CN111395425B - 斗杆油缸控制系统、控制方法及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种斗杆油缸控制系统、控制方法及挖掘机，涉及工程机械技术领域，该斗杆油缸控制系统包括斗杆油缸、流量控制件、压力传感器以及控制器，流量控制件和压力传感器均与控制器连接；流量控制件设置于斗杆油缸的进油油路上，压力传感器用于检测斗杆油缸的大腔内的压力数据，并将压力数据传输给控制器，控制器接收压力数据，并根据预设数据控制流量控制件的流量大小。通过该斗杆油缸控制系统，解决了现有技术中的挖掘机存在能量浪费的技术问题。

Description

斗杆油缸控制系统、控制方法及挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种斗杆油缸控制系统、控制方法及挖掘机。

背景技术

随着基础建设的大力发展，挖掘机在我国的使用量也越来越多，也给客户带来了更多的经济价值。

挖掘机，又称挖掘机械或挖土机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要包括土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

然而，现有的挖掘机在实际使用过程中，当负载很小时也会提供较大负载的流量，导致较大的能量消耗，造成了能量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斗杆油缸控制系统、控制方法及挖掘机，以缓解现有技术中的挖掘机存在能量浪费的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种斗杆油缸控制系统，包括：斗杆油缸、流量控制件、压力传感器以及控制器，所述流量控制件和所述压力传感器均与所述控制器连接。

所述流量控制件设置于所述斗杆油缸的进油油路上，所述压力传感器用于检测所述斗杆油缸的大腔内的压力数据，并将所述压力数据传输给所述控制器，所述控制器接收所述压力数据，并根据预设数据控制所述流量控制件的流量大小。

进一步的，所述流量控制件为多组，多组所述流量控制件并联设置。

各所述流量控制件包括比例单向阀和泵，所述比例单向阀和所述泵均与所述控制器连接，所述单向阀和泵可以为集成设置或分体设置。

进一步的，所述压力传感器设置于所述斗杆油缸的大腔的进出油口处。

进一步的，所述斗杆油缸控制系统还包括将所述斗杆油缸串联在内的再生回路，所述再生回路还包括换向阀和斗杆再生阀。

所述换向阀连接在所述流量控制件的输出端与所述斗杆油缸之间的管路上，且所述斗杆油缸的大、小腔的进回油均经过所述换向阀；所述斗杆再生阀通过所述换向阀连接在所述斗杆油缸的大腔与小腔之间的管路上。

进一步的，所述换向阀包括第一进油口、两个第一油缸口以及两个第一排油口。

所述第一进油口与所述流量控制件的输出端连接；两个所述第一油缸口中的一者与所述斗杆油缸的大腔连接，两个所述第一油缸口中的另一者与所述斗杆油缸的小腔连接；两个所述第一排油口中的一者与油箱连接，两个所述第一排油口中的另一者与所述斗杆再生阀连接。

进一步的，所述斗杆再生阀包括第二进油口、第二油缸口以及第二排油口。

所述第二进油口与两个所述第一排油口中的另一者连接，所述第二油缸口与所述斗杆油缸的大腔连接，所述第二排油口与油箱连接。

进一步的，所述第一油缸口和所述第二油缸口各自通过一分支管与所述斗杆油缸的大腔连接。

或者，所述第一油缸口和所述第二油缸口各自连接一分支管，且两分支管交汇后与所述斗杆油缸的大腔连接。

有益效果：

本发明提供的斗杆油缸控制系统，压力传感器用于检测斗杆油缸的大腔内的压力数据，并将压力数据传输给控制器，控制器接收该压力数据进行计算，通过与预设数据的比对，来调整流量控制件的流量大小，从而控制进入斗杆油缸的大腔内的液压油流量，通过对该液压油流量的自动调节，以实现斗杆油缸的运动速度的调节，进而实现斗杆运动速度的调节，如在负载很小的挖掘状态下，可减少液压油的供应，以减少不必要的能量浪费，达到降低油耗节约能源的目的。

第二方面，本发明实施例提供一种基于前述实施方式任一项所述的斗杆油缸控制系统的控制方法，包括以下步骤：

获取斗杆油缸的大腔内的压力数据；

控制器接收所述压力数据，并根据预设数据控制流量控制件的流量大小。

进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：

当所述斗杆油缸的大腔内的压力数据达到挖掘机空载状态下的预设数据时，所述控制器控制所述流量控制件增加流量大小，以增大进入所述斗杆油缸的大腔内的液压油流量，同时并通过再生回路使所述斗杆油缸的小腔内的液压油流至大腔；

