CN106542450B - 旋挖钻机及其防掉速控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋挖钻机及其防掉速控制方法、装置和系统。该方法包括：判断主卷扬是否处于快速提升工况；若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油。本发明在发动机没有掉速时，主泵功率阀单独起作用，控制泵功率；在发动机掉速时，利用电磁阀对主泵和副泵进行时差控制，主泵多路阀先打开，副泵多路阀后打开，从而减少了发动机启动瞬间的负载扭矩，解决了旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

Description

旋挖钻机及其防掉速控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机及其防掉速控制方法、装置和系统。

背景技术

在工程机械液压系统中，尤其在旋挖钻机系统中，旋挖钻机钻头钻杆质量大，起升惯性大，在主卷扬提升过程中只有克服了这种惯性才能完成主卷扬提升动作。主卷扬的提升依靠主卷扬马达提供动力，在提升开始的瞬间由于钻头、钻杆所产生的大惯性，主卷扬马达的压力有一个较大波动，一段时间后才趋向平缓，而主卷扬马达是由主泵和副泵提供动力，尤其是主卷扬“快速”提升动作时，主泵和副泵同时为主卷扬马达提供动力。因此，在主卷扬“快速”提升动作开始的瞬间，主泵和副泵的压力与主卷扬马达的压力一样产生了一个较大波动，一段时间后才趋向平缓，这样就造成了主泵和副泵的总功率有了一个较大的突变，如若不对主泵的功率加以限制，主泵和副泵的吸收功率将大于发动机功率，发动机会出现掉速，若发动机掉速超过某一范围，发动机将会出现熄火现象，这对旋挖钻机钻孔作业及发动机寿命产生很大影响，严重时会威胁到人的生命安全。

现有极限载荷控制技术主要根据发动机的目标转速与实际转速的差值，对变量泵的功率进行控制，使变量泵的输入功率小于发动机的输出功率，从而实现发动机的掉速控制。

现有极限载荷控制技术的缺点主要是当检测到发动机的目标转速与实际转速的差值达到某一限定值以后，才对变量泵的功率进行控制，这样的控制方法具有严重的滞后性，再加上变量泵的功率控制需要一定的响应时间，这就造成了发动机的转速出现了掉速一段时间后，再次回到原来转速的现象。这样的控制方法，虽然解决了发动机熄火问题，但是在主卷扬提升的开始阶段，总是出现掉速现象。这种状况所出现的频繁掉速与增速，一方面影响到了发动机的使用寿命，另一方面造成了液压系统的冲击，从而严重影响了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种旋挖钻机及其防掉速控制方法、装置和系统，能够有效改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，可以减小液压系统的冲击，提高旋挖钻机作业工作中的稳定性。

根据本发明的一个方面，提供一种旋挖钻机防掉速控制方法，包括：

判断主卷扬是否处于快速提升工况；

若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油。

在本发明的一个实施例中，在打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油的步骤之后，所述方法还包括：

判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值；

若发动机当前掉速值大于预定掉速值，则根据当前掉速值实时调节功率比例减压阀的输入电流值。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

若主卷扬处于快速提升工况，则判断主卷扬是否开始提升；

若主卷扬开始提升，则通过调节功率比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的功率调节为最小；

将第一主泵和第二主泵的功率在最小值保持第二预定时间后，通过调节功率比例减压阀将第一主泵和第二主泵的功率调节为初始值，之后执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

若主卷扬开始提升，则通过调节排量比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的排量调节为最小；

将第一主泵和第二主泵的排量在最小值保持第三预定时间后，通过调节排量比例减压阀将第一主泵和第二主泵的排量调节为初始值，之后执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤。

在本发明的一个实施例中，判断主卷扬是否处于快速提升工况的步骤包括：

判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号；

若检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况；

若未检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

在本发明的一个实施例中，判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤包括：

获取发动机目标转速；

获取发动机实际转速；

根据发动机目标转速和发动机实际转速获取发动机当前掉速值；

比较发动机当前掉速值与预定掉速值，以判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值。

在本发明的一个实施例中，判断主卷扬是否开始提升的步骤包括：

判断主泵先导油路的压力值是否大于预定压力；

若主泵先导油路的压力值大于预定压力，则判定主卷扬开始提升；

若主泵先导油路的压力值不大于预定压力，则判定主卷扬未开始提升。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机防掉速控制装置，包括第一识别模块和副泵阀开启模块，其中：

