CN105384092B - 液压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了液压控制方法，用于对具有主控阀、第一先导电磁比例阀和第二先导电磁比例阀的液压控制系统进行控制，第一先导电磁比例阀的输出油口与主控阀的第一控制油口连接，第二先导电磁比例阀的输出油口与主控阀的第二控制油口连接，液压控制方法包括：在停止对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀通电后，控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀在预定时间内得电，使先导油流到第二控制油口或第一控制油口以推动主控阀的主控阀芯移动，从而减小液压控制系统所控制的执行机构的滑移量。本发明的液压控制方法解决了现有技术中的液压控制的执行机构在运动停止时滑移量较大的问题。

Description

液压控制方法

技术领域

本发明涉及液压控制领域，具体而言，涉及一种液压控制方法。

背景技术

在工程机械控制系统中，经常使用双向电液比例阀来控制油缸、马达等执行机构动作。比例阀有多种结构形式，此处，仅以图1为例说明其工作原理：当左侧的先导比例电磁铁1获得电流时，比例阀先导阀芯2向右动作，先导油流入主阀芯3的右腔，向左推动主阀芯，使用机构做产生正向(反向)运动；反之，当主阀芯3移至另一侧，执行机构反向(正向)运动，动作的快慢与先导比例电磁铁1电流的大小成正比。当需要机构停止运动，则使先导比例电磁铁1失电，比例阀先导阀芯2、主阀芯3靠弹簧回到到中位，停止向执行机构注入的压力油，从而停止动作。

然而，通常主阀芯3的关闭要滞后于操作者发出的先导比例电磁铁1失电的指令(通常为松开手柄)，导致执行机构动作会延时停止，产生一段滑行距离，初始速度越大，停止时的滞后量越大。此外，电液比例阀中位通常为H机能，当比例阀回中位后，机构因为自身的惯性，通过中位补油，也会滑行一段距离停止。

上述两段滑行距离之和就是机构快速停止时的总滑移量。因此，当操作者快速松手柄时，执行机构会表现为停止滞后，滑移量通常比较大，不利于精准定位。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液压控制方法，以解决现有技术中的液压控制的执行机构在运动停止时滑移量较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种液压控制方法，用于对具有主控阀、第一先导电磁比例阀和第二先导电磁比例阀的液压控制系统进行控制，第一先导电磁比例阀的输出油口与主控阀的第一控制油口连接，第二先导电磁比例阀的输出油口与主控阀的第二控制油口连接，液压控制方法包括：在停止对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀通电后，控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀在预定时间内得电，使先导油流到第二控制油口或第一控制油口以推动主控阀的主控阀芯移动，从而减小液压控制系统所控制的执行机构的滑移量。

进一步地，以操作件控制对第一先导电磁比例阀和第二先导电磁比例阀的通电状态，当操作件对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀输入失电信号后，操作件对第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀输入得电信号。

进一步地，操作件对第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀施加反向制动力以使第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀得电。

进一步地，在操作件产生输入信号后，利用手柄处理模块对操作件产生的输入信号做平滑处理。

进一步地，手柄处理模块将处理后的输入信号输出给第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀。

进一步地，操作件对第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀施加的反向制动力小于操作件的控制量程的二分之一。

进一步地，操作件对第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀施加的反向制动力小于操作件的控制量程的三分之一。

进一步地，当操作件回到中位时，第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀持续一段信号下降时间后失电；在停止对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀通电后，控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀得电的预定时间大于信号下降时间。

进一步地，信号下降时间为0.4秒，控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀得电的预定时间为0.5秒。

进一步地，在停止对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀通电之前，主控阀的主控阀芯位于主控阀的第一阀位；控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀得电时，先导油推动主控阀的主控阀芯移动到主控阀的第二阀位；其中，第一阀位和第二阀位分别位于主控阀的中部阀位的相应一侧。

本发明中的液压控制方法对具有主控阀、第一先导电磁比例阀和第二先导电磁比例阀的液压控制系统进行控制，由于在停止对第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀通电后，第一先导电磁比例阀或第二先导电磁比例阀不会立即失电，且因执行机构的惯性，使得执行机构有一定的滑行距离，而本发明通过控制第二先导电磁比例阀或第一先导电磁比例阀得电一个预定的时间，便可以使先导油流入第二控制油口或第一控制油口，进而推动主控阀的主控阀芯移动，加速该主控阀芯朝向远离其原来所处于的阀位的方向移动，从而以反向制动的方式减小执行机构的滑移量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据现有技术中的两位三通电液比例阀的原理图的实施例的结构示意图；