当所述斗杆油缸的大腔内的压力数据达到挖掘机挖掘状态下的预设数据时，所述控制器控制所述流量控制件减少流量大小，以减少进入所述斗杆油缸的大腔内的液压油流量，此时再生回路处于切断状态；

当所述斗杆油缸的大腔内的压力数据达到挖掘机卸载状态下的预设数据时，所述斗杆油缸的大腔内的液压油能够分两路流回至油箱。

有益效果：

本发明提供的斗杆油缸控制系统的控制方法包括前述的斗杆油缸控制系统，由此，该控制方法所达到的技术优势及效果同样包括斗杆油缸控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

第三方面，本发明实施例提供一种挖掘机，包括：前述实施方式任一项所述的斗杆油缸控制系统。

有益效果：

本发明提供的挖掘机包括前述的斗杆油缸控制系统，由此，该挖掘机所达到的技术优势及效果同样包括斗杆油缸控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的斗杆油缸控制系统的结构示意图，其中，该系统处于空载状态。

图标：

100-斗杆油缸；200-流量控制件；300-压力传感器；400-控制器；500-换向阀；600-斗杆再生阀；700-油箱；800-先导手柄；

110-大腔；120-小腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种斗杆油缸控制系统，如图1所示，该斗杆油缸控制系统包括斗杆油缸100、流量控制件200、压力传感器300以及控制器400，流量控制件200和压力传感器300均与控制器400连接；流量控制件200设置于斗杆油缸100的进油油路(即为斗杆油缸100的大腔110供油的油路)上，压力传感器300用于检测斗杆油缸100的大腔110(即无杆腔)内的压力数据，并将压力数据传输给控制器400，控制器400接收压力数据，并根据预设数据控制流量控制件200的流量大小。

本实施例提供的斗杆油缸控制系统，压力传感器300用于检测斗杆油缸100的大腔110内的压力数据，并将压力数据传输给控制器400，控制器400接收该压力数据进行计算，通过与预设数据的比对，来调整流量控制件200的流量大小，从而控制进入斗杆油缸100的大腔110内的液压油流量，通过对该液压油流量的自动调节，以实现斗杆油缸100的运动速度的调节，进而实现斗杆运动速度的调节，如在负载很小的挖掘状态下，可减少液压油的供应，以减少不必要的能量浪费，达到降低油耗节约能源的目的。

可选的，控制器400可以为PLC控制器(可编程逻辑控制器)、嵌入式芯片控制器或AI(人工智能)控制器。

流量控制件200可以采用一组或多组。本实施例选取流量控制件200为多组的形式，参照图1，流量控制件200为多组，多组流量控制件200并联设置；各流量控制件200包括比例单向阀和泵，比例单向阀和泵均与控制器400连接；其中，单向阀和泵可以为集成设置或分体设置。

本实施例采取单向阀和泵分体设置的形式，此种形式中，当控制器400接收到压力数据，并根据预设数据控制单向阀的开口幅度，且保持泵处于工作状态；具体的，当需要较大的流量时，可调大单向阀的开口幅度，反之，调小单向阀的开口幅度。

由于流量控制件200单位时间内提供的液压油流量是一定的，通过设置多组并联设置的流量控制件200可以在相同时间内增加液压油的流量，同时，切断其中的一些流量控制件200，可以在相同时间内减少液压油的流量，以调节斗杆油缸100的运动速度。

示例性地，本实施例采取两组流量控制件200，当挖掘机在空载状态下时，可以同时启动两组流量控制件200；当挖掘机在挖掘状态下时，可以启动其中一组流量控制件200。

在一些实施方式中，压力传感器300设置于斗杆油缸100的大腔110的进出油口处。

进一步的，斗杆油缸控制系统还包括将斗杆油缸100串联在内的再生回路；再生回路还包括换向阀500和斗杆再生阀600；换向阀500连接在流量控制件200的输出端与斗杆油缸100之间的管路上，且斗杆油缸100的大、小腔的进回油均经过换向阀500(具体为斗杆油缸100的大腔110的进油和回油，小腔120的进油和回油)；斗杆再生阀600通过换向阀500连接在斗杆油缸100的大腔110与小腔120(即有杆腔)之间的管路上。

