CN102829026A

CN102829026A - 一种过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械

Info

Publication number: CN102829026A
Application number: CN2012102780422A
Authority: CN
Inventors: 易伟春; 王帅; 尹春晓
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: CN102829026B

Abstract

本发明公开了一种工程机械液压系统的过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械，所述方法包括：在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，所述设定的扭矩阈值为溢流阀过载保护处于设定的失准临界状态时发动机的扭矩。溢流阀校准提示信息可提示操作者对溢流阀进行相关校准操作，大大减少了因溢流阀过载保护不准确而造成的能源浪费。

Description

一种过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种工程机械液压系统的过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械。

背景技术

在例如混凝土泵车等各种工程机械的液压恒压系统中，溢流阀作为必要的压力控制元件，其主要作用是：当液压系统的压力达到溢流阀的调定压力时，溢流阀开始溢流，以防止系统过载，从而保证系统安全。

如图1所示，工程机械的液压系统通常包括：发动机4、油箱10、液压泵1、摆缸3、溢流阀2和蓄能器5。发动机4作为动力源驱动动力元件液压泵1给液压系统供油，液压能转化为机械能通过摆缸3对外做功，当系统压力达到溢流阀2的开启压力时，溢流阀2打开，液压泵1排出的油经过溢流阀2流回油箱10，以维持液压系统的安全。

由于溢流阀都存在一定的开启压力，因此目前工程机械的液压恒压系统中，溢流阀的调定压力通常取一个大于系统恒定压力的固定值。当系统压力处于恒定压力范围内时，溢流阀关闭，当系统压力达到溢流阀的调定压力时，溢流阀开启。

由于各个溢流阀的控制性能存在差异，或者，随着溢流阀使用寿命的增加，溢流阀的控制性能也会出现下降甚至损坏，这时溢流阀可能出现过载保护不准确的情况，即系统压力仍处于恒定压力范围内，但溢流阀却已开始溢流，致使液压泵的负载增加、发动机功率升高，从而造成能源浪费。

发明内容

本发明提供了一种工程机械液压系统的过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械，用以提示操作者对溢流阀的过载保护功能进行校准，减少不必要的能源浪费。

本发明工程机械液压系统的过载保护控制方法，包括：

在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；

当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，所述设定的扭矩阈值为溢流阀过载保护处于设定的失准临界状态时发动机的扭矩。

本发明工程机械液压系统的过载保护控制装置，包括：

获取设备，用于在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；

控制设备，用于当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，所述设定的扭矩阈值为溢流阀过载保护处于设定的失准临界状态时发动机的扭矩。

本发明工程机械液压系统的过载保护控制系统，包括：发动机和与发动机信号连接的控制装置，其中，

所述控制装置，用于在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；以及

本发明工程机械，包括前述技术方案所述的过载保护控制系统。

在本发明技术方案中，由于当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，该溢流阀校准提示信息可及时提示操作者对溢流阀进行相关校准操作（例如，增大溢流阀的调定压力，检查溢流阀调整按钮是否松动，或者检查溢流阀是否已经损坏等），大大减少了因溢流阀过载保护不准确而造成的能源浪费。

附图说明

图1为工程机械液压系统结构示意图；

图2为本发明工程机械液压系统的过载保护控制方法一实施例的流程示意图；

图3为溢流阀的启闭特性示意图；

图4为本发明工程机械液压系统的过载保护控制装置一实施例的结构示意图；

图5为本发明工程机械液压系统的过载保护控制系统一实施例的结构示意图。

附图标记：

1-液压泵 2-溢流阀 3-摆缸 4-发动机

5-蓄能器 10-油箱 20-获取设备 30-控制设备

23-控制装置

具体实施方式

为了及时提示操作者对溢流阀的过载保护功能进行校准，减少不必要的能源浪费，本发明实施例提供了一种工程机械液压系统的过载保护控制方法、装置、系统及一种工程机械。

由于工程机械处于无作业动作的怠速状态时，液压系统中溢流阀的开启状态是唯一影响发动机功率的因素，而发动机功率的改变又体现在扭矩的改变上，因此，本发明实施例是通过获取发动机的扭矩来判断溢流阀的过载保护是否准确。下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。

如图2所示实施例，本发明工程机械液压系统的过载保护控制方法，包括：

步骤101、在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；

步骤102、判断所述当前扭矩是否大于设定的扭矩阈值，如果是，执行步骤103；否则，返回步骤101；所述设定的扭矩阈值为溢流阀过载保护处于设定的失准临界状态时发动机的扭矩；

步骤103、输出溢流阀校准提示信息。

该过载保护控制程序可以在工程机械处于准备作业的怠速状态时实时运行，也可以在工程机械处于准备作业的怠速状态时间隔一段时间以一定频率运行，或者只在工程机械处于准备作业的怠速状态时运行一次或几次，其运行的次数或频率取决于工程设备的安全检验标准、控制装置的处理能力等等。

在步骤102中，所述设定的扭矩阈值具体为：

N₀=A*（N_max-N_min）+N_min

其中，N₀为设定的扭矩阈值；N_min为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的第一扭矩；N_max为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最小值时发动机的第二扭矩；A为设定的经验系数，且A＜1。

第一扭矩N_min和第二扭矩N_max可在人工调整溢流阀的调定压力后，由连接发动机的控制装置采集并存储，也可以通过其他实验方式获得结果后输入控制装置并存储。

设定的经验系数可以根据具体溢流阀的启闭特性、控制精度以及相关经验和工程机械作业要求设定，例如取10%。启闭特性是衡量溢流阀控制性能的一个重要指标，它是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中，液压系统压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。如图3所示，通常用开启比和闭合比来代表溢流阀的启闭特性，所述开启比为溢流阀处于额定流量和调定压力P_S时，开始溢流的开启压力P_K与调定压力P_S的百分比，所述闭合比为溢流阀处于额定流量和调定压力P_S时，停止溢流的闭合压力P_B与调定压力P_S的百分比。即：

