CN102418689B - 变量泵的控制系统和方法以及液压行走设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变量泵的控制方法，包括：采集步骤：采集变量泵(1)的输出压力(P)和变量泵控制机构(2)的实际输出控制信号(U)；计算步骤：计算变量泵的理论输出排量(q)，并得到相对应的变量泵控制机构的理论输出控制信号(U′)；以及控制步骤：当理论输出控制信号大于等于实际输出控制信号时，向变量泵的排量控制口(11)提供实际输出控制信号；否则向变量泵的排量控制口提供理论输出控制信号。还公开了一种应用上述方法的液压行走设备的控制方法。还公开了一种采用上述方法的变量泵控制系统及应用该系统的液压行走设备。上述方案使得变量泵控制机构易于操作，不容易因为驾驶人员的误操作而对发动机造成损坏并导致交通事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种变量泵控制方法和控制系统，还涉及一种液压行走设备及其控制方法。
背景技术
在现有的清扫车等液压行走设备中，通常采用行走马达来驱动行走设备行走，而该行走马达则通常采用变量泵来驱动，通过控制变量泵的流量输出方向和大小来控制行走马达的转动方向和转速，以此控制液压行走设备的行走方向(前进或后退)和行走速度。
变量泵通常自带有排量控制装置，例如斜盘式排量控制装置。现有的变量泵控制系统通常包括变量泵控制机构，例如包括脚踏板阀或手柄阀等。该变量泵控制机构的出油管路与变量泵的排量控制口连接。驾驶员通过操作变量泵控制机构来控制变量泵的排量。例如，更具体地说，驾驶员以一定角度踩下脚踏板阀的脚踏板，使得脚踏板阀输出对应的控制信号(例如压力信号、电信号等)到变量泵的排量控制装置上，使得斜盘偏转一定角度，从而使得变量泵对应输出一相应的排量。脚踏板阀被踩下的角度越大，则变量泵的排量越大，反之，脚踏板阀被踩下的角度越小，则变量泵的排量越小。
变量泵的输出功率与变量泵的在一定排量、转速下输出的流量和变量泵的输出压力(即变量泵的供油管路的压力)的乘积成正比。因此，在行走机械正常行走过程中，在相同功率下，如果变量泵的输出压力较大(即需要获得较大的输出扭矩)，则通常需要减小变量泵的排量(即降低行走速度)，如果变量泵的输出压力较小(即所需的输出扭矩较小)，则通常需要增大变量泵的排量(即获得较高的行走速度)。变量泵的输出压力(扭矩)与行走马达的负载有关，而行走马达的负载由路况决定。如果行驶在平整路面，行走马达的负载就较小，变量泵的输出压力(扭矩)就较小，此时若想得到一个较快的行驶速度则要踩下脚踏板一个比较大的角度；如果行驶在上坡路面，行走马达的负载就较大，变量泵的输出压力(扭矩)就较大，若想在同样大小的功率下输出一个较大的爬坡扭矩则要踩下脚踏板一个较小的角度。这个角度需要驾驶员根据自己的操作经验及发动机工作状况(如声音等)，进行调整，找到一个理想的行走状态，操作较复杂。此外，如上所述，行走机械在上坡时，降速行驶须向上抬脚以减小脚踏板踩踏角度，这与汽车驾驶员平时踏踩油门的操作习惯正好相反，极易发生驾驶员因习惯而误将脚踏板阀踩踏到底，导致变量泵会输出最大流量即以最大速度爬坡，此时负载最大，行走机械在最大速度与最大扭矩下工作，这会极大损耗发动机的寿命；如果发动机功率没有足够大，还会发生发动机突然憋熄火，在行驶中极易造成交通事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种变量泵的控制方法和控制系统，使得变量泵控制机构易于操作，例如在用于驱动液压行走设备时，不容易因为驾驶人员的误操作而对发动机造成损坏并导致交通事故。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种变量泵的控制方法，其中，所述变量泵的控制方法包括：采集步骤：采集所述变量泵的输出压力和变量泵控制机构的实际输出控制信号；计算步骤：根据所述变量泵的设定功率和采集到的所述变量泵的输出压力计算得到所述变量泵的理论输出排量，并得到与该理论输出排量相对应的所述变量泵控制机构的理论输出控制信号；以及控制步骤：当所述变量泵控制机构的理论输出控制信号大于等于实际输出控制信号时，向所述变量泵的排量控制口提供所述实际输出控制信号；当所述变量泵控制机构的理论输出控制信号小于实际输出控制信号时，向所述变量泵的排量控制口提供所述理论输出控制信号。