该再生回路的设置，能够在液压油进入斗杆油缸100的大腔110的同时(一条油路)，还能够使斗杆油缸100的小腔120内的液压油通过换向阀500和斗杆再生阀600流至斗杆油缸100的大腔110(另一条油路)，通过前述两条不同的油路同时往斗杆油缸100的大腔110补充液压油，能够进一步增加斗杆的运动速度，达到使斗杆快速移动的目的。

具体的，参照图1，换向阀500包括第一进油口、两个第一油缸口以及两个第一排油口；第一进油口与流量控制件200的输出端连接；两个第一油缸口中的一者与斗杆油缸100的大腔110连接，两个第一油缸口中的另一者与斗杆油缸100的小腔120斗杆油缸100的小腔120连接；两个第一排油口中的一者与油箱700连接，两个第一排油口中的另一者与斗杆再生阀600连接。可选的，换向阀500可采用三位五通阀。

进一步的，斗杆再生阀600包括第二进油口、第二油缸口以及第二排油口；第二进油口与两个第一排油口中的另一者连接，第二油缸口与斗杆油缸100的大腔110连接，第二排油口与油箱700连接。

参照图1，图1所示为换向阀500和斗杆再生阀600均处于中位；当换向阀500左移处于右位时，液压油可以由换向阀500进入斗杆油缸100的大腔110，与此同时，斗杆油缸100的小腔120内的液压油可以依次经换向阀500、斗杆再生阀600进入斗杆油缸100的大腔110。当换向阀500右移处于左位、斗杆再生阀600右移处于左位时，斗杆油缸100的大腔110内的液压油一路流入与换向阀500连接的油箱700，另一路流入与斗杆再生阀600连接的油箱700，该设置的好处是能够实现两路快速回油，加快卸载速度，提升效率。

请继续参照图1，第一油缸口和第二油缸口各自通过一分支管与斗杆油缸100的大腔110连接；或者，第一油缸口和第二油缸口各自连接一分支管，且两分支管交汇后与斗杆油缸100的大腔110连接。

该斗杆油缸控制系统还包括先导手柄800，先导手柄800和控制器400连接，通过先导手柄800可以使换向阀500和斗杆再生阀600移动至左位、中位或右位。

该斗杆油缸控制系统的工作过程为：

斗杆快速移动阶段(或挖掘机处于空载状态)；先导手柄800工作，换向阀500左移处于右位，此时斗杆再生阀600处于中位；压力传感器300检测斗杆油缸100的大腔110内的压力数据，并将压力数据传输给控制器400，控制器400接收该压力数据进行计算，通过与预设数据比对，来调整流量控制件200的流量大小，液压油进入斗杆油缸100的大腔110，与此同时，斗杆油缸100的小腔120内的液压油依次经换向阀500、斗杆再生阀600进入斗杆油缸100的大腔110；

挖掘阶段；先导手柄800工作，换向阀500保持右位不变，斗杆再生阀600左移处于右位(此为斗杆再生阀600切断状态)，此时，可通过启动一组流量控制件200使液压油进入斗杆油缸100的大腔110，斗杆油缸100的小腔120内的液压油可以流回至油箱700；

卸载阶段；先导手柄800工作，换向阀500右移处于左位，斗杆再生阀600右移处于左位，此时，斗杆油缸100的大腔110内的液压油一路流入与换向阀500连接的油箱700，另一路流入与斗杆再生阀600连接的油箱700，且可通过启动一组流量控制件200使适量的液压油补入斗杆油缸100的小腔120。

需要说明的是，在斗杆快速移动阶段，可根据工况需要可同时启动两组流量控制件200同时给斗杆油缸100补油，增加斗杆的运动速度；在挖掘阶段，斗杆不需要快速的移动，此时可切断再生回路，并通过启动一组流量控制件200(另一组可配合其他执行机构动作)，实现较大的挖掘力；在卸载阶段，可通过前述两路快速回油，加快卸载速度以及提升效率。

本实施例还提供一种基于前述斗杆油缸控制系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：获取斗杆油缸100的大腔110内的压力数据；控制器400接收压力数据，并根据预设数据控制流量控制件200的流量大小。本实施例提供的斗杆油缸控制系统的方法包括前述的斗杆油缸控制系统，由此，该方法所达到的技术优势及效果同样包括斗杆油缸控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

进一步的，控制方法还包括以下步骤：

当斗杆油缸100的大腔110内的压力数据达到挖掘机空载状态下的预设数据时，控制器400控制流量控制件200增加流量大小，以增大进入斗杆油缸100的大腔110内的液压油流量，同时并通过再生回路使斗杆油缸100的小腔120内的液压油流至大腔110；