第一识别模块，用于判断主卷扬是否处于快速提升工况；

副泵阀开启模块，用于根据第一识别模块的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括第二识别模块和掉速调节模块，其中：

第二识别模块，用于在副泵阀开启模块打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油之后，判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值；

掉速调节模块，用于根据第二识别模块的判断结果，若发动机当前掉速值大于预定掉速值，则根据当前掉速值实时调节功率比例减压阀的输入电流值。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括第三识别模块、功率调整模块和功率恢复模块，其中：

第三识别模块，用于根据第一识别模块的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则判断主卷扬是否开始提升；

功率调整模块，用于根据第三识别模块的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节功率比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的功率调节为最小；

功率恢复模块，用于将第一主泵和第二主泵的功率在最小值保持第二预定时间后，通过调节功率比例减压阀将第一主泵和第二主泵的功率调节为初始值，之后指示第二识别模块执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括排量调整模块和排量恢复模块，其中：

排量调整模块，用于根据第三识别模块的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节排量比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的排量调节为最小；

排量恢复模块，将第一主泵和第二主泵的排量在最小值保持第三预定时间后，通过调节排量比例减压阀将第一主泵和第二主泵的排量调节为初始值，之后指示第二识别模块执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

在本发明的一个实施例中，第一识别模块具体用于判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号；若检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况；若未检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

在本发明的一个实施例中，第二识别模块包括目标转速获取单元、实际转速获取单元、掉速值获取单元和比较单元，其中：

目标转速获取单元，用于获取发动机目标转速；

实际转速获取单元，用于获取发动机实际转速；

掉速值获取单元，用于根据发动机目标转速和发动机实际转速获取发动机当前掉速值；

比较单元，用于比较发动机当前掉速值与预定掉速值，以判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值。

在本发明的一个实施例中，第三识别模块具体用于判断主泵先导油路的压力值是否大于预定压力；若主泵先导油路的压力值大于预定压力，则判定主卷扬开始提升；若主泵先导油路的压力值不大于预定压力，则判定主卷扬未开始提升。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机防掉速控制系统，其特征在于，包括如上述任一实施例所述的旋挖钻机防掉速控制装置。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括主泵多路阀和副泵多路阀，其中：

主泵多路阀和副泵多路阀，用于根据旋挖钻机防掉速控制装置的指示，对主泵和副泵进行时差控制。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括功率控制调节器、功率比例减压阀、排量限制调节器和排量比例减压阀，其中：

旋挖钻机防掉速控制装置通过调节功率比例减压阀，控制功率控制调节器，以调节主泵功率；

旋挖钻机防掉速控制装置通过调节排量比例减压阀，控制排量限制调节器，以调节主泵排量。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机，包括如上述任一实施例所述的旋挖钻机防掉速控制系统、或者如上述任一实施例的旋挖钻机防掉速控制装置。

本发明可以解决旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，从而减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明旋挖钻机防掉速控制系统一个实施例的示意图。

图2为本发明旋挖钻机防掉速控制装置一个实施例的示意图。

图3为本发明旋挖钻机防掉速控制装置另一实施例的示意图。

图4为本发明一个实施例中第二识别模块的示意图。

图5为本发明旋挖钻机防掉速控制方法一个实施例的示意图。

图6为本发明旋挖钻机防掉速控制方法另一实施例的示意图。

图7为本发明一个实施例中旋挖钻机主泵的功率曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明旋挖钻机防掉速控制系统一个实施例的示意图。如图1所示，所述系统包括主卷扬快速提升动作按钮2、旋挖钻机防掉速控制装置3、发动机7、第一主泵8、第二主泵9、副泵10、主泵多路阀13、副泵多路阀14、主卷扬马达15、液压先导手柄12和电磁阀16，其中：

