CN103270319B - 用于施工装置的变排量液压泵的流量的控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种控制液压泵的流量的方法，其在液压泵的排放压力变化的时候控制排放流量与使用者操作操纵杆的操纵量成比例。根据本发明实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法包括：第一步骤，即根据使用者操作操纵杆的操纵量，计算变排量液压泵所需的流量；第二步骤，即计算与由排放压力检测传感器检测的压力对应的在小于或等于变排量液压泵的预设马力或转矩的范围内的最大排放流量；以及第三步骤，即控制变排量液压泵的排放流量，使其在第二步骤中设定的小于或等于最大排放流量的范围内与操纵杆的操纵量成比例。

Description

用于施工装置的变排量液压泵的流量的控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法，其中根据使用者对操纵杆的操纵量控制液压泵的排放流量。更特别地，本发明涉及这样一种液压泵的流量控制方法，其中即使当液压泵的排放压力改变时，也能控制液压泵的排放流量与操纵杆的操纵量成比例。
背景技术
图1是示出应用了根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法的液压系统的构造的示意性方块图。
应用于诸如挖掘机等液压施工机械的传统液压系统包括：
操纵杆（RCV）1，其输出与使用者对操纵杆的操纵量成比例的操纵信号；
变排量液压泵（下文称作“液压泵”）3和先导泵4，液压泵3和先导泵4连接到发动机2；
液压致动器（未示出），其连接到液压泵3；
控制阀5（例如，示出用于MCV的滑阀），其安装在液压泵3的排放流路中，并在控制阀5响应于从操纵杆1输出的操纵信号而移动时，控制液压致动器的起动、停止和换向；
先导压力检测传感器6，其检测根据操纵杆1的操纵的先导信号压力；
排放压力检测传感器7，其检测从液压泵3排出的液压流体的压力；以及
控制器8，其响应于从先导压力检测传感器6和排放压力检测传感器7输出的检测信号，控制液压泵3的排放流量。
在附图中，未解释的参考标号9指示电比例减压阀，其产生与从控制器8施加到电比例减压阀的控制信号成比例的次级信号压力，以控制液压泵3的斜盘的旋转角。
图2是示出现有技术中控制液压泵的流量的方法的流程图。
在第一步骤S100中，当使用者操纵操纵杆1时，由先导压力检测传感器6检测与操纵杆1的操纵量对应的操纵信号，先导压力检测传感器6转而产生操纵量检测信号以应用于控制器8。因此，通过利用操纵杆1的操纵量与液压泵3的容积之间的关系，计算与操纵杆1的操纵量成比例的液压泵3所需的排放流量Q1。
在第二步骤S200中，由排放压力检测传感器7检测液压泵3的排放压力，排放压力检测传感器7转而产生与所述排放压力对应的排放压力检测信号，以应用于控制器8。因此，借助于计算式，计算关于所检测的排放压力的在不超过液压泵3的特定马力或转矩的范围内的最大可排放流量Qmax。
在第三步骤S300中，将与操纵杆1的操作量成比例的液压泵3所需的排放流量Q1、与在不超过预设值的范围内的最大可排放流量Qmax进行比较。
如果在第三步骤S300中确定液压泵3所需的排放流量Q1小于计算出的最大可排放流量Qmax，则程序进行到第四步骤S400，在第四步骤S400中，控制液压泵3的排放流量，使其与操纵杆1的操纵量成比例。
相反，如果在第三步骤S300中确定液压泵3所需的排放流量Q1超过计算出的最大可排放流量Qmax，则程序进行到第五步骤S500，在第五步骤S500中，液压泵3的排放流量被控制为在不超过预设值的范围内的最大可排放流量Qmax。
如上述的控制液压泵3的排放流量的方法具有以下优点。
首先，液压泵3的排放流量与使用者对操纵杆1的操纵量成比例地增加，且在操纵杆1无操纵量的情况下液压泵3的排放流量最小化，由此减少液压能的损耗或浪费。
其次，在液压泵3的排放压力超过在不超过分配给液压泵3的转矩或马力的范围内所确定的预设值的情况下，与超过预设值的压力程度一样多的流量受到限制（如图6所示），由此减小在第一步骤中确定的流量。
