CN103697002B - 沙滩清洁车比例液压控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沙滩清洁车比例液压控制系统及其控制方法，该系统包括变量柱塞泵、比例阀组、插装阀组、控制器以及若干执行元件，该变量柱塞泵与比例阀组连接；该比例阀组设有至少两个比例阀，其中一个比例阀与所述插装阀组连接，其它的比例阀直接控制较大流量的执行元件；所述的插装阀组设有若干插装阀，每个插装阀控制一个较小流量的执行元件；所述的控制器与比例阀组和插装阀组电连接，且每个执行元件设有一个控制开关与控制器电连接。本控制系统将执行元件按流量和工况分组，效率高、能耗低，节能效果好；而且采用比例阀组与插装阀且的结合，使布局更合理，性能更稳定，性价比更高。

Description

沙滩清洁车比例液压控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压节能和智能控制技术，特别涉及一种用于大中型自行走式沙滩清洁车工作装置的比例液压控制系统及其控制方法。

背景技术

自行走式沙滩清洁车，主要用于清理海岸沙滩的垃圾，工作装置多、结构复杂，布置紧凑。沙滩清洁车执行元件多，且各执行元件的流量差别大，控制阀通常采用传统式的板式或叠加式液压阀，不仅体积大，重量重，安装布置困难，并且节流损失大，无法满足沙滩行走机械的要求。

目前，沙滩清洁车液压系统动力源通常采用多个定量泵串联方式，流量相近的执行元件由同一个定量泵供油，功率消耗大，而且由于总体尺寸增大，油泵安装法兰易损坏，容易造成串泵轴端渗油。如何在控制成本的同时，进一步提高液压系统的效率，已经成为当前急需解决的技术难题。

另一方面，自行走式沙滩清洁车工作系统工况恶劣，控制复杂，如果采用开关直接控制液压阀电磁线圈的传统控制形式，无法满足液压系统和工况要求。鉴于上述现有状况的不足，本案发明人想到，如果能构建一种基于比例阀和插装阀相融合的预设控制方法，使执行元件可获得最优的速度控制，不仅可以达到很好的控制效果，还可以大幅降低系统的功率损耗，本案由此而产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种体积小、重量轻、能耗低和性价比高的沙滩清洁车比例液压控制系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种沙滩清洁车比例液压控制系统，包括变量柱塞泵、比例阀组、插装阀组、控制器以及若干执行元件，该变量柱塞泵与比例阀组连接；该比例阀组设有至少两个比例阀，其中一个比例阀与所述插装阀组连接，其它的比例阀直接控制较大流量的执行元件；所述的插装阀组设有若干插装阀，每个插装阀控制一个较小流量的执行元件；所述的控制器与比例阀组和插装阀组电连接，且每个执行元件设有一个控制开关与控制器电连接。

所述的比例阀组设有压力反馈模块，所述的变量柱塞泵中设有负载敏感和压力补偿阀及变量机构。

所述的比例阀组的每个比例阀的阀芯处设有阀芯位置传感器。

所述的沙滩清洁车比例液压控制系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）设定好每个执行元件的合适速度，将其在比例阀组中的控制信号值保存在控制器中；

（2）操作相应执行元件的控制开关，控制器将其对应的控制信号同时传递给比例阀组和插装阀组中对应的比例阀或者插装阀，各阀输出相应流量的压力油，使执行元件按照设定的速度运动。

所述的比例阀组通过压力反馈模块不断反馈压力信号给变量柱塞泵，变量柱塞泵中的负载敏感和压力补偿阀能够根据比例阀组反馈压力信号，调整变量柱塞泵伺服液压缸的压力，从而改变柱塞泵变量机构的斜盘角度，为系统提供所需压力和流量。

所述的比例阀组采用闭环控制，阀芯位置传感器通过检测阀芯的运动位置产生反馈信号，对比反馈信号和控制器的输入信号所得偏差，通过比例阀内的电磁阀桥来不断调整控制主阀芯的运动方向、速度和位置，使阀芯达到理想的位置，使输出流量稳定可靠。

