專(zhuān)利名稱：挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前挖掘機(jī)使用的控制系統(tǒng)主要有負(fù)荷傳感控制、負(fù)流量控制、正流量控制幾種控制系統(tǒng)。負(fù)流量控制主泵輸出流量除了供給各個(gè)用戶外，多余的流量經(jīng)過(guò)一個(gè)固定阻尼孔，由此在阻尼孔兩端產(chǎn)生的壓差反饋給泵控制器，泵控制器根據(jù)該壓差大小來(lái)調(diào)節(jié)泵的 排量。復(fù)合動(dòng)作時(shí)，各執(zhí)行元件相互影響；載荷變化時(shí)，執(zhí)行元件動(dòng)作亦受影響。需駕駛員再行調(diào)節(jié)。動(dòng)作沖擊大，常常會(huì)給駕駛員一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，誤認(rèn)為整機(jī)有勁、作業(yè)效率高。對(duì)機(jī)手要求高，復(fù)合動(dòng)作時(shí)需要機(jī)手不斷調(diào)節(jié)操作手柄。另外該種控制系統(tǒng)始終有多余流量(控制用，負(fù)流量)約30 50 Ι/min通過(guò)開(kāi)心系統(tǒng)。特別當(dāng)系統(tǒng)處于較高工作壓力時(shí)，這部分流量造成的損失就相當(dāng)大，造成極大地能量損失。正流量控制邏輯閥篩選出執(zhí)行元件中最大的先導(dǎo)控制壓力，并將其反饋給泵的變量控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)泵排量調(diào)節(jié)——正常情況下先導(dǎo)壓力決定泵的排量，一旦功率超出事先設(shè)定的功率，功率限制器起作用。與負(fù)流量相同，復(fù)合動(dòng)作時(shí)，各執(zhí)行元件相互影響；載荷變化時(shí)，執(zhí)行元件動(dòng)作亦受影響。需駕駛員再行調(diào)節(jié)。同樣，該系統(tǒng)動(dòng)作沖擊大，常常會(huì)給駕駛員一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，誤認(rèn)為整機(jī)有勁、作業(yè)效率高。對(duì)機(jī)手要求高，復(fù)合動(dòng)作時(shí)需要機(jī)手不斷調(diào)節(jié)操作手柄。執(zhí)行元件中的最大先導(dǎo)壓力決定了泵的最大排量，即使實(shí)際流量需求較小(即不能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)實(shí)際流量需求)。負(fù)荷傳感控制該控制方式原理為選出最高的執(zhí)行元件的工作壓力，并將其反饋到泵控制器，調(diào)節(jié)泵的排量，使主閥口兩端壓差保持的設(shè)定值。各執(zhí)行動(dòng)作與載荷無(wú)關(guān)。換句話說(shuō)，駕駛員不需要頻繁調(diào)節(jié)手柄以適應(yīng)執(zhí)行元件載荷變化。如果執(zhí)行元件需求流量超出泵能提供的最大流量，流入各執(zhí)行元件的流量按主閥開(kāi)口量大小進(jìn)行分配?？梢院芊奖愕貙?shí)現(xiàn)流量?jī)?yōu)先功能。普遍認(rèn)為是一個(gè)操控性能優(yōu)良的系統(tǒng)，能自動(dòng)適應(yīng)載荷變化，勿需機(jī)手頻繁調(diào)整。比起負(fù)流量控制/正流量控制，更容易完成精細(xì)作業(yè)，并且重載時(shí)作業(yè)效率高。在怠速模式下，負(fù)荷傳感主閥的閉心結(jié)構(gòu)使主泵排量基本為零,壓力基本維持在20 30bar左右，更節(jié)能。負(fù)荷傳感控制中負(fù)載壓力的變化通過(guò)負(fù)荷傳感閥回路將壓力信號(hào)傳給泵，而這個(gè)壓力控制回路受許多因素影響，控制難度較大，而且負(fù)荷傳感回路同時(shí)通向控制閥的壓力補(bǔ)償器和泵的壓力控制器，可能引起后兩者的干涉。增加液壓振蕩的傾向。另夕卜，只有在操縱桿生成先導(dǎo)壓力命令，閥芯移動(dòng)和負(fù)載信號(hào)被發(fā)送到泵控制回路后，變量泵才能產(chǎn)生響應(yīng)，反應(yīng)滯后。對(duì)比現(xiàn)有控制系統(tǒng)1)由于負(fù)流量控制及負(fù)荷傳感控制的信號(hào)采集點(diǎn)在主挖掘閥的出口處，只有主控制閥有動(dòng)作時(shí)此壓力信號(hào)才會(huì)發(fā)生變化，從而使泵的排量發(fā)生變化，這就使得液壓泵的控制永遠(yuǎn)滯后于主控制閥的控制，而在正流量控制中，由于泵的控制信號(hào)采集于二次先導(dǎo)壓力，此壓力信號(hào)同時(shí)發(fā)送液壓泵和主控制閥，這就是使的兩者的動(dòng)作可以同步進(jìn)行。所以與負(fù)流量相比正流量操作敏感性好。2)在負(fù)流量控制的液壓系統(tǒng)中，負(fù)壓信號(hào)的壓力大約是5MPa到6MPa，此壓力只用于產(chǎn)生負(fù)壓信號(hào)；而正流量控制的液壓系統(tǒng)中，由于沒(méi)有此裝置，它的回油壓力僅僅是背壓(一般在O. 5MPa左右)，這就減少了一個(gè)不必要的功率損失，從而使的正流量的挖掘機(jī)在完成同樣工作量的情況下一定比負(fù)流量控制的挖掘機(jī)省油。