另一方面，本发明还提供了一种液压行走设备的控制方法，该液压行走设备包括行走马达和驱动该行走马达的变量泵，其中，所述液压行走设备的控制方法包括：采用如上文所述的变量泵的控制方法来控制所述变量泵的排量，从而控制所述行走马达的转速。
优选地，所述变量泵为双向变量泵，所述控制方法还包括根据输入的所述液压行走设备的行走方向信号来控制所述变量泵的流量输出方向。
还另一方面，本发明还提供了一种变量泵的控制系统，该变量泵的控制系统包括变量泵控制机构，其中，所述变量泵的控制系统还包括控制器，该控制器与所述变量泵的排量控制口和所述变量泵控制机构连接，该控制器根据所述变量泵的设定功率和所述变量泵的输出压力计算得到所述变量泵的理论输出排量，并得到与该理论输出排量相对应的所述变量泵控制机构的理论输出控制信号；并且当所述变量泵控制机构的理论输出控制信号大于等于实际输出控制信号时，向所述变量泵的排量控制口提供所述实际输出控制信号；当所述变量泵控制机构的理论输出控制信号小于实际输出控制信号时，向所述变量泵的排量控制口提供所述理论输出控制信号。
优选地，所述变量泵的控制系统还包括设置在所述变量泵的供油管路上的压力检测装置，该压力检测装置与所述控制器连接。
优选地，所述压力检测装置为压力变送器。
优选地，所述变量泵控制机构包括脚踏板阀或手柄阀。
优选地，所述变量泵为双向变量泵。
还另一方面，本发明还提供了一种液压行走设备，该液压行走设备包括行走马达和驱动该行走马达的变量泵，其中，所述液压行走设备采用如上文所述的变量泵的控制系统来控制所述变量泵。
优选地，所述液压行走设备为清扫设备。
通过上述技术方案，当变量泵控制机构的理论输出控制信号小于实际输出控制信号时，向变量泵的排量控制口提供所述理论输出控制信号，也就是说，此时变量泵的排量不受变量泵控制机构的控制，即使驾驶人员因误操作而使变量泵控制机构输出过大的控制信号，变量泵也仅接收变量泵控制机构的理论输出控制信号，因而变量泵输出理论排量(即由设定功率和实际工作压力所决定的流量)，从而使得变量泵的输出功率保持在设定功率。因此不容易因为驾驶人员的误操作而导致变量泵的输出功率过大因而对发动机造成损坏并导致交通事故。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的变量泵的控制系统的示意性原理图。
附图标记说明
1 变量泵； 11 排量控制口；
2 变量泵控制机构； 5 行走马达；
3 控制器； 4 压力检测装置；
12 供油管路 6 发动机；
7 工作装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，第一方面，本发明提供了一种变量泵的控制方法，其中，所述变量泵的控制方法包括：采集步骤：采集所述变量泵1的输出压力P和所述变量泵控制机构2的实际输出控制信号U；计算步骤：根据所述变量泵1的设定功率N和采集到的所述变量泵1的输出压力P计算得到所述变量泵1的理论输出排量q，并得到与该理论输出排量q相对应的所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′；以及控制步骤：当所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′大于等于实际输出控制信号U时，向所述变量泵1的排量控制口11提供所述实际输出控制信号U；当所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′小于实际输出控制信号U时，向所述变量泵1的排量控制口11提供所述理论输出控制信号U′。
上述计算步骤可以根据以下计算模型进行：
