CN109515178B

CN109515178B - 取力器结合自动匹配功率的液压系统及其控制方法

Info

Publication number: CN109515178B
Application number: CN201811505742.4A
Authority: CN
Inventors: 欧涛; 黄开
Original assignee: Hunan Zoomlion Emergency Equipment Co Ltd
Current assignee: Hunan Zoomlion Emergency Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2038-12-10
Also published as: CN109515178A

Abstract

本发明提供一种取力器结合自动匹配功率的液压系统及其控制方法，取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：用于提供动力的发动机；用于将发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵的取力器，其中液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统；以及与取力器、液压油泵、液压马达分别进行信号连接的控制装置，在接收到水泵的取力指令时若液压油泵的工作功率和水泵的工作功率之和小于或等于发动机的功率，控制装置控制增大液压油泵的排量；反之则控制减小液压马达的排量。通过上述技术方案，使液压油泵和液压马达的排量与发动机的功率相匹配，完成行走过程中取力结合作业的同时避免了车辆空挡滑行带来的危险，提高了车辆的安全性。

Description

取力器结合自动匹配功率的液压系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及消防车系统，具体地涉及取力器结合自动匹配功率的液压系统及其控制方法、轨道消防车。

背景技术

路轨消防车为隧道内救援的主力车辆，在接近救援现场或者因为自身安全受到威胁需要结合水泵时，需要将发动机的降低转速至怠速或者使离合器执行分离动作。而液压驱动的走行系统动力源来自于底盘取力器，发动机转速降低或者离合器执行分离动作都会造成液压泵的输入动力减少或者消失，此时，车辆的车速没有发生改变，故液压泵驱动的液压马达的转速没有改变，驱动马达需要的流量没有发生变化，而油泵的输出流量由于发动机转速降低而减小，进而导致液压马达流量减小，在液压马达需要的流量没有变化的情况下会造成液压马达吸空，马达内部发生干摩，导致液压马达被烧坏，最终导致车辆失去行走动力源，无法发挥救援功能，甚至由于隧道内的烟雾导致车辆上的救援人员有生命危险，现有技术中对该问题没有很好的解决办法。

发明内容

为了至少部分解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种取力器结合自动匹配功率的液压系统及其控制方法、轨道消防车。

本发明实施例提供的取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：发动机，用于提供动力的；取力器，用于将所述发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵，其中，所述液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统；以及控制装置，与取力器、液压油泵、液压马达分别进行信号连接，用于根据接收到所述水泵的取力指令时的所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和与所述发动机的功率之间的大小关系自动控制所述液压油泵的排量和所述液压马达的排量，以匹配所述发动机的功率，其中，当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和小于或等于所述发动机的功率时，控制增大所述液压油泵的排量；当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和大于所述发动机的功率时，控制减小所述液压马达的排量。

可选的，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述液压油泵的工作功率。

可选的，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述水泵的工作功率。

可选的，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述发动机的功率。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法，所述取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：用于提供动力的发动机、用于将所述发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵的取力器，所述液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统，所述取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法包括：根据接收到所述水泵的取力指令时所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和与所述发动机的功率的之间的大小关系自动控制所述液压油泵的排量和所述液压马达的排量以匹配所述发动机的功率，其中，当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和小于或等于所述发动机的功率时，控制增大所述液压油泵的排量；当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和大于所述发动机的功率时，控制减小所述液压马达的排量。

可选的，所述液压油泵的工作功率采用如下方法获取：采集接收到水泵的取力指令时所述液压油泵的工作压力、所述液压油泵的排量和所述发动机的转速，根据所述液压油泵的工作压力、所述液压油泵的排量、所述发动机的转速和取力器的转速比计算所述液压油泵的工作功率。