图2示出了根据现有技术中的回转制动的实施例的原理示意图；

图3示出了根据现有技术中的伸缩制动的实施例的原理示意图；

图4示出了本发明的液压控制方法所控制的液压控制系统的原理图；

图5示出了本发明的手柄输入信号、电磁阀控制值、电磁铁实际电流、电磁阀先导压力、机构滑行位移与时间之间的一个实施例的关系图；

图6示出了本发明的手柄输入信号、电磁阀控制值、电磁铁实际电流、电磁阀先导压力、机构滑行位移与时间之间的另一个实施例的关系图；以及

图7示出了本发明中的手柄输入信号处理原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、比例电磁铁；2、先导阀芯；3、主阀芯；4、回转马达；5、制动缸；6、截止阀；7、伸油缸；8、溢流阀；10、主控阀；11、第一控制油口；12、第二控制油口；20、第一先导电磁比例阀；30、第二先导电磁比例阀；40、伸缩缸；50、截止阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以起重机吊臂伸缩为例，吊臂伸缩时需仰角达到80°，在吊臂几乎直立于地面的情况下，油缸带吊臂进行伸缩，经测试，吊臂以220mm/s速度缩停时，滑行位移达到40～50mm。滑行距离过大对于吊臂伸缩的准确对孔很不利；此外，若当检测信号失效，油缸高速伸缩停止滑移过大会冲撞安全防护装置，造成事故。

目前，为了提高机构的准确定位，通常是利用或增加机械制动装置，如：制动器、液压制动元件，即利用制动缸、截止阀或泄压阀来实现。

图1为两位三通电液比例阀的原理图。当左侧的比例电磁铁1得电时，推动先导阀芯2右移，先导油进入主阀芯3左端面，推动主阀芯右移，使得左侧的工作油口接通；反之，当右侧的比例电磁铁得电时，使得右侧的工作油口接通。

图2为回转制动的原理示意图，当回转马达4减速至停止时，关闭制动缸5，实现制动。制动缸5制动是静制动，只适用于回转极低速或静止时制动，若高速制动，会产生冲击、对机构产生损害、严重时造成安全事故。

图3为伸缩制动的原理图，关闭截止阀6，伸缩没有动作，但截止阀6也是静制动，运动中不允许关闭，以伸油缸7为例：无杆腔进油，有杆腔出油，有杆腔和无杆腔压力将增至很大，甚至发生爆缸，需要旁接溢流阀8才可以实现制动时泄压，但是控制时需和截止阀6匹配，以防蓄流冲击，并且增加了系统控制点，增加了复杂度。

在现有技术中，除了添加制动元件，并没有其它解决停止滑移的方法，并且制动元件原则上只能实现低速或静制动。

可见，在起重机控制系统中，现有技术中只能通过增加外部制动元件实现动作的准确定位，并且，因为关停时原则上只能实现静制动，所以运动停止时产生的滑移无法有效减缓或消除。

为了解决现有技术中的上述技术问题，本实施例提供了一种液压控制方法，请参考图4至图6，该液压控制方法用于对具有主控阀10、第一先导电磁比例阀20和第二先导电磁比例阀30的液压控制系统进行控制，第一先导电磁比例阀20的输出油口与主控阀10的第一控制油口11连接，第二先导电磁比例阀30的输出油口与主控阀10的第二控制油口12连接，液压控制方法包括：在停止对第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30通电后，控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20在预定时间内得电，使先导油流到第二控制油口12或第一控制油口11以推动主控阀10的主控阀芯移动，从而减小液压控制系统所控制的执行机构的滑移量。

本实施例中的液压控制方法对具有主控阀10、第一先导电磁比例阀20和第二先导电磁比例阀30的液压控制系统进行控制，由于在停止对第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30通电后，第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30不会立即失电，且因执行机构的惯性，使得执行机构有一定的滑行距离，而本发明通过控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电一个预定的时间，便可以使先导油流入第二控制油口12或第一控制油口11，进而推动主控阀10的主控阀芯移动，加速该主控阀芯朝向远离其原来所处于的阀位的方向移动，从而以反向制动的方式减小执行机构的滑移量。

在本实施例中，以操作件控制对第一先导电磁比例阀20和第二先导电磁比例阀30的通电状态，当操作件对第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30输入失电信号后，操作件对第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20输入得电信号。