变量泵1的功率N与变量泵1的输出压力P、排量q及转速n的乘积成正比，即N＝k1×P×q×n，其中k1为常数。从而，根据所述变量泵1的设定功率N和测得的所述变量泵1的输出压力P，可以计算得到变量泵的理论输出排量
(其中转速n恒定)。
而变量泵1的排量q通常与变量泵控制机构2的输出控制信号U成正比，即q＝k2×U，其中k2为常数。从而，可以得到与理论输出排量q相对应的变量泵控制机构2的理论输出控制信号
简言之，变量泵的功率N＝K×P×U，其中K＝k1×k2×n，为常数。因此，根据所述变量泵1的设定功率N和测得的所述变量泵1的输出压力P，可以得到变量泵控制机构2的理论输出控制信号
通过上述技术方案，当变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′小于实际输出控制信号U时，向变量泵1的排量控制口11提供所述理论输出控制信号U′，也就是说，此时变量泵1的排量q不受变量泵控制机构2的控制，即使驾驶人员因误操作而使变量泵控制机构2输出过大的控制信号，变量泵1也仅接收变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′，因而变量泵1输出理论排量，从而使得变量泵1的输出功率保持在设定功率N。因此不容易因为驾驶人员的误操作而导致变量泵1的输出功率过大因而对发动机造成损坏并导致交通事故。
第二方面，如图1所示，本发明还提供了一种液压行走设备的控制方法，该液压行走设备包括行走马达5和驱动该行走马达5的变量泵1，其中，所述液压行走设备的控制方法包括：采用如上文所述的变量泵的控制方法来控制所述变量泵1的排量，从而控制所述行走马达5的转速，即控制液压行走设备的行驶速度。
上述变量泵1的设定功率N的大小可以根据实际情况进行确定。例如，液压行走设备的动力由发动机6提供，发动机6除了通过驱动变量泵1来驱动行走马达5行走之外，还用于驱动液压行走设备的工作装置7(例如当该液压行走设备为清扫车时，该工作装置7可以为风机、扫刷等)。因此，当液压行走设备处于作业状态时，通过手动油门调节发动机6按一定转速工作，输出恒定功率N发，工作装置7消耗基本恒定的功率N工，因此驱动变量泵1的设定功率N基本上等于N发减去N工。
用于驱动液压行走设备行走的变量泵1通常为双向变量泵，因此上述控制方法通常还包括根据输入的所述液压行走设备的行走方向信号F(前进/后退)来控制所述变量泵1的流量输出方向，从而控制液压行走设备前进或后退。
第三方面，如图1所示，本发明还提供了一种变量泵的控制系统，该变量泵的控制系统包括变量泵控制机构2，其中，所述变量泵的控制系统还包括控制器3，该控制器3与所述变量泵1的排量控制口11和变量泵控制机构2连接，该控制器3根据所述变量泵1的设定功率N和所述变量泵1的输出压力P计算得到所述变量泵1的理论输出排量q，并得到与该理论输出排量q相对应的所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′；并且，当所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′大于等于实际输出控制信号U时，向所述变量泵1的排量控制口11提供所述实际输出控制信号U；当所述变量泵控制机构2的理论输出控制信号U′小于实际输出控制信号U时，向所述变量泵1的排量控制口11提供所述理论输出控制信号U′。
如图1所示，所述变量泵的控制系统还可以包括设置在所述变量泵1的供油管路12上的压力检测装置4，该压力检测装置4与所述控制器3连接。当然，由于变量泵1的供油管路12上的压力基本上等于行走马达5的进油管路上的压力，因此压力检测装置4也可以设置在行走马达5的进油管路上。
所述压力检测装置4可以采用各种适当的类型，例如可以为压力变送器。所述变量泵控制机构2也可以为各种具体的形式，例如可以包括脚踏板阀或手柄阀。如上文所述，所述变量泵1可以为双向变量泵。