采用上述方案后，本发明具有如下优点：

1．本发明根据流量和工况对执行元件进行分组，将相近流量和工况的执行元件由同一比例阀控制其机构动作，使变量柱塞泵根据需要提供系统所需压力和流量，压力和流量损失很小，液压系统效率高、能耗低，节能效果好；

2．将比例阀组能够提供连续稳定流量的功能和插装阀组紧凑的结构相结合，使液压系统的布局更合理，性能更稳定，性价比更高。

3．变量柱塞泵可以根据比例阀组的反馈压力信号，由负载敏感和压力补偿，可以降低液压系统的发热量，提高系统效率，具有良好的节能效果。

4．本发明所述的比例液压控制系统的控制方法能够使复杂的操作简单化，适应各种不同恶劣工况，提高整车的总体控制性能。

附图说明

图1是本发明的系统总图；

图2是本发明的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明所揭示的是一种沙滩清洁车比例液压控制系统，如图1和图2所示，为本发明的较佳实施例。所述的比例液压控制系统包括变量柱塞泵1、比例阀组2、插装阀组3、控制器4以及若干执行元件5，该变量柱塞泵1与比例阀组2连接；该比例阀组2设有至少两个比例阀，其中一个比例阀与所述插装阀组3连接，其它的比例阀直接控制较大流量的执行元件5；所述的插装阀组3设有若干插装阀，每个插装阀控制一个较小流量的执行元件5。所述的控制器4与比例阀组2与插装阀组3电连接，且每个执行元件5设有一个控制开关6与控制器4电连接。

本实施例中，设有三个比例阀，即比例阀A、比例阀B以及比例阀C，其中比例阀A与比例阀B分别直接控制滚筒马达51及链板马达52，比例阀C与插装阀组3连接，该插装阀组3设有A至I共9个插装阀，9个插装阀分别控制一个油缸或者马达等小流量的执行元件。

本发明的工作原理为：变量柱塞泵1液压系统提供合适流量的压力油，比例阀组2和插装阀组4根据控制器3指令对执行元件5进行控制，带动相关机构执行运动，其中比例阀组2用以控制流量大小，对于直接控制的执行元件，还控制流量方向，而插装阀组3仅控制流量方向。

进一步的，所述的比例阀组2设有压力反馈模块21，所述的变量柱塞泵1中设有负载敏感和压力补偿阀11及变量机构12。变量柱塞泵1中的负载敏感和压力补偿阀11能够根据比例阀组2的压力反馈模块21提供的反馈压力信号，调整变量柱塞泵伺服液压缸的压力，从而改变柱塞泵变量机构12的斜盘角度，可以为系统提供所需压力和流量，并限制比例阀组2的最高压力。

而执行元件5中的滚筒马达51和链板马达52由于需要较大的流量，不适合采用插装阀组控制，因此采用比例阀组2直接控制。比例阀A和B分别为滚筒马达51和链板马达52提供固定稳定的压力源，并提供流量方向的控制。比例阀C则为插装阀组4提供稳定、可连续比例调节的压力源，并由各插装组进行流量方向的控制。

其它的9个执行元件由于其缸径、杆径、行程、排量均不相同，所需流量也不一样，因此，需要对每个执行元件匹配不同的流量。如果9个执行元件均采用比例阀C进行控制，将使阀组的体积大，成本高。而插装阀组具有结构紧凑，体积小，重量轻特点，而且比采用叠加式换向阀组体积和重量均可以减小50%。比例阀C可提供所需流量，插装阀组4可对执行元件5进行换向控制，结合两者各自优势，通过控制器3的智能控制，可以很好地解决上述问题，并且系统具备合理的结构、稳定的性能和良好的性价比。

