CN102730583B - 起重机回转防抖的控制方法和控制装置及起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种起重机回转防抖的控制方法和控制装置及起重机。该起重机回转防抖的控制方法包括：实时获取回转速度和发动机转速；根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制，本发明的技术方案通过实时监测回转速度和发动机转速的变化情况，适时调节动力传输控制比，控制回转速度平稳变化，以达到保证起重机回转的作业效率的同时，消除了回转抖动冲击对结构偏载的影响，提高了起重机的可靠性和安全性。解决了解决现有技术中起重机的回转工作效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种起重机回转防抖的控制方法和控制装置及起重机。
背景技术
国内外的汽车起重机、履带起重机，其上车回转平台的回转动作一般由发动机和液压系统联合驱动完成。回转平台的回转速度取决于回转液压马达的转速，两者之间存在固定的机械传动比，而回转液压马达的转速等于发动机转速与动力传输控制比的乘积，其中，动力传输控制比是指发动机转速与回转液压马达的转速的传动比例，包括发动机、回转液压泵、回转液压阀、回转液压马达一系列传动装置的匹配参数。
在起重机回转过程中，会由于操作不当或其它原因造成发送机转速发生突变，比如油门踏板从最小位置短时间内变为最大位置或者发动机突然熄火，此时发动机转速会突然增大和缩小，导致起重机的回转速度突然发生变化，产生抖动。这种抖动对起重机结构件会带来冲击，严重时甚至会出现结构件损坏的情况。
所以，起重机回转机构的平稳运行需要消除由于发动机转速突变造成的回转抖动冲击。目前，为了解决起重机回转抖动冲击带来的对结构偏载的影响，现有技术中通过控制系统自动判断载荷的大小和使用工况的情况，自动设定在目前工况下的最大回转速度。由于限制了回转速度，即使在发动机转速发生突变的情况，产生冲击也会较小，不会造成结构件的损坏。
表1是现有技术中某型号起重机限制最大回转速度的参数设置表，如表所示，首先起重机不同主臂的工况情况，设定该工况下最大的回转速度。该最大回转速度的表达形式为起重机空转最大回转速度的百分比。
表1
以上最大回转速度设定的参数经过事前测试验证，保证上车回转平台回转速度从0突变到设置的最大回转速度，或者从设置的最大回转速突变到0时，回转冲击不会对结构件带来不良影响。
这种限制最大回转速度以提高可靠性的限制最大回转速度以提高起重机防抖性能的方法导致起重机的回转工作效率低的问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种起重机回转防抖的控制方法和控制装置及起重机，以解决现有技术中起重机的回转工作效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种起重机回转防抖的控制方法。该起重机回转防抖的控制方法包括：实时获取回转速度和发动机转速；根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制。
进一步地，根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制包括：分别判断回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；当回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，根据回转速度的变化率大小或发动机转速的变化率大小调整回转液压马达的转速。
进一步地，根据回转速度的变化率大小或发动机转速的变化率大小调整回转液压马达的转速包括：当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速减小：回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围中的最大值；发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围中的最大值，当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速增大：回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围中的最小值；发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围中的最小值。
进一步地，控制回转液压马达的转速减小包括：控制与回转液压马达相连接的换向控制阀的开度减小；控制回转液压马达的转速增大包括：控制与回转液压马达相连接的换向控制阀的开度增大。
进一步地，控制回转液压马达的转速减小包括：控制回转泵或回转液压马达的排量减小；控制回转液压马达的转速增大包括：控制回转泵或回转液压马达的排量增大。
进一步地，实时获取起重机的回转速度和发动机转速之前还包括：获取与起重机主臂长度和载荷大小对应的回转速度变化率范围和发动机转速变化率范围。
根据本发明的另一个方面，提供了一种起重机回转防抖的控制装置，该控制装置包括：速度获取模块，用于实时获取回转速度和发动机转速；速度变化率计算模块，用于根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；控制模块，用于根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制。
进一步地，本发明提供的起重机回转防抖的控制装置还包括：控制参数获取模块，用于获取与起重机主臂长度和载荷大小对应的回转速度变化率范围和发动机转速变化率范围。
根据本发明的另一个方面，提供了一种起重机。该起重机的回转液压系统为开式系统，包括上述起重机回转防抖的控制装置，上述起重机回转防抖的控制装置的控制模块用于通过控制与回转液压马达相连接的换向控制阀的开度对回转液压马达的转速进行控制。