可选的，所述水泵的工作功率根据接收到水泵的取力指令时所述发动机的转速、所述发动机与所述水泵的转速比以及预先存储至所述控制装置中的所述水泵的功率曲线计算得到。

可选的，所述发动机的功率根据接收到水泵的取力指令时所述发动机的转速以及预先存储至所述控制装置中的所述发动机的功率和扭矩曲线计算得到。

此外，本发明实施例还提供一种轨道消防车，所述轨道消防车包括上述取力器结合自动匹配功率的液压系统。

另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法。

通过上述技术方案，在水泵取力和油泵取力结合时，根据接收到所述水泵的取力指令时所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和与所述发动机的功率的之间的大小关系，调节所述液压油泵的排量和所述液压马达的排量，使液压油泵和液压马达的排量与发动机的功率相匹配，保证行走过程中水泵取力和液压油泵取力结合时车辆的平稳性，完成行走过程中取力结合作业的同时避免了车辆空挡滑行带来的危险，提高了车辆的安全性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的取力器结合自动匹配功率的液压控制系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法流程图。

附图标记说明

11、发动机 12、取力器

13、液压油泵 14、液压马达

15、水泵 16、控制装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明实施例提供的取力器结合自动功率匹配的液压控制系统结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的取力器结合自动功率匹配的液压控制系统包括：用于提供动力的发动机11；用于将发动机11提供的动力传输给液压油泵13和水泵15的取力器12，其中液压油泵13带动液压马达14转动以驱动所述轨道消防车的走行系统；以及控制装置16，与取力器12、液压油泵13、液压马达14分别进行信号连接，用于根据接收到水泵15的取力指令时液压油泵13的工作功率和水泵15的工作功率之和与发动机11的功率之间的大小关系自动控制液压油泵13的排量和液压马达15的排量，以匹配所述发动机的功率。其中，当液压油泵13的工作功率和水泵15的工作功率之和小于或等于发动机11的功率时，控制增大液压油泵13的排量；当液压油泵13的工作功率和水泵15的工作功率之和大于发动机11的功率时，控制减小液压马达16的排量。

其中，水泵15的取力指令可以通过设置在控制装置16的控制面板上的可操作结构实现，例如按钮、开关等，也可以是设置在取力器结合系统的控制装置的显示装置上的虚拟键盘，当然也可以是设置在应用该取力器结合系统的轨道消防车的控制面板上的可操作结构或者显示装置上的虚拟键盘。

优选的，所述控制装置还能够在接收到水泵的取力指令时获取所述液压油泵的工作功率、所述水泵的工作功率以及所述发动机的功率。

取力器结合自动匹配功率的液压控制系统的其他实施细节与取力器结合自动匹配功率的液压控制方法相同，将在图2中详述，此处不再赘述。

图2是本发明实施例提供的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法流程图，其中，取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：用于提供动力的发动机、用于将所述发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵的取力器，其中所述液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统，如图2所示，取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法可以包括以下步骤：

S101、获取接收到所述水泵的取力指令时所述液压油泵的工作功率、所述水泵的工作功率、所述发动机的功率。

需要说明的是，发动机和取力器连接，两者之间的转速比固定，设定为I₁；水泵和取力器之间的转速比同样是固定的，设定为I₂；发动机的转速以及液压油泵的工作压力和排量可以通过控制装置直接采集到，设定在接收到水泵的取力指令时发动机转速为n_发、液压油泵的工作压力为F_油、液压油泵的排量为q_油。

此时，液压油泵的工作功率可以采用如下公式得到：p₁＝F_油×q_油×n_发×I₁。

控制装置中预先存储有水泵的功率曲线，功率曲线的横坐标为水泵转速，纵坐标为水泵输出功率，而水泵与取力器之间的转速比和取力器与发动机之间的转速比都是确定的，发动机的转速已经通过控制装置进行采集，很明显此时水泵的工作功率是可以根据上述两个转速比以及发动机的转速获取水泵的转速，再通过水泵的功率曲线查找到所要获取的水泵的工作功率。

