CN103221617B - 用于控制工程机械的液压系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制工程机械(1)的液压系统(10)的方法。该液压系统包括液压机械(13),用于将液压流体提供到工程机械的一个或多个致动器(11、12)。该方法包括如下步骤:接收基于所述一个或多个致动器中的第一致动器(11)的载荷压力的、向液压机械(13)请求泵压力的信号,该第一致动器(11)具有所述一个或多个致动器中的最高载荷压力;如果第一致动器由于过载或几何限制而停止,则忽略来自第一致动器(11)的压力请求;以及,控制液压机械(13),以基于所述一个或多个致动器中的第二致动器(12)的载荷压力来提供泵压力,该第二致动器(12)处于运行中且具有所述一个或多个致动器中的第二高的载荷压力,或者,如果不存在除了第一致动器以外的且正在运行中的致动器,则控制所述液压机械以提供预定的泵怠速压力。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于控制工程机械的液压系统的方法。
本发明适用于工业建筑机械领域的工程机械,尤其是轮式装载机。虽然在下文中将针对轮式装载机来描述本发明,但本发明不限于这种特定机械,而是也可用于其他的重型工程机械,例如铰接式翻斗车、自卸卡车、推土机、挖掘机或其他建筑设备。
背景技术
工程机械设有用于挖掘、提升、携载和/或运送载荷的铲斗、车斗或其他类型的器具。
例如,轮式装载机具有载荷臂单元,用于提升和降低诸如铲斗等的器具。该载荷臂单元包括多个液压缸,用于移动载荷臂和附接到该载荷臂上的器具。还布置有一对液压缸以提升该载荷臂,且布置有另外的液压缸来使所述器具相对于载荷臂倾斜。
除了液压缸之外,轮式装载机的液压系统还包括至少一个泵,用于将液压流体提供到载荷臂单元的液压缸。
轮式装载机的液压系统通常是所谓的载荷敏感系统(LS系统)。这意味着:向液压系统提供液压流体的泵接收信号,该信号表示运行中的液压缸的当前载荷压力。该泵被控制为提供比液压缸的载荷压力略大的压力。由此,造成了液压流体向当前液压缸的流动。
在此LS系统中,当使用同一个泵向数个作业功能件提供液压流体时,出现了能量损失。这些作业功能件经常需要不同的压力,这又意味着该泵必须被控制以提供任意作业功能件所需的最高压力。如果同时使用两个作业功能件且这些作业功能件具有不同的压力需求,则对于需要最低压力的作业功能件来说,必须降低压力。通过使用阀,能够将压力降低到期望的压力。该阀两端的压降导致了热能损失。
轮式装载机的、涉及能量损失的一个运行示例是:当轮式装载机被推进到物料堆内以装满铲斗并从物料堆中取出一部分物料时。在此运动过程中,装载臂的提升操作经常由于过载而停止。由于轮式装载机的推进力使液压缸缩回,用于使载荷臂提升的液压缸内的压力可能高于由泵提供的最大压力。同时,铲斗被倾斜以从物料堆中取出物料,并且倾斜功能件在比其所需的压力低的压力下运行。液压流体向倾斜功能件的流动将导致能量损失,这是因为:由泵提供且流向倾斜功能件的液压流体的压力必须从最大泵压力降低到该倾斜功能件所需的压力水平。
发明内容
本发明的目的是提供在本文的技术领域部分中限定的方法,通过该方法,能够降低工程机械的液压系统中的能量损失。
该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。
通过提供如下方法,能够使泵压力适合于该液压系统中的另一个致动器(该致动器需要液压流体流量和较低的泵压力),而不是使泵压力始终保持在最大水平,在该方法中,如果第一致动器由于过载或几何限制而停止,则忽略(discriminated)来自该第一致动器的压力请求。这意味着:不需要通过阀来降低泵压力,并且,由于热能损失与如下两个参数的乘积成正比,所以能够消除或至少减少能量损失,所述两个参数即:阀两侧的压降和通过该阀的流量。
此外,如果不存在除了已停止的致动器以外的且正在运行中(即,要求流量)的致动器,则可控制该液压机械以提供比最大泵压力小的、预定的泵怠速压力。由于液压系统会有一些泄露,所以,当该液压机械被控制为维持最大泵压力时以及在无致动器正在运行的情形中,最大泵压力除了不必要的载荷和磨损之外还将造成能量损失。
上述方法当然适用于任何数量的致动器。例如,如果具有最高压力和第二高压力的第一致动器和第二致动器都已停止,则所述泵压力优选基于其余致动器中的、具有最高压力的致动器的载荷压力。
在以下描述和所附权利要求中公开了本发明的其他优点和有利特征。
附图说明
下面,将参考附图来描述作为示例给出的本发明实施例的更详细描述。
在这些附图中:
