CN102152782A - 移动作业机械的功率分配控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移动作业机械的功率分配控制方法和系统,包括行走液压系统、工作液压系统和发动机系统，所述行走液压系统和工作液压系统由发动机系统驱动。所述功率分配控制系统还包括测量工作液压系统流量的流量传感器、测量工作液压系统和行走液压系统压力的压力传感器、测量发动机转速的转速传感器、接收各传感器信号的控制器和控制行走泵排量的排量控制器。控制器计算出工作液压系统的功率和发动机在当前转速的最大理论输出功率。当工作液压系统功率与行走液压系统功率之和达到发动最大理论输出功率时，控制器降低行走液压系统的功率。上述功率的分配控制系统既保证了工作液压系统能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
Description
技术领域
该发明涉及一种移动作业机械控制方法及系统，特别涉及一种移动作业机械的工作液压系统和行走液压系统的功率分配控制方法及系统。
背景技术
传统的移动作业机械包括工作液压系统和行走液压系统两重要的系统，这两个系统一般是通过发动机驱动。液压系统的功率等于该系统的压力与该系统液压油的流量乘积，而液压系统的压力是由负载所决定的，液压油的流量等于液压泵的排量与转速的乘积，所以控制液压系统主要是对液压泵的排量和转速的控制。发动机的输出功率等于转速与扭矩的乘积，发动机在一定的油门开度时转速是固定的，但是输出的扭矩是由负载决定的，因此发动机的输出的功率由负载决定，但是此时的输出功率不会超过发动机在该油门开度时的最大理论输出功率。
移动作业机械作业时，当工作液压系统和行走液压系统的功率之和达到发动机最大理论输出功率时，发动机容易发生熄火现象。发动机功率的分配控制问题对于移动作业机械一直是一个难点。
对于工程设备的节能一直都是工程设备企业追求的目标，工程设备的功率损耗很大一部分在于液压系统的损耗。传统的液压系统采用定量泵给各液压元件供油，对于工况的不同，需要的液压油流量也随之不同，通常的做法是通过溢流阀让多余的液压油流回液压油箱，造成多余的液压能在溢流的过程中损失掉了。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种移动作业机械的工作液压系统和行走液压系统的功率分配控制方法；本发明的另一目的是提供一种使用所述的移动作业机械的功率分配控制方法的控制系统，采用该系统和方法可以合理分配发动机的功率防止发动机熄火，并且产生较好的节能效果。
技术方案：本发明方法包括以下步骤：
移动作业机械的功率分配控制方法，用于移动作业机械行走液压系统和工作液压系统对发动机系统功率的分配控制，
第一步、首先获取行走液压系统功率、工作液压系统功率、当前油门开度的发动机输出最大理论功率；
第二步、将行走液压系统功率和工作液压系统功率之和与发动机输出最大理论功率进行比较，所述发动机输出最大理论功率是发动机理论功率的实际能够输出的部分；
如果行走液压系统和工作液压系统的功率之和小于发动机系统最大理论功率时，两个液压系统互不干涉；
如果行走液压系统和工作液压系统的功率之和等于发动机系统最大理论功率时，优先满足工作液压系统的功率需求，降低行走液压系统的功率。
通过上述功率的分配控制方法既保证了工作液压系统能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
本发明为进一步实现节能的效果，对于工作液压系统和行走液压系统可以采用全功率负载敏感控制的方法，根据负载的需要对各液压元件供油。
技术方案：本发明采用上述移动作业机械的功率分配控制方法的系统：
移动作业机械的功率分配控制系统,包括行走液压系统、工作液压系统和发动机系统，行走液压系统包括行走泵和行走马达，工作液压系统包括工作泵和执行元件，所述行走泵和工作泵与发动机系统连接，因此，行走泵和工作泵与发动机保持联动。所述功率分配控制系统还包括测量工作液压系统和行走液压系统的流量流量传感器、测量工作液压系统和行走液压系统压力的压力传感器、测量发动机转速的转速传感器、接收所述流量传感器和压力传感器以及转速传感器信号的控制器和控制行走泵排量的排量控制器。
通过流量传感器和压力传感器检测出工作液压系统的流量和压力，控制器根据所测出的流量和压力计算出工作液压系统的功率；通过流量传感器和压力传感器检测出行走液压系统的流量和压力，控制器根据所测出的流量和压力计算出行走液压系统的功率；通过转速传感器检测出发动机转速，控制器根据预先设定的发动机功率特性及发动机的效率系数等参数计算出发动机在当前转速的最大理论输出功率。
控制器计算工作液压系统和行走液压系统的功率之和得出发动机系统的实际输出功率；当发动机系统实际输出功率达到发动最大理论输出功率时，控制器在满足工作液压系统前提下降低对行走液压系统的功率，由于行走液压系统的压力是由负载决定的，因此控制器只能减小行走液压系统的流量，流量是由泵的转速和排量决定的，转速与发动机转速一致。因此控制器只能通过排量控制器减小行走泵的排量达到功率平衡。通过上述功率的分配控制系统既保证了工作液压系统能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