发动机7通过联轴器与第一主泵8、第二主泵9和副泵10相连接；第一主泵8和第二主泵9通过管路与主泵多路阀13相连，主泵多路阀13通过管路与主卷扬马达15相连；副泵10通过管路与副泵多路阀14相连，副泵多路阀14通过管路与主卷扬马达15相连。

主泵多路阀13的控制油路通过管路与液压先导手柄12相连；副泵多路阀14的控制油路通过管路与电磁阀16相连，电磁阀16通过管路与液压先导手柄12相连。

旋挖钻机防掉速控制装置3分别与主卷扬快速提升动作按钮2和电磁阀16连接。

旋挖钻机防掉速控制装置3，用于在主卷扬快速提升动作按钮2有输出信号后，延时第一预定时间后，触发电磁阀16导通，以便液压先导手柄12的压力信号输出给副泵多路阀14，副泵多路阀14打开，副泵10向主卷扬马达15供油。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机防掉速控制系统，在发动机没有掉速时，主泵功率阀单独起作用，控制泵功率；在发动机掉速时，利用电磁阀对主泵和副泵进行时差控制，主泵多路阀先打开，副泵多路阀后打开，从而减少了发动机启动瞬间的负载扭矩，解决了旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述系统还可以包括压力传感器11、功率比例减压阀5、排量比例减压阀17、功率调节器6和排量限制调节器18，其中：

旋挖钻机防掉速控制装置3分别与功率比例减压阀5和排量比例减压阀17连接，功率比例减压阀5与功率调节器6连接，排量比例减压阀17与排量限制调节器18连接；功率调节器6分别与第一主泵8和第二主泵9连接，排量限制调节器18分别与第一主泵8和第二主泵9连接。

压力传感器11安装于主泵多路阀13的控制管路与液压先导手柄12之间的管路上，旋挖钻机防掉速控制装置3与压力传感器11连接。

压力传感器11，用于获取主泵多路阀13的先导油路的控制压力信号。

在本发明一个实施例中，也可以采用压力开关来代替压力传感器11实现相关功能。

响应于主卷扬快速提升动作按钮2有输出信号，旋挖钻机防掉速控制装置3还可以用于判断压力传感器11获取的控制压力值是否大于预定压力；若所述控制压力值大于预定压力，则触发功率比例减压阀5将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为最小；并在延时第二预定时间后，触发功率比例减压阀5将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为初始值。

在进行泵功率调节的同时，响应于主卷扬快速提升动作按钮2有输出信号，旋挖钻机防掉速控制装置3还用于判断压力传感器11获取的控制压力值是否大于预定压力；若所述控制压力值大于预定压力，则触发排量比例减压阀17将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为最小；并在延时第三预定时间后，触发排量比例减压阀17将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为初始值。

在本发明的一个实施例中，功率调节器6可以为正比例调节器或反比例调节器。

在本发明的一个具体示例中，若功率调节器6为反比例调节器，则在所述控制压力值大于预定压力时，旋挖钻机防掉速控制装置3具体用于将功率比例减压阀5的输出电流信号瞬间调节到最大值，由于功率调节器6是一个反比例调节器，也就是将第一主泵8和第二主泵9的功率调节至最小；将功率比例减压阀5的输出电流信号在最大值处进行延时；之后，将功率比例减压阀5的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值。

在本发明的另一具体示例中，若功率调节器6为正比例调节器，则在所述控制压力值大于预定压力时，旋挖钻机防掉速控制装置3具体用于将功率比例减压阀5的输出电流信号瞬间调节到最小值，由于功率调节器6是一个正比例调节器，也就是将第一主泵8和第二主泵9的功率调节至最小；将功率比例减压阀5的输出电流信号在最小值处进行延时；之后，将功率比例减压阀5的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值。

在本发明的一个具体实施例中，功率比例减压阀5的初始设定电流值可以为200mA。

在本发明的一个实施例中，排量限制调节器18可以为正比例调节器或反比例调节器。

在本发明的一个具体示例中，若排量限制调节器18为反比例调节器，则在所述控制压力值大于预定压力时，旋挖钻机防掉速控制装置3具体用于将排量比例减压阀17的输出电流信号瞬间调节到最大值，由于排量限制调节器18是一个反比例调节器，也就是将第一主泵8和第二主泵9的排量调节至最小；将排量比例减压阀17的输出电流信号在最大值处进行延时；之后，将排量比例减压阀17的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值。

