CN106703110A - 挖掘机智能减震液压控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及挖掘机的液压系统，为解决现有挖掘机冲击大、操作体验较差问题；提供一种挖掘机智能减震液压控制方法及控制系统，该控制方法通过传感器采集主泵压力、先导压力信号等信息，与预设压力进行对比，并采用电比例阀控制挖掘机的斗杆合流阀，在挖掘机工作时，根据操作者的动作进行逻辑判断，在进行非平地作业时，通过改变电比例阀的输出电流调整斗杆合流阀的运动速度，调节阀芯的开口特性，减小液压冲击，达到减缓工作装置停止加速度，削减整机震动的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机液压系统，更具体地说，涉及一种挖掘机智能减震液压控制方法及控制系统。
背景技术
长期以来，挖掘机用户与制造企业对挖掘机产品的主要关注点集中在作业油耗、工作效率和可靠性等方面，除了一些欧美高端市场外，国内市场对挖掘机的操作舒适性并未有太多要求。但随着国内挖掘机行业发展日趋成熟，挖掘机应用工况的更加多样，除了上述三大指标外，国内用户对整机操作舒适性的要求也越来越高，已成为影响购买意愿的一个重要因素，而目前我们的机器在工作过程中，尤其是在油缸突然停止运动时，由于工作装置较重，运动惯量大，停止时会产生较大的冲击，引起整机震动，影响操作连贯性，震动传递至驾驶室内也给操作者带来较差的操作体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机冲击大、操作体验较差问题，而提供一种能降低整机震动、提高操作舒适性的挖掘机智能减震液压控制方法及控制系统。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机智能减震液压控制方法，其特征在于步骤如下：挖掘机控制器通过压力传感器测量挖掘机左泵和右泵的泵口压力并计算其平均值作为主泵泵口压力，通过先导压力传感器获取挖掘机各操作动作的先导压力，将主泵泵口压力和各操作动作的先导压力与各自的预设值进行对比，判断挖掘机是否处于平地作业状态，当挖掘机处于非平地作业状态时，每当斗杆打开时，控制器输出预设的比例电流值控制设置在斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端所在的先导油路上的斗杆打开比例电磁阀的开口关闭速度，使斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端的先导回油油路达到预定的背压。从而达到减缓斗杆合流阀复位，调节斗杆合流阀的开口特性，降低液压冲击，减小整机震动的目的。
上述挖掘机智能减震液压控制方法中，进一步地控制器通过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。
上述挖掘机智能减震液压控制方法中，进一步地当同时满足主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值并保持超过预定时间、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、铲斗回收先导压力值为零并保持超过预定时间三个条件时，判断挖掘机的工作状态为平地作业状态，否则为非平地作业状态。
上述挖掘机智能减震液压控制方法中，进一步地当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的阶跃电流值，使斗杆打开比例电磁阀的开口处于最大值。减小斗杆合流阀的回油背压，使斗杆合流阀可以快速复位，提高斗杆回收动作的响应性。
本发明为实现其目的的另一技术方案是这样的：提供一种挖掘机智能减震液压控制系统，包括左泵、右泵、斗杆油缸控制阀、动臂油缸控制阀、铲斗油缸控制阀、右先导阀、左先导阀；斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀和斗杆控制阀；动臂油缸控制阀包括动臂控制阀和动臂合流阀；所述右泵的泵口通过一个单向阀与斗杆控制阀的工作进油口连接，左泵的泵口通过单向阀和斗杆合流阀的工作进油口连接。斗杆合流阀和斗杆控制阀的两个工作出油口对应连接合流后对应与斗杆油缸的有杆腔(小腔)和无杆腔(大腔)连接；右泵的泵口还与铲斗油缸控制阀的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀的两个工作出油口对应与铲斗油缸的有杆腔(小腔)和无杆腔(大腔)连接；左泵的泵口通过一个单向阀与动臂控制阀的工作进油口连接，右泵的泵口与动臂合流阀的进油口连接，动臂合流阀的工作出油口与一个单向阀串联后与动臂控制阀的一个工作出油口连接合流后与动臂油缸的无杆腔连接，动臂控制阀的另一个工作出油口与动臂油缸的有杆腔连接；
其特征在于包括控制器、与控制器连接的动臂提升先导压力传感器、铲斗回收先导压力传感器、斗杆回收比例电磁阀、斗杆打开比例电磁阀、斗杆回收先导压力传感器20、斗杆打开先导压力传感器；
所述斗杆回收比例电磁阀连接在左先导阀的斗杆回收先导控制输出端和斗杆控制阀5的斗杆回收液控端之间；所述斗杆打开比例电磁阀连接在左先导阀的斗杆打开先导控制输出端和斗杆控制阀的斗杆打开液控端之间；
动臂提升先导压力传感器设置在动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端所在的先导油路上，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设置在铲斗油缸控制阀的铲斗回收动作先导液控端所在的先导油路上，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设置在斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端所在的先导油路上，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；
斗杆打开先导压力传感器设置在斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端所在的先导油路上，用于检测斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端的斗杆打开先导压力；
左泵压力传感器、右泵压力传感器分别设置在左泵和右泵的泵口处，对应用于检测左泵和右泵泵口处的压力值；
