而保證了順序縮回。

因此，《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》提供的控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)在三缸順序伸出和順序縮回時均依靠液壓控制，避免了背景技術(shù)中提及的依靠單向閥和撞塊等機液綜合技術(shù)帶來的因結(jié)構(gòu)微變形導(dǎo)致的順序伸縮無序故障，原理簡單、操作方便、可靠性高，且單向閥組通過板式連接方式固定于缸筒底部，適用于直臂隨車起重機伸縮臂內(nèi)部空間小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，從而保證了起重機起重性能更好地發(fā)揮。

2、通過第一伸縮油缸特有的芯管結(jié)構(gòu)結(jié)合第一單向閥組，第二伸縮油缸特有的芯管結(jié)構(gòu)結(jié)合第二單向閥組使所有需要連接的油口之間兩兩相對靜止，從而避免了管道伸縮的問題；且平衡閥、第一伸縮油缸與第二伸縮油缸、第二伸縮油缸與第三伸縮油缸之間的管道連接無長度變動；因此，無須使用卷筒或拖鏈等輸送油液，具有易于布置、占用空間小、可靠性高等特點，可廣泛應(yīng)用于吊臂內(nèi)部安裝空間小、維修裝卸工作量大的直臂隨車起重機。

3、《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》適用于直臂隨車起重機中的吊臂機構(gòu)在三缸控制下順序伸縮，特別是空載就位，帶載工作的工況吊臂的順序伸縮及帶載伸縮。

4、在伸縮控制聯(lián)設(shè)置A側(cè)次級溢流閥，有效地保護了第一伸縮油缸，避免了伸縮油缸內(nèi)置芯管在過高的油液壓力作用下縱向彎曲破壞，同時又能夠滿足帶載伸縮的壓力需求。

5、在伸縮控制聯(lián)設(shè)置B側(cè)次級溢流閥，從而可利用負載及吊臂自重縮回，極大降低縮回壓力，并提高運動平穩(wěn)性、降低能耗、延長工作時間，同時又能夠滿足空載縮回的壓力需求。

6、運用了三缸順序伸縮帶多節(jié)臂混合伸縮的方式：伸出時，第一壓力補償閥開啟壓力設(shè)定值大于第一伸縮油缸伸出阻力差值，第三壓力補償閥開啟壓力設(shè)定值大于第二伸縮油缸伸出阻力差值，保證了三缸的順序伸出；縮回時，第四壓力補償閥的開啟壓力設(shè)定值大于第二伸縮油缸的回縮阻力差值，第二壓力補償閥的開啟壓力設(shè)定值大于第一伸縮油缸的回縮阻力差值，第二壓力補償閥開啟壓力設(shè)定值大于第四壓力補償閥開啟壓力設(shè)定值，可靠地保證了只有第三伸縮油缸完全縮回后第二伸縮油缸方能縮回，且只有第二伸縮油缸完全縮回后第一伸縮油缸方能縮回。因此，三缸的順序伸縮均依靠液壓控制，原理簡單、可靠高，性能穩(wěn)定，不會出現(xiàn)伸縮缸縮回后再次伸出的現(xiàn)象。

7、第一伸縮油缸、第二伸縮油缸結(jié)合第一單向閥組、第二單向閥組，使所有需要連接的油口之間兩兩相對靜止，從而避免了管道伸縮的問題。平衡閥、第一伸縮油缸、第二伸縮油缸和第三伸縮油缸之間的管道連接無長度變動。因此，無須使用卷筒或拖鏈等輸送油液，具有易于布置、占用空間小、可靠性高等特點，可廣泛應(yīng)用于吊臂內(nèi)部安裝空間小、維修裝卸工作量大的直臂隨車起重機的結(jié)構(gòu)特點。

8、第一單向閥組安裝于第一缸體的底部、第二單向閥組安裝于第二缸體的底部，均通過板式連接的方式，避免了控制閥與油缸一體式結(jié)構(gòu)帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高及維修困難等問題。