在本发明的另一具体示例中，若排量限制调节器18为正比例调节器，则在所述控制压力值大于预定压力时，旋挖钻机防掉速控制装置3具体用于将排量比例减压阀17的输出电流信号瞬间调节到最小值，由于排量限制调节器18是一个正比例调节器，也就是将第一主泵8和第二主泵9的排量调节至最小；将排量比例减压阀17的输出电流信号在最小值处进行延时；之后，将排量比例减压阀17的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值。

在本发明的一个具体实施例中，排量比例减压阀17的初始设定电流值可以为800mA。

本发明上述实施例可以利用比例阀对主泵功率阀和主泵排量限制口同时进行排量限制，同时起作用减少主泵排量，由此可以进一步改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，从而进一步减小了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机作业工作中的稳定性。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述系统还可以包括油门踏板1和发动机ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)4，其中：

旋挖钻机防掉速控制装置3与油门踏板1连接。

旋挖钻机防掉速控制装置3与发动机ECU4连接，发动机ECU4与发动机7连接。

旋挖钻机防掉速控制装置3，用于通过油门踏板1获得输出信号，经过线性转换后得到发动机7的目标转速；从与发动机ECU4连接的CAN总线获取发动机7的实际转速；根据发动机7的目标转速和实际转速，获取发动机7的当前掉速值，其中，当前掉速值为目标转速与实际转速之间的差值；判断当前掉速值是否大于预定掉速值；并在当前掉速值大于预定掉速值的状态下，将当前掉速值作为反馈信号，实时调节功率比例减压阀5的输入信号，通过PID(比例-积分-微分)的控制方式实时调节比例减压阀5的输入电流信号，进而控制功率调节器6，从而实现实时控制第一主泵8和第二主泵9的输入功率。

本发明上述实施例通过获取发动机的目标转速和实际转速，计算两者的差值，通过实时PID调节功率比例减压阀的输入电流值，同时通过减压阀对主泵正控制口进行排量限制，从而控制主泵输入功率小于发动机的输出功率，以保证发动机不掉速，在主卷扬快速提升过程中，通过实时监测主卷扬快速提升动作按钮的输出信号和多路阀一的先导油路的压力信号，判断主卷扬快速提升工况，提供一种提前预测、主副泵分时控制的旋挖钻机极限载荷控制系统。本发明能够有效改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，可以减小液压系统的冲击，提高旋挖钻机作业工作中的稳定性。

下面通过具体实施例对图1实施例中的旋挖钻机防掉速控制装置3的结构和功能、以及本发明旋挖钻机防掉速控制方法进行详细介绍。

图2为本发明旋挖钻机防掉速控制装置一个实施例的示意图。如图2所示，图1中的旋挖钻机防掉速控制装置3可以包括第一识别模块301和副泵阀开启模块302，其中：

第一识别模块301，用于判断主卷扬是否处于快速提升工况。

在本发明的一个实施例中，第一识别模块301具体可以用于判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号；若检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况；若未检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

副泵阀开启模块302，用于根据第一识别模块301的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀14，使用副泵10与主泵8、9一起向主卷扬马达15供油。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机防掉速控制系统，在发动机没有掉速时，主泵功率阀单独起作用，控制泵功率；在发动机掉速时，利用电磁阀对主泵和副泵进行时差控制，主泵多路阀先打开，副泵多路阀后打开，从而减少了发动机启动瞬间的负载扭矩，解决了旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

图3为本发明旋挖钻机防掉速控制装置另一实施例的示意图。与图2所示实施例相比，在图3所示实施例中，所述装置还可以包括第二识别模块303和掉速调节模块304，其中：

第二识别模块303，用于在副泵阀开启模块302打开副泵多路阀14，使用副泵10与主泵8、9一起向主卷扬马达15供油之后，判断发动机7当前掉速值是否大于预定掉速值。