所述控制器通过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和右泵压力传感器测量挖掘机左泵和右泵的泵口压力并计算其平均值作为主泵泵口压力，将主泵泵口压力和获取的先导压力与各自的预设值进行对比，判断挖掘机是否处于平地作业状态，当挖掘机处于非平地作业状态时，每当斗杆打开或回收停止时，控制器输出预设的比例电流值控制设置在斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端所在的先导油路上的斗杆打开比例电磁阀的开口关闭速度，使斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端的先导回油油路达到预定的背压。
上述挖掘机智能减震液压控制系统中，当同时满足主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值并保持超过预定时间、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、铲斗回收先导压力值为零并保持超过预定时间三个条件时，判断挖掘机的工作状态为平地作业状态，否则为非平地作业状态。
上述挖掘机智能减震液压控制系统中，当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的阶跃电流值，使斗杆打开比例电磁阀的开口处于最大值。
本发明与现有技术相比，本发明通过传感器采集主泵泵口压力、先导压力信号等信息，并采用电比例控制阀控制挖掘机的斗杆合流阀回流，在挖掘机工作时，根据操作者的动作进行逻辑判断，通过改变电比例阀的输出电流调整斗杆合流阀的运动速度，调节阀芯的开口特性，减小液压冲击，达到减缓工作装置停止加速度，削减整机震动的效果。本发明与现有技术相比，不用增加硬件成本的情况下，有效的解决了挖掘机工作时整机震动较大，操作舒适性差的问题，并实现了自动识别工况并激活对应模式的功能，提升操作体验。
附图说明
图1挖掘机智能减震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、铲斗油缸控制阀6、动臂合流阀7、左泵压力传感器8、右泵压力传感器9、右泵10、左泵11、控制器12、发动机13、动臂控制阀14、动臂提升先导压力传感器15、铲斗回收先导压力传感器16、右先导阀17、斗杆回收比例电磁阀18、斗杆打开比例电磁阀19、斗杆回收先导压力传感器20、斗杆打开先导压力传感器21、左先导阀22。
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，挖掘机智能减震液压控制系统，包括左泵11、右泵10、斗杆油缸控制阀、动臂油缸控制阀、铲斗油缸控制阀、右先导阀17、左先导阀22；控制器、与控制器12连接的动臂提升先导压力传感器15、铲斗回收先导压力传感器16、斗杆回收比例电磁阀18、斗杆打开比例电磁阀19、斗杆回收先导压力传感器20、斗杆打开先导压力传感器21；斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀3和斗杆控制阀5；动臂油缸控制阀包括动臂控制阀14和动臂合流阀7；右泵10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11的泵口通过单向阀和斗杆合流阀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10的泵口还与铲斗油缸控制阀6的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀6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；左泵11的泵口通过一个单向阀与动臂控制阀14的工作进油口连接，右泵10的泵口与动臂合流阀7的进油口连接，动臂合流阀7的工作出油口与一个单向阀串联后与动臂控制阀14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14的另一个工作出油口与动臂油缸2的有杆腔连接。
斗杆回收比例电磁阀18连接在左先导阀22的斗杆回收先导控制输出端和斗杆控制阀5的斗杆回收液控端之间；斗杆打开比例电磁阀19连接在左先导阀22的斗杆打开先导控制输出端和斗杆控制阀5的斗杆打开液控端之间。
动臂提升先导压力传感器15设置在动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端所在的先导油路上，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16设置在铲斗油缸控制阀的铲斗回收动作先导液控端所在的先导油路上，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20设置在斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端所在的先导油路上，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。
斗杆打开先导压力传感器21设置在斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端所在的先导油路上，用于检测斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端的斗杆打开先导压力。
左泵压力传感器11、右泵压力传感器10分别设置在左泵和右泵的泵口处，对应用于检测左泵11和右泵10泵口处的压力值。
智能减震液压控制方法如下：控制器12通过动臂提升先导压力传感器15、铲斗回收先导压力传感器16、斗杆回收先导压力传感器20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，通过压力传感器测量挖掘机左泵和右泵的泵口压力并计算其平均值作为主泵泵口压力，将主泵泵口压力和获取的各先导压力与控制器内各自的预设值进行对比，判断挖掘机是否处于平地作业状态。当同时满足主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值并保持超过预定时间、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、铲斗回收先导压力值为零并保持超过预定时间三个条件时，判断挖掘机的工作状态为平地作业状态，否则为非平地作业状态。
当挖掘机处于非平地作业状态时，每当斗杆打开时，控制器输出预设的比例电流值控制设置在斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端所在的先导油路上的斗杆打开比例电磁阀的开口关闭速度，使斗杆合流阀3的斗杆打开动作液控端的先导回油油路达到预定的背压。从而达到减缓斗杆合流阀复位，调节斗杆合流阀3的开口特性，降低液压冲击，减小整机震动的目的。
