CN102734144A - 流量分配系统及流量分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流量分配系统及流量分配方法。其中，流量分配系统用于调节泵流量，包括转速测量装置、控制器和流量控制单元；转速测量装置用于测量发动机的转速；控制器与转速测量装置相连接，用于根据转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号；流量控制单元与控制器相连接，用于根据电流信号对泵的流量进行调节分配。本发明通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，使流量控制单元根据电流信号对泵的流量进行合理的调节分配。因此，本发明可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。进而，使负载敏感系统挖掘机在发动机全转速范围内，实现单动作与复合动作的良好协调性能。

Description

流量分配系统及流量分配方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种流量分配系统及流量分配方法。
背景技术
目前市场上主流挖掘机厂家提供的负载敏感系统，都存在单动作和复合动作速度不协调所带来的低档位控制性能差的问题。一般而言，只有在额定发动机转速下才能实现单动作和复合动作的良好协调，当转速低于额定转速时，存在协调性、控制性能变差的问题。为解决这个问题，很小一部分厂家采用复杂的液压阀块，通过液压逻辑比较来解决以上问题。但是，这种方式存在以下缺陷：
第一、阀块设计复杂，加工成本高；
第二、由于阀块输出的压力对液压油的粘度比较敏感，在高低温时很难达到理想的控制要求；
第三、增加液压阀块，增加了更多的液压管路，给整机布管和安装带来不便；
第四、增加的部件加大了故障发生的可能性，而且增加了故障处理的难度。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种流量分配系统及流量分配方法，以解决负载敏感系统挖掘机单动作快、复合动作慢导致的动作不协调问题。
第一方面，本发明公开了一种流量分配系统，用于调节泵流量，包括转速测量装置、控制器和流量控制单元；其中，所述转速测量装置用于测量发动机的转速；所述控制器与所述转速测量装置相连接，用于根据所设置转速-电流对应关系确定与所述发动机的转速相匹配的电流信号；所述流量控制单元与所述控制器相连接，用于根据所述电流信号对泵的流量进行调节分配。
进一步地，上述流量分配系统中，所述流量控制单元包括压力控制阀和流量控制阀。压力控制阀用于将所述控制器发出的所述电流信号转变为压力信号；流量控制阀用于在所述压力信号的作用下，对泵的流量进行调节。
进一步地，上述流量分配系统中，所述转速测量装置为转速传感器。
进一步地，上述流量分配系统中，所述压力控制阀为电比例阀’。
进一步地，上述流量分配系统中，所述转速-电流对应关系为：所述发动机转速与所述控制器输出的电流信号之间对应关系的函数；或，体现所述发动机转速与所述控制器输出电流信号之间对应关系的表格。
本发明中的控制器通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，从而使流量控制单元根据电流信号对泵的流量进行合理的调节分配，因此，本发明可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。
第二方面，本发明还公开了一种流量分配方法，包括转速获取步骤和流量分配步骤。其中，转速获取步骤为，实时获取发动机转速；流量分配步骤为，根据所设置的转速-电流对应关系确定与所述发动机转速相匹配的电流信号，所述电流信号用于对泵的流量进行调节分配。
进一步地，上述流量分配方法的所述流量分配步骤中，所述电流信号对泵的流量进行控制包括电流信号-压力信号转换子步骤和压力信号调节子步骤。其中，电流信号-压力信号转换子步骤为，采用压力控制阀将所述电流信号转换为压力信号；压力信号调节子步骤为，在所述压力信号的作用下，采用流量控制阀对泵的流量进行调节。
进一步地，上述流量分配方法的所述电流信号-压力信号转换子步骤中，所述压力控制阀为电比例阀。
进一步地，上述流量分配方法的所述转速获取步骤中，采用转速传感器测量转速。
进一步地，上述流量分配方法中，所述转速-电流对应关系为：所述发动机转速与所述控制器输出的电流信号之间对应关系的函数；或，体现所述发动机转速与所述控制器输出电流信号之间对应关系的表格。
本发明通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，从而使流量控制单元根据电流信号对泵的流量进行合理的调节分配，因此，本发明可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。进而，本发明可以使负载敏感系统挖掘机在发动机全转速范围内，实现单动作与复合动作的良好协调性能。