第二识别模块303还可以用于第一识别模块301的判断结果，若主卷扬未处于快速提升工况，则执行判断发动机7当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，第二识别模块303可以包括目标转速获取单元3031、实际转速获取单元3032、掉速值获取单元3033和比较单元3034，其中：

目标转速获取单元3031，用于获取发动机7的目标转速。

实际转速获取单元3032，用于获取发动机7实际转速。

掉速值获取单元3033，用于根据发动机7的目标转速和发动机7的实际转速获取发动机7当前掉速值。

比较单元3034，用于比较发动机7的当前掉速值与预定掉速值，以判断发动机7的当前掉速值是否大于预定掉速值。

掉速调节模块304，用于根据第二识别模块303的判断结果，若发动机7的当前掉速值大于预定掉速值，则采用PID控制方式，根据当前掉速值实时调节功率比例减压阀5的输入电流值。

本发明上述实施例通过获取发动机的目标转速和实际转速，计算两者的差值，通过实时PID调节功率比例减压阀的输入电流值，从而控制主泵输入功率小于发动机的输出功率，以保证发动机不掉速，在主卷扬快速提升过程中，通过实时监测主卷扬快速提升动作按钮的输出信号和多路阀一的先导油路的压力信号，判断主卷扬快速提升工况，提供一种提前预测、主副泵分时控制的旋挖钻机极限载荷控制系统。本发明能够有效改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，可以减小液压系统的冲击，提高旋挖钻机作业工作中的稳定性。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述装置还可以包括第三识别模块305、功率调整模块306和功率恢复模块307，其中：

第三识别模块305，用于根据第一识别模块301的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则判断主卷扬是否开始提升。

在本发明的一个实施例中，第三识别模块305具体用于判断主泵先导油路的压力值是否大于预定压力；若主泵先导油路的压力值大于预定压力，则判定主卷扬开始提升；若主泵先导油路的压力值不大于预定压力，则判定主卷扬未开始提升。

功率调整模块306，用于根据第三识别模块305的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节功率比例减压阀5，将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为最小。

功率恢复模块307，用于将第一主泵8和第二主泵9的功率在最小值保持第二预定时间后，通过调节功率比例减压阀5将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为初始值，之后指示第二识别模块303执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述装置还可以包括排量调整模块308和排量恢复模块309，其中：

排量调整模块308，用于根据第三识别模块305的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节排量比例减压阀17，将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为最小。

排量恢复模块309，将第一主泵8和第二主泵9的排量在最小值保持第三预定时间后，通过调节排量比例减压阀17将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为初始值，之后指示第二识别模块303执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

第二识别模块303还可以用于第三识别模块305的判断结果，若主卷扬未开始提升，则执行判断发动机7当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

第一识别模块301还可以用于根据第二识别模块303的判断结果，若发动机7的当前掉速值不大于预定掉速值，则重复执行判断主卷扬是否处于快速提升工况的操作。

本发明上述实施例可以利用比例阀对主泵功率阀和主泵排量限制口同时进行排量限制，同时起作用减少主泵排量；本发明上述实施例具有算法简单、响应快、实时性强、易于实现等优点。由此本发明上述实施例可以进一步改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，从而进一步减小了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机作业工作中的稳定性。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机，包括如上述任一实施例(例如图1实施例)所述的旋挖钻机防掉速控制系统、或者如上述任一实施例(例如图2-图4中任一实施例)的旋挖钻机防掉速控制装置3。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机，在发动机没有掉速时，主泵功率阀单独起作用，控制泵功率；在发动机掉速时，利用电磁阀对主泵和副泵进行时差控制，主泵多路阀先打开，副泵多路阀后打开，从而减少了发动机启动瞬间的负载扭矩，解决了旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

图5为本发明旋挖钻机防掉速控制方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例所述的旋挖钻机防掉速控制装置或系统执行。如图5所示，所述方法可以包括：

步骤501，判断主卷扬是否处于快速提升工况。

在本发明的一个实施例中，步骤501可以包括：判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号。若检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况。若未检测到主卷扬快速提升动作按钮2的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