9、需特別說明《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》的伸縮特點：性能穩(wěn)定，不會出現(xiàn)伸縮缸縮回后再次伸出的現(xiàn)象。

截至2014年11月，直臂隨車起重機的吊臂伸縮多為同步伸縮，其方法為一根伸縮液壓缸根據(jù)伸縮臂總節(jié)數(shù)拖帶相應(yīng)套數(shù)繩排，繼而帶動各節(jié)伸縮臂同步伸縮。但當(dāng)?shù)醣弁蟿右欢ㄘ撦d、伸縮臂節(jié)數(shù)多于三節(jié)時，臂架變形、單繩負載過大容易導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，存在安全問題。

隨著市場、技術(shù)的發(fā)展，雙缸甚至三缸等多缸完成吊臂伸縮技術(shù)成為發(fā)展的趨勢。直臂式隨車起重機吊臂的順序伸縮是指各節(jié)伸縮臂按一定順序完成伸出與縮回動作。為了使各節(jié)伸縮臂伸縮后的起重能力與起重機起重特性相匹配，伸出順序為從外到內(nèi)，依次伸出，順序縮回為從內(nèi)到外，依次縮回。因直臂式隨車起重機外形尺寸相關(guān)標(biāo)準的要求及外觀的考慮，一般將伸縮液壓缸布置于伸縮臂架內(nèi)。直臂式隨車起重機臂體截面較小，為滿足市場隨車起重機帶載伸縮需求，進一步提升中小幅度的起重能力，在較重負載工況下伸縮的直臂式隨車起重機伸縮液壓缸數(shù)目多數(shù)為三個。第一根伸縮液壓缸拖動第一節(jié)伸縮臂，第二根伸縮液壓缸拖動第二節(jié)伸縮臂，第三根伸縮液壓缸根據(jù)伸縮臂總節(jié)數(shù)拖帶相應(yīng)套數(shù)繩排，繼而帶動除第一、二節(jié)伸縮臂以外的各節(jié)伸縮臂同步伸縮。

2014年11月之前研究技術(shù)中對雙缸帶動多節(jié)臂順序伸縮進行了大量闡述，如專利CN201818571U提出的一種控制兩個油缸順序伸縮的液壓系統(tǒng)，采用兩個換向閥及兩個平衡閥，分別控制兩個液壓缸，原理簡單，但是操作復(fù)雜，元件數(shù)量較多，安裝尺寸大，通用性較差；專利《直臂式隨車起重機吊臂實現(xiàn)雙缸順序伸縮》的方法還在兩根伸縮液壓缸之間的油路上安裝一片電磁閥，第一根伸縮液壓缸完成動作后，再操縱電磁閥使第二根液壓缸開始動作，此方法成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁閥和卷線裝置的可靠性不高、增加了整個機構(gòu)的失效概率。

隨車起重機是安裝在載貨卡車上，受整車長度的限制，單節(jié)吊臂的長度受到限制，也及油缸的長度受到限制，雙缸只能解決中小幅度的作用能力。為進一步加強中大等幅度的作用性能，尤其是帶載伸縮能力，必須發(fā)展三缸以上的多缸順序伸縮。論文《三級伸縮缸外伸無序故障分析》中提出了一種三級伸縮油缸控制多節(jié)臂順序伸縮裝置，其工作原理是：在第一、二級伸縮油缸缸底安裝單向閥和撞塊，第一級伸縮油缸伸出到位后，缸筒底部安裝的撞塊撞擊第二級伸縮油缸上的撞塊并打開底部的單向閥使第二級伸縮油缸無桿腔進油，第二級伸縮油缸伸出，第三級伸縮油缸伸出原理亦然，從而實現(xiàn)第一、二、三級伸縮油缸順序伸出；反之，縮回時，第三級伸縮油缸首先縮回到位后，缸筒底部的撞塊撞擊第二級伸縮油缸上的撞塊并打開底部的單向閥，使第二級伸縮油缸回油路打通，第二級伸縮油缸開始縮回，第三級伸縮油缸縮回原理亦然，從而實現(xiàn)第三、二、一級伸縮油缸順序縮回。但是，此方法對伸縮油缸加工過程中的同軸度要求非常高，結(jié)構(gòu)件的微小機械變形等問題極容易導(dǎo)致伸縮無序的故障出現(xiàn)，可靠性不高。