在液压泵3的排放压力通过上述方法控制的情况下，上述方法即液压泵3的排放压力由机械机构或电子控制装置控制以限制转矩或马力，如果液压泵3的排放压力高，则出现使用者对操纵杆1的控制范围缩小的问题。特别地，即使在需要诸如提升重材料的工作等更精确工作的情况下，使用者对操纵杆1的控制范围也缩小，这使得难于确保更精确的操纵能力。
图3是示出当液压泵的转矩或马力受到限制时，排放压力与液压泵的容积或流量之间相互关系的曲线图。图4和5是示出现有技术中的液压泵流量的控制方法的曲线图，即示出在液压泵排放压力是P1和P2的点处的操纵杆的操纵量与液压泵排放容积或流量之间相互关系的曲线图。
如图4所示，在液压泵排放压力是P1的点处，液压泵的排放流量与介于容许排放流量范围内的操纵杆的操纵量成比例地增加。
同时，如图5所示，在液压泵排放压力是P2的点处，即使在操纵杆的操纵量增加的情况下，在超过控制范围（b）的范围内，液压泵的排放流量不再增加。因此，出现如下问题，即与图4所示的操纵杆的控制范围（a）相比，操纵杆的控制范围（b）相对较短，导致操纵能力下降。
如图6所示，在操纵杆的操纵量是最大操纵量的50%或75%的情况下，如果液压泵的排放流量超过被确定为限制液压泵的转矩或马力的预设值，则与超过部分对应的流量由控制程序限制。这样，在操纵杆的操纵量是最大操纵量的75%的情况下的控制范围比在操纵杆的操纵量是最大操纵量的50%的情况下的控制范围短，这使得在提升重材料的工作期间不可能精确地操纵操纵杆。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决现有技术中出现的上述问题，且本发明的一个目的是提供一种控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法，其中，在确定了限制液压泵的最大可排放流量的预设值的状态下，液压泵的排放流量在不超过预设值的范围内被控制为与操纵杆的操纵量成比例，使得即使在工作期间出现大负载的情况下，也可确保操纵杆的控制范围，由此提高可操纵性和安全性。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明一实施方式，
提供一种控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法，所述施工机械包括：变排量液压泵；液压致动器，其连接到所述液压泵；操纵杆，其构造为输出与使用者对所述操纵杆的操纵量成比例的操纵信号；控制阀，其构造为在所述控制阀响应于从所述操纵杆输出的操纵信号而移动时，控制所述液压致动器的起动、停止和换向；操纵量检测装置，其构造为检测所述操纵杆的操纵量；排放压力检测传感器，其构造为检测从所述液压泵排出的液压流体的压力；以及控制器，其构造为响应于从所述操纵量检测装置和所述排放压力检测传感器输出的检测信号，控制所述液压泵的排放流量，所述方法包括：
第一步骤，即根据使用者对所述操纵杆的操纵量，计算所述液压泵所需的液压流体的排放流量；
第二步骤，即计算关于由所述排放压力检测传感器检测的液压流体排放压力的在不超过所述液压泵的预设特定马力或转矩的范围内的容许排放流量；以及
第三步骤，即控制所述液压泵的排放流量，使其在所述第二步骤中计算出的所述容许排放流量范围内与所述操纵杆的操纵量成比例。
根据更优选实施方式，在所述第三步骤中，如果在无负载条件下所述操纵杆的操纵量需要最大泵流量，则所述液压泵的排放流量被控制为所述液压泵的关于预设排放压力的最大可排放流量。
通过计算根据所述操纵杆的操纵量的所述液压泵所需的排放流量作为无负载条件下的百分比，并将所述液压泵的关于预设排放压力的所述容许排放流量与计算出的百分比相乘，计算出所述液压泵的排放流量。
有益效果
如上述的根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法具有如下优点。
在确定限制液压泵的最大可排放流量的预设值的状态下，液压泵的排放流量在不超过预设值范围内被控制为与操纵杆的操纵量成比例，使得可确保操纵杆的控制范围以提高可操纵性，即使在提升重材料的工作中也是如此。