附图说明
构成本发明的一部分的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为本发明流量分配系统第一实施例的结构框图；
图2为本发明流量分配系统第二实施例的结构框图；
图3为本发明流量分配系统第三实施例的结构框图；
图4为相关技术中，常用挖机的液压泵流量和阀行程的控制关系图；
图5为采用第三实施例流量分配后，挖机的液压泵流量和阀行程的控制关系图；
图6为本发明流量分配方法第一实施例的步骤流程图；
图7为本发明流量分配方法第二实施例的步骤流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。
流量分配系统第一实施例
参照图1。本实施例流量分配系统用于调节泵流量，包括：转速测量装置10、控制器20和流量控制单元30。其中，转速测量装置10用于测量发动机的转速；控制器20与转速测量装置10相连接，用于根据所设置的转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号；流量控制单元30与控制器20相连接，用于根据电流信号对泵的流量进行调节分配。
此外，该实施例中，转速测量装置优选转速传感器。并且，转速-电流对应关系的形式可以为发动机转速与控制器20输出的电流信号之间对应关系的函数，也可以为体现发动机转速与控制器20输出电流信号之间对应关系的表格。
本实施例中的控制器通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，从而使流量控制单元根据电流信号对泵的流量进行合理的调节分配，因此，本发明可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。由此，本发明可以使负载敏感系统挖掘机在发动机全转速范围内，实现单动作与复合动作的良好协调性能。
流量分配系统第二实施例
参照图2。本实施例流量分配系统用于调节泵流量，包括：转速测量装置10、控制器20和流量控制单元。其中，转速测量装置10用于测量发动机的转速；控制器20与转速测量装置10相连接，用于根据转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号。流量控制单元包括压力控制阀310和流量控制阀320。压力控制阀310用于将控制器20发出的所述电流信号转变为压力信号；流量控制阀320用于在压力信号的作用下，对泵的流量进行调节。
此外，该实施例中，转速测量装置优选转速传感器。并且，上述转速-电流对应关系的形式可以为发动机转速与控制器20输出的电流信号之间对应关系的函数，也可以为体现发动机转速与控制器20输出电流信号之间对应关系的表格。
本实施例中的控制器通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，然后通过压力控制阀310将电流信号转化为对应的压力信号，该压力信号作用于流量控制阀320后，使流量控制阀对泵的流量进行合理的调节分配。因此，本实施例可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。由此，本发明可以使负载敏感系统挖掘机在发动机全转速范围内，实现单动作与复合动作的良好协调性能。
流量分配系统第三实施例
参照图3。本实施例流量分配系统包括：转速测量装置（未示出）、控制器20’和流量控制单元。其中，转速测量装置用于测量发动机的转速；控制器20’与转速测量装置相连接，用于根据转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号；流量控制单元包括电比例阀310’和流量控制阀320’。其中，电比例阀310’用于将控制器20’发出的电流信号转变为压力信号；流量控制阀320’用于在压力信号的作用下，对泵40的流量进行调节。另外，如图所示，液压泵40还连接有主控制阀50和工作油缸60。
可以看出，本实施例增加一个电比例阀310’，利用发动机、液压泵40、流量控制阀320’、控制器20’和液压管路，实现对液压泵流量的控制。
从本质上说，本实施例根据实际流量分配要求，通过事先导入的函数或者表格型式，确定发动机转速和电比例阀310’输出动作的对应关系，下面结合表一具体说明如下：
假设，发动机额定转速为n1，电比例阀310’对应的输出为dP1；若发动机的实际工作转速为n2，则控制器根据下表，经“查表”确定电比例阀的控制输出为dP2；同理，若发动机的实际工作转速为n3，则控制器根据下表，经“查表”确定电比例阀的控制输出为dP3；依次类推。
表一、发动机工作转速与电比例阀控制输出对应关系表
  序号   工作转速   电比例阀的控制输出
  1   n1   dP1
  2   n2   dP2
  3   N3   dP3
  ...   ...   ...
