CN101070707A - 一种挖掘机回转控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挖掘机回转控制方法，其特征在于：在回转油路中设置节流装置，进行回转控制时，首先获取挖掘机的当前作业状态；再根据当前作业状态对挖掘机的回转速度进行调节，所述调节通过控制位于回转油路中的节流装置实现。实现上述方法的挖掘机回转控制系统，包括回转油路及液压动作元件，在所述回转油路上设有节流装置，所述节流装置的控制端与控制器的输出端连接，所述控制器中包括有挖掘机作业状态检测模块。本发明可以满足大部分复合动作的流量分配要求，在最低复杂程度下获得最大工况适应性；不但提高了操作者的操作舒适性，同时提高了作业效率，节省了燃料消耗。

Description

一种挖掘机回转控制方法和系统
技术领域
本实用新型涉及一种液压挖掘机，具体涉及一种液压挖掘机回转机构的控制方法及控制系统。
背景技术
挖掘机的回转通常是由液压系统控制和驱动的，现有技术中，挖掘机对回转的控制取决于液压系统的最初设计参数，当设计的系统生产出来以后，回转与其它动作同时做复合动作时，回转油路分得的流量是固定的，因而回转速度是不可变的固定参数。
由于挖掘机具有多个执行元件，且很多工况下都是多执行元件协同工作的复合动作，操作者希望针对不同的作业状态提供不同的元件间执行速度匹配，以避免一个动作过快或过慢造成各动作间的不同步的问题，提高作业效率。然而，由于在传统的挖掘机回转控制系统中回转速度的不可调节，上述复合同作的匹配难以实现。
事实上，所谓的复合动作绝大部份都是回转动作与一个或多个其它动作的复合，针对不同工况对回转速度进行调节，可以在实际使用时满足绝大部份复合动作的动作协调要求。因而，提供一种对挖掘机的回转速度进行控制的方法和系统，将能有效提高挖掘机的作业效率及操作舒适性。
发明内容
本发明目的是提供一种挖掘机回转的控制方法，以针对不同工况对回转速度进行调节，提高作业效率。
本发明的另一个目的是提供一种采用该控制方法的挖掘机回转控制系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种挖掘机回转控制方法，在回转油路中设置节流装置，进行回转控制时，首先获取挖掘机的当前作业状态；再根据当前作业状态对挖掘机的回转速度进行调节，所述调节通过控制位于回转油路中的节流装置实现。
上文中，所述对挖掘机的回转速度进行调节是指，根据挖掘机当前作业状态的需要，对回转速度进行加快或减慢。回转速度加快或减慢后与其它动作一起做复合动作时能够达到协调效果，不会出现以下情况：1、回转过快：复合动作中的其它动作还没有做完，回转动作已达到所需位置。2、回转过慢：复合动作中的其它动作已做完，回转动作还没有达到所需位置。
上述技术方案中，所述当前作业状态的获取方式选自下列之一：
(1)检测复合动作时操作者对各个动作的先导阀操作的时间差或开度差，判断挖掘机当前作业状态；
(2)检测复合动作时各回路主阀的打开与关闭的时间差或开度差，判断挖掘机当前作业状态；
(3)接收操作者设定的机器作业参数，所述该参数中包含有回转加快或减慢的指令；
(4)在挖掘机上设置回转速度控制手柄，通过检测回转速度控制手柄的位置确定机器作业参数。
其中，所述先导阀操作的开度差选自以下几种参数中的一种或几种，
(1)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的压力值；
(2)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的电压值、电流值；
(3)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的机械位置、角度值。
所述主阀的开度差选自以下几种参数中的一种或几种，
(1)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的压力值、流量值；
(2)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的电压值、电流值；
(3)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的机械位置、角度值。
上述技术方案中，所述调节方法为，在回转油路中增加一个或多个固定节流装置，通过节流装置的节流功能的开启与关闭，或者节流装置数量的增减，使回转油路的流量发生变化。
或者，所述调节方法为，在回转油路中增加一个或多个可变节流装置，通过节流装置的节流功能的开启与关闭，或者节流口大小的改变，使回转油路的流量发生变化.
为实现上述回转控制方法，提供一种挖掘机回转控制系统，包括回转油路及液压动作元件，在所述回转油路上设有节流装置，所述节流装置的控制端与控制器的输出端连接，所述控制器中包括有挖掘机作业状态检测模块。
其中，所述节流装置为至少一个固定节流装置；或者，所述节流装置为至少一个可变节流装置。
当前市场上所使用的挖掘机液压系统一般具有以下几个执行机构：左右行走马达、上车回转马达、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸。挖掘机在挖掘作业时一般行走机构不参与工作。行走只有在短距离移动整机时才工作。
因此，挖掘机的工况主要有以下几种：1、平地挖掘装车，2、低于停机面挖掘装车，3、挖沟，4、平整地面，5、修坡，6、起吊。
挖掘机工作最为频繁的是第1、2、3种工况，这三种工况实际就是挖掘平面、挖掘机停机平面、卡车停车平面不同相对高度的组合，加上卡车停车点与挖掘点相对于挖掘机回转中心的角度位置，形成了回转角度与提升高度的多种组合。
常见的挖掘机作业周期主要分为四个部份：挖掘、回转提升、卸载、复位。挖掘的主要复合动作形式为：动臂微提+斗杆收回+铲斗收回，回转提升的主要复合动作形式为：回转+动臂提升或回转+动臂提升+斗杆伸出，卸载的主要复合动作形式为：斗杆伸出+铲斗打开，复位的主要复合动作形式为：回转+动臂下降+斗杆收回。装车部份复合动作主要出现在回转+动臂提升或回转+动臂提升+斗杆伸出。
可见，在各种复合动作中，回转是一种常见的动作。本发明通过改变回转油路的阻尼，增加或减少回转油路在复合动作中分得的流量，可以针对不同的挖掘工况，修改回转油路的流量，以使回转速度与其它油路的速度协调，从而达到复合动作协调，适应各具体工况的目的。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明通过修改回转油路的阻尼，可以满足大部分复合动作的流量分配要求，在最低复杂程度下获得最大工况适应性。
2.本发明可以针对挖掘机的不同工况，采取自动、半自动或者手动的回转速度的调节，达到与当前工况下回转速度与其它动作复合时能够协调一致，不会产生回转动作相对其它动作过快或过慢的情况；由此，操作者不会有一个动作要等待其它动作的感觉，各个动作同步到位，不但提高了操作者的操作舒适性，同时提高了作业效率，节省了燃料消耗。
附图说明
附图1是本发明实施例一中回转油路节流变化引起的回转角度与动臂提升高度相互关系示意图；
附图2是实施例一的液控回转节流示意图；
附图3是实施例二的电控回转节流示意图。
其中：1、主阀；2、回转阻尼阀；3、回转阀芯；4、动臂阀芯  5、动臂手动先导阀；6、回转阻尼电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见附图1至附图2所示，一种挖掘机回转控制系统，包括回转油路及液压动作元件，在所述回转油路上设有节流装置，所述节流装置的控制端与控制器的输出端连接，所述控制器中包括有挖掘机作业状态检测模块。
由附图1的回转角度与动臂提升高度相互关系可以得知，在回转与动臂提升进行复合动作时，由于总流量是一定，由系统最大流量决定，回转油路流量与动臂提升油路流量之和为定值。
当回转阻尼变大，则在单位时间内回转角度变小，动臂提升高度增加。
当回转阻尼变小，则在单位时间内回转角度变大，动臂提升高度减少。
参见附图2，是液控回转节流示意图，主阀1中包括有回转阀芯3和动臂阀芯4，在回转油路中加入回转阻尼阀2作为所述节流装置，该回转阻尼阀2与动臂手动先导阀5连接，直接由动臂提升先导油控制。当且仅当动臂提升时，回转阻尼阀2对回转油路起阻尼作用，其它作业工况回转阻尼阀全开。
实施例二：参见附图3所示，是电控回转节流示意图，主阀1中包括有回转阀芯3和动臂阀芯4，在动臂提升油路中增加压力环节关，采集开关信号送入控制器，在回转油路中加入回转阻尼阀2，该阀由回转阻尼电磁阀6驱动，回转阻尼电磁阀受控制器控制。这样系统可以设置不同的工况，在不同的工况下，控制器程序可以使回转阻尼阀相对于动臂提升动作起阻尼作用或不起阻尼作用。
实施例三：在实施例二中，将压力开关换成压力传感器，将电磁阀换成电比例阀，将回转阻尼阀换成比例回转阻尼阀，则可以针对动臂提升的压力要求采取不同回转阻尼加载策略，且回转阻尼是连续可调的，可以达到最大化的工况适应性。
实施例四：在实施例二或实施例三的系统中，增加与斗杆伸出或斗杆收回控制油路相关的回转阻尼阀，实现根据多种工况的回转控制。

