CN109736373A - 一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法。控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置包括压力传感器、控制器以及控制斗杆下降的电磁阀、斗杆阀芯；控制器用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题。

Description

一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及挖掘机控制技术领域，特别涉及一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法。

背景技术

动臂、斗杆是指挖掘机的一种工作装置，通常也叫大臂、小臂，主要作用是用来支配挖斗的挖掘、装车等动作。与机架相连的臂较长，所以俗称为大臂，其术语称作动臂；与挖斗相连的臂较小，所以俗称为小臂，术语称作斗杆，所以俗称它们为大小臂。其中，斗杆液压缸就是上述连接在动臂与机架之间的连接驱动装置，通过斗杆液压缸(或称斗杆油缸)的驱动作用可以驱动动臂沿着机架执行上升、下降(下落)等动力动作。

现有挖掘机，在斗杆挖掘下降时，为防止出现斗杆油缸吸空现象，通常办法是在回油路上设置有阻尼孔，以加大回油路的阻力，以避免产生吸空问题。

但是研究发现，现有技术中仍然存在一些技术缺陷：举例说明：当在回油路上设置有阻尼孔，必然会大回油路的阻力，带来压力损失，从而加大挖机的能耗，降低了挖掘机的工作效率，不利于挖掘机设备的节能环保设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法，以解决现有技术中的斗杆下降过快容易引起的吸空问题。

本发明提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，包括压力传感器、控制器以及控制斗杆下降的电磁阀、斗杆阀芯；

所述压力传感器用于检测斗杆油缸大腔的进油口处的油压；

所述控制器用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题；

所述控制斗杆下降的电磁阀用于控制斗杆阀芯的开启量；

所述斗杆阀芯的开启量用于控制低斗杆油缸小腔的回油量。

优选的，作为一种可实施方案；所述压力传感器具体设置在所述斗杆油缸的斗杆油缸大腔的进油口处。

优选的，作为一种可实施方案；所述控制器分别与所述压力传感器以及所述控制斗杆下降的电磁阀电连接；且所述控制斗杆下降的电磁阀与所述斗杆阀芯电连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述控制器还用于在若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值的情况下，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。

优选的，作为一种可实施方案；所述控制器为PLC控制器或是嵌入式芯片控制器。

本发明还提供了一种控制方法，基于控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置进行控制操作，包括如下操作步骤：

在斗杆油缸的斗杆油缸大腔的进油口处安装一个压力传感器；

在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；

若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题。

优选的，作为一种可实施方案；在控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值之后，还包括如下操作步骤：

若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。

本发明实施例提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其主要由压力传感器、控制器以及控制斗杆下降的电磁阀、斗杆阀芯等结构构成；其中，压力传感器用于检测斗杆油缸大腔的进油口处的油压；控制斗杆下降的电磁阀用于控制斗杆阀芯的开启量；斗杆阀芯的开启量用于控制低斗杆油缸小腔的回油量。

其中最为重要的控制结构为控制器；上述控制器用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题；

在具体操作过程中；在斗杆油缸的斗杆油缸大腔的进油口处安装一个压力传感器。

在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；

若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题。

综上分析可知，本发明实施例提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置及控制方法，其在斗杆油缸大腔加装压力传感器用于采集压力数据，当斗杆挖掘其斗杆油缸大腔压力下降较快并低于一定数值时(即低于标准阈值时)，挖机控制器发出指令，降低控制斗杆电磁阀的电流，从而降低控制斗杆阀芯的先导压力，减少阀芯的开启量；这样可以显著减少斗杆油缸小腔的回油量，从而解决斗杆油缸吸空的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置的结构原理示意图；

图2是根据本发明实施例的控制方法的操作流程示意图。

图中：压力传感器1；控制器2；电磁阀3；斗杆阀芯4；斗杆油缸A。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，包括压力传感器1、控制器2以及控制斗杆下降的电磁阀3、斗杆阀芯4；

所述压力传感器1用于检测斗杆油缸大腔的进油口处的油压；

所述控制器2用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器2实时通过所述压力传感器1采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围(即一定时间范围)内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围(即一定时间范围)内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器2控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀3的电流，进而减少斗杆阀芯4的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题；

所述控制斗杆下降的电磁阀3用于控制斗杆阀芯4的开启量；

所述斗杆阀芯4的开启量用于控制低斗杆油缸小腔的回油量。

上述控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其主要由压力传感器、控制器以及控制斗杆下降的电磁阀、斗杆阀芯等结构构成；其中，压力传感器用于检测大腔进油口处的油压；控制斗杆下降的电磁阀用于控制斗杆阀芯的开启量；斗杆阀芯的开启量用于控制低斗杆油缸小腔的回油量。

其中最为重要的控制结构为控制器；上述控制器用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围(即一定时间范围)内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围(即一定时间范围)内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题；

研究发现，只有当斗杆下降过快过程中，才会发生吸孔现象；同时研究人员还发现，当发生吸空现象时，斗杆油缸大腔失去从斗杆油缸小腔的回油，斗杆油缸大腔其压力下降，容易引起吸空的现象。即在此过程中，斗杆油缸大腔内的回油瞬间减少，斗杆油缸小腔的回油量则瞬间增多，从而产生吸空现象。