当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的阶跃电流值，使斗杆打开比例电磁阀19的开口处于最大值。减小斗杆合流阀3的回油背压，使斗杆合流阀可以快速复位，提高斗杆回收动作的响应性。
Claims (7)
1.一种挖掘机智能减震液压控制方法，其特征在于步骤如下：挖掘机控制器通过压力传感器测量挖掘机左泵和右泵的泵口压力并计算其平均值作为主泵泵口压力，通过先导压力传感器获取挖掘机各操作动作的先导压力，将主泵泵口压力和各操作动作的先导压力与各自的预设值进行对比，判断挖掘机是否处于平地作业状态，当挖掘机处于非平地作业状态时，每当斗杆打开时，控制器输出预设的比例电流值控制设置在斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端所在的先导油路上的斗杆打开比例电磁阀的开口关闭速度，使斗杆合流阀的斗杆打开动作液控端的先导回油油路达到预定的背压。
2.根据权利要求1所述的挖掘机智能减震液压控制方法，其特征在于控制器通过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。
3.根据权利要求1或2所述的挖掘机智能减震液压控制方法，其特征在于当同时满足主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值并保持超过预定时间、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、铲斗回收先导压力值为零并保持超过预定时间三个条件时判断挖掘机的工作状态为平地作业状态，否则为非平地作业状态。
4.根据权利要求3所述的挖掘机智能减震液压控制方法，其特征在于当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的阶跃电流值，使斗杆打开比例电磁阀开口处于最大值。
5.一种挖掘机智能减震液压控制系统，包括左泵(11)、右泵(12)、斗杆油缸控制阀、动臂油缸控制阀、铲斗油缸控制阀、右先导阀(17)、左先导阀(22)；斗杆油缸控制阀包括斗杆合流阀(3)和斗杆控制阀(5)；动臂油缸控制阀包括动臂控制阀(14)和动臂合流阀(7)；所述右泵(10)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(11)的泵口通过单向阀和斗杆合流阀(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)的有杆腔和无杆腔连接；右泵(10)的泵口还与铲斗油缸控制阀(6)的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀(6)的两个工作出油口对应与铲斗油缸(1)的有杆腔和无杆腔连接；左泵(11)的泵口通过一个单向阀与动臂控制阀(14)的工作进油口连接，右泵(10)的泵口与动臂合流阀(7)的进油口连接，动臂合流阀(7)的工作出油口与一个单向阀串联后与动臂控制阀(14)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(14)的另一个工作出油口与动臂油缸(2)的有杆腔连接；
其特征在于包括控制器(12)、与控制器连接的动臂提升先导压力传感器(15)、铲斗回收先导压力传感器(16)、斗杆回收比例电磁阀(18)、斗杆打开比例电磁阀(19)、斗杆回收先导压力传感器(20)、斗杆打开先导压力传感器(21)；
所述斗杆回收比例电磁阀(18)连接在左先导阀(22)的斗杆回收先导控制输出端和斗杆控制阀(5)的斗杆回收液控端之间；所述斗杆打开比例电磁阀(19)连接在左先导阀(22)的斗杆打开先导控制输出端和斗杆控制阀(5)的斗杆打开液控端之间；
动臂提升先导压力传感器(15)设置在动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端所在的先导油路上，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(16)设置在铲斗油缸控制阀(6)的铲斗回收动作先导液控端所在的先导油路上，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(20)设置在斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端所在的先导油路上，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；
斗杆打开先导压力传感器(21)设置在斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端所在的先导油路上，用于检测斗杆油缸控制阀的斗杆打开动作先导液控端的斗杆打开先导压力；
左泵压力传感器(11)、右泵压力传感器(10)分别设置在左泵和右泵的泵口处，对应用于检测左泵(11)和右泵(10)泵口处的压力值；
所述控制器(12)通过动臂提升先导压力传感器(15)、铲斗回收先导压力传感器(16)、斗杆回收先导压力传感器(20)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()和右泵压力传感器()测量挖掘机左泵(11)和右泵(10)的泵口压力并计算其平均值作为主泵泵口压力，将主泵泵口压力和获取的先导压力与各自的预设值进行对比，判断挖掘机是否处于平地作业状态，当挖掘机处于非平地作业状态时，每当斗杆打开时，控制器(12)输出预设的比例电流值控制设置在斗杆合流阀(3)的斗杆打开动作液控端所在的先导油路上的斗杆打开比例电磁阀(19)的开口关闭速度，使斗杆合流阀(3)的斗杆打开动作液控端的先导回油油路到预定的背压。
6.根据权利要求5所述的挖掘机智能减震液压控制系统，其特征在于当同时满足主泵泵口压力值不大于主泵压力预设值并保持超过预定时间、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、铲斗回收先导压力值为零并保持超过预定时间三个条件时，判断挖掘机的工作状态为平地作业状态，否则为非平地作业状态。
7.根据权利要求6所述的挖掘机智能减震液压控制系统，其特征在于当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的阶跃电流值，使斗杆打开比例电磁阀(19)和斗杆打开比例电磁阀(18)的开口处于最大值。
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