当斗杆油缸100的大腔110内的压力数据达到挖掘机挖掘状态下的预设数据时，控制器控制流量控制件200减少流量大小，以减少进入斗杆油缸100的大腔110内的液压油流量，此时再生回路处于切断状态；

当所述斗杆油缸100的大腔110内的压力数据达到挖掘机卸载状态下的预设数据时，所述斗杆油缸100的大腔110内的液压油能够分两路流回至油箱700。

本实施例还提供一种挖掘机，该挖掘机包括前述的斗杆油缸控制系统。本实施例提供的挖掘机包括前述的斗杆油缸控制系统，由此，该挖掘机所达到的技术优势及效果同样包括斗杆油缸控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种斗杆油缸控制系统，其特征在于，包括:斗杆油缸(100)、流量控制件(200)、压力传感器(300)以及控制器(400)，所述流量控制件(200)和所述压力传感器(300)均与所述控制器(400)连接；

所述流量控制件(200)设置于所述斗杆油缸(100)的进油油路上，所述压力传感器(300)用于检测所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的压力数据，并将所述压力数据传输给所述控制器(400)，所述控制器(400)接收所述压力数据进行计算，并根据预设数据控制所述流量控制件(200)的流量大小；

所述斗杆油缸控制系统还包括将所述斗杆油缸(100)串联在内的再生回路，所述再生回路还包括换向阀(500)和斗杆再生阀(600)；

所述换向阀(500)连接在所述流量控制件(200)的输出端与所述斗杆油缸(100)之间的管路上，且所述斗杆油缸(100)的大、小腔的进回油均经过所述换向阀(500)；所述斗杆再生阀(600)通过所述换向阀(500)连接在所述斗杆油缸(100)的大腔(110)与小腔(120)之间的管路上；

其中，所述换向阀(500)包括第一进油口、两个第一油缸口以及两个第一排油口；

所述第一进油口与所述流量控制件(200)的输出端连接；两个所述第一油缸口中的一者与所述斗杆油缸(100)的大腔(110)连接，两个所述第一油缸口中的另一者与所述斗杆油缸(100)的小腔(120)连接；两个所述第一排油口中的一者与油箱(700)连接，两个所述第一排油口中的另一者与所述斗杆再生阀(600)连接；

所述斗杆再生阀(600)包括第二进油口、第二油缸口以及第二排油口；

所述第二进油口与两个所述第一排油口中的另一者连接，所述第二油缸口与所述斗杆油缸(100)的大腔(110)连接，所述第二排油口与油箱(700)连接。

2.根据权利要求1所述的斗杆油缸控制系统，其特征在于，所述流量控制件(200)为多组，多组所述流量控制件(200)并联设置；

各所述流量控制件(200)包括比例单向阀和泵，所述比例单向阀和所述泵均与所述控制器(400)连接，所述单向阀和泵两者可集成设置或分体设置。

3.根据权利要求1所述的斗杆油缸控制系统，其特征在于，所述压力传感器(300)设置于所述斗杆油缸(100)的大腔(110)的进出油口处。

4.根据权利要求1所述的斗杆油缸控制系统，其特征在于，所述第一油缸口和所述第二油缸口各自通过一分支管与所述斗杆油缸(100)的大腔(110)连接；

或者，所述第一油缸口和所述第二油缸口各自连接一分支管，且两分支管交汇后与所述斗杆油缸(100)的大腔(110)连接。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的斗杆油缸控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

获取斗杆油缸(100)的大腔(110)内的压力数据；

控制器(400)接收所述压力数据，并根据预设数据控制流量控制件(200)的流量大小；

当所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的压力数据达到挖掘机空载状态下的预设数据时，所述控制器(400)控制所述流量控制件(200)增加流量大小，以增大进入所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的液压油流量，同时并通过再生回路使所述斗杆油缸(100)的小腔(120)内的液压油流至大腔(110)；

当所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的压力数据达到挖掘机挖掘状态下的预设数据时，所述控制器(400)控制所述流量控制件(200)减少流量大小，以减少进入所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的液压油流量，此时再生回路处于切断状态；

当所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的压力数据达到挖掘机卸载状态下的预设数据时，所述斗杆油缸(100)的大腔(110)内的液压油能够分两路流回至油箱(700)。

6.一种挖掘机，其特征在于，包括:权利要求1-4任一项所述的斗杆油缸控制系统。

Images