步骤502，若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀14，使用副泵10与主泵一起向主卷扬马达15供油。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机防掉速控制方法，在发动机没有掉速时，主泵功率阀单独起作用，控制泵功率；在发动机掉速时，利用电磁阀对主泵和副泵进行时差控制，主泵多路阀先打开，副泵多路阀后打开，从而减少了发动机启动瞬间的负载扭矩，解决了旋挖钻机在合流卷扬提升时发动机由于液压系统负载过大引起的发动机严重掉速问题，减少了发动机装机功率，降低了发动机采购成本；同时减少了液压系统的冲击，提高了旋挖钻机主卷提升过程中的稳定性。

图6为本发明旋挖钻机防掉速控制方法另一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例所述的旋挖钻机防掉速控制装置或系统执行。如图6所示，所述方法可以包括：

步骤601，初始化及参数设定。

在本发明一个具体实施例中，步骤601可以包括：设置功率比例减压阀5的初始电流值为200mA，如图7所示，初始电流值为最大功率对应的电流值；设置排量比例减压阀17的初始电流值为800mA，对应主泵最大排量；设置预定掉速值(即，用于判断是否掉速的掉速设定值)为100r/min，此设定值可以根据实际情况就行调节；设置预定压力(即，用于判断主卷扬是否开始提升的压力值)为5bar。

步骤602，数据采集。

在本发明一个具体实施例中，步骤602可以包括：旋挖钻机防掉速控制装置3通过与发动机的电控系统ECU4获得实际转速，通过油门踏板1的输出信号进行转换后获得发动机7的目标转速，通过压力传感器11获得主泵多路阀13的先导油路的控制压力信号。

步骤603，判断主卷扬是否处于快速提升工况。

在本发明一个具体实施例中，步骤603可以包括：若旋挖钻机防掉速控制装置3检测到主卷扬快速提升动作按钮2有输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况，之后执行步骤604和步骤606；否则，若旋挖钻机防掉速控制装置3未检测到主卷扬快速提升动作按钮2有输出信号，则判定主卷扬未处于快速提升工况，之后执行步骤610。

步骤604，延时第一预定时间。

在本发明一个实施例中，第一预定时间可以根据第一主泵8、第二主泵9的响应时间进行确定。

在本发明一个具体实施例中，第一预定时间可以为1秒。

步骤605，在延时第一预定时间后，向电磁阀16输出控制信号，使得电磁阀16得电，从而液压先导手柄12的压力信号输出给副泵多路阀14，副泵多路阀14打开，副泵10开始向主卷扬马达15供油；之后执行步骤610。

步骤606，判断主卷扬是否开始提升。

在本发明一个实施例中，步骤606可以包括：若旋挖钻机防掉速控制装置3检测到安装在主泵多路阀13的先导油路上的压力传感器11的输出信号达到预定压力，则判定主卷扬开始提升，之后执行步骤607；否则，若旋挖钻机防掉速控制装置3检测到安装在主泵多路阀13的先导油路上的压力传感器11的输出信号未达到预定压力，则判定主卷扬未开始提升，之后执行步骤610。

步骤607，通过功率比例减压阀5将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为最小；同时通过排量比例减压阀17将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为最小。

在本发明一个实施例中，步骤607中，通过功率比例减压阀5将第一主泵8和第二主泵9的功率调节为最小的步骤可以包括：若功率调节器6为反比例调节器，则将功率比例减压阀5的输出电流信号瞬间调节到最大值，也就是将第一主泵8和第二主泵9的功率调节至最小；若功率调节器6是一个正比例调节器，则将功率比例减压阀5的输出电流信号瞬间调节到最小，也就是将第一主泵8和第二主泵9的功率调节至最小。

在本发明一个实施例中，步骤607中，通过排量比例减压阀17将第一主泵8和第二主泵9的排量调节为最小的步骤可以包括：若排量限制调节器18是一个正比例调节器，则将排量比例减压阀17的控制电流瞬时调节到在最小处；若排量限制调节器18是一个反比例调节器，将排量比例减压阀17的输出电流信号瞬时调节到最大值处。

