CN105714873B - 挖掘机液压控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机液压控制，为解决现有挖掘机液压控制模式由人工控制切换问题；提供一种挖掘机液压控制系统，包括控制器、压力传感器、流量控制装置，流量控制装置的电控端与控制器连接；控制器内预设主泵压力预设值和先导压力预设值；本发明通过检测相关液压油的参数进行判断机器处于平地工况还是处于挖掘工况工况，自动在两种工作工况模式下进行切换，在提高机器的工作效率的前提下，还降低操作手的工作强度。

Description

挖掘机液压控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机液压控制，更具体地说，涉及一种挖掘机液压控制系统及控制方法。

背景技术

现有挖掘机为了适应不同的工况，需要设置不同的工作模式，比如平地模式、挖沟模式等，模式被激活后由控制器发出信号，通过控制电磁阀的换向可改变主控阀到各工作油缸的液压油的分配比例，控制各油缸的速度，提供更好的操作性体验。目前要实现模式的选择切换需要由用户显示面板上进行手动选择，但在实际中发现很多操作者并非机器的购买者，其对各种模式所适应的工况并不了解，也不知道如何切换，习惯于用默认模式应对一切工况，因此未能得到较好的操作体验，也降低了工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机液压控制模式由人工控制切换问题，而提供一种在不同工作模式间自动切换的挖掘机液压控制方法。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机液压控制系统，包括主泵、铲斗油缸、动臂油缸、斗杆油缸、先导油源；包括通过管路对应连接在铲斗油缸、动臂油缸、斗杆油缸与主泵之间的铲斗油缸控制阀、动臂油缸控制阀、斗杆油缸控制阀；包括各自通过先导管路与对应的铲斗油缸控制阀、动臂油缸控制阀、斗杆油缸控制阀连接控制对应控制阀的铲斗控制先导阀、动臂控制先导阀、斗杆控制先导阀，铲斗控制先导阀、动臂控制先导阀、斗杆控制先导阀均与所述先导油源连接，即先导油源向铲斗控制先导阀、动臂控制先导阀、斗杆控制先导阀提供压力液压油；其特征在于还包括控制器、与控制器连接用于检测主泵泵口压力的主泵压力传感器、动臂提升先导压力传感器、铲斗回收先导压力传感器、斗杆回收先导压力传感器；在斗杆油缸控制阀与主泵的连接油路上设置有流量控制装置，所述的流量控制装置的电控端与所述控制器连接；所述控制器内预设主泵压力预设值和先导压力预设值；

当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值时所述控制器控制所述流量控制装置减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；

当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零时所述控制器控制流量控制装置增加自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量。

在本发明中，斗杆回收先导压力值是斗杆执行回收动作时斗杆油缸控制阀的先导控制端的先导压力值，该端的先导液压油推动斗杆油缸控制阀的阀芯移动从而实现斗杆的回收动作；同样动臂提升先导压力值是动臂执行提升动作时动臂油缸控制阀的先导控制端的先导压力值，该端的先导液压油推动动臂油缸控制阀的阀芯移动从而实现动臂的提升动作；铲斗回收先导压力值是铲斗执行回收动作时铲斗油缸控制阀的先导控制端的先导压力值，该端的先导液压油推动铲斗油缸控制阀的阀芯移动从而实现铲斗的回收的动作。

在本发明中，通检测主泵泵口压力值、斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值的压力值来判断挖掘机的工作状况，当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值，并保持0.5秒以上；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值，并保持0.5秒以上时，说明此时挖掘机是在进行挖掘作业，在挖掘作业时优先动臂油缸的用油，可提高机器的作业效率，因此在此时流量控制装置减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量，使主泵泵出的液压油更多地流向动臂油缸控制阀，优先满足动臂油缸的用油。当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值，并保持0.5秒以上、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零，并保持0.5秒以上时，此时认为挖掘机是在进行平地作业，平地作业时挖掘机的铲斗基本上不动，动臂动作幅度较小，主要是斗杆来回摆动，因此在这种作业工况下优先斗杆油缸的用油可以提高挖掘机的平地效率，所以此时流量控制装置增加自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量，使主泵泵出的液压油更多地流向斗杆油缸控制阀，优先满足斗杆油缸的用油。铲斗回收先导压力值为零是指铲斗回收先导压力不足以推动铲斗控制先导阀的阀芯移动，有时虽然铲斗回收先导压力值的数值虽然不为零，具有一定的压力值，但该压力值的液压油不足于推动铲斗控制先导阀的阀芯移动而控制改变铲斗油缸的动作，对铲斗控制先导阀的控制来说不是有效的控制压力，这种情况下该铲斗回收先导压力值也认为是零。本发明通过检测相关液压油的参数进行判断机器处于何种工况，自动在两种工作模式下进行切换，在提高机器的工作效率的前提下，还降低操作手的工作强度。