进一步地，在工作期间发生大负载的情况下，在滑阀（即用于MCV的滑阀）的打开面积变宽的状态下排放液压流体，由此减小压力损失并因此提高燃料效率。
附图说明
图1是示出应用了根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法的液压系统的构造的示意性方块图；
图2是示出现有技术中控制液压泵的流量的方法的流程图；
图3至6是用于解释现有技术中对液压泵的流量的控制的曲线图；
图7和8是用于解释根据本发明一实施方式的液压泵的流量控制的曲线图；以及
图9是示出根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法的流程图。
附图元件标号列表：
1：操纵杆（RCV）
2：发动机
3：变排量液压泵
4：先导泵
5：控制阀（MCV）
6：先导压力检测传感器
7：排放压力检测传感器
8：控制器
9：电比例减压阀
具体实施方式
现将参照附图详述本发明的优选实施方式。诸如详细构造和元件等在具体实施方式中限定的对象仅是提供用来辅助本领域技术人员全面理解本发明的具体细节，本发明并不限于下文公开的实施方式。
如图7至9所示，在根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵3的流量的方法中，所述施工机械包括：
操纵杆（RCV）1，其输出与使用者对操纵杆的操纵量成比例的操纵信号；
变排量液压泵（下文称作“液压泵”）3和先导泵4，液压泵3和先导泵4连接到发动机2；
液压致动器（未示出），其连接到液压泵3；
控制阀5（例如，使用用于MCV的滑阀），在控制阀5响应于从操纵杆1输出的操纵信号而移动时，控制液压致动器（称作液压缸）的起动、停止和换向；
操纵量检测装置6（例如，使用先导压力检测传感器），其检测操纵杆1的操纵量；
排放压力检测传感器7，其检测从液压泵3排出的液压流体的压力；以及
控制器8，其响应于从操纵量检测装置6和排放压力检测传感器7输出的检测信号，控制液压泵3的排放流量。
所述的控制用于施工机械的变排量液压泵3的流量的方法包括：第一步骤S1000，即根据使用者对操纵杆1的操纵量，计算液压泵3所需的液压流体的排放流量Q1；
第二步骤S2000，即计算关于由排放压力检测传感器7检测的液压流体排放压力的在不超过液压泵3的预设特定马力或转矩的范围内的容许排放流量Qavailable；以及
第三步骤S3000，即控制液压泵3的排放流量Q，使其在第二步骤S2000中计算出的容许排放流量Qavailable范围内与操纵杆1的操纵量成比例。
在这种情况下，在第三步骤S3000中，如果在无负载条件下操纵杆1的操纵量需要最大泵流量，则液压泵3的排放流量被控制为液压泵3的关于预设排放压力的最大可排放流量Qmax。
同时，通过计算根据操纵杆1的操纵量的液压泵3所需的排放流量Q1作为无负载条件下的百分比Q1/Qmax，并将液压泵3的关于预设排放压力的容许排放流量Qavailable与计算出的百分比Q1/Qmax相乘，计算出液压泵3的排放流量Q。
下文，将参照附图详述根据本发明的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法的使用示例。
如图9所示，在第一步骤S1000中，为了如上所述地控制液压泵3的排放流量，当使用者操纵操纵杆1时，从操纵杆1输出的操纵信号由先导压力检测传感器6检测到，先导压力检测传感器6转而产生操纵量检测信号以应用于控制器8。因此，通过利用操纵杆1的操纵量与液压泵3的容积之间的关系，计算根据操纵杆1的操纵量的液压泵3所需的排放流量Q1。
在第二步骤S2000中，液压泵3的排放压力由排放压力检测传感器7检测，排放压力检测传感器7转而产生排放压力检测信号以应用到控制器8。因此，关于由排放压力检测传感器7检测到的液压流体的排放压力，在不超过液压泵3的预设特定马力或扭矩的范围内，借助于计算式，计算容许排放流量值Qavailable。