步骤608：如图7所示，分别将功率比例减压阀5和排量比例减压阀17的输出电流信号进行延时。

在本发明一个实施例中，步骤608中，将功率比例减压阀5的输出电流信号进行延时的步骤可以包括：若功率调节器6是一个反比例调节器，将功率比例减压阀5的输出电流信号在最大值处进行延时(延时第二预定时间)，如若功率调节器6是一个正比例调节器，将功率比例减压阀5的输出电流信号在最小值处进行延时(延时第二预定时间)。

在本发明一个实施例中，步骤608中，将排量比例减压阀17的输出电流信号进行延时的步骤可以包括：若排量限制调节器18是一个正比例调节器，则将排量比例减压阀17的控制电流瞬时调节到在最小处进行延时(延时第三预定时间)；若排量限制调节器18是一个反比例调节器，将排量比例减压阀17的输出电流信号瞬时调节到最大值处进行延时(延时第三预定时间)。

步骤609，如图7所示，将功率比例减压阀5的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值200mA；将排量比例减压阀17的输出电流信号经过斜坡后回到初始设定电流值800mA。

步骤610，判断掉速是否达到设定值。

在本发明一个具体实施例中，步骤610可以包括：旋挖钻机防掉速控制装置3通过油门踏板1获得输出信号，经过线性转换后得到发动机7的目标转速；旋挖钻机防掉速控制装置3通过与发动机的电控系统ECU4连接的CAN总线获得发动机7的实际转速；计算当前掉速值，当前掉速值为目标转速与实际转速之间的差值；并将当前掉速值与掉速设定值100r/min进行比较，若大于掉速设定值100r/min，则判断为掉速，执行步骤611，若小于掉速设定值100r/min，则判断为不掉速，并进入步骤603。

步骤611，将掉速值作为反馈信号，通过PID实时调节功率比例减压阀5的输入电流信号，进而控制功率调节器6，从而实现实时控制第一主泵8、第二主泵9的输入功率，随后返回步骤603。

本发明上述实施例首先同时对主泵功率调节器和正控制调节器同时进行调节，突破了现有系统只对功率调节阀进行调节的限制；其次，本发明上述实施例采用压力传感器(或者压力开关)检测旋挖钻机主卷提升工况，是一种针对提升工况特有的极限载荷控制方式；最后在控制思想上，本发明上述实施例采用了主泵分别延时和主泵控制电流延时的方法，解决了重荷负载下发动机掉速问题。

本发明上述实施例通过获取发动机的目标转速和实际转速，计算两者的差值，通过实时PID调节功率比例减压阀的输入电流值，同时通过减压阀对主泵正控制口进行排量限制，从而控制主泵输入功率小于发动机的输出功率，以保证发动机不掉速，在主卷扬快速提升过程中，通过实时监测主卷扬快速提升动作按钮的输出信号和多路阀一的先导油路的压力信号，判断主卷扬快速提升工况，提供一种提前预测、主副泵分时控制的旋挖钻机极限载荷控制方法。本发明能够有效改善主卷扬快速提升过程中发动机掉速情况，可以减小液压系统的冲击，提高旋挖钻机作业工作中的稳定性，凡采用等同替换或等效变换控制形成的极限载荷控制方法、装置和系统，均落在本发明要求的保护范围内。

在上面所描述的旋挖钻机防掉速控制装置3可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (16)

1.一种旋挖钻机防掉速控制方法，其特征在于，包括：

判断主卷扬是否处于快速提升工况；

若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油；

其中，所述旋挖钻机防掉速控制方法还包括：

若主卷扬处于快速提升工况，则判断主卷扬是否开始提升；

若主卷扬开始提升，则通过调节功率比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的功率调节为最小；

将第一主泵和第二主泵的功率在最小值保持第二预定时间后，通过调节功率比例减压阀将第一主泵和第二主泵的功率调节为初始值，之后执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油的步骤之后，还包括：

判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值；

若发动机当前掉速值大于预定掉速值，则根据当前掉速值实时调节功率比例减压阀的输入电流值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

若主卷扬开始提升，则通过调节排量比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的排量调节为最小；

将第一主泵和第二主泵的排量在最小值保持第三预定时间后，通过调节排量比例减压阀将第一主泵和第二主泵的排量调节为初始值，之后执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，判断主卷扬是否处于快速提升工况的步骤包括：