上述挖掘机液压控制系统中，还包括液压油源，所述流量控制装置包括流量调节阀、通断开关电磁阀；所述流量调节阀连接在斗杆油缸控制阀与主泵泵口连接管路上，通断开关电磁阀连接在流量调节阀的控制端与液压油源之间的连接连接管路上，所述通断开关电磁阀的电控端与所述控制器连接。由于液压油源的作用是提供控制流量调节阀的压力用油，因此该液压油液通常是向先导控制油路供油的先导泵，也即先导油源。流量调节阀具有两个工作位，阀芯处于不同工作位时，从流量调节阀的进油口至出油口的阀口开度不同，当需要减少流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量时，流量调节阀的阀芯处于阀口开度较小的工作位，当需要增加流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量时，流量调节阀的阀芯处于阀口开度较大的工作位。通断开关电磁阀的通断控制决定流量调节阀处于工作位。

上述挖掘机液压控制系统中，所述主泵包括左泵和右泵，所述斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀和斗杆控制阀，所述斗杆控制阀和斗杆合流阀的对应工作出油口连接合流后分别与斗杆油缸的大腔和小腔连接，所述斗杆控制阀的工作进油口与所述右泵泵口连接，所述斗杆合流阀的工作进油口与所述左泵的泵口连接，所述流量调节阀设置在所述斗杆合流阀的工作进油口与所述左泵的泵口之间的管路上。进一步地，所述主泵压力传感器包括检测左泵泵口压力值的左泵压力传感器和检测右泵泵口压力值的右泵压力传感器，所述主泵本口压力值为所述左泵泵口压力值和右泵泵口压力值的平均值。

本发明为实现其目的的另一技术方案是这样的：公开一种挖掘机液压控制方法，其特征在于其步骤如下：

获取主泵泵口压力值、斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值；

当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值时减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；

当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零时增加自主泵流向斗杆油缸控制阀的液压油的流量。

上述挖掘机液压控制方法中，当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值且保持0.5秒以上或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值并保持0.5秒以上时减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零，并保持0.5秒以上时增加自主泵流向斗杆油缸控制阀的液压油的流量。保持0.5秒以上可以避免出现瞬时的无效尖峰压力值造成系统误判。

上述挖掘机液压控制方法中，所述主泵泵口压力值为挖掘机左泵和右泵的压力平均值。

上述挖掘机液压控制方法中，所述主泵压力预设值为挖掘机处于挖掘工况时主泵泵口压力值和挖掘机处于平地时主泵泵口压力值之间的一个数值，本发明中，所述主泵压力预设值为20MPa。所述先导压力预设值为1MPa。

本发明与现有技术相比，本发明通过检测相关液压油压力的参数进行判断机器处于何种工况，自动在两种工作模式下进行切换，在提高机器的工作效率的前提下，还降低操作手的工作强度。

附图说明

图1是本发明挖掘机液压控制系统的原理图。

图中零部件名称及序号：

铲斗油缸1、动臂油缸2、斗杆合流阀3、斗杆油缸4、斗杆控制阀5、流量调节阀6、铲斗油缸控制阀8、动臂合流阀9、左泵压力传感器10、右泵压力传感器11、先导泵12、右泵13、左泵14、控制器15、发动机16、通断开关电磁阀17、动臂控制阀18、动臂提升先导压力传感器19、铲斗回收先导压力传感器20、右先导阀21、左先导阀22、斗杆回收先导压力传感器23。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本实施例中的挖掘机液压控制系统包括铲斗油缸1、动臂油缸2、斗杆合流阀3、斗杆油缸4、斗杆控制阀5、流量调节阀6、铲斗油缸控制阀8、动臂合流阀9、左泵压力传感器10、右泵压力传感器11、先导泵12、右泵13、左泵14、控制器15、发动机16、通断开关电磁阀17、动臂控制阀18、动臂提升先导压力传感器19、铲斗回收先导压力传感器20、右先导阀21、左先导阀22、斗杆回收先导压力传感器23。