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種反應(yīng)靈敏迅速、能實(shí)現(xiàn)壓力、流量精確控制、節(jié)能效果好的挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)，它包括電比例泵、電控先導(dǎo)元件、油源閥、控制器及電比例控制多路閥，所述的電控先導(dǎo)元件的信號(hào)輸出端與控制器連接，控制器與電比例控制多路閥的各聯(lián)的信號(hào)輸入端連接，控制器還與電比例泵的信號(hào)輸入端連接，電比例控制多路閥的最高壓力信號(hào)輸出端與控制器連接，電比例泵經(jīng)導(dǎo)油管與電比例控制多路閥連接，電比例泵還通過(guò)導(dǎo)油管連接油源閥，油源閥通過(guò)導(dǎo)油管連接電比例控制多路閥的先導(dǎo)比例減壓閥。所述的電控先導(dǎo)元件包括手柄和腳踏板，且手柄和腳踏板上分別安裝有將手柄或腳踏板的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)的傳感器。挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)的控制方法，它包括以下步驟
A、電控先導(dǎo)元件將操控部件的變量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送至控制器；
B、電控先導(dǎo)元件輸出的電信號(hào)經(jīng)控制器運(yùn)算后，由控制器將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)分別輸送至電比例控制多路閥的對(duì)應(yīng)聯(lián)，控制電比例控制多路閥各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量；同時(shí)，控制器還將運(yùn)算后的電控制信號(hào)輸送至電比例泵，控制電比例泵的流量等于通過(guò)電比例控制多路閥各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量之和；
C、油源閥將泵輸出的液壓油經(jīng)減壓后控制為某恒定的壓力，控制電比例控制多路閥的先導(dǎo)比例減壓閥；
D、電比例控制多路閥的最高壓力信號(hào)輸出端將執(zhí)行元件的最高壓力轉(zhuǎn)換為反饋電信號(hào)輸送至控制器，反饋電信號(hào)經(jīng)控制器運(yùn)算后，由控制器將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)輸送至電比例泵，控制電比例泵的卸荷壓力。所述的卸荷壓力比執(zhí)行兀件的最聞壓力聞2MPa。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明在充分分析現(xiàn)有控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，發(fā)明一種全電控控制方式，將現(xiàn)有控制系統(tǒng)中的壓力流量通過(guò)液壓油的控制及反饋的方式全部改變?yōu)殡娦盘?hào)控制及反饋，使控制速度及精度大大提高。充分發(fā)揮了正流量控制和負(fù)荷傳感控制的優(yōu)勢(shì)，將兩種控制方式的控制理念結(jié)合起來(lái)，發(fā)明一種電控正流量一負(fù)荷傳感控制方式。電比例泵的流量控制為電比例流量控制，在泵轉(zhuǎn)速足夠的情況下，泵的流量與控制電流大小成比例，即使由于負(fù)載變化引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化也不會(huì)導(dǎo)致流量發(fā)生變化，這一點(diǎn)與負(fù)荷敏感控制達(dá)到相同的效果。利用正流量控制的控制理念，電控先導(dǎo)元件輸出的電信號(hào)通過(guò)控制器運(yùn)算后輸出的電信號(hào)直接控制泵的流量，反映迅速敏捷，操作敏感性好。解決了負(fù)荷傳感控制中控制難度大的問(wèn)題，避免了液壓振蕩的傾向。另外，解決了負(fù)荷傳感控制中只有在操縱桿生成先導(dǎo)壓力命令，閥芯移動(dòng)和負(fù)載信號(hào)被發(fā)送到泵控制回路后，變量泵才能產(chǎn)生響應(yīng)，反應(yīng)滯后的問(wèn)題。利用負(fù)荷傳感控制的控制理念，在電比例控制多路閥中設(shè)有補(bǔ)償閥，保證多路閥各聯(lián)主閥口兩端壓差值完全相同，保證各聯(lián)閥的流量按需要的比例輸出，流入各執(zhí)行元件的流量按主閥開(kāi)口量大小進(jìn)行分配，各執(zhí)行動(dòng)作與載荷無(wú)關(guān)，駕駛員不需要頻繁調(diào)節(jié)手柄以適應(yīng)執(zhí)行元件載荷變化。如果執(zhí)行元件需求流量超出泵能提供的最大流量，流入各執(zhí)行元件的流量按主閥開(kāi)口量大小進(jìn)行分配。解決了復(fù)合動(dòng)作時(shí)，各執(zhí)行元件相互影響；載荷變化時(shí)，執(zhí)行元件動(dòng)作受影響的問(wèn)題。在怠速模式下，主閥處于中位，執(zhí)行元件最高壓力信號(hào)為零，控制器經(jīng)運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電流控制泵的卸荷壓力，該壓力為20bar。