CN102758464A - 一种挖掘机正流量液压系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机正流量液压系统的控制方法，属于挖掘机控制系统技术领域，根据先导手柄的压力对两个主泵进行正流量控制，根据两个主泵的压力对主泵进行恒功率控制，采用扭矩控制的方法进行发动机和泵的功率匹配，采用转速感应控制的方法防止发动机工作过程中熄火。有益效果是提高挖掘机的工作效率，提升挖掘机的整体性能，有效延长发动机的使用寿命，降低维修成本。

Description

一种挖掘机正流量液压系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机正流量液压系统的控制方法，应用于安装正流量液压系统的挖掘机，属于挖掘机控制系统技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展，挖掘机在工程建设领域，特别是在基础设施建设中的作用越来越明显，近几年其销量也节节攀升。挖掘机作为工程机械之王，使用者对其性能要求越来越高，而正流量液压系统因其响应快、节能高等优点已经被广泛使用，虽然国内已有生产厂家开始批量生产装配正流量液压系统的挖掘机，但是主导流量液压系统的电控系统仍由国外零部件供应商提供，给公司产品在市场竞争中带来不利因素，因而国人亟需研发出具有自主知识产权的电控系统及正流量控制方法。然而正流量的控制系统比较复杂，有如下难点：考虑采集哪些参数进行控制，采用哪些控制方法，如何分配双泵的吸收功率，符合匹配泵和发动机的功率，如何防止发动机熄火等。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种挖掘机正流量液压系统的控制方法，以满足挖掘机在各种操作时对系统流量的需求，提高作业效率。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：在挖掘机操作先导油路上分别安装回转压力传感器、动臂上升压力传感器、动臂下降压力传感器、斗杆内收压力传感器、斗杆外摆压力传感器、铲斗内收压力传感器、铲斗外摆压力传感器、左行走压力传感器以及右行走压力传感器；在两个主泵上分别安装主泵1压力传感器和主泵2压力传感器；在发动机上安装发动机转速传感器；在两个主泵上分别安装主泵1电磁比例阀和主泵1电磁比例阀，本方法包括如下具体控制步骤：

1）挖掘机开始工作时，控制器分别检测回转压力P1、左行走压力P2、动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7、动臂下降压力P8、右行走压力P9；

2）比较回转压力P1和左行走压力P2的大小，得出最大的压力P21；

比较动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7的大小，得出最大的压力P22；

比较动臂下降压力P8和右行走压力P9的大小，得出最大压力P23；

3）比较压力P21和P22的大小，得出最大压力P31，根据主泵1的需求排量与压力P31成正比计算主泵1的需求排量q1_x=η*P31；比较压力P22和P23的大小，得出最大压力P32，根据主泵2的需求排量与压力P32成正比计算主泵2的需求排量q2_x=η*P32；

4）检测主泵1的压力P11，计算主泵1的需求扭矩T1_x=q1_x*P11/δ；

检测主泵2的压力P12，计算主泵2的需求扭矩T2_x=q2_x*P12/δ；

5）设定发动机传递给主泵的扭矩为T，比较T、T1_x、T2_x的大小；

6）如果T1_x<T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x；

如果T1_x>T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T-T2_s，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x；

如果T1_x<T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T-T1_s；

如果T1_x>T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T/2，主泵2的实际扭矩T2_s=T/2；

7）计算主泵1的实际排量q1_s=δ*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*T2_s/P12；

8）设定发动机的工作转速n2，检测发动机的实际转速n1，比较n1与n2的大小；

9）如果n1<n2，则进行PID调节，得出主泵排量降低系数a；

如果n1>n2，则a=1；

10）再次计算主泵1的实际排量q1_s=δ*a*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*a*T2_s/P12；

11）根据主泵电磁比例阀的驱动电流与主泵的实际排量成正比，计算主泵1电磁比例阀与主泵2电磁比例阀的电流；

12）得出主泵1电磁比例阀驱动电流I1后，完成对主泵1的排量调节；

得出主泵2电磁比例阀驱动电流I2后，完成对主泵2的排量调节；

13）操作结束。

本发明的有益效果是：根据先导手柄的压力对两个主泵进行正流量控制，根据两个主泵的压力对主泵进行恒功率控制，采用扭矩控制的方法进行发动机和泵的功率匹配，采用转速感应控制的方法防止发动机工作过程中熄火，提高挖掘机的工作效率，提升挖掘机的整体性能，有效延长发动机的使用寿命，降低维修成本。

附图说明

图1为本发明的电原理框图；

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，实施时，根据挖掘机的操作动作和控制需求，将挖掘机的操作单动作分为9种：回转、动臂上升、动臂下降、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收、铲斗外摆、左行走、右行走，为判断这9种单动作，在操作先导油路上安装9个压力传感器，分别为回转压力传感器、动臂上升压力传感器、动臂下降压力传感器、斗杆内收压力传感器、斗杆外摆压力传感器、铲斗内收压力传感器、铲斗外摆压力传感器、左行走压力传感器以及右行走压力传感器，通过检测先导压力判断操作单动作的快慢。在两个主泵上分别安装主泵1压力传感器和主泵2压力传感器，以检测主泵压力。在发动机上安装1个发动机转速传感器，以判读发动机是否失速。在两个主泵上分别安装主泵1电磁比例阀和主泵1电磁比例阀，以控制泵的排量，从而控制泵吸收发动机的扭矩。