根据本发明的另一个方面，提供了一种起重机。该起重机的回转液压系统为闭式系统，包括上述起重机回转防抖的控制装置，上述起重机回转防抖的控制装置的控制模块用于通过控制回转泵或回转液压马达的排量对回转液压马达的转速进行控制。
应用本发明的技术方案，起重机回转防抖的控制方法包括：实时获取回转速度和发动机转速；根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制，本发明的技术方案通过实时监测回转速度和发动机转速的变化情况，适时调节动力传输控制比，控制回转速度平稳变化，以达到保证起重机回转的作业效率的同时，消除了回转抖动冲击对结构偏载的影响，提高了起重机的可靠性和安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的起重机回转防抖的控制装置的示意图；
图2是本发明第一实施例的起重机的示意图；
图3是本发明第二实施例的起重机的示意图；
图4是根据本发明实施例的起重机回转防抖的控制方法的示意图；
图5是本发明第一实施例的起重机回转防抖的控制方法的流程图；
图6是本发明第二实施例的起重机回转防抖的控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种起重机回转防抖的控制装置，图1是根据本发明实施例的起重机回转防抖的控制装置的示意图，如图1所示，该起重机回转防抖的控制装置包括：速度获取模块11，用于实时获取回转速度和发动机转速；速度变化率计算模块13，用于根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；控制模块15，用于根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制。
其中，速度获取模块11获取回转速度的方式有两种：一种是通过安装在回转平台上的绝对值编码器或其它角度传感器测量的角度得出回转平台的实际回转速度，另一种是测量回转液压马达输出的转速，由于回转平台的实际回转速度和液压马达输出的转速之间存在固定的机械传动比，可以相互之间灵活转换，从而可以根据起重机的具体型号和应用情况选择具体的回转速度测量方法。发动机转速可以直接使用各种转速传感器进行测量。动力传输控制比，也就是发动机转速与回转液压马达的转速之间的传动比例是根据液压系统、电气系统的理想参数计算得到并用于转速控制的，但是实际传动比例可能受温度等影响，存在误差。另外由于机械惯性的原因，比如回转负载很大且在斜坡上朝较低位置加速运动时，发动机处于从动状态所以发动机转速基本没有变化，但是实际的回转速度变化很大，回转速度与根据发动机速度和动力传输控制臂计算得出的值不一致，为了避免这种发动机转速与回转速度之间差异性，所以需要同时获取回转速度和发动机的转速，根据实际情况对起重机的回转速度进行控制。
速度变化率计算模块13所计算的回转速度的变化率和发动机转速的变化率为回转速度曲线和发动机转速曲线的斜率，反映了回转速度和发动机转速的变化情况。当上述变化率为正值时可以认为转速正在增加，上述变化率为负值时可以认为转速正在减小。
控制模块15根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率调节回转速度的步骤可以为：分别判断回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；当回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，根据回转速度变化率的大小或发动机转速变化率的大小调整回转液压马达的转速，从而实现对回转速度的控制。
当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速减小：回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围中的最大值；发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围中的最大值。此时回转速度有可能出现增速超出结构件承受能力的情况。
当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速增大：回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围中的最小值；发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围中的最小值。此时回转速度有可能出现减速超出结构件承受能力的情况。
上述回转速度变化率范围和发动机转速变化率范围可以在调试阶段，测试起重机的主臂长度和载荷大小对回转速度变化的影响，并按照主臂长度和载荷大小保存与该工况对应的回转速度变化率范围和发动机转速变化率范围。本发明实施例的起重机回转防抖的控制装置还可以包括控制参数获取模块，用于在起重机开始回转动作前，获取与当前起重机主臂长度和载荷大小对应的预设的回转速度变化率范围和预设的发动机转速变化率范围。从而满足起重机在不同工况下结构件对回转速度的不同要求，使起重机在各种工况下均能可靠安全运行。
本发明实施例还提供了一种起重机，包括本发明实施例上述内容所提供的任一种起重机回转防抖的控制装置。起重机的液压回转机构分为开式系统和闭式系统，下面分别结合附图进行介绍。
图2是本发明第一实施例的起重机的示意图，该起重机的回转系统使用开式系统，回转泵25通过分动箱23从发动机21取力，液压系统通过回转泵25、换向控制阀24、回转液压马达26来驱动起重机进行回转操作，起重回转速度取决于发动机21的转速和换向控制阀24的开度。起重机回转防抖的控制装置10的速度获取模块11，通过发动机速度传感器22和回转速度传感器27实时获取起重机的回转速度和发动机转速，速度变化率计算模块13，根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；控制模块15分别判断回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；当回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，调整回转液压马达的转速。