根据本发明的第四方面，如图1所示，提供了一种液压行走设备，该液压行走设备包括行走马达5和驱动该行走马达5的变量泵1，其中，所述液压行走设备采用如上文所述的变量泵的控制系统来控制所述变量泵1。当然，所述变量泵控制系统还可以应用于除了液压行走设备以外的其他场合。
所述液压行走设备可以为各个领域的液压行走设备，例如可以为环卫机械领域的清扫设备等。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种变量泵的控制方法，其特征在于，所述变量泵的控制方法包括：
采集步骤：采集所述变量泵（1）的输出压力（P）和变量泵控制机构（2）的实际输出控制信号（U）；
计算步骤：根据所述变量泵（1）的设定功率（N）和采集到的所述变量泵（1）的输出压力（P）计算得到所述变量泵（1）的理论输出排量（q），并得到与该理论输出排量（q）相对应的所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）；以及
控制步骤：当所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）大于等于实际输出控制信号（U）时，向所述变量泵（1）的排量控制口（11）提供所述实际输出控制信号（U）；当所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）小于实际输出控制信号（U）时，向所述变量泵（1）的排量控制口（11）提供所述理论输出控制信号（U′）。
2.一种液压行走设备的控制方法，该液压行走设备包括行走马达（5）和驱动该行走马达（5）的变量泵（1），其特征在于，所述液压行走设备的控制方法包括：采用根据权利要求1所述的变量泵的控制方法来控制所述变量泵（1）的排量，从而控制所述行走马达（5）的转速。
3.根据权利要求2所述的液压行走设备的控制方法，其特征在于，所述变量泵（1）为双向变量泵，所述液压行走设备的控制方法还包括根据输入的所述液压行走设备的行走方向信号（F）来控制所述变量泵（1）的流量输出方向。
4.一种变量泵的控制系统，该变量泵的控制系统包括变量泵控制机构（2），其特征在于，所述变量泵的控制系统还包括控制器（3），该控制器（3）与所述变量泵（1）的排量控制口（11）和所述变量泵控制机构（2）连接，该控制器（3）根据所述变量泵（1）的设定功率（N）和所述变量泵（1）的输出压力（P）计算得到所述变量泵（1）的理论输出排量（q），并得到与该理论输出排量（q）相对应的所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）；并且当所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）大于等于实际输出控制信号（U）时，向所述变量泵（1）的排量控制口（11）提供所述实际输出控制信号（U）；当所述变量泵控制机构（2）的理论输出控制信号（U′）小于实际输出控制信号（U）时，向所述变量泵（1）的排量控制口（11）提供所述理论输出控制信号（U′）。
5.根据权利要求4所述的变量泵的控制系统，其特征在于，所述变量泵的控制系统还包括设置在所述变量泵（1）的供油管路（12）上的压力检测装置（4），该压力检测装置（4）与所述控制器（3）连接。
6.根据权利要求5所述的变量泵的控制系统，其特征在于，所述压力检测装置（4）为压力变送器。
7.根据权利要求4所述的变量泵的控制系统，其特征在于，所述变量泵控制机构（2）包括脚踏板阀或手柄阀。
8.根据权利要求4所述的变量泵的控制系统，其特征在于，所述变量泵（1）为双向变量泵。
9.一种液压行走设备，该液压行走设备包括行走马达（5）和驱动该行走马达（5）的变量泵（1），其特征在于，所述液压行走设备采用根据权利要求4至8中任意一项所述的变量泵的控制系统来控制所述变量泵（1）。
10.根据权利要求9所述的液压行走设备，其特征在于，所述液压行走设备为清扫设备。
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