CN103573600B - 一种搅拌马达的控制设备、方法、系统以及工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搅拌马达的控制设备、方法、系统以及工程机械。该设备包括：接收装置，用于接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；控制装置，用于根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达。本发明能够实现根据负载自适应地调整搅拌速度，提高混凝土缸的吸料和/或推料效率，从而使得在不同的混凝土负载或泵送状态下能够达到最佳的吸料和/或推料效率。

Description

一种搅拌马达的控制设备、方法、系统以及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种搅拌马达的控制设备、方法、系统以及工程机械。
背景技术
在建筑作业过程中，由于现代建筑大量采用混凝土浇筑，因而使得例如混凝土机械的工程机械得以广泛地应用。在混凝土搅拌的过程中，对搅拌速度的控制一直以来都是混凝土机械厂商和研究人员关注的问题。
现有技术中存在的一种实现方案是通过发送机转速和流量控制阀共同调节混凝土泵送时的搅拌速度，但是这种实现方案忽略了混凝土本身的性质，例如不同的混凝土的粘度和塌落度不同，从而相应的负载并不相同。由于上述的实现方案没有结合负载来调节搅拌速度，会导致泵送时混凝土缸吸料不足，降低混凝土的吸料效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种搅拌马达的控制设备、方法、系统以及工程机械，用于优化搅拌马达的搅拌速度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种搅拌马达的控制设备，该设备包括：接收装置，用于接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；控制装置，用于根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达。
相应地，本发明提供了一种搅拌马达的控制方法，该方法包括：接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达的搅拌速度。
相应地，本发明提供了一种搅拌马达的控制系统，该设备包括所述的设备；该系统还包括：压强检测设备，用于检测油缸有杆腔中的压强以及油缸无杆腔中的压强。
相应地，本发明提供了一种工程机械，该工程机械包括所述的系统。
本发明能够实现根据负载自适应地调整搅拌速度，提高混凝土缸的吸料和/或推料效率，从而使得在不同的混凝土负载或泵送状态下能够达到最佳的吸料和/或推料效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的搅拌马达的控制设备示意图；
图2是本发明提供的搅拌马达的控制设备结构图；
图3是本发明提供的吸料负载与控制马达的排量电流定性关系曲线图；
图4是本发明提供的搅拌马达的控制方法流程图；
图5是本发明提供的搅拌马达的控制系统示意图。
附图标记说明
1第一油缸2第一传感器
3水箱4第二砼活塞
5第一砼缸6第二砼缸
7第一砼活塞8第一摆动油缸
9第三传感器10第二摆动油缸
11料斗12第二油缸
13第二传感器14油泵
100接收装置200控制装置
300压强检测装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了根据负载状况来改变搅拌马达的搅拌速度，从而提高吸料和/或推料效率，本发明提供了如图1所示的搅拌马达的控制设备，该设备包括：接收装置100，用于接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；控制装置200，用于根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达。本发明根据力的平衡原理计算负载，本领域技术人员能够根据搅拌设备的具体结构来计算出相应的负载，例如吸料负载、推料负载或泵送负载。对于混凝土搅拌机而言，可以具有两个油缸，而这两个油缸的连接关系在不同情况下也不尽相同。例如在低压泵送的情况下，无杆腔连通而有杆腔不连通，在高压泵送的情况下，有杆腔连通而无杆腔不连通。
相应地，在低压泵送的情况下，所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中的较大者；所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中的较大者。所述负载还包括泵送负载；所述泵送负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。上述提到的有效作用面积，对于有杆腔而言，有效作用面积是活塞面积与活塞杆作用面积之差，对于无杆腔而言，有效作用面积是活塞面积。
类似地，在高压泵送的情况下，所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中的较大者；所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中的较大者。所述泵送负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强和第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。
为了对本发明进行详细地说明，本发明以低压泵送情况下吸料负载为例进行说明。图2示出了搅拌马达的控制设备结构图。在图中示出了第一油缸1和第二油缸2，这两个油缸内的活塞可以在压力的驱动下运动。为了得到第一油缸1中的有杆腔压力（A处）和第一油缸1中的无杆腔压力（C处），本发明设置了第一传感器2和第三传感器9。此外，为了得到第二油缸2中的有杆腔压力（B处）和第二油缸2中的无杆腔压力（C处），本发明设置了第二传感器13和第三传感器9。上述的第一传感器2、第二传感器13和第三传感器9可以是压力传感器，压力传感器输出数据的单位可以是压强单位帕斯卡。由于第一油缸1和第二油缸2的无杆腔连通，使得二者内部的压强相同，因此可以只设置一个传感器，即第三传感器13，便可以获得第一油缸1无杆腔和第二油缸2无杆腔的压强。
吸料负载检测装置可以根据下式计算吸料负载：
如果PA≥PB，F＝PAAA-PCAC；
如果PA＜P，F＝PBAB-PCAC。
式中PA、PB、PC分别对应图中A处、B处、C处的压强，AA、AB、AC为对应有效作用面积。
