CN107882100A - 挖掘机液压控制方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及挖掘机液压系统，为解决现有挖掘机进行平地作业时发生点头现象的问题；提供一种挖掘机液压控制方法，挖掘机斗杆控制阀的回油油路上设置有斗杆再生控制阀，当挖掘机处于平地作业状态时，控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度。本发明挖掘机在进行平地作业时，通过控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度，调节斗杆再生量，达到减缓斗杆回收速度，提高动作协调性，消除平地点头的效果。

Description

挖掘机液压控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及一种挖掘机，更具体地说，涉及一种挖掘机液压控制系统。
背景技术
在挖掘机各种作业工况中，平地作业占到了很大的比重，挖掘机平地性能的优劣对工作效率、操作舒适性有直接影响，是用户比较关注的一个重要指标。而目前挖掘机在进行平地作业时(即斗杆回收+动臂提升复合操作)，受重力作用影响，斗杆回收速度快于动臂提升速度，从而导致出现点头现象，具体表现为在平地起始处时会挖出一个浅坑，影响平地效果，降低工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机进行平地作业时发生点头现象的问题，而提供一种挖掘机液压控制系统。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机液压控制方法，所述挖掘机包括左泵、右泵、斗杆合流阀和斗杆控制阀，所述左泵的泵口通过一个单向阀和斗杆合流阀的工作进油口连接，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，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和无杆腔连接；其特征在于，所述斗杆控制阀的回油油路上设置有斗杆再生控制阀，当挖掘机处于平地作业状态时，控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度。
上述挖掘机液压控制方法中，所述斗杆再生控制阀包括斗杆再生阀和斗杆再生比例电磁阀；所述斗杆再生比例电磁阀连接在斗杆再生阀的液控端与先导泵的泵口之间，所述斗杆再生比例电磁阀的电控端与控制器连接；所述斗杆再生阀连接在斗杆控制阀的回油油路上；控制器通过斗杆再生比例电磁阀控制所述斗杆再生阀的阀口开度。
上述挖掘机液压控制方法中，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，当同时满足主泵泵口压力值小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各自对应的先导压力预设值、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。
本发明实现其发明目的的技术方案是：提供一种挖掘机液压控制系统，包括左泵、右泵、先导泵、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；还包括控制器、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、斗杆回收先导压力传感器；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和无杆腔连接；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和无杆腔连接；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；左泵的泵口还通过一个单向阀与铲斗油缸控制阀的工作进油口连接；
动臂提升先导压力传感器设置在右先导阀与动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端之间的先导油路上，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右先导阀与铲斗油缸控制阀的铲斗回收动作先导液控端之间的先导油路上，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左先导阀与斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端之间的先导油路上，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；
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；
其特征在于还包括控制端与控制器连接的斗杆再生控制阀，所述斗杆再生控制阀连接在斗杆控制阀的回油油路上；当挖掘机处于平地作业状态时，控制器输出预设的比例电流值控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度。
上述挖掘机液压控制系统中，所述斗杆再生控制阀包括斗杆再生阀和斗杆再生比例电磁阀；所述斗杆再生比例电磁阀连接在斗杆再生阀的液控端与先导泵的泵口之间，所述斗杆再生比例电磁阀的电控端与所述控制器连接；所述斗杆再生阀连接在斗杆控制阀的回油油路上。
上述挖掘机液压控制系统中，所述斗杆再生控制阀是控制端与控制器连接的直接连接在斗杆控制阀的回油油路上的再生比例电磁阀。
上述挖掘机液压控制系统中，当同时满足主泵泵口压力值小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各自对应的先导压力预设值、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。
本发明与现有技术相比，本发明挖掘机在进行平地作业时，通过控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度，调节斗杆再生量，达到减缓斗杆回收速度，提高动作协调性，消除平地点头的效果。
附图说明