圖1為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》提供的控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)的原理示意圖；

圖1-1為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》伸縮控制聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-2為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》平衡閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-3為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》第一伸縮油缸和第一單向閥組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-4為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》第二伸縮油缸和第二單向閥組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-5為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》第三伸縮油缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為《控制三缸順序伸縮的液控系統(tǒng)、吊臂機構(gòu)及起重機》提供的吊臂機構(gòu)（六節(jié)臂）的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－伸縮控制聯(lián)；11－第一單向閥；12－換向閥；13－A側(cè)次級溢流閥；14－B側(cè)次級溢流閥；P－換向閥的壓力油口；T－換向閥的回油口；A－換向閥第一工作油口；B－換向閥第二工作油口；a－第一工作位、b－第二工作位、c－第三工作位；

2－平衡閥；21－第一溢流閥；22－第二單向閥；23－節(jié)流閥；C1－平衡閥的第一工作油口；C2－平衡閥的第二工作油口；C3－平衡閥的第三工作油口；C4－平衡閥的第四工作油口；

3－第一伸縮油缸；31－第一活塞桿；32－第一有桿腔；33－第一無桿腔；34－第一缸體；A1－第一伸縮油缸的第一工作油口；B1－第一伸縮油缸的第二工作油口；A2－第一伸縮油缸的第三工作油口；B2－第一伸縮油缸的第四工作油口；A3－第一伸縮油缸的第五工作油口；B3－第一伸縮油缸的第六工作油口；A4－第一伸縮油缸的第七工作油口；

4－第二伸縮油缸；41－第二活塞桿；42－第二有桿腔；43－第二無桿腔；44－第二缸體；A5－第二伸縮油缸的第一工作油口；B4－第二伸縮油缸的第二工作油口；A6－第二伸縮油缸的第三工作油口；B5－第二伸縮油缸的第四工作油口；A7－第二伸縮油缸的第五工作油口；B6－第二伸縮油缸的第六工作油口；A8－第二伸縮油缸的第七工作油口；

5－第三伸縮油缸；51－第三活塞桿；52－第三有桿腔；53－第三無桿腔；54－第三缸體；A9－第三伸縮油缸的第一工作油口；A10－第三伸縮油缸的第二工作油口；B7－第三伸縮油缸的第三工作油口；B8－第三伸縮油缸的第四工作油口；

6－第一單向閥組；61－第三單向閥；62－第一壓力補償閥；63－第二壓力補償閥；64－第四單向閥；D1－第一單向閥組的單向閥組第一工作油口；D2－第一單向閥組的單向閥組第二工作油口；D3－第一單向閥組的單向閥組第三工作油口；

7－第二單向閥組；71－第五單向閥；72－第三壓力補償閥；73－第六單向閥；74－第四壓力補償閥；D4－第二單向閥組的單向閥組第一工作油口；D5－第二單向閥組的單向閥組第二工作油口；D6－第二單向閥組的單向閥組第三工作油口；

8－回縮拉索；9－第一組伸出拉索；10－第二組伸出拉索；Ⅰ－固定臂；Ⅱ－第一節(jié)伸縮臂；Ⅲ－第二節(jié)伸縮臂；Ⅳ－第三節(jié)伸縮臂；Ⅴ－第四節(jié)伸縮臂；Ⅵ－第五節(jié)伸縮臂。