图1是示出了轮式装载机的侧视图,该轮式装载机具有用于装载操作的铲斗、以及用于操作该铲斗和使轮式装载机转向的液压系统,
图2是液压系统的示意图,根据本发明的方法可适用于该液压系统,并且
图3是根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
图1是轮式装载机形式的工程机械1的图示,该工程机械1具有器具2。该术语“器具”旨在包括任何类型的利用液压技术的工具,例如布置在轮式装载机上的铲斗、货叉或抓取工具,或布置在铰接式翻斗车上的车斗。图中所示的器具是布置在臂单元4上的铲斗3,臂单元4用于提升和降低铲斗3,另外,该铲斗3能够相对于臂单元4倾斜。轮式装载机1设有液压系统,该液压系统包括至少一个液压机械(图1中未示出)。该液压机械可以是液压泵,但优选该液压机械既能用作液压泵,又能用作具有反向液压流体流动的液压马达。具有上述两种功能的此液压机械能够用作向液压系统提供液压流体的泵,例如用于提升和倾斜铲斗,并且,此液压机械例如也能在器具2的降低操作期间用作回收能量的液压马达。在图1所示的示例性实施例中,该液压系统包括用于操作所述臂单元4的两个液压缸5a、5b和用于使铲斗3相对于臂单元4倾斜的液压缸6。此外,该液压系统包括布置在轮式装载机两侧的两个液压缸7a、7b,以通过前车身部分8和后车身部分9的相对运动来使轮式装载机转向。换言之,该工程机械是利用转向缸7a、7b进行转向的车架转向式工程机械。
图2是液压系统10的示意性图示。液压系统10是本发明的方法所能适用的系统的一个示例。该系统包括:第一致动器11,该第一致动器11用于工程机械的第一作业功能件;第二致动器12,该第二致动器12用于工程机械的第二作业功能件;以及液压机械13,该液压机械13例如是泵,用于将液压流体提供到所述致动器11、12。该泵能够从贮箱14中抽取液压油。图中所示的致动器11、12是液压缸,该第一致动器能够用于提升所述工程机械的提升臂,该第二致动器能够用于使枢转地附接到所述提升臂上的器具倾斜。
所述致动器分别设有阀单元15、16,该阀单元15、16布置在泵13与各个致动器11、12之间。液压流体从泵13经由控制阀单元15、16运送到当前的致动器并从该致动器经由控制阀单元15、16运送到所述贮箱。示意性地图示的每个控制阀单元15、16均可包括一个或数个控制阀,以控制各个作业功能件。每个液压缸优选设有一个双作用活塞17、18,所述活塞17、18的两侧可以被加压。例如,第一控制阀可布置为将所述泵连接到当前液压缸的活塞侧且第二控制阀可布置为将当前液压缸的活塞杆侧连接到贮箱,以用于活塞在第一方向上的移位。第一控制阀还可布置为将当前液压缸的活塞侧连接到贮箱且第二控制阀因此可布置为将所述泵连接到液压缸的活塞侧,以用于活塞在与第一方向相反的第二方向上的移位。本文中的术语“液压流体”旨在包括液压油以及可能存在于液压系统中的任何其他流体。
系统10还包括控制单元19,该控制单元19从压力传感器20接收与一个或多个致动器的载荷压力相对应的信号,并控制所述泵13以实现所需的泵压力。控制单元19也连接到第一控制阀单元15和第二控制阀单元16,以通过此控制阀单元来控制液压流体流入和流出各个作业功能件时的流量大小。另外,控制单元19能够从位置传感器21接收指示了所述致动器的位置的信号,例如液压缸的活塞位置。
本发明涉及用于控制工程机械的液压系统10的方法,其中,该液压系统包括液压机械13,该液压机械13用于将液压流体提供到所述工程机械的一个或多个致动器11、12。所述方法包括如下步骤:接收基于所述一个或多个致动器中的第一致动器11的载荷压力的、向所述液压机械请求泵压力的信号,其中,该第一致动器11具有所述一个或多个致动器11、12中的最高载荷压力;并且,如果第一致动器11由于过载或几何限制(geometrical limitations)而停止,则忽略来自第一致动器11的压力请求。所述方法还包括如下步骤:控制该液压机械13,以基于所述一个或多个致动器中的第二致动器12的载荷压力来提供泵压力,该第二致动器12处于运行中且具有所述一个或多个致动器中的第二高的载荷压力,或者,如果不存在除了第一致动器以外的且正在运行中的致动器,则控制所述液压机械以提供预定的泵怠速压力。所述一个或多个致动器中的一个致动器11优选被设置为用于提升和降低所述工程机械的提升臂单元。所述一个或多个致动器中的一个致动器12优选被设置为用于使附接到所述工程机械的提升臂单元上的器具倾斜。如上文中参考图2所示的系统所描述的,致动器11、12优选为液压缸和/或液压马达的形式。
图3是流程图,其中示出了根据本发明的方法的示例性实施例。也参见图2。