Claims (9)

1.一种挖掘机回转控制方法，其特征在于：在回转油路中设置节流装置，进行回转控制时，首先获取挖掘机的当前作业状态；再根据当前作业状态对挖掘机的回转速度进行调节，所述调节通过控制位于回转油路中的节流装置实现。
2.根据权利要求1所述的挖掘机回转控制方法，其特征在于：所述当前作业状态的获取方式选自下列之一：
(1)检测复合动作时操作者对各个动作的先导阀操作的时间差或开度差，判断挖掘机当前作业状态；
(2)检测复合动作时各回路主阀的打开与关闭的时间差或开度差，判断挖掘机当前作业状态；
(3)接收操作者设定的机器作业参数，所述该参数中包含有回转加快或减慢的指令；
(4)在挖掘机上设置回转速度控制手柄，通过检测回转速度控制手柄的位置确定机器作业参数。
3.根据权利要求2所述的挖掘机回转控制方法，其特征在于：所述先导阀操作的开度差选自以下几种参数中的一种或几种，
(1)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的压力值；
(2)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的电压值、电流值；
(3)先导阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的机械位置、角度值。
4.根据权利要求2所述的挖掘机回转控制方法，其特征在于：所述主阀的开度差选自以下几种参数中的一种或几种，
(1)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的压力值、流量值；
(2)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的电压值、电流值；
(3)主阀输出的与操作者先导阀操作开度具有对应关系的机械位置、角度值。
5.根据权利要求1所述的挖掘机回转控制方法，其特征在于：所述调节方法为，在回转油路中增加一个或多个固定节流装置，通过节流装置的节流功能的开启与关闭，或者节流装置数量的增减，使回转油路的流量发生变化。
6.根据权利要求1所述的挖掘机回转控制方法，其特征在于：所述调节方法为，在回转油路中增加一个或多个可变节流装置，通过节流装置的节流功能的开启与关闭，或者节流口大小的改变，使回转油路的流量发生变化.
7.一种挖掘机回转控制系统，包括回转油路及液压动作元件，其特征在于：在所述回转油路上设有节流装置，所述节流装置的控制端与控制器的输出端连接，所述控制器中包括有挖掘机作业状态检测模块。
8.根据权利要求7所述的回转控制系统，其特征在于：所述节流装置为至少一个固定节流装置。
9.根据权利要求7所述的回转控制系统，其特征在于：所述节流装置为至少一个可变节流装置。
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