本实施例采用控制器程序实现以上控制关系。
当发动机转速在设定的额定转速n1时，比例电磁阀不输出，液压泵40和流量控制阀320’之间的流量匹配根据设计时确定的关系进行分配；当工况需要，将发动机转速调低到n2时，控制器通过内部预先设定的函数或表格计算出对应的电流信号，电流信号作用于电比例阀后，输出一个压力信号，该压力信号与流量控制阀320’弹簧作用相叠加，通过这种方式，流量控制阀控制液压泵的流量，实现在n2转速时流量的合理分配。
以上通过表格关系给出了通过发动机转速确定电比例阀的控制输出的实例，对于本领域技术人员而言，通过函数关系确定对应关系是习知的，本发明在此不再举例说明。
本实施例具有以下优点：
第一，如上所述，当工况需要，将发动机转速调低时，控制器通过内部预先设定的函数或表格计算出对应的电流信号，电流信号经电比例阀转换为压力信号，该压力信号与流量控制阀弹簧作用相叠加，进而通过该流量控制阀改变液压泵的流量，实现在低转速时流量的合理分配。因此，本实施例可以使负载敏感系统挖机处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。
第二、目前常用挖机的液压泵流量和阀行程的控制关系见图4。其中，横坐标S代表阀行程，纵坐标Q代表液压泵流量a1代表发动机处于高转速状态时，阀行程和液压泵流量之间关系的曲线；b1代表发动机处于低转速状态时，阀行程和液压泵流量之间关系的曲线。
采用本实施例流量分配系统后，挖机的液压泵流量和阀行程的控制关系见图5。其中，横坐标S代表阀行程，纵坐标Q代表液压泵流量a2代表发动机处于高转速状态时，阀行程和液压泵流量之间关系的曲线；b2代表发动机处于低转速状态时，阀行程和液压泵流量之间关系的曲线。
从图中可以看出，图4中a1表示在额定转速时控制阀行程与所需的流量Q成比例关系，b1表示在低档位时线性比例关系变差，折点以后无法对流量Q进行比例调节；图5中a2表示额定转速时控制阀行程和所需流量的关系，b2表示低档位时控制阀行程和所需流量的关系，a2、b2都能实现控制阀行程和所需流量Q之间良好的比例调节。从图5中的控制关系表现出的控制性能优于图4。因此，本实施例解决了负载敏感系统挖掘机低档位控制性能差的问题。
第三、由于本实施例约定发动机转速与液压泵流量之间的对应关系，从而在进行微控制时，图3中所示的控制阀50在通过相同的流量时产生的压力损失随着转速的降低而减小。因此，可以很好的减低压差，使微控制更加节能。
流量分配方法第一实施例
参照图6。本实施例流量分配方法包括如下步骤：转速获取步骤S110，实时获取发动机转速；流量分配步骤S120，根据转速-电流对应关系确定与发动机转速相匹配的电流信号，电流信号用于对泵的流量进行调节分配。
此外，该实施例中，转速获取步骤S110中，优选转速传感器测得发动机转速。并且，确定发动机转速与电流信号匹配关系的转速-电流对应关系，其形式可以为发动机转速与电流信号之间对应关系的函数，也可以为体现发动机转速与电流信号之间对应关系的表格。
本实施例中的通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，从而根据电流信号对泵的流量进行合理的调节分配，因此，本发明可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。由此，本发明可以使负载敏感系统挖掘机在发动机全转速范围内，实现单动作与复合动作的良好协调性能。
流量分配方法第二实施例
参照图7。本实施例流量分配方法包括如下步骤：转速获取步骤S210，实时获取发动机转速；电流信号匹配步骤220，根据转速-电流对应关系确定与发动机转速相匹配的电流信号；电流信号-压力信号转换子步骤230，采用压力控制阀将电流信号转换为压力信号；压力信号调节子步骤S240，在压力信号的作用下，采用流量控制阀对泵的流量进行调节。
此外，该实施例中，转速获取步骤S110中，优选转速传感器测得发动机转速。并且，确定发动机转速与电流信号匹配关系的转速-电流对应关系，其形式可以为发动机转速与电流信号之间对应关系的函数，也可以为体现发动机转速与电流信号之间对应关系的表格。