主閥的閉心結(jié)構(gòu)使主泵排量基本為0，壓力基本維持在20bar左右,節(jié)能效果更佳。 并且采用該挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)遠(yuǎn)程遙控操作。另外基于該系統(tǒng)的精確控制性能、比例控制性能及全電控的特點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程可由計(jì)算機(jī)直接控制挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)各種特定動(dòng)作，這樣利用該系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的傻瓜化甚至無(wú)人化操作。綜上所述,本發(fā)明具有系統(tǒng)反應(yīng)靈敏迅速,能實(shí)現(xiàn)壓力、流量的精確控制，動(dòng)作協(xié)調(diào)流暢，挖掘機(jī)能夠完成各種精細(xì)化的動(dòng)作的優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)節(jié)能效果好，比負(fù)流量系統(tǒng)節(jié)能10 15%，比一般負(fù)荷傳感系統(tǒng)節(jié)能5 10% ;且可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的遠(yuǎn)程遙控及傻瓜化甚至無(wú)人化操作。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中，I-電比例泵，2-電控先導(dǎo)元件，3-油源閥，4-控制器，5-電比例控制多路閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述 如圖I所示，挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)，它包括電比例泵I、電控先導(dǎo)元件2、油源閥3、
控制器4及電比例控制多路閥5，所述的電控先導(dǎo)元件2的信號(hào)輸出端與控制器4連接，控制器4與電比例控制多路閥5的各聯(lián)的信號(hào)輸入端連接，控制器4還與電比例泵I的信號(hào)輸入端連接，電比例控制多路閥5的最高壓力信號(hào)輸出端與控制器4連接，電比例泵I經(jīng)導(dǎo)油管與電比例控制多路閥5連接，電比例泵I還通過(guò)導(dǎo)油管連接油源閥3，油源閥3通過(guò)導(dǎo)油管連接電比例控制多路閥5的先導(dǎo)比例減壓閥。電比例泵I的泵上設(shè)有控制閥，通過(guò)該泵上的控制閥，改變控制電流的大小能分另Ij成比例控制泵的流量、壓力。所述的電控先導(dǎo)元件2包括手柄和腳踏板，且手柄和腳踏板上分別安裝有將手柄或腳踏板的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)的傳感器，通過(guò)改變電控先導(dǎo)元件2如手柄、腳踏板的角度可輸出不同大小的電控制信號(hào)。輸出的電信號(hào)通過(guò)控制器4,經(jīng)運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電流控制電比例控制多路閥5對(duì)應(yīng)聯(lián)，電比例控制多路閥5各聯(lián)閥芯開(kāi)口大小與相對(duì)應(yīng)的電流成比例，這樣通過(guò)電比例控制多路閥5各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量也與相對(duì)應(yīng)的電流成比例。同時(shí)控制器4還會(huì)運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電流控制電比例泵1，控制電比例泵I的流量等于通過(guò)電比例控制多路閥5各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量之和。油源閥3將泵輸出的液壓油經(jīng)減壓后控制為某恒定的壓力，控制電比例控制多路閥5的先導(dǎo)比例減壓閥。執(zhí)行元件的最高壓力反饋信號(hào)到控制器4，控制器4經(jīng)運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電流控制泵的卸荷壓力，該壓力比執(zhí)行元件最高壓力高2MPa怠速時(shí)待機(jī)壓力。挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)的控制方法，它包括以下步驟
A、電控先導(dǎo)元件2將操控部件的變量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送至控制器4； B、電控先導(dǎo)元件2輸出的電信號(hào)經(jīng)控制器4運(yùn)算后，由控制器4將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)分別輸送至電比例控制多路閥5的對(duì)應(yīng)聯(lián)，控制電比例控制多路閥5各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量；同時(shí)，控制器4還將運(yùn)算后的電控制信號(hào)輸送至電比例泵1，控制電比例泵I的流量等于通過(guò)電比例控制多路閥5各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量之和；