进一步，通过装配挖掘机的液压主阀，使回转、左行走这2种单动作仅由主泵1提供动力；右行走、动臂下降这2种单动作仅由主泵2提供动力；铲斗内收、铲斗外摆、斗杆内收、斗杆外摆、动臂上升这5种单动作由主泵1和主泵2共同提供动力。

图2为发明的控制方法流程，具体步骤如下。

1）挖掘机工作时，控制器分别检测回转压力P1、左行走压力P2、动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7、动臂下降压力P8、右行走压力P9。

2）比较回转压力P1和左行走压力P2的大小，得出最大的压力P21。

比较动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7的大小，得出最大的压力P22。

比较动臂下降压力P8和右行走压力P9的大小，得出最大压力P23。

3）比较压力P21和P22的大小，得出最大压力P31，根据主泵1的需求排量与压力P31成正比计算主泵1的需求排量q1_x=η*P31。

比较压力P22和P23的大小，得出最大压力P32，根据主泵2的需求排量与压力P32成正比计算主泵2的需求排量q2_x=η*P32。

4）检测主泵1的压力P11，计算主泵1的需求扭矩T1_x=q1_x*P11/δ；检测主泵2的压力P12，计算主泵2的需求扭矩T2_x=q2_x*P12/δ。

5）设定发动机传递给主泵的扭矩为T，比较T、T1_x、T2_x的大小。

6）如果T1_x<T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x。

如果T1_x>T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T-T2_s，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x。

如果T1_x<T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T-T1_s。

如果T1_x>T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T/2，主泵2的实际扭矩T2_s=T/2。

7）计算主泵1的实际排量q1_s=δ*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*T2_s/P12。

8）设定发动机的工作转速n2，检测发动机的实际转速n1，比较n1与n2的大小。

9）如果n1<n2，则进行PID调节，得出主泵排量降低系数a。

如果n1>n2，则a=1。

10）再次计算主泵1的实际排量q1_s=δ*a*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*a*T2_s/P12。

11）根据主泵电磁比例阀的驱动电流与主泵的实际排量成正比，计算主泵1电磁比例阀与主泵2电磁比例阀的电流。

12）得出主泵1电磁比例阀驱动电流I1后，完成对主泵1的排量调节。

得出主泵2电磁比例阀驱动电流I2后，完成对主泵2的排量调节。

13）操作结束。

以上出现的η、δ等参数需要根据主泵和实际的工作状态的具体参数来确定，无法用具体的值代替所有的主泵配置。

Claims (1)

1.一种挖掘机正流量液压系统的控制方法，在挖掘机操作先导油路上分别安装回转压力传感器、动臂上升压力传感器、动臂下降压力传感器、斗杆内收压力传感器、斗杆外摆压力传感器、铲斗内收压力传感器、铲斗外摆压力传感器、左行走压力传感器以及右行走压力传感器；在两个主泵上分别安装主泵1压力传感器和主泵2压力传感器；在发动机上安装发动机转速传感器；在两个主泵上分别安装主泵1电磁比例阀和主泵1电磁比例阀，其特征在于，包括如下具体控制步骤：

1）挖掘机开始工作时，控制器分别检测回转压力P1、左行走压力P2、动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7、动臂下降压力P8、右行走压力P9；

2）比较回转压力P1和左行走压力P2的大小，得出最大的压力P21；

比较动臂上升压力P3、斗杆内收压力P4、斗杆外摆压力P5、铲斗内收压力P6、铲斗外摆压力P7的大小，得出最大的压力P22；

比较动臂下降压力P8和右行走压力P9的大小，得出最大压力P23；

3）比较压力P21和P22的大小，得出最大压力P31，根据主泵1的需求排量与压力P31成正比计算主泵1的需求排量q1_x=η*P31；比较压力P22和P23的大小，得出最大压力P32，根据主泵2的需求排量与压力P32成正比计算主泵2的需求排量q2_x=η*P32；

4）检测主泵1的压力P11，计算主泵1的需求扭矩T1_x=q1_x*P11/δ；

检测主泵2的压力P12，计算主泵2的需求扭矩T2_x=q2_x*P12/δ；

5）设定发动机传递给主泵的扭矩为T，比较T、T1x、T2x的大小；

6）如果T1_x<T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x；

如果T1_x>T/2且T2_x<T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T-T2_s，主泵2的实际扭矩T2_s=T2_x；

如果T1_x<T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T1_x，主泵2的实际扭矩T2_s=T-T1_s；

如果T1_x>T/2且T2_x>T/2，则主泵1的实际扭矩T1_s=T/2，主泵2的实际扭矩T2_s=T/2；

7）计算主泵1的实际排量q1_s=δ*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*T2_s/P12；

8）设定发动机的工作转速n2，检测发动机的实际转速n1，比较n1与n2的大小；

9）如果n1<n2，则进行PID调节，得出主泵排量降低系数a；

如果n1>n2，则a=1；

10）再次计算主泵1的实际排量q1_s=δ*a*T1_s/P11，主泵2的实际排量q2_s=δ*a*T2_s/P12；

11）根据主泵电磁比例阀的驱动电流与主泵的实际排量成正比，计算主泵1电磁比例阀与主泵2电磁比例阀的电流；

12）得出主泵1电磁比例阀驱动电流I1后，完成对主泵1的排量调节；

得出主泵2电磁比例阀驱动电流I2后，完成对主泵2的排量调节；

13）操作结束。

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