发动机16驱动先导泵12、右泵13、左泵14；斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀3和斗杆控制阀5，右泵13的泵口通过一个单向阀与斗杆控制阀5的工作进油口连接，左泵14的泵口通过串接的单向阀和流量调节阀6与斗杆合流阀3的工作进油口连接。斗杆合流阀3和斗杆控制阀5的两个工作出油口对应连接合流后对应与斗杆油缸4的有杆腔(小腔)和无杆腔(大腔)连接。

右泵13的泵口还通过一个单向阀与铲斗油缸控制阀8的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀8的两个工作出油口对应与铲斗油缸1的有杆腔(小腔)和无杆腔(大腔)连接。

动臂油缸控制阀包括动臂控制阀18和动臂合流阀9，其中动臂控制阀18的工作进油口通过一个单向阀与左泵14的泵口连接，右泵13的泵口与动臂合流阀9的进油口连接，动臂合流阀9的工作出油口与一个单向阀串联后与动臂控制阀18的一个工作出油口连接合流后与动臂油缸2的无杆腔连接，动臂控制阀18的另一个工作出油口与动臂油缸2的有杆腔连接。

右先导阀21、左先导阀22均与先导泵12连接(图中未示出连接)，其中左先导阀22的先导控制输出端与斗杆合流阀3和斗杆控制阀5液控端连接。

右先导阀21中具有铲斗油缸先导控制阀和动臂油缸先导控制阀两联先导阀，其中铲斗油缸先导控制阀的先导控制输出端与铲斗油缸控制阀8的先导液控端连接，动臂油缸先导控制阀的先导控制输出端与动臂合流阀9和动臂控制阀18的先导液控端连接。

上述左先导阀22、铲斗油缸先导控制阀和动臂油缸先导控制阀的先导控制输出端均具有两路，对应连接铲斗油缸控制阀、动臂油缸控制阀、斗杆油缸控制阀两端的液控端，图1中仅画出了每个先导控制阀的其中一路先导控制油路，另一路未在图中示出。其中在图1中示出的是左先导阀22与斗杆油缸控制阀的回收动作先导液控端的连接，当斗杆油缸控制阀的回收动作先导液控端具有推动斗杆油缸控制阀的阀芯移动的有效先导压力时，斗杆作回收动作；同样在图1中，铲斗油缸先导控制阀连接的是铲斗油缸控制阀8的铲斗回收先导控制端，当该端具有有效的先导压力时，铲斗油缸控制阀8控制铲斗油缸使铲斗执行回收或伸展动作；动臂油缸先导控制阀连接的是动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导控制端，当该端具有有效的先导压力时，动臂油缸控制阀控制动臂油缸使动臂执行提升动作。

在本实施例的挖掘机液压控制系统中还包括控制器15、与控制器15连接的动臂提升先导压力传感器19、铲斗回收先导压力传感器20、斗杆回收先导压力传感器23、左泵压力传感器10、右泵压力传感器11和通断开关电磁阀17。其中动臂提升先导压力传感器19用于检测动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端的动臂提升先导压力，铲斗回收先导压力传感器20用于检测铲斗油缸控制阀的先导液控端的铲斗回收先导压力，斗杆回收先导压力传感器23用于检测斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端的斗杆回收先导压力；左泵压力传感器10、右泵压力传感器11分别用于检测的是左泵14和右泵13泵口处的压力值，然后由控制器15计算其平均值作为主泵的泵口压力。通断开关电磁阀17设置在流量调节阀6与先导泵12的连接管路上。在控制器15中设置有主泵压力预设值和先导压力预设值。其中主泵压力预设值为20MPa、先导压力预设值为1MPa。

在本实施例的挖掘机液压控制系统中挖掘机液压控制方法是：控制器6通过动臂提升先导压力传感器19、铲斗回收先导压力传感器20、斗杆回收先导压力传感器23分别获取斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力、铲斗回收先导压力，通过左泵压力传感器10、右泵压力传感器11获取右泵13和左泵14泵口处的压力值并计算其平均值作为主泵泵口压力值。将获取的各压力值与预设的压力值进行对比。

当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值，并保持0.5秒以上；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值，并保持0.5秒以上时，说明此时挖掘机是在进行挖掘作业，在挖掘作业时优先动臂油缸的用油，可提高机器的作业效率，因此在此时控制器发出电信号使通断开关电磁阀处于导通状态，先导泵泵出的液压油经过通断开关电磁阀流至流量调节阀，推动流量调节阀6换向切换至下位，流量调节阀6处于该工作时，其阀口开度较小，从而减少流至斗杆合流阀3的液压油流量，达到使动臂油缸用于优先斗杆油缸的目的。