图1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、斗杆再生阀6、斗杆再生比例电磁阀7、铲斗控制阀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、动臂控制阀17、动臂提升先导压力传感器18、铲斗回收先导压力传感器19、右先导阀20、斗杆回收先导压力传感器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，本实施例中的挖掘机液压控制系统，包括左泵14、右泵13、先导泵12、斗杆油缸控制阀、动臂油缸控制阀、铲斗油缸控制阀7、右先导阀20、左先导阀22、斗杆再生控制阀；还包括控制器15、与控制器连接的动臂提升先导压力传感器18、铲斗回收先导压力传感器19、斗杆回收先导压力传感器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17和动臂合流阀9；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13的泵口还与铲斗油缸控制阀7的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀7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14的泵口通过一个单向阀与动臂控制阀17的工作进油口连接，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；左泵14的泵口还通过一个单向阀与铲斗油缸控制阀7的工作进油口连接。
动臂提升先导压力传感器18设置在右先导阀20与动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端之间的先导油路上，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19设置在右先导阀20与铲斗油缸控制阀6的铲斗回收动作先导液控端之间的先导油路上，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21设置在左先导阀22与斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端之间的先导油路上，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。
左泵压力传感器10、右泵压力传感器11分别设置在左泵和右泵的泵口处，对应用于检测左泵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。在控制器15中设置有主泵压力预设值和先导压力预设值。
控制器12通过动臂提升先导压力传感器18、铲斗回收先导压力传感器19、斗杆回收先导压力传感器21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和右泵压力传感器11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。
斗杆再生控制阀包括斗杆再生阀6和斗杆再生比例电磁阀8；斗杆再生比例电磁阀8连接在斗杆再生阀6的液控端与先导泵的泵口之间，斗杆再生比例电磁阀8的电控端与控制器连接；斗杆再生阀6连接在斗杆控制阀5的回油油路上。
右先导阀20、左先导阀22有单独的先导供油系统(图中未示出)，其中左先导阀22的先导控制输出端与斗杆控制阀5和斗杆合流阀3的液控端连接。右先导阀20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7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控制阀17和动臂合流阀9的液控端连接。
右先导阀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7、动臂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。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7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7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。当斗杆回收时，斗杆控制阀5切换至右位，此时小腔回油通路要先经过斗杆再生阀6才通往油箱，如果斗杆再生阀6处于左位时，因存在节流孔，小腔回油背压较大，油液顶开斗杆控制阀5内部的单向阀流往斗杆大腔，实现再生功能，使斗杆速度加快，如果斗杆再生阀6处于右位，斗杆小腔回油背压较小，油液直接流回油箱，无再生功能。
在本实施例挖掘机液压控制系统控制方法是：控制器15通过动臂提升先导压力传感器18、铲斗回收先导压力传感器19、斗杆回收先导压力传感器21分别获取动臂提升先导压力、铲斗回收先导压力、斗杆回收先导压力值，通过左泵压力传感器10、右泵压力传感器11获取左泵14和右泵13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。
此解决挖掘机平地点头的液压控制方法的实施需要先对整机工作状态进行区分，将整机工作状态分为平地作业状态及其他状态，并根据不同的工作状态启用对应的控制策略，以满足挖掘机不同工况的使用要求。当满足以下条件时：主泵泵口压力值小于主泵压力预设值，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，若不满足上述条件，则认为挖掘机是在进行其它作业。
在挖掘机进行平地作业时，操作手做动臂提升加斗杆回收复合动作，在平地动作起始阶段，通过控制器15输出程序中预设的电流值，使斗杆再生比例电磁阀8切换至一定开口，输出有效的先导压力驱动斗杆再生阀6，使斗杆再生阀6的节流口变大，减少斗杆油缸4小腔往大腔的再生量，降低平地作业启动时的斗杆回收速度，消除平地点头现象，随着平地动作的持续进行，通过控制器15输出程序中另一预设的电流值，使斗杆再生比例电磁阀8切换至一定开口，输出有效的先导压力驱动斗杆再生阀6，使斗杆再生阀6的节流口变小，增大斗杆油缸4小腔往大腔的再生量，加快斗杆回收速度。通过上述控制方法可有效消除平地点头现象，达到良好的平地效果，同时还可保证平地效率。