此外，控制装置中预先存储有发动机的功率和扭矩曲线计算得到，当发动机的转速确定时，可以通过查表获取发动机的功率。

S102、根据接收到所述水泵的取力指令时所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和与所述发动机的功率的之间的大小关系自动控制所述液压油泵的排量和所述液压马达的排量以匹配所述发动机的功率。

具体如下：当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和小于或等于所述发动机的功率时，控制增大所述液压油泵的排量；当所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和大于所述发动机的功率时，控制减小所述液压马达的排量。

优选的，当发动机的转速降低值不大时，如果通过调节液压马达的排量即可实现发动机功率与液压马达和液压油泵流量的匹配关系，就不需要调整液压油泵的排量参数。需要说明的是，为保持车辆继续以当前速度行走，液压马达的排量不宜调节过大。

当底盘的转速降低值过大时，只调节液压马达的排量是不能够实现发动机功率与液压马达和液压油泵流量的匹配关系，此时不仅需要调节液压马达的排量，而且需要同时增大液压油泵的排量，从而使车辆保持当前速度稳定的行驶。

以下以应用示例说明取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法的具体控制过程。

因为有了取力器结合自动匹配功率的液压系统，轨道消防车到达救援现场之前，将底盘的全部动力用于驱动走行系统，使车辆能够迅速到达救援现场，而不用担心因为液压油泵和液压马达与发动机的功率不匹配而导致液压马达被烧坏等危险的发生。应用示例中水泵取力指令通过控制装置控制面板上的水泵取力按钮实现，当消防车接近救援现场或者因为自身喷淋保护系统需要结合水泵时按下水泵取力按钮，此时，取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法如下：

首先，控制装置采集此时液压油泵的工作压力F_油与液压油泵的排量q_油以及此时发动机的转速n_发，取力器的速比为I₁，由此得出液压油泵的此时的工作功率p₁＝F_油×q_油×n_发×I₁；

根据步骤S101中，结合控制装置中预先存储有水泵的功率曲线、发动机的功率和扭矩曲线，可以获取此时水泵的工作功率P₂以及发动机的工作功率P

当按下水泵取力按钮后，分如下两种情况分析：

1、P≥P₁+P₂

这种情况下，发动机的功率大于液压油泵和水泵的功率之和，也就是说发动机的功率可以同时满足此时走行系统的动力需要的功率与水泵怠速工作时的功率。

由于车辆行走速度没有发生变化，故液压马达的转速保持不变，由于发动机功率足够，可以保持液压马达的排量不变，从而输入流量保持不变，但发动机的转速由n降低至n₁，此时需要将液压油泵的排量增大至n/n₁×q_油，从而保持液压油泵的输出流量不变。

当水泵与取力器结合之后，液压油泵与取力器重新结合，发动机的转速又将从n₁升至n，此时液压油泵的排量又将自动从n/n₁×q_油降低至q_油，从而保持液压油泵的输出流量不变，从而保持车辆水泵取力与液压油泵取力结合的过程中行驶平稳，且不出现液压马达被烧坏的危险。

2、P＜P₁+P₂

这种情况下，表明发动机在车辆怠速时的功率不能同时满足此时走行系统的动力需要的功率与水泵怠速工作时的功率。此时需要降低走行系统的功率，由于车辆的行走速度没有发生变化，从而只能降低液压马达的排量，从而降低走行系统需要的输入流量。

当发动机的转速降低值不大时，如果通过调节液压马达的排量即可实现发动机功率与液压马达和液压油泵流量的匹配关系，就不需要调整液压油泵的排量参数。需要说明的是，为保持车辆继续以当前速度行走，液压马达的排量不宜调节过大。

取力器结合自动匹配液压系统的整个控制过程中对液压马达和液压油泵的排量的调节均通过控制装置进行自动控制。

水泵取力和液压油泵取力结合完成之后，发动机转速恢复至正常转速，此时，控制装置将液压油泵以及液压马达的排量调节至获取水泵取力指令之前的参数，以保证车辆平稳行驶。

救援工作完成之后，或者救援现场会威胁到救援人员的生命时，再次按下水泵取力按钮，取力器结合自动匹配功率液压控制系统再次按上面的顺序工作，车辆将水泵取力脱开以最快的速度撤离救援现场。