判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号；

若检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况；

若未检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

5.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其特征在于，判断当前掉速值是否大于预定掉速值的步骤包括：

获取发动机目标转速；

获取发动机实际转速；

根据发动机目标转速和发动机实际转速获取发动机当前掉速值；

比较发动机当前掉速值与预定掉速值，以判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，判断主卷扬是否开始提升的步骤包括：

判断主泵先导油路的压力值是否大于预定压力；

若主泵先导油路的压力值大于预定压力，则判定主卷扬开始提升；

若主泵先导油路的压力值不大于预定压力，则判定主卷扬未开始提升。

7.一种旋挖钻机防掉速控制装置，其特征在于，包括第一识别模块和副泵阀开启模块，其中：

第一识别模块，用于判断主卷扬是否处于快速提升工况；

副泵阀开启模块，用于根据第一识别模块的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则延时第一预定时间，之后打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油；

其中，所述旋挖钻机防掉速控制装置还包括第三识别模块、功率调整模块和功率恢复模块，其中：

第三识别模块，用于根据第一识别模块的判断结果，若主卷扬处于快速提升工况，则判断主卷扬是否开始提升；

功率调整模块，用于根据第三识别模块的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节功率比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的功率调节为最小；

功率恢复模块，用于将第一主泵和第二主泵的功率在最小值保持第二预定时间后，通过调节功率比例减压阀将第一主泵和第二主泵的功率调节为初始值，之后指示第二识别模块执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括第二识别模块和掉速调节模块，其中：

第二识别模块，用于在副泵阀开启模块打开副泵多路阀，使用副泵与主泵一起向主卷扬马达供油之后，判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值；

掉速调节模块，用于根据第二识别模块的判断结果，若发动机当前掉速值大于预定掉速值，则根据当前掉速值实时调节功率比例减压阀的输入电流值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括排量调整模块和排量恢复模块，其中：

排量调整模块，用于根据第三识别模块的判断结果，若主卷扬开始提升，则通过调节排量比例减压阀，将第一主泵和第二主泵的排量调节为最小；

排量恢复模块，将第一主泵和第二主泵的排量在最小值保持第三预定时间后，通过调节排量比例减压阀将第一主泵和第二主泵的排量调节为初始值，之后指示第二识别模块执行判断当前掉速值是否大于预定掉速值的操作。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于，

第一识别模块具体用于判断是否检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号；若检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬处于快速提升工况；若未检测到主卷扬快速提升动作按钮的输出信号，则判定主卷扬不处于快速提升工况。

11.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，第二识别模块包括目标转速获取单元、实际转速获取单元、掉速值获取单元和比较单元，其中：

目标转速获取单元，用于获取发动机目标转速；

实际转速获取单元，用于获取发动机实际转速；

掉速值获取单元，用于根据发动机目标转速和发动机实际转速获取发动机当前掉速值；

比较单元，用于比较发动机当前掉速值与预定掉速值，以判断发动机当前掉速值是否大于预定掉速值。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于，

第三识别模块具体用于判断主泵先导油路的压力值是否大于预定压力；若主泵先导油路的压力值大于预定压力，则判定主卷扬开始提升；若主泵先导油路的压力值不大于预定压力，则判定主卷扬未开始提升。

13.一种旋挖钻机防掉速控制系统，其特征在于，包括如权利要求7-12中任一项所述的旋挖钻机防掉速控制装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括主泵多路阀和副泵多路阀，其中：

主泵多路阀和副泵多路阀，用于根据旋挖钻机防掉速控制装置的指示，对主泵和副泵进行时差控制。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，还包括功率控制调节器、功率比例减压阀、排量限制调节器和排量比例减压阀，其中：

旋挖钻机防掉速控制装置通过调节功率比例减压阀，控制功率控制调节器，以调节主泵功率；

旋挖钻机防掉速控制装置通过调节排量比例减压阀，控制排量限制调节器，以调节主泵排量。

16.一种旋挖钻机，其特征在于，包括如权利要求13-15中任一项所述的旋挖钻机防掉速控制系统、或者如权利要求7-12中任一项所述的旋挖钻机防掉速控制装置。