本实施例通过转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号，然后通过压力控制阀将电流信号转化为对应的压力信号，该压力信号作用于流量控制阀后，使流量控制阀对泵的流量进行合理的调节分配。因此，本实施例可以使负载敏感系统处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。
此外，电流信号-压力信号转换子步骤230中，优选采用电比例阀将电流信号转换为压力信号。转速获取步骤S210中，优选转速传感器测得发动机转速。
并且，如上述流量分配系统第三实施例所说明，本实施例也具有以下优点：
第一，当工况需要，将发动机转速调低时，控制器通过内部预先设定的函数或表格计算出对应的电流信号，电流信号经电比例阀转换为压力信号，该压力信号与流量控制阀弹簧作用相叠加，进而通过该流量控制阀改变液压泵的流量，实现在低转速时流量的合理分配。因此，本实施例可以使负载敏感系统挖机处于低档位控制时，单动作和复合动作的反应速度相协调。
第二、解决了负载敏感系统挖掘机低档位控制性能差的问题。
第三、由于本实施例约定发动机转速与液压泵流量之间的对应关系，从而在进行微控制时，图3中所示的控制阀50在通过相同的流量时产生的压力损失随着转速的降低而减小。因此，可以很好的减低压差，使微控制更加节能。
需要说明的是，流量分配方法与流量分配系统的原理相似，相互之间可以互相借鉴。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种流量分配系统，用于调节泵流量，其特征在于，包括：
转速测量装置（10）、控制器（20）和流量控制单元（30）；其中，
所述转速测量装置（10）用于测量发动机的转速；
所述控制器（20）与所述转速测量装置（10）相连接，用于根据所设置转速-电流对应关系确定与所述发动机的转速相匹配的电流信号；
所述流量控制单元（30）与所述控制器（20）相连接，用于根据所述电流信号对泵的流量进行调节分配。
2.根据权利要求1所述的流量分配系统，其特征在于，所述流量控制单元（30）包括：
压力控制阀（310），用于将所述控制器（20）发出的所述电流信号转变为压力信号；以及
流量控制阀（320），用于在所述压力信号的作用下，对泵的流量进行调节。
3.根据权利要求2所述的流量分配系统，其特征在于，
所述转速测量装置（10）为转速传感器。
4.根据权利要求2所述的流量分配系统，其特征在于，
所述压力控制阀（310）为电比例阀（310’）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流量分配系统，其特征在于，所述转速-电流对应关系为：
所述发动机转速与所述控制器（20）输出的电流信号之间对应关系的函数；或
体现所述发动机转速与所述控制器（20）输出电流信号之间对应关系的表格。
6.一种流量分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
转速获取步骤，实时获取发动机转速；
流量分配步骤，根据所设置转速-电流对应关系确定与所述发动机转速相匹配的电流信号，所述电流信号用于对泵的流量进行调节分配。
7.根据权利要求6所述的流量分配方法，其特征在于，
所述流量分配步骤中，所述电流信号对泵的流量进行控制包括：
电流信号-压力信号转换子步骤，采用压力控制阀将所述电流信号转换为压力信号；
压力信号调节子步骤，在所述压力信号的作用下，采用流量控制阀对泵的流量进行调节。
8.根据权利要求7所述的流量分配方法，其特征在于，
所述电流信号-压力信号转换子步骤中，所述压力控制阀为电比例阀。
9.根据权利要求6所述的流量分配方法，其特征在于，
所述转速获取步骤中，采用转速传感器测量转速。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的流量分配方法，其特征在于，所述转速-电流对应关系为：
所述发动机转速与所述控制器（20）输出的电流信号之间对应关系的函数；或
体现所述发动机转速与所述控制器（20）输出电流信号之间对应关系的表格。
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