在吸料负载检测装置计算出吸料负载以后，可以将该吸料负载传送至控制器，控制器接收到吸料负载后，根据吸料负载F与控制马达的排量电流i之间的函数关系i＝f(F)来调节搅拌马达排量的电流值i，从而可以调节搅拌速度，提高混凝土泵吸料效率。吸料负载F与控制电流i的对应关系曲线如图3所示。需要说明的是，上述的函数关系i＝f(F)可以通过实验获得，也可以从工程机械提供商那里得到。上述的吸料负载检测装置和控制器可以用来实现本发明提供的控制设备。
上述以低压泵送情况下吸料负载的计算为例进行了说明，对于低压泵送情况下推料负载以及泵送负载的计算可以通过相同的方式实现，此处不再赘述。相应地，对于高压泵送情况下吸料负载、推料负载以及泵送负载的计算所采用的原理也是牛顿定律，本领域技术人员可以参照低压泵送情况下的计算得到高压泵送情况下的吸料负载、推料负载以及泵送负载。
相应地，本发明提供了一种搅拌马达的控制方法，如图4所示，该方法包括：接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强（步骤401），然后根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载（步骤403），最后根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达的搅拌速度（步骤405）。对于各步骤中还可能涉及的细节，已在本发明提供的搅拌马达的控制设备中做了说明，此处不再赘述。
相应地，本发明提供了一种搅拌马达的控制系统，如图5所示，包括接收装置100、控制装置200以及压强检测装置300。压强检测装置300可以用来检测油缸有杆腔和油缸无杆腔的压强，其数量可以有多个，例如可以设置三个，就可以获得本发明所需要的各个压强。
此外，本发明还提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的控制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种搅拌马达的控制设备，其特征在于，该设备包括：
接收装置，用于接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；
控制装置，用于根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸有杆腔活塞有效作用面积、以及油缸无杆腔活塞有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，第一油缸无杆腔和第二油缸无杆腔连通，第一油缸有杆腔和第二油缸有杆腔未连通；所述负载包括吸料负载和/或推料负载；
所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者；
所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述负载还包括泵送负载；所述泵送负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，第一油缸有杆腔和第二油缸有杆腔连通，第一油缸无杆腔和第二油缸无杆腔未连通；所述负载包括吸料负载和/或推料负载；
所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者；
所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述负载还包括泵送负载；所述泵送负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强和第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的设备，其特征在于，所述负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系为所述负载与所述搅拌马达的排量电流之间的函数关系。
7.一种搅拌马达的控制方法，其特征在于，该方法包括：
接收油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强；
根据油缸有杆腔压强、油缸无杆腔压强、油缸活塞有杆腔有效作用面积、以及油缸活塞无杆腔有效作用面积计算负载，并根据负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系输出相应的电流以控制搅拌马达的搅拌速度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，第一油缸无杆腔和第二油缸无杆腔连通，第一油缸有杆腔和第二油缸有杆腔未连通；所述负载包括吸料负载和/或推料负载；
所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者；
所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述负载还包括泵送负载；所述泵送负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，第一油缸有杆腔和第二油缸有杆腔连通，第一油缸无杆腔和第二油缸无杆腔未连通；所述负载包括吸料负载和/或推料负载；
所述吸料负载为第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者；
所述推料负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第一油缸有杆腔压强和第一油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差和第二油缸无杆腔压强与第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸有杆腔压强和第二油缸有杆腔活塞有效作用面积的乘积之差中绝对值的较大者。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述负载还包括泵送负载；所述泵送负载为第一油缸无杆腔压强和第一油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积与第二油缸无杆腔压强和第二油缸无杆腔活塞有效作用面积的乘积之差的绝对值。
12.根据权利要求7-11任意一项所述的方法，其特征在于，所述负载与搅拌马达的排量电流之间的对应关系为所述负载与所述搅拌马达的排量电流之间的函数关系。
13.一种搅拌马达的控制系统，其特征在于，该系统包括根据权利要求1-6任意一项所述的设备；该系统还包括：
压强检测设备，用于检测油缸有杆腔中的压强以及油缸无杆腔中的压强。
14.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括根据权利要求13所述的系统。
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