控制器根据发动机转速控制行走液压系统的排量，即通过排量控制器控制行走泵的开度；控制器根据检测出的发动机转速和行走液压系统的压力计算出行走液压系统的功率。
控制器用行走液压系统和工作液压系统的功率之和与发动机系统最大理论输出功率比较；
如果行走液压系统和工作液压系统的功率之和小于发动机系统最大理论功率时，两个液压系统根据各自的工况分配发动机的输出功率；
如果行走液压系统和工作液压系统的功率之和等于发动机系统最大理论输出功率时，优先满足工作液压系统的功率需求，降低行走液压系统的功率。
行走液压系统功率的降低是通过控制器控制排量控制器减小行走泵的排量实现，此时控制器对行走泵排量的控制不再以发动机的转速为依据。通过上述功率的分配控制系统既保证了工作液压系统能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
通过工作液压系统设定的系统压力可以有效的限制工作液压系统因为负载而无限提高的情况，从而防止因为工作液压系统憋压导致发动机熄火的情况发生。
假如行走液压系统的负载增加，工作液压系统的功率不变，控制器通过计算如果达到发动机最大理论功率时会通过降低行走泵的排量来降低行走液压系统的功率从而防止了发动机的熄火。
为了实现节能效果，所述工作液压系统的工作泵采用变量泵，所述工作液压系统通过负载敏感阀根据执行元件负载控制工作泵的开度，所述负载敏感阀可以根据负载的变化自动调节工作泵对液压元件的供油量，实现对液压元件的供油实行按需供给。
附图说明
图1为本发明第一实施例原理图；图2为本发明第二实施例原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，移动作业机械的功率分配控制系统,包括行走液压系统1、工作液压系统2和发动机系统3，行走液压系统1包括行走泵11和行走马达12，工作液压系统2包括工作泵21和执行元件23，所述行走泵11和工作泵21与发动机系统3连接，因此，行走泵11和工作泵21与发动机系统3保持联动。所述功率分配控制系统还包括测量工作液压系统2和行走液压系统1流量的流量传感器5、14，测量工作液压系统2和行走液压系统1压力的压力传感器6、13，测量发动机转速的转速传感器7，接收所述流量传感器5、14和压力传感器6、13以及转速传感器7信号的控制器4和控制行走泵11排量的排量控制器8。
通过流量传感器5和压力传感器6检测出工作液压系统2的流量和压力，控制器4根据所测出的流量和压力计算出工作液压系统2的功率；通过流量传感器14和压力传感器13检测出行走液压系统1的流量和压力，控制器4根据所测出的流量和压力计算出行走液压系统1的功率；通过转速传感器7检测出发动机转速，控制器4根据预先设定的发动机功率特性及发动机的效率系数等参数计算出发动机在当前转速的最大理论输出功率。
工作液压系统2功率与行走液压系统1功率之和为发动机系统3实际输出功率；当发动机系统3实际输出功率达到发动机最大理论输出功率时，控制器4在满足工作液压系统2前提下降低对行走液压系统1的功率，由于行走液压系统1的压力是由于负载决定的，因此控制器4只能减小行走液压系统1的流量，流量是由泵的转速和排量决定的，转速由发动机转速决定，因此控制器4通过排量控制器8减小行走泵11的排量。通过上述功率的分配控制系统既保证了工作液压系统2能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
当发动机系统3实际输出功率未达到发动机最大理论输出功率时，工作液压系统2和行走液压系统1根据各自的工况分配发动机系统（3）的实际输出功率。
为了实现节能效果，所述工作液压系统2的工作泵21采用变量泵，所述工作液压系统2通过负载敏感阀22根据执行元件23负载控制工作泵21的开度，所述负载敏感阀22可以根据负载的变化自动调节工作泵21对液压元件的供油量，实现对液压元件的供油实行按需供给。
实施例2：如图2所示，移动作业机械的功率分配控制系统,包括行走液压系统1、工作液压系统2和发动机系统3，行走液压系统1包括行走泵11和行走马达12，工作液压系统2包括工作泵21和执行元件23，所述行走泵11和工作泵21与发动机系统3连接，因此，行走泵11和工作泵21与发动机系统3保持联动。所述功率分配控制系统还包括测量工作液压系统2流量的流量传感器5，测量工作液压系统2和行走液压系统1压力的压力传感器6、13，测量发动机转速的转速传感器7，接收所述流量传感器5和压力传感器6、13以及转速传感器7信号的控制器4和控制行走泵11排量的排量控制器8。
通过流量传感器5和压力传感器6检测出工作液压系统2的流量和压力，控制器4根据所测出的流量和压力计算出工作液压系统2的功率；通过压力传感器13检测出行走液压系统1的压力，通过转速传感器7检测出发动机系统3转速并反馈给控制器4，控制器4根据发动机系统3的转速控制行走液压系统1行走泵11的排量，控制器4根据所测出的转速值和压力值计算出行走液压系统1的功率；控制器4根据预先设定的发动机功率特性及发动机的效率系数等参数计算出发动机在当前转速的最大理论功率。