在第三步骤S3000中，控制液压泵3的排放流量Q，使其在第二步骤S2000中计算出的容许排放流量值Qavailable范围内与操纵杆1的操纵量成比例。在这种情况下，如果操纵杆1的操纵量是最大量，则液压泵3的排放流量Q被控制为液压泵3的关于预设排放压力的最大可排放流量Qmax。
同时，通过计算在无负载条件下根据操纵杆1的操纵量的液压泵3所需的排放流量Q1作为百分比Q1/Qmax，并将液压泵3的关于预设排放压力的容许排放流量Qavailable与计算出的百分比Q1/Qmax相乘，计算出液压泵3的排放流量Q。也即，借助于下式计算液压泵3的排放流量Q：Q=Qavailable×(Q1/Qmax)。
这样，在关于预设排放压力而确定限制液压泵3的最大可排放流量并设定在不超过液压泵3的预设特定马力或转矩的范围内的预设值的状态下，可控制液压泵3的排放流量，使其在不超过预设值的范围内与操纵杆1的操纵量成比例。
换言之，如图8所示，从代表液压泵的预设最大可排放流量范围值的曲线、以及代表最大操纵量的75%、50%以及25%的曲线可以发现，液压泵的排放流量被控制为在液压泵的预设最大可排放流量范围值内与操纵杆的操纵量成比例。
如图7所示，可以发现，在液压泵的排放压力是如图3所示的P1的点处（如图7中的虚线所示），液压泵的排放流量在最大可排放流量范围内与操纵杆的操纵量成比例地增加。另一方面，可从图7中发现，在液压泵的排放压力是图3所示的P2的点处（如图7中的实线所示），与如图5所示现有技术中的操纵杆的控制范围（b）相比，操纵杆的控制范围（c）相对较长。
结果，即使在发生大负载的工作区域中，控制范围也延长了。特别地，在提升重材料的工作过程中，确保了更精确的可操纵性和安全性。另外，在工作期间出现负载的情况下，在滑阀的打开面积变宽的状态下排放液压流体，由此减小压力损失并因此提高燃料效率。
产业应用性
如上所述，根据本发明一实施方式的控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法，在确定限制液压泵的最大可排放流量的预设值的状态下，控制液压泵的排放流量在不超过预设值范围内与操纵杆的操纵量成比例，使得可确保控制范围以提高可操纵性，即使在提升重材料的工作中也是如此。进一步地，在工作期间发生大负载的情况下，在滑阀的打开面积变宽的状态下排放液压流体，从而可减小压力损失。

Claims (1)

1.一种控制用于施工机械的变排量液压泵的流量的方法，所述施工机械包括：变排量液压泵；液压致动器，其连接到所述液压泵；操纵杆，其构造为输出与使用者对所述操纵杆的操纵量成比例的操纵信号；控制阀，其构造为在所述控制阀响应于从所述操纵杆输出的操纵信号而移动时，控制所述液压致动器的起动、停止和换向；操纵量检测装置，其构造为检测所述操纵杆的操纵量；排放压力检测传感器，其构造为检测从所述液压泵排出的液压流体的压力；以及控制器，其构造为响应于从所述操纵量检测装置和所述排放压力检测传感器输出的检测信号，控制所述液压泵的排放流量Q，所述方法包括：
第一步骤，即根据使用者对所述操纵杆的操纵量，计算所述液压泵所需的液压流体的排放流量Q1；
第二步骤，即计算关于由所述排放压力检测传感器检测的液压流体排放压力的在不超过所述液压泵的预设特定马力或转矩的范围内的容许排放流量Qavailable；以及
第三步骤，即控制所述液压泵的排放流量Q，使其在所述第二步骤中计算出的所述容许排放流量范围内与所述操纵杆的操纵量成比例；
其中，在所述第三步骤中，如果在无负载条件下所述操纵杆的操纵量需要最大泵流量，则所述液压泵的排放流量Q被控制为所述液压泵的关于预设排放压力的最大可排放流量Qmax；以及
其中，将根据所述操纵杆的操纵量的所述液压泵所需的排放流量Q1与所述最大可排放流量Qmax的比例计算为无负载条件下的百分比Q1/Qmax，并将所述液压泵的关于预设排放压力的所述容许排放流量Qavailable与计算出的百分比相乘，计算出所述液压泵的排放流量Q，即所述液压泵的排放流量Q通过如下公式计算：
Q＝Qavailable×(Q1/Qmax)。
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