[发明专利]实现悬臂弹跳减少以及防止液压系统中的非指令运动的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于减轻悬臂(30)的悬臂动态同时提供反平衡阀保护的液压系统(600)和方法，该液压系统(600)包括液压致动器(110)、第一和第二反平衡阀(300、400)、第一和第二独立控制阀(700、800)以及第一和第二阻断阀(350、450)。致动器包括第一和第二相应腔室。在第一模式中，第二反平衡阀通过第一控制阀开启，第一反平衡阀通过第二控制阀开启。在第二模式中，反平衡阀中的至少一个被截止。限出控制阀(800、700)可以以流量控制模式操作，和/或限入控制阀(700、800)可以以压力控制模式操作。在悬臂运行时可能出现悬臂动态减弱(例如在工地周围)。通过开启反平衡阀，控制阀处的传感器可被用于表征外部载荷。控制阀可以响应于外部载荷并且至少部分地消除不希望的悬臂动力学。该系统还可以利用反平衡阀检测致动器中的故障并且防止任何单点故障引起悬臂下降事件和/或减缓这些故障。

相关申请的交叉引用

本申请于2015年7月15日作为PCT国际专利申请提交，并且要求均于2014年7月15日提交的美国专利申请序列No.62/024,643和No.62/024,666的优先权，两个专利申请整体上通过参引结合到本文中。

背景技术

各种越野车辆和道路车辆包括悬臂。例如，某些混凝土泵车包括构造成支承混凝土从混凝土泵车的底座泵送至需要混凝土的施工现场的位置的通道的悬臂。这种悬臂可以长且细以便于将混凝土泵送远离混凝土泵车相当的距离。另外，这种悬臂可以相对较重。悬臂的相当大的长度和质量特性的组合可以导致悬臂具有不希望的动态特性。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以为大约0.3赫兹(即，每个周期3.3秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以小于大约1赫兹(即，每个周期1秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以从大约0.1赫兹至大约1赫兹的范围内(即，每个周期10秒至每个周期1秒)。例如，当悬臂从一处运动到另一处时，致动悬臂的起动和停止负载可能引起振动(即振荡)。可以激励悬臂的其他负载源包括在混凝土沿着悬臂泵送时混凝土的动量、起动和停止沿着悬臂泵送混凝土、可以靠着悬臂发展的风载荷和/或其他混杂载荷。一些混凝土泵可以包括具有大约1赫兹脉冲频率的类似脉冲的泵送曲线。混凝土在这种混凝土泵的出口处的速度分布图(即，容积流量曲线)可以在曲线的每个周期上显著地波动。变化的速度分布图与变化的加速度分布图对应，并且可以引起强加在悬臂上的显著的惯性载荷。

具有悬臂的其他车辆包括可以在悬臂上包括梯子的消防车、包括具有将水输送至预定位置的水砣的悬臂的消防车、利用悬臂来使铲运动的挖掘机、利用悬臂以在施工现场周围输送材料的伸缩臂叉装车、可以利用悬臂来使材料从一处运动之另一处的起重机等等。

在一些悬臂应用中，包括如上所述的这些，液压缸可被用于致动悬臂。通过致动液压缸，悬臂可以按照要求展开和缩回，以实现悬臂的所需设置。在一些应用中，反平衡阀可被用于控制液压缸的致动和/或防止液压缸的非指令运动(例如由部件失效所引起)。在图1中示出包括第一反平衡阀300和第二反平衡阀400的现有技术系统100。反平衡阀300控制和/或输送液压流体流进入和排出系统100的液压缸110的第一腔室116。同样地，第二反平衡阀400控制和/或输送液压流体流进入和排出液压缸110的第二腔室118。特别地，反平衡阀300的端口302连接至液压缸110的端口122。同样地，反平衡阀400的端口402流体地连接至液压缸110的端口124。如图所述，流体线路522示意性地将端口302连接至端口122，流体线路524将端口402连接至端口124。反平衡阀300、400一般直接安装至液压缸110。端口302可以直接连接至端口122，端口402可以直接连接至端口124。