当满足下列条件之一时，通过控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度减小以控制回转液压马达的转速减小：回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围的最大值；发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围的最大值。此时回转速度有可能出现增速超出结构件承受能力的情况。
当满足下列条件之一时，通过控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度增大以控制回转液压马达的转速增大：回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围的最小值；发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围的最小值。此时回转速度有可能出现减速超出结构件承受能力的情况。
图3是本发明第二实施例的起重机的示意图，该起重机的回转系统使用闭式系统，与第一实施例不同，取消了换向控制阀24，回转泵25为变量泵如双向比例控制泵、回转液压马达26为变量马达，回转泵25通过分动箱23从发动机21取力，液压系统通过回转泵25、回转液压马达26来驱动起重机进行回转操作，起重回转速度取决于回转泵25和回转液压马达26的排量。起重机回转防抖的控制装置10的控制模块15，通过控制回转泵25或回转液压马达26的排量来控制回转液压马达26的转速。
当满足下列条件之一时，通过控制回转泵或回转液压马达的排量减小以控制回转液压马达的转速减小：回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围的最大值；发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围的最大值。此时回转速度有可能出现增速超出结构件承受能力的情况。
当满足下列条件之一时，通过控制回转泵或回转液压马达的排量增大以控制回转液压马达的转速增大：回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围的最小值；发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围的最小值。此时回转速度有可能出现减速超出结构件承受能力的情况。
本发明实施例还提供了一种起重机回转防抖的控制方法，该起重机回转防抖的控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的任一种起重机回转防抖的控制装置来执行，并且，该起重机回转防抖的控制方法可以应用于包括以上控制装置的起重机，图4是根据本发明实施例的起重机回转防抖的控制方法的示意图，如图所示，该起重机回转防抖的控制方法包括：
步骤S41，实时获取回转速度和发动机转速；
步骤S43，根据回转速度和发动机转速分别计算回转速度的变化率和发动机转速的变化率；
步骤S45，根据回转速度的变化率和发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制。
步骤S41还可以具体包括：分别判断回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；当回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，调整回转液压马达的转速。
其中，调整回转液压马达的转速包括：当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速减小：回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围的最大值；发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围的最大值，当满足下列条件之一时，控制回转液压马达的转速增大：回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围的最小值；发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围的最小值。
为了满足起重机在不同工况下结构件对回转速度的不同要求，使起重机在各种工况下均能可靠安全运行，那么在步骤S41之前还可以包括获取与当前起重机主臂长度和载荷大小对应的预设的回转速度变化率范围和预设的发动机转速变化率范围。
以下分别对开式回转液压系统和闭式回转液压系统的控制方法进行说明，图5是本发明第一实施例的起重机回转防抖的控制方法的流程图，如图5所示，
当起重机开始回转动作后，获取当前起重机回转工况对应的发动机转速变化率范围和回转速度变化率范围，其中发动机转速变化率范围为ΔVmin1至ΔVmax1，回转速度变化率范围为ΔVmin2至ΔVmax2；
获取发动机转速V1和回转速度V2，并根据V1和V2计算发动机转速变化率ΔV1和回转速度变化率ΔV2；
分别判断ΔV1和ΔV2是否超出发动机转速变化率范围和回转速度变化率范围；
当出现ΔV1小于ΔVmin1和/或ΔV2小于ΔVmin2的情况时，控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度减小；