101.“来自一个/多个致动器的载荷压力信号”。控制单元19可接收表示一个或多个致动器11、12的载荷压力的信号。
102.“接收来自具有最高载荷压力的第一致动器的信号”。通常,通过控制单元将泵压力控制到基于最高载荷压力的泵压力,以向所述致动器供给液压流体。
103.“第一致动器已停止?”。
如果第一致动器未停止,则前进到104,“继续基于第一致动器所要求的压力来控制泵压力”。
如果第一致动器已停止,则前进到105,“忽略来自第一致动器的压力请求”。为了避免使用不必要地高的压力水平,此时的泵压力不基于已停止的致动器的载荷压力。
106.“具有第二高的载荷压力的第二致动器正在运行?”。如果不存在任何正在运行中的致动器,则前进到107,“根据怠速压力来控制泵压力”。
如果存在正在运行中的第二致动器,则前进到108,“第二致动器已停止?”。
如果第二致动器未停止,则前进到109,“基于第二致动器所要求的压力来控制泵压力”。
如果第二致动器已停止,则前进到110,“根据怠速压力来控制泵压力”。当然,致动器的数量可根据当前的液压系统而变化,该方法也必须相应地修改。
可基于表明第一致动器已停止的、该第一致动器的预定载荷压力值而忽略来自第一致动器的压力请求。优选地,基于表明第一致动器不再处于停止状态的、该第一致动器的预定载荷压力值来取消上述忽略。
如果第一致动器的载荷压力由于工程机械的推进力和/或由于来自所述一个或多个致动器中的另一个致动器的力而高于最大泵压力,则优选忽略来自第一致动器的压力请求。在替代实施例中,或者,除了预定的载荷压力值之外,还基于表明该第一致动器已停止的、对第一致动器的移动(或非移动)和/或位置的直接或间接测量而忽略来自第一致动器的要求。确定该致动器是否移动的一种方式是确定通向该致动器的液压流体的流量。这可以通过测量与该致动器相关的控制阀上游和下游的液压流体压力来进行。该阀两侧的压降可用来计算流量。如果该阀两侧的压降为零,则意味着流量为零。如果不存在流动,则该致动器仍然静止。在一个替代实施例中,通过确定由具有可变排量的泵所使用的当前排量调节值来计算通向该致动器的流量。可通过布置成用于指示该泵的斜盘位置的角度传感器来测量排量调节值。
应当理解,本发明不限于上文描述且在附图中示出的实施例;而是,本领域的技术人员将会明白,可在所附权利要求的范围内进行各种修改和变型。
Claims (6)
1.一种用于控制工程机械(1)的液压系统(10)的方法,所述液压系统包括液压机械(13),所述液压机械(13)用于将液压流体提供到所述工程机械的一个或多个致动器(11、12),所述方法包括:
接收基于所述一个或多个致动器中的第一致动器(11)的载荷压力的、向所述液压机械(13)请求泵压力的信号,所述第一致动器具有所述一个或多个致动器中的最高载荷压力,
其特征在于,
如果所述第一致动器由于过载或几何限制而停止,以及如果所述第一致动器的载荷压力由于所述工程机械的推进力或由于来自所述一个或多个致动器中的另一个致动器的力而高于最大泵压力,则忽略来自所述第一致动器(11)的压力请求,以及
控制所述液压机械(13),以基于所述一个或多个致动器中的第二致动器(12)的载荷压力来提供泵压力,所述第二致动器(12)处于运行中且具有所述一个或多个致动器中的第二高的载荷压力,或者,如果不存在除了所述第一致动器以外的且正在运行中的致动器,则控制所述液压机械以提供预定的泵怠速压力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于对所述第一致动器的移动和/或位置的直接或间接测量表明所述第一致动器已停止,而忽略来自所述第一致动器(11)的请求。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于所述第一致动器(11)的预定载荷压力值表明所述第一致动器不再处于停止状态,来取消上述忽略。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第一致动器(11)被设置为用于提升和降低所述工程机械的提升臂单元。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第二致动器(12)被设置为用于使附接到所述工程机械的提升臂单元上的器具倾斜。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法,其特征在于,所述一个或多个致动器(11、12)被设置为液压缸和/或液压马达的形式。
Applications Claiming Priority (1)
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