当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值，并保持0.5秒以上，同时斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零，并保持0.5秒以上时，此时认为挖掘机是在进行平地作业，平地作业时挖掘机的铲斗基本上不动，动臂动作幅度较小，主要是斗杆来回摆动实现平地动作，因此在这种作业工况下优先斗杆油缸的用油可以提高挖掘机的平地效率，所以此时控制器使通断开关电磁阀处于截止状态，先导泵泵出的液压油不能经过通断开关电磁阀流至流量调节阀，流量调节阀6换向切换至上位，流量调节阀6处于该工作时，其阀口开度较大，从而增加流至斗杆合流阀3的液压油流量，达到使斗杆油缸用于优先动臂油缸的目的。

本发明通过检测相关液压油的参数进行判断机器处于何种工况，自动在两种工作模式下进行切换，在提高机器的工作效率的前提下，还降低操作手的工作强度。

Claims (9)

1.一种挖掘机液压控制系统，包括主泵、铲斗油缸、动臂油缸、斗杆油缸、先导油源；包括通过管路对应连接在铲斗油缸、动臂油缸、斗杆油缸与主泵之间的铲斗油缸控制阀、动臂油缸控制阀、斗杆油缸控制阀；包括各自通过先导管路与对应的铲斗油缸控制阀、动臂油缸控制阀、斗杆油缸控制阀连接控制对应控制阀的铲斗控制先导阀、动臂控制先导阀、斗杆控制先导阀，铲斗控制先导阀、动臂控制先导阀、斗杆控制先导阀均与所述先导油源连接；其特征在于还包括控制器、与控制器连接用于检测主泵泵口压力的主泵压力传感器、动臂提升先导压力传感器、铲斗回收先导压力传感器、斗杆回收先导压力传感器；在斗杆油缸控制阀与主泵的连接油路上设置有流量控制装置，所述流量控制装置的电控端与所述控制器连接；所述控制器内预设主泵压力预设值和先导压力预设值；

当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值时所述控制器控制所述流量控制装置减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；

当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零时所述控制器控制流量控制装置增加自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量。

2.根据权利要求1所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于还包括液压油源，所述流量控制装置包括流量调节阀、通断开关电磁阀；所述流量调节阀连接在斗杆油缸控制阀与主泵泵口连接管路上，通断开关电磁阀连接在流量调节阀的控制端与液压油源之间的连接连接管路上，所述通断开关电磁阀的电控端与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于所述主泵包括左泵和右泵，所述斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀和斗杆控制阀，所述斗杆控制阀和斗杆合流阀的对应工作出油口连接合流后分别与斗杆油缸的大腔和小腔连接，所述斗杆合流阀的工作进油口与所述左泵泵口连接，所述斗杆控制阀的工作进油口与所述右泵的泵口连接，所述流量调节阀设置在所述斗杆合流阀的工作进油口与所述左泵的泵口之间的管路上。

4.根据权利要求3所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于所述主泵压力传感器包括检测左泵泵口压力值的左泵压力传感器和检测右泵泵口压力值的右泵压力传感器，所述主泵泵口压力值为所述左泵泵口压力值和右泵泵口压力值的平均值。

5.一种挖掘机液压控制方法，其特征在于其步骤如下：

获取主泵泵口压力值、斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值；

当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值；或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值时减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；

当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值，斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零时增加自主泵流向斗杆油缸控制阀的液压油的流量。

6.根据权利要求5所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于所述主泵泵口压力值为挖掘机左泵和右泵的压力平均值。

7.根据权利要求5或6所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于所述主泵压力预设值为20MPa。

8.根据权利要求5所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于所述先导压力预设值为1MPa。

9.根据权利要求5所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于当主泵泵口压力值大于主泵压力预设值且保持0.5秒以上或斗杆回收先导压力值、动臂提升先导压力值、铲斗回收先导压力值均大于先导压力预设值并保持0.5秒以上时减少自主泵流向斗杆油缸控制阀方向的液压油的油量；当主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值、斗杆回收先导压力值和动臂提升先导压力值均大于先导压力预设值而铲斗回收先导压力值为零，并保持0.5秒以上时增加自主泵流向斗杆油缸控制阀的液压油的流量。