当出现ΔV1大于ΔVmax1和/或ΔV2大于ΔVmax2的情况时，控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度增大；
检测是否达到回转目标位置，如果未达到目标位置则返回获取发动机转速V1和回转速度V2的步骤。
以上步骤中，获取发动机转速和回转速度的步骤前后顺序可以互相变化。
图6是本发明第二实施例的起重机回转防抖的控制方法的流程图，如图6所示，与第一实施例的起重机回转防抖的控制方法相比较，不同点仅在于：当出现ΔV1小于ΔVmin1和/或ΔV2小于ΔVmin2的情况时，控制回转泵或回转液压马达的排量减小以控制回转液压马达的转速减小；当出现ΔV1大于ΔVmax1和/或ΔV2大于ΔVmax2的情况时，控制回转泵或回转液压马达的排量增大以控制回转液压马达的转速增大。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过实时监测回转速度和发动机转速的变化情况，适时调节动力传输控制比，控制回转速度平稳变化，以达到保证起重机回转的作业效率的同时，消除了回转抖动冲击对结构偏载的影响，提高了起重机的可靠性和安全性。并且可以根据起重机的实际工况，灵活设定控制参数，从而可以保证起重机在各种工况下均能在安全前提下提高回转作业效率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种起重机回转防抖的控制方法，其特征在于，包括：
实时获取回转速度和发动机转速；
根据所述回转速度和所述发动机转速分别计算所述回转速度的变化率和所述发动机转速的变化率；
根据所述回转速度的变化率和所述发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制；
其中，根据所述回转速度的变化率和所述发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制包括：分别判断所述回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和所述发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；当所述回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或所述发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，根据所述回转速度的变化率大小或所述发动机转速的变化率大小调整所述回转液压马达的转速。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述回转速度的变化率大小或所述发动机转速的变化率大小调整所述回转液压马达的转速包括：
当满足下列条件之一时，控制所述回转液压马达的转速减小：
所述回转速度的变化率大于预设的回转速度变化率范围中的最大值；
所述发动机转速的变化率大于预设的发动机转速变化率范围中的最大值，
当满足下列条件之一时，控制所述回转液压马达的转速增大：
所述回转速度的变化率小于预设的回转速度变化率范围中的最小值；
所述发动机转速的变化率小于预设的发动机转速变化率范围中的最小值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
控制所述回转液压马达的转速减小包括：控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度减小；
控制所述回转液压马达的转速增大包括：控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度增大。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
控制所述回转液压马达的转速减小包括：控制回转泵或回转液压马达的排量减小；
控制所述回转液压马达的转速增大包括：控制回转泵或回转液压马达的排量增大。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，实时获取起重机的回转速度和发动机转速之前还包括：
获取与所述起重机主臂长度和载荷大小对应的所述回转速度变化率范围和所述发动机转速变化率范围。
6.一种起重机回转防抖的控制装置，其特征在于，包括：
速度获取模块，用于实时获取回转速度和发动机转速；
速度变化率计算模块，用于根据所述回转速度和所述发动机转速分别计算所述回转速度的变化率和所述发动机转速的变化率；
控制模块，用于根据所述回转速度的变化率和所述发动机转速的变化率对回转液压马达的转速进行控制；
所述控制模块包括：判断模块，用于分别判断所述回转速度的变化率是否超出预设的回转速度变化率范围和所述发动机转速的变化率是否超出预设的发动机转速变化率范围；调整模块，用于当所述回转速度的变化率超出预设的回转速度变化率范围或所述发动机转速的变化率超出预设的发动机转速变化率范围时，根据所述回转速度的变化率大小或所述发动机转速的变化率大小调整所述回转液压马达的转速。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，还包括：
控制参数获取模块，用于获取与所述起重机主臂长度和载荷大小对应的回转速度变化率范围和发动机转速变化率范围。
8.一种起重机，该起重机的回转液压系统为开式系统，其特征在于，包括权利要求6或7所述的起重机回转防抖的控制装置，所述控制装置的控制模块用于通过控制与所述回转液压马达相连接的换向控制阀的开度对回转液压马达的转速进行控制。
9.一种起重机，该起重机的回转液压系统为闭式系统，其特征在于，包括权利要求6或7所述的起重机回转防抖的控制装置，所述控制装置的控制模块用于通过控制回转泵或回转液压马达的排量对回转液压马达的转速进行控制。
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