本实施例中的操作件为操作手柄，该操作手柄位于中位时，第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30均失电，当操作手柄向正向位置移动时，第一先导电磁比例阀20得电，当操作手柄向反向位置移动时，第二先导电磁比例阀30得电。

在本实施例中，操作件对第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20施加反向制动力以使第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电。

本实施例利用操作件来控制第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30，可以比较方便地控制两者得电和失电。本实施例中的操作件为操作手柄，根据实际情况，也可以利用开关来控制先导电磁比例阀的得、失电。

在本实施例中，在操作手柄产生输入信号后，利用手柄处理模块对操作手柄产生的输入信号做平滑处理。

如图7所示，手柄信号输入控制器后要经过一个信号处理模块，将阶跃式的输入做平滑处理(增加上升沿、下降沿)再输出给电磁阀，这样减缓系统开启和关闭冲击。手柄处理模块是信号处理的通用模块，是必需必要的。本申请考虑的是在不改变手柄信号处理模式的前提下，增加反向制动，以应对快速关停造成的滑移。

为了控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电或失电，手柄处理模块将处理后的输入信号输出给第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20。

如图5和图6所示，由于滑行位移曲线变化与施加的反向制动值大小和施加的制动时间有关。一般而言，施加的反向制动力越大，制动时间越长，滑行位移越小。同时，反向制动力大小和时间有合理的选取范围。制动力过大，会造成反向冲击，使油缸停止不平缓。

优选地，操作件对第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20施加的反向制动力小于操作件的控制量程的二分之一。

优选地，操作件对第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20施加的反向制动力小于操作件的控制量程的三分之一。经测试，合理的反向制动力取值小于操作手柄控制量程1/3。

在本实施例中，当操作件回到中位时，第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30持续一段信号下降时间后失电；在停止对第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30通电后，控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电的预定时间大于信号下降时间。

在本实施例中，信号下降时间为0.4秒，控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电的预定时间为0.5秒。

反向制动时间(预定时间)过长会失去制动效果，反向制动时间应略大于手柄关闭的下降沿时间，如手柄关闭下降沿时间为0.4s，反向制动时间则取0.5s为宜。

试验测试，反向制动有较好的制动效果，能减少滑移量10mm以上，滑移量减少1/4以上。

在本实施例中，在停止对第一先导电磁比例阀20或第二先导电磁比例阀30通电之前，主控阀10的主控阀芯位于主控阀10的第一阀位；控制第二先导电磁比例阀30或第一先导电磁比例阀20得电时，先导油推动主控阀10的主控阀芯移动到主控阀10的第二阀位；其中，第一阀位和第二阀位分别位于主控阀10的中部阀位的相应一侧。

本实施例中的工作原理为：在手柄信号回中位时，对相应的先导电磁比例阀施加反向力，使主控阀以某个开度开启一段时间，从而使正向的减速度增大，机构快速停止，减小停止滑移。

本文提出了的液压控制方法以三位四通比例电磁阀控制起重机伸缩为例说明如下：

比例控制阀组主要由几部分组成：第一先导电磁比例阀20、第二先导电磁比例阀30和主控阀10。该比例控制阀组上设置有进油口P、回油口L、反馈油口Ls1、控制油口C、第一工作油口A1和第二工作油口B1。

当第一先导电磁比例阀20得电时，主阀芯左移，比例控制阀组的第一工作油口A1与伸缩缸40的A口导通，液压油通过截止阀50流到伸缩缸40的有杆腔，系统做缩运动；当第二先导电磁比例阀30得电时，主阀芯右移，比例控制阀组的第二工作油口B1与伸缩缸40的B口导通，系统做伸运动。

以缩臂为例：当手柄回到中位时，第一先导电磁比例阀20失电，有杆腔停止进油，油缸在惯性力下仍会继续回缩一段距离。经测试220mm/s高速缩臂停止时，滑行距离有40～50mm。

因为控制的平稳性需要，手柄回中位后，第一先导电磁比例阀20并不是立即失电，而是有一段信号下降时间，信号不是突然撤掉，而是以某个斜坡下降，如图5和图6中的“缩臂停止时滑行控制曲线”对应的手柄输入信号、电磁阀控制值、电磁铁实际电流和电磁先导压力与时间之间的关系，当手柄信号突然为零时，电磁阀控制值、电磁阀电流以及先导压力都有一段向下的斜坡，然后停止。