此外，本发明实施例还提供一种轨道消防车，轨道消防车包括上述取力器结合自动匹配功率的液压系统。其具体实施细节同上述取力器结合自动匹配液压系统，此处不再赘述。

本发明实施例中取力器结合系统主要应用于轨道消防车上，也可以应用于其他类型消防车或需要在行走过程中完成取力结合作业的其他专用车。

通过上述技术方案，在水泵取力和油泵取力结合时，根据接收到所述水泵的取力指令时所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和与所述发动机的功率的之间的大小关系，调节所述液压油泵的排量和所述液压马达的排量，使液压油泵和液压马达的排量与发动机的功率匹配，实现车辆平稳过度，避免车辆空挡滑行，提高了车辆的安全性。通过上述技术方案可以在车辆行走过程中使水泵取力和液压油泵取力安全的结合，因此可以使车辆在不需要水泵工作时可以将全部动力用于行走系统，提高了救援效率，降低了车辆的能耗；并且本发明实施例提供的取力器结合自动匹配功率液压控制系统可以由控制装置对液压油泵和液压马达的排量进行自动调节以匹配发动机的功率，具有集成化程度高的特点，减少了手动控制的过程，提高了系统的可靠性。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims

1.一种取力器结合自动匹配功率的液压系统，其特征在于，所述取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：

发动机，用于提供动力；

取力器，用于将所述发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵，其中，所述液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统；以及

控制装置，与所述取力器、所述液压油泵、所述液压马达分别进行信号连接，用于在接收到所述水泵的取力指令时，若所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和小于或等于所述发动机的功率时，则控制增大所述液压油泵的排量；否则控制减小所述液压马达的排量，以使所述液压油泵的排量及所述液压马达的排量与所述发动机的功率相匹配。

2.根据权利要求1所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统，其特征在于，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述液压油泵的工作功率。

3.根据权利要求1所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统，其特征在于，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述水泵的工作功率。

4.根据权利要求1所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统，其特征在于，所述控制装置还用于在接收到水泵的取力指令时获取所述发动机的功率。

5.一种取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法，其特征在于，所述取力器结合自动匹配功率的液压系统包括：用于提供动力的发动机、用于将所述发动机提供的动力传输给液压油泵和水泵的取力器，其中所述液压油泵带动液压马达转动以驱动走行系统，所述取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法包括：

在接收到所述水泵的取力指令时，若所述液压油泵的工作功率和所述水泵的工作功率之和小于或等于所述发动机的功率时，则控制增大所述液压油泵的排量；否则控制减小所述液压马达的排量，以使所述液压油泵的排量及所述液压马达的排量与所述发动机的功率相匹配。

6.根据权利要求5所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法，其特征在于，所述液压油泵的工作功率采用如下方法获取：

采集接收到水泵的取力指令时所述液压油泵的工作压力、所述液压油泵的排量和所述发动机的转速；

根据所述液压油泵的工作压力、所述液压油泵的排量、所述发动机的转速和取力器的转速比计算所述液压油泵的工作功率。

7.根据权利要求5所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法，其特征在于，所述水泵的工作功率根据接收到水泵的取力指令时所述发动机的转速、所述发动机与所述水泵的转速比以及预先存储至控制装置中的所述水泵的功率曲线计算得到。

8.根据权利要求5所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法，其特征在于，所述发动机的功率根据接收到水泵的取力指令时所述发动机的转速以及预先存储至控制装置中的所述发动机的功率和扭矩曲线计算得到。

9.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请权利要求5-8中任一项所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统控制方法。

10.一种轨道消防车，所述轨道消防车包括权利要求1-4中任一项所述的取力器结合自动匹配功率的液压系统。