CN111733919A - 挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机，控制方法包括：获取先导压力值以及主泵压力值；基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；若是，则向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使主泵基于补偿电流调整输出的油量。本申请通过使用电信号取代传统的液压信号来判断液压系统是否处于吸空状态，并使用主动增加供油量的方式来降低吸空风险，实现了不需要额外添加控制部件即可实现精准判定液压系统是否处于吸空状态，以及通过线性增加系统供油量来降低吸空风险的技术效果。

Description

挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机

技术领域

本发明实施例涉及挖掘机技术领域，尤其涉及一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机。

背景技术

正流量液压系统具有油耗低、作业效率高，可靠性高等优点，在液压挖掘机上有广泛的应用，但正流量液压系统挖掘机在某些特殊工况下，如不同姿态下的铲斗内收外翻、斗杆内收外翻等情况下，会出现的吸空问题。

现有的解决液压系统吸空问题的方法主要通过以下两种方法：(1)增加回油背压方案，又称为被动防吸空，该方案最大问题是明显增加能量浪费，液压系统从能量角度讲，回油背压越小越好，同时增加回油背压方案会减慢动作速度；(2)液压油再生方案，该方案通过检测进油侧和回油侧压力，根据压差对吸空侧进行补油，虽然对吸空起到一定的减缓，但液压油再生更侧重于能量再利用，再生油量取决于进油侧和回油侧的压差，并非为解决吸空而量身定做，调节速度及力度存在较大偏差。

另外，上述两种方法只能对挖掘机的某一个单动作进行防吸空调节，并且需要引入新的控制阀、管路等，增加生产成本的同时，使系统变得复杂，导致出问题的几率增加。

发明内容

本发明提供一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机，实现了不需要额外添加控制部件即可实现精准判定液压系统是否处于吸空状态，以及通过线性增加系统供油量来降低吸空风险的技术效果。

本发明实施例提供了一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法，所述控制方法包括：

获取先导压力值以及主泵压力值；

基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；

若是，则向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量。

进一步地，所述基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态包括：

基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机是否同时满足以下4个条件：

条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，所述先导压力值大于第一预设值；条件三：所述主泵压力值小于第二预设值；条件四，所述主泵压力值在变小；

若判定结果为挖掘机同时满足所述4个条件，则挖掘机液压系统处理吸空状态。

进一步地，所述获取先导压力值以及主泵压力值包括：

通过先导手柄获取所述先导压力值以及通过主压力传感器获取所述主泵压力值。

进一步地，所述向主泵的控制电流中增加补偿电流包括：

基于所述主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵的原控制电流中增加的所述补偿电流的值；

根据确定出的所述补偿电流的值向主泵输出脉冲控制信号。

进一步地，所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量包括：

所述补偿电流确定的所述脉冲控制信号与输出所述原控制电流的电流信号相叠加，得到调整油量控制信号；

所述主泵基于所述调整油量控制信号的控制输出调整后的油量。

本发明实施例还提供了一种挖掘机液压系统的防吸空控制装置，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取先导压力值以及主泵压力值；

判断模块，用于基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；

补偿模块，用于在判断结果为是时，向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量。

本发明实施例还提供了一种挖掘机，所述挖掘机包括执行上述任一实施例所述的挖掘机液压系统的防吸空控制方法的液压电控平台，所述挖掘机还包括：信号采集装置和主泵；

所述信号采集装置、所述主泵均与所述液压电控平台电连接；所述信号采集装置与所述主泵电连接；

所述信号采集装置用于采集先导压力值以及主泵压力值，并将所述先导压力值和所述主泵压力值传送至所述液压电控平台；

所述液压电控平台基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态，并在判断结果为是时，向所述主泵发送用于补偿控制电流的脉冲控制信号；

所述主泵基于所述脉冲控制信号调整输出的油量。

进一步地，所述信号采集装置包括：先导手柄；

所述液压电控平台通过所述先导手柄获取所述先导压力值。

进一步地，所述信号采集装置还包括：主压力传感器；

所述主压力传感器用于采集所述主泵压力值，并将所述主泵压力值传送至所述液压电控平台。

进一步地，所述液压电控平台包括：脉冲发生器；

所述脉冲发生器用于基于所述液压电控平台的控制向所述主泵发送所述脉冲控制信号。

本发明公开了一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法、控制装置和挖掘机，控制方法包括：获取先导压力值以及主泵压力值；基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；若是，则向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使主泵基于补偿电流调整输出的油量。本申请通过使用电信号取代传统的液压信号来判断液压系统是否处于吸空状态，并使用主动增加供油量的方式来降低吸空风险，实现了不需要额外添加控制部件即可实现精准判定液压系统是否处于吸空状态，以及通过线性增加系统供油量来降低吸空风险的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法的控制逻辑图；

图3是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制装置的结构图；

图4是本发明实施例提供的一种挖掘机的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

图1是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法的流程图。

如图1所示，该挖掘机液压系统的防吸空控制方法具体包括如下步骤：

步骤S101，获取先导压力值以及主泵压力值。

可选地，步骤S101，获取先导压力值以及主泵压力值包括：通过先导手柄获取先导压力值以及通过主压力传感器获取主泵压力值。

具体地，先导压力指的是控制换向阀开启或关闭的力，同时，先导压力还可以为液压系统的控制器提供流量需求输入。通常情况下，可以通过挖掘机的先导手柄获取先导压力值，并通过主压力传感器获取主泵压力值。

对于同一台挖掘机来说，先导手柄通常包括左先导手柄以及右先导手柄两个手柄，主泵通常包括第一主泵和第二主泵，挖掘机在执行不同的动作时，通过先导手柄获取到的先导压力值的个数以及大小均不同，通过主压力传感器获取到的主泵压力值的个数以及大小也不相同，因此可以通过先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机当前正在执行何种操作。

在本发明实施例中，先导压力值以及主泵压力值均为电信号，用电信号判断取代传统的液压信号判断液压系统是否处于吸空状态，使得判断结果更加精准。

步骤S102，基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态。

具体地，通过先导压力值和主泵压力值可以判断挖掘机此时的的操作指令，即判断出挖掘机此时正在执行的动作，进而再通过挖掘机当前所执行的动作以及先导压力值、主泵压力值的大小判断挖掘机液压系统是否处在吸空状态。

图2是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法的控制逻辑图。

可选地，如图2所示，步骤S102，基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态包括：基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机是否同时满足以下4个条件：条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，先导压力值大于第一预设值；条件三：主泵压力值小于第二预设值；条件四，主泵压力值在变小；若判定结果为挖掘机同时满足4个条件，则挖掘机液压系统处理吸空状态。

具体地，根据挖掘机的结构