C、油源閥3將泵輸出的液壓油經(jīng)減壓后控制為某恒定的壓力，控制電比例控制多路閥5的先導(dǎo)比例減壓閥；
D、電比例控制多路閥5的最高壓力信號(hào)輸出端將執(zhí)行元件的最高壓力轉(zhuǎn)換為反饋電信號(hào)輸送至控制器4，反饋電信號(hào)經(jīng)控制器4運(yùn)算后，由控制器4將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)輸送至電比例泵1，控制電比例泵I的卸荷壓力，卸荷壓力比執(zhí)行元件的最高壓力高2MPa。
權(quán)利要求
1.挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)，其特征在于它包括電比例泵(I)、電控先導(dǎo)元件(2)、油源閥(3)、控制器(4)及電比例控制多路閥(5)，所述的電控先導(dǎo)元件(2)的信號(hào)輸出端與控制器(4)連接，控制器(4)與電比例控制多路閥(5)的各聯(lián)的信號(hào)輸入端連接，控制器(4)還與電比例泵(I)的信號(hào)輸入端連接，電比例控制多路閥(5)的最高壓力信號(hào)輸出端與控制器(4)連接，電比例泵(I)經(jīng)導(dǎo)油管與電比例控制多路閥(5)連接，電比例泵(I)還通過(guò)導(dǎo)油管連接油源閥(3)，油源閥(3)通過(guò)導(dǎo)油管連接電比例控制多路閥(5)的先導(dǎo)比例減壓閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)，其特征在于所述的電控先導(dǎo)元件(2)包括手柄和腳踏板，且手柄和腳踏板上分別安裝有將手柄或腳踏板的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)的傳感器。
3.如權(quán)利要求I所述的挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于它包括以下步驟 A、電控先導(dǎo)元件(2)將操控部件的變量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送至控制器(4); B、電控先導(dǎo)元件(2)輸出的電信號(hào)經(jīng)控制器(4 )運(yùn)算后，由控制器(4 )將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)分別輸送至電比例控制多路閥(5)的對(duì)應(yīng)聯(lián)，控制電比例控制多路閥(5)各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量；同時(shí)，控制器(4)還將運(yùn)算后的電控制信號(hào)輸送至電比例泵(1)，控制電比例泵(I)的流量等于通過(guò)電比例控制多路閥(5)各聯(lián)到各執(zhí)行元件的流量之和； C、油源閥(3)將泵輸出的液壓油經(jīng)減壓后控制為某恒定的壓力，控制電比例控制多路閥(5)的先導(dǎo)比例減壓閥； D、電比例控制多路閥(5)的最高壓力信號(hào)輸出端將執(zhí)行元件的最高壓力轉(zhuǎn)換為反饋電信號(hào)輸送至控制器(4)，反饋電信號(hào)經(jīng)控制器(4)運(yùn)算后，由控制器(4)將對(duì)應(yīng)的電控制信號(hào)輸送至電比例泵(I)，控制電比例泵(I)的卸荷壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的卸荷壓力比執(zhí)行兀件的最聞壓力聞2MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了挖掘機(jī)智能控制液壓系統(tǒng)，它包括電比例泵(1)、電控先導(dǎo)元件(2)、油源閥(3)、控制器(4)及電比例控制多路閥(5)，電控先導(dǎo)元件(2)、電比例控制多路閥(5)和電比例泵(1)均與控制器(4)連接，電比例泵(1)經(jīng)導(dǎo)油管與電比例控制多路閥(5)連接，電比例泵(1)還通過(guò)導(dǎo)油管連接油源閥(3)，油源閥(3)通過(guò)導(dǎo)油管連接電比例控制多路閥(5)的先導(dǎo)比例減壓閥；還公布了該系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的有益效果是反應(yīng)靈敏迅速，能實(shí)現(xiàn)壓力、流量的精確控制，動(dòng)作協(xié)調(diào)流暢，挖掘機(jī)能夠完成各種精細(xì)化的動(dòng)作，該系統(tǒng)節(jié)能效果好，且可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的遠(yuǎn)程遙控及傻瓜化甚至無(wú)人化操作。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102864808SQ20121037410
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月7日
發(fā)明者俞備, 楊莽, 曾品寧, 李登, 李興軍 申請(qǐng)人:四川省宜賓普什驅(qū)動(dòng)有限責(zé)任公司