如图5和图6所示，观察其各自的最后一个坐标图，产生的滑行位移分为两段：一段是从手柄信号撤掉——先导压力降为零对应的“比例阀回中位滑行距离”，另一段是先导压力为零以后机构惯性滑移的“中位惯性滑行距离”。

若当手柄回中位时，对第二先导电磁比例阀30施加一个反向控制力，见图5和图6中的第二个坐标图中的“反向制动控制值”，从而第二先导电磁比例阀30生成了“反向制动电流”，在第二先导电磁比例阀30上产生了“反向制动先导压”，第二先导电磁比例阀30开启会拖动主控阀10的阀芯快速关闭，并维持反向开启一段时间，此时机构滑行位移斜率会减缓，位移量减小。

本实施反向制动的电流是恒定值，也可结合需用采用曲线、脉冲等其它类型信号实施。

在本实施例中，反向制动力的选取电磁阀电流控制量程的1/3为佳，反向制动时间应略大于手柄信号停止的下降时间。

本申请可以应用在起重机上车操控性提升项目上，对减少回转停止滑移和伸缩停止滑移都有较明显的效果。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、本实施例采用反向制动能减少机构高速急停的滑移量，能减少滑移1/4以上，效果明显；

2、反向制动不需要增加外部元器件，只需修改控制程序，不增加成本，不会增加控制故障点；

3、反向制动平缓、没有冲击，能实现高速急停，而外部控制一般都是静态制动，不允许动态制动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压控制方法，用于对具有主控阀(10)、第一先导电磁比例阀(20)和第二先导电磁比例阀(30)的液压控制系统进行控制，所述第一先导电磁比例阀(20)的输出油口与所述主控阀(10)的第一控制油口(11)连接，所述第二先导电磁比例阀(30)的输出油口与所述主控阀(10)的第二控制油口(12)连接，其特征在于，所述液压控制方法包括：

在停止对所述第一先导电磁比例阀(20)或所述第二先导电磁比例阀(30)通电后，控制所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)在预定时间内得电，使先导油流到所述第二控制油口(12)或所述第一控制油口(11)以推动所述主控阀(10)的主控阀芯移动，从而减小所述液压控制系统所控制的执行机构的滑移量。

2.根据权利要求1所述的液压控制方法，其特征在于，以操作件控制对所述第一先导电磁比例阀(20)和所述第二先导电磁比例阀(30)的通电状态，当所述操作件对所述第一先导电磁比例阀(20)或所述第二先导电磁比例阀(30)输入失电信号后，所述操作件对所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)输入得电信号。

3.根据权利要求2所述的液压控制方法，其特征在于，所述操作件对所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)施加反向制动力以使所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)得电。

4.根据权利要求2所述的液压控制方法，其特征在于，在所述操作件产生输入信号后，利用手柄处理模块对所述操作件产生的输入信号做平滑处理。

5.根据权利要求4所述的液压控制方法，其特征在于，所述手柄处理模块将处理后的输入信号输出给所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)。

6.根据权利要求2所述的液压控制方法，其特征在于，所述操作件通过输出输入信号对所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)所产生的反向制动力小于所述操作件的控制量程的二分之一。

7.根据权利要求2所述的液压控制方法，其特征在于，所述操作件通过输出输入信号对所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)所产生的反向制动力小于所述操作件的控制量程的三分之一。

8.根据权利要求2所述的液压控制方法，其特征在于，当所述操作件回到中位时，所述第一先导电磁比例阀(20)或所述第二先导电磁比例阀(30)持续一段信号下降时间后失电；在停止对所述第一先导电磁比例阀(20)或所述第二先导电磁比例阀(30)通电后，控制所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)得电的预定时间大于所述信号下降时间。

9.根据权利要求8所述的液压控制方法，其特征在于，所述信号下降时间为0.4秒，控制所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)得电的预定时间为0.5秒。

10.根据权利要求1所述的液压控制方法，其特征在于，在停止对所述第一先导电磁比例阀(20)或所述第二先导电磁比例阀(30)通电之前，所述主控阀(10)的主控阀芯位于所述主控阀(10)的第一阀位；控制所述第二先导电磁比例阀(30)或所述第一先导电磁比例阀(20)得电时，先导油推动所述主控阀(10)的主控阀芯移动到所述主控阀(10)的第二阀位；其中，所述第一阀位和所述第二阀位分别位于所述主控阀(10)的中部阀位的相应一侧。