工作液压系统2功率与行走液压系统1功率之和为发动机系统3实际输出功率；当发动机系统3实际输出功率达到发动机最大理论输出功率时，控制器4在满足工作液压系统2前提下降低对行走液压系统1的功率，由于行走液压系统1的压力是由于负载决定的，因此控制器4只能减小行走液压系统1的流量，流量是由泵的转速和排量决定的，转速由发动机转速决定，因此控制器4通过排量控制器8减小行走泵11的排量，此时控制器4对行走泵11的控制不再以发动机系统3的转速为依据而是根据功率平衡计算出的排量为依据。通过上述功率的分配控制系统既保证了工作液压系统2能够获得最大的功率又防止了发动机因为超载而熄火。
当发动机系统3实际输出功率未达到发动机最大理论输出功率时，工作液压系统2和行走液压系统1根据各自的工况分配发动机系统（3）的实现输出功率。
为了实现节能效果，所述工作液压系统2的工作泵21采用变量泵，所述工作液压系统2通过负载敏感阀22根据执行元件23负载控制工作泵21的开度，所述负载敏感阀22可以根据负载的变化自动调节工作泵21对液压元件的供油量，实现对液压元件的供油实行按需供给。
Claims (10)
1.一种移动作业机械的功率分配控制方法，用于移动作业机械行走液压系统（1）和工作液压系统（2）对发动机系统（3）功率的分配控制，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
a获取行走液压系统（1）功率、工作液压系统（2）功率、当前油门开度的发动机最大理论输出功率；
b将行走液压系统（1）功率和工作液压系统（2）功率之和与发动机最大理论输出功率进行比较；
如果行走液压系统（1）和工作液压系统（2）的功率之和小于发动机系统（3）最大理论输出功率时，两个液压系统根据各自的工况分配发动机系统（3）的输出功率；
如果行走液压系统（1）和工作液压系统（2）的功率之和等于发动机系统（3）最大理论输出功率时，优先满足工作液压系统（2）的功率需求，降低行走液压系统（1）的功率。
2.根据权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，所述的工作液压系统（2）功率的获取步骤是通过压力传感器（6）和流量传感器（5）分别检测出工作液压系统（2）的压力和流量并反馈给控制器（4）计算出工作液压系统（2）的功率。
3.根据权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，行走液压系统（1）功率的获取步骤是通过压力传感器（13）和流量传感器（14）分别检测出行走液压系统（1）的压力和流量并反馈给控制器（4）计算出行走液压系统（2）的功率。
4.根据权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，行走液压系统（1）功率的获取步骤是控制器（4）根据发动机系统（3）的转速控制行走液压系统（1）的行走泵（11）的排量；通过转速传感器（7）和压力传感器（13）分别检测出发动机系统（3）的转速和行走液压系统（1）的压力并反馈给控制器（4）；控制器（4）根据上述排量值、转速值和压力值计算出行走液压系统（1）的功率。
5.根据权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，当前油门开度的发动机输出最大理论功率的获取步骤是通过转速传感器（7）检测出发动机的转速并反馈给控制器（4），控制器（4）计算出发动机出最大理论输出功率。
6.根据权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，降低行走液压系统（1）的功率是通过排量控制器（8）降低排量阀的开度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的移动作业机械的功率分配控制方法，其特征在于，包括：通过负载敏感阀（22）控制工作液压系统工作泵（21）的排量。
8.使用如权利要求1所述的移动作业机械的功率分配控制方法的控制系统,包括行走液压系统(1)、工作液压系统(2)和发动机系统(3)；行走液压系统(1)包括行走泵(11)和行走马达(12)；工作液压系统(2)包括工作泵(21)和执行元件(23)；所述行走泵(11)和工作泵(21)与发动机系统(3)连接，其特征在于：该控制系统还包括测量工作液压系统（2）流量的第一流量传感器(5)、测量工作液压系统（2）的压力第一压力传感器（6）、测量行走液压系统（1）压力的第二压力传感器(13)、测量发动机转速的转速传感器（7）、接收所述各传感器信号的控制器（4）和控制行走泵（11）排量的排量控制器（8）；所述控制器（4）通过排量控制器（8）与行走泵（11）连接。
9.根据权利要求8所述的移动作业机械的功率分配控制系统，其特征在于：该控制系统还包括测量行走液压系统（1）流量的第二流量传感器（14），所述第二流量传感器（14）与控制器（4）连接。
10.根据权利要求8或9所述的移动作业机械的功率分配控制系统，其特征在于：所述工作液压系统（2）的工作泵（21）为变量泵；所述工作液压系统（2）还包括根据执行元件（23）负载控制工作泵（21）的负载敏感阀（22）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110817 |