所述的比例阀组2的每个比例阀的阀芯处设有阀芯位置传感器7，通过阀芯位置传感器7检测阀芯的运动位置产生反馈信号，对比反馈信号和控制器3的输入信号所得偏差，通过比例阀内的电磁阀桥来不断调整控制主阀芯的运动方向、速度和位置，使阀芯达到理想的位置，使输出流量稳定可靠，从而实现比例阀组的闭环控制。

本发明还揭示了上述沙滩清洁车比例液压控制系统的控制方法，具体包括如下步骤：

1、设定好每个执行元件的合适速度，将其在比例阀组2中的控制信号值保存在控制器3中；

可以通过计算、测试每个执行元件5的合适速度，将其控制信号初始参数保存在控制器3中，根据编写的程序软件，执行元件5即可按照设定的速度运动。

2、操作相应执行元件5的控制开关6，控制器3将其对应的控制信号同时传递给比例阀组2和插装阀组4中对应的比例阀或者插装阀，各阀输出相应流量的压力油，使执行元件5按照设定的速度运动。

在此步骤中，比例阀组2通过压力反馈模块21不断反馈压力信号给变量柱塞泵1，变量柱塞泵1中的负载敏感和压力补偿阀11能够根据比例阀组2反馈压力信号，调整变量柱塞泵伺服液压缸的压力，从而改变柱塞泵变量机构的斜盘角度，可以为系统提供所需压力和流量。

此外，所述的比例阀组2采用闭环控制，阀芯位置传感器7通过检测阀芯的运动位置产生反馈信号，对比反馈信号和控制器3的输入信号所得偏差，通过比例阀内的电磁阀桥来不断调整控制主阀芯的运动方向、速度和位置，使阀芯达到理想的位置，使输出流量稳定可靠。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种沙滩清洁车比例液压控制系统，其特征在于：包括变量柱塞泵、比例阀组、插装阀组、控制器以及若干执行元件，该变量柱塞泵与比例阀组连接；该比例阀组设有至少两个比例阀，其中一个比例阀与所述插装阀组连接，其它的比例阀直接控制较大流量的执行元件；所述的插装阀组设有若干插装阀，每个插装阀控制一个较小流量的执行元件；所述的控制器与比例阀组和插装阀组电连接，且每个执行元件设有一个控制开关与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的沙滩清洁车比例液压控制系统，其特征在于：所述的比例阀组设有压力反馈模块，所述的变量柱塞泵中设有负载敏感和压力补偿阀及变量机构。

3.根据权利要求1或2所述的沙滩清洁车比例液压控制系统，其特征在于：所述的比例阀组的每个比例阀的阀芯处设有阀芯位置传感器。

4.根据权利要求1-3之一所述的沙滩清洁车比例液压控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）设定好每个执行元件的合适速度，将其在比例阀组中的控制信号值保存在控制器中；

（2）操作相应执行元件的控制开关，控制器将其对应的控制信号同时传递给比例阀组和插装阀组中对应的比例阀或者插装阀，各阀输出相应流量的压力油，使执行元件按照设定的速度运动。

5.根据权利要求4所述的沙滩清洁车比例液压控制系统的控制方法，其特征在于：所述的比例阀组通过压力反馈模块不断反馈压力信号给变量柱塞泵，变量柱塞泵中的负载敏感和压力补偿阀能够根据比例阀组反馈压力信号，调整变量柱塞泵伺服液压缸的压力，从而改变柱塞泵变量机构的斜盘角度，为系统提供所需压力和流量。

6.根据权利要求4所述的沙滩清洁车比例液压控制系统的控制方法，其特征在于：所述的比例阀组采用闭环控制，阀芯位置传感器通过检测阀芯的运动位置产生反馈信号，对比反馈信号和控制器的输入信号所得偏差，通过比例阀内的电磁阀桥来不断调整控制主阀芯的运动方向、速度和位置，使阀芯达到理想的位置，使输出流量稳定可靠。