在挖掘机进行其他作业时，根据右泵13的泵口压力，通过控制器15输出程序中预设的电流值，适时调整斗杆油缸再生量大小，满足挖掘装车等其它作业的要求。
在本实施例中，斗杆再生阀6和斗杆再生比例电磁阀8也可以使用一个控制器直接控制的再生比例电磁阀来代替。

Claims (7)

1.一种挖掘机液压控制方法，挖掘机包括左泵、右泵、斗杆合流阀(3)和斗杆控制阀(5)，所述左泵(14)的泵口通过一个单向阀和斗杆合流阀(3)的工作进油口连接，所述右泵(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，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；其特征在于，所述斗杆控制阀(5)的回油油路上设置有斗杆再生控制阀，当挖掘机处于平地作业状态时，控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度。
2.根据权利要求1所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于所述斗杆再生控制阀包括斗杆再生阀(6)和斗杆再生比例电磁阀(8)；所述斗杆再生比例电磁阀(8)连接在斗杆再生阀(6)的液控端与先导泵的泵口之间，所述斗杆再生比例电磁阀(8)的电控端与控制器连接；所述斗杆再生阀(6)连接在斗杆控制阀(5)的回油油路上；控制器通过斗杆再生比例电磁阀(8)控制所述斗杆再生阀(6)的阀口开度。
3.根据权利要求2所述的挖掘机液压控制方法，其特征在于控制器(12)通过动臂提升先导压力传感器(18)、铲斗回收先导压力传感器(19)、斗杆回收先导压力传感器(21)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)和右泵压力传感器(11)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，当同时满足主泵泵口压力值小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各自对应的先导压力预设值、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。
4.一种挖掘机液压控制系统，包括左泵(14)、右泵(13)、先导泵(12)、斗杆油缸控制阀、动臂油缸控制阀、铲斗油缸控制阀(7)、右先导阀(20)、左先导阀(22)；还包括控制器(15)、与控制器连接的动臂提升先导压力传感器(18)、铲斗回收先导压力传感器(19)、斗杆回收先导压力传感器(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(17)和动臂合流阀(9)；所述右泵(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(13)的泵口还与铲斗油缸控制阀(7)的工作进油口连接，铲斗油缸控制阀(7)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(14)的泵口通过一个单向阀与动臂控制阀(17)的工作进油口连接，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(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；左泵(14)的泵口还通过一个单向阀与铲斗油缸控制阀(7)的工作进油口连接；
动臂提升先导压力传感器(18)设置在右先导阀(20)与动臂油缸控制阀的动臂提升动作先导液控端之间的先导油路上，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(19)设置在右先导阀(20)与铲斗油缸控制阀(6)的铲斗回收动作先导液控端之间的先导油路上，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(21)设置在左先导阀(22)与斗杆油缸控制阀的斗杆回收动作先导液控端之间的先导油路上，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；
左泵压力传感器(10)、右泵压力传感器(11)分别设置在左泵和右泵的泵口处，对应用于检测左泵(14)和右泵(13)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(18)、铲斗回收先导压力传感器(19)、斗杆回收先导压力传感器(21)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)和右泵压力传感器(11)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；
其特征在于还包括控制端与控制器连接的斗杆再生控制阀，所述斗杆再生控制阀连接在斗杆控制阀(5)的回油油路上；当挖掘机处于平地作业状态时，控制器(15)输出预设的比例电流值控制斗杆再生控制阀的阀口开度使斗杆回收初期时的斗杆再生控制阀的阀口开度大于斗杆回收后期时的斗杆再生控制阀的阀口开度。
5.根据权利要求4所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于所述斗杆再生控制阀包括斗杆再生阀(6)和斗杆再生比例电磁阀(8)；所述斗杆再生比例电磁阀(8)连接在斗杆再生阀(6)的液控端与先导泵的泵口之间，所述斗杆再生比例电磁阀(8)的电控端与所述控制器连接；所述斗杆再生阀(6)连接在斗杆控制阀(5)的回油油路上。
6.根据权利要求4所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于所述斗杆再生控制阀是控制端与控制器连接的直接连接在斗杆控制阀(5)的回油油路上的再生比例电磁阀。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的挖掘机液压控制系统，其特征在于当同时满足主泵泵口压力值小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各自对应的先导压力预设值、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。
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