综上分析可知，本发明实施例提供一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其在斗杆油缸大腔加装压力传感器用于采集压力数据，当斗杆挖掘其斗杆油缸大腔压力下降较快并低于一定数值时(即低于标准阈值时)，挖机控制器发出指令，降低控制斗杆电磁阀的电流，从而降低控制斗杆阀芯的先导压力，减少阀芯的开启量；这样可以显著减少斗杆油缸小腔的回油量，从而解决斗杆油缸吸空的问题。

优选的，作为一种可实施方案；所述压力传感器1具体设置在所述斗杆油缸A的斗杆油缸大腔的进油口处。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，上述控制装置加装了压力传感器1，该压力传感器1是油压采集设备，其主要安装设置在斗杆油缸A的斗杆油缸大腔的进油口处，从而直接检测斗杆油缸大腔的进油口处的油压，为后续判断该斗杆油缸大腔的压力下降情况提供数据。

优选的，作为一种可实施方案；所述控制器2分别与所述压力传感器1以及所述控制斗杆下降的电磁阀3电连接；且所述控制斗杆下降的电磁阀3与所述斗杆阀芯4电连接。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，如图1所示，该控制器2是主要的控制核心结构，其可以分别与所述压力传感器1以及所述控制斗杆下降的电磁阀3电连接，从而实现获取压力传感器的压力信号以及控制后续电磁阀动作；同时上述控制斗杆下降的电磁阀3与斗杆阀芯4电连接，该斗杆阀芯4是直接实现减少斗杆油缸小腔的回油量的阀门结构。上述控制器则优选为PLC控制器或是嵌入式芯片控制器。

优选的，作为一种可实施方案；所述控制器2还用于在若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值的情况下，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值，则控制器则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常，无需进行油压回油量控制。

如图2所示，本发明还提供了一种控制方法，基于控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置进行控制操作，包括如下操作步骤：

步骤S100：在斗杆油缸A的斗杆油缸大腔的进油口处安装一个压力传感器1；

步骤S200：在斗杆进行挖掘动作时，控制器2实时通过所述压力传感器1采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；

若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则执行步骤S300(即若是则执行步骤S300，若否则执行步骤S400)；

即步骤S300判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器2控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀3的电流，进而减少斗杆阀芯4的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题。

步骤S400：若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。

在本发明提供的上述控制方法具体技术方案中，在斗杆进行挖掘动作时，开始时因为重力作用，斗杆有再生动作，其下降速度较快，当斗杆下降到一定位置时(其与地面夹角接近90°)其再生动作停止，斗杆油缸大腔失去从斗杆油缸小腔的回油，其压力下降，容易引起吸空的现象。通过分析，吸空之前，油缸大腔的进油压力会急剧下降，此时通过安装在进油腔的压力传感器收集的压力数据分析，可以得出结论：当压力下降到一定值时，就会产生斗杆吸空现象。

此时控制器通过压力传感器采集到的压力信号，减少电磁阀组控制斗杆下降电磁阀的电流，即可减少斗杆阀芯的开启量，增加了系统背压(降低斗杆小腔的回油量)，同时也减少了斗杆油缸下降的速度，使得主泵能够满足对斗杆大腔的供油量，从而消除斗杆吸空的问题。

本发明实施例提供的一种控制方法，基于控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置进行控制操作，可以在提高斗杆挖掘下降时其能量的利用效率，同时又能够解决斗杆吸空的问题。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其特征在于，包括压力传感器、控制器以及控制斗杆下降的电磁阀、斗杆阀芯；

所述压力传感器用于检测斗杆油缸大腔的进油口处的油压；

所述控制器用于在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题；

所述控制斗杆下降的电磁阀用于控制斗杆阀芯的开启量；

所述斗杆阀芯的开启量用于控制低斗杆油缸小腔的回油量。

2.根据权利要求1所述的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其特征在于，

所述压力传感器具体设置在所述斗杆油缸的斗杆油缸大腔的进油口处。

3.根据权利要求1所述的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其特征在于，

所述控制器分别与所述压力传感器以及所述控制斗杆下降的电磁阀电连接；且所述控制斗杆下降的电磁阀与所述斗杆阀芯电连接。

4.根据权利要求1所述的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其特征在于，

所述控制器还用于在若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值的情况下，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。

5.根据权利要求1所述的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置，其特征在于，

所述控制器为PLC控制器或是嵌入式芯片控制器。

6.一种控制方法，其特征在于，基于权利要求1－5任一项所述的控制挖掘机斗杆下降的节能控制装置进行控制操作，包括如下操作步骤：

在斗杆油缸的斗杆油缸大腔的进油口处安装一个压力传感器；

在斗杆进行挖掘动作时，控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值；

若当前预设时间范围内的压力下降值大于或等于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降过快，则判定容易引起吸空的现象；此时所述控制器控制减少电磁阀组中控制斗杆下降的电磁阀的电流，进而减少斗杆阀芯的开启量，从而降低斗杆油缸小腔的回油量，增加了系统背压，最终消除斗杆吸空的问题。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

在控制器实时通过所述压力传感器采集压力信号，进而获取当前压力值，并判断预设时间范围内的压力下降值是否大于或等于标准阈值之后，还包括如下操作步骤：

若当前预设时间范围内的压力下降值小于标准阈值，则判定当前斗杆油缸大腔的压力值下降正常。