开启比=P_K/P_S*100%

闭合比=P_B/P_S*100%

显然开启比和闭合比越大，开启压力P_K和闭合压力P_B与调定压力P_S越接近，溢流阀的启闭特性就越好。

在步骤102中，可以直接将当前扭矩与存储的设定的扭矩阈值进行比较，也可通过以下步骤确定比较结果：

根据存储的扭矩比计算式确定当前扭矩比：n=（N-N_min）/（N_max-N_min）*100%；

当n＞A时，确定所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值；

其中，n为当前扭矩比；N为当前扭矩；N_min为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的第一扭矩；N_max为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最小值时发动机的第二扭矩；A为设定的经验系数，且A＜1。所述扭矩比计算式也可以为其他变换形式等，并不局限于上述表达式的形式。

作为本发明过载保护控制方法的优选实施例，当所述当前扭矩大于第一扭矩，且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息。这样，可及时提示操作者获知溢流阀的工作状态，从而获知工程机械液压系统的压力状况。

所述工程机械的类型不限，下面以混凝土泵车为例对本发明过载保护控制方法作具体详细说明：

设混凝土泵车液压系统的恒定压力为P₀，溢流阀的调定压力为P_S。当混凝土泵车处于准备作业的怠速状态（此时无任何作业动作，包括泵送，臂架和支腿动作等）时，发动机只驱动液压系统的液压泵做功，此时，液压系统中溢流阀的开启状态是唯一影响发动机功率的因素，由于发动机转速一定，发动机功率的改变则体现在发动机扭矩的改变上。

在泵车处于准备作业的怠速状态时，人工调整溢流阀的调定压力P_S至其最大值（此时溢流阀处于关闭状态），此时，发动机扭矩最小，与发动机通过控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）总线连接的控制装置采集该状态下发动机的扭矩，标定为N_min；然后人工调整溢流阀的调定压力P_S至其最小值（此时溢流阀处于完全打开状态），此时，发动机扭矩最大，控制装置采集该状态下发动机的扭矩，标定为N_max；最后再人工调整溢流阀的调定压力P_S至通常设定值（即当前调定压力），控制装置实时采集该状态下发动机的扭矩（即当前扭矩），标定为N。

此后，控制装置计算出当前扭矩比n并进一步与经验系数A进行比较，当0＜n≤A时，溢流阀已经开始工作，控制装置输出溢流阀处于溢流状态提示信息；当n＞A时，确定当前扭矩大于设定的扭矩阈值，溢流阀过载保护功能出错，输出溢流阀校准提示信息，提示操作者增大溢流阀的调定压力，检查溢流阀调整按钮是否松动，或者检查溢流阀是否已经损坏。

如图4所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种工程机械液压系统的过载保护控制装置，包括：

获取设备20，用于在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；

控制设备30，用于当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，所述设定的扭矩阈值为溢流阀过载保护处于设定的失准临界状态时发动机的扭矩。

优选的，所述控制设备30，进一步用于当所述当前扭矩大于第一扭矩且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息，所述第一扭矩为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的扭矩。

该实施例的过载保护控制装置可及时提示操作者对溢流阀进行相关校准操作，大大减少了因溢流阀过载保护不准确而造成的能源浪费。

如图5所示，本发明实施例还提供了一种工程机械液压系统的过载保护控制系统，包括：发动机4和与发动机4信号连接的控制装置23，其中，

所述控制装置23，用于在工程机械处于无作业动作的怠速状态时，获取发动机的当前扭矩；以及

控制装置23优选通过CAN总线与发动机4连接。优选的，所述控制装置23，还进一步用于当所述当前扭矩大于第一扭矩且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息，所述第一扭矩为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的扭矩。

同理，该实施例的过载保护控制系统可及时提示操作者对溢流阀进行相关校准操作，大大减少了因溢流阀过载保护不准确而造成的能源浪费。

本发明实施例所提供的工程机械，包括前述技术方案中所述的过载保护控制系统。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种工程机械液压系统的过载保护控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的过载保护控制方法，其特征在于，所述设定的扭矩阈值具体为：

N₀=A*（N_max-N_min）+N_min

3.如权利要求1所述的过载保护控制方法，其特征在于，所述当所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀校准提示信息，包括：

确定当前扭矩比n=（N-N_min）/（N_max-N_min）*100%；

当n＞A时，确定所述当前扭矩大于设定的扭矩阈值；

其中，n为当前扭矩比；N为当前扭矩；N_min为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的第一扭矩；N_max为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最小值时发动机的第二扭矩；A为设定的经验系数，且A＜1。

4.如权利要求2或3所述的过载保护控制方法，其特征在于，当所述当前扭矩大于第一扭矩，且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息。

5.一种工程机械液压系统的过载保护控制装置，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的过载保护控制装置，其特征在于，所述控制设备，进一步用于当所述当前扭矩大于第一扭矩且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息，所述第一扭矩为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的扭矩。

7.一种工程机械液压系统的过载保护控制系统，其特征在于，包括：发动机和与发动机信号连接的控制装置，其中，

8.如权利要求7所述的过载保护控制系统，其特征在于，所述控制装置，进一步用于当所述当前扭矩大于第一扭矩且不大于设定的扭矩阈值时，输出溢流阀处于溢流状态提示信息，所述第一扭矩为工程机械处于无作业动作的怠速状态且溢流阀的调定压力为最大值时发动机的扭矩。

9.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的过载保护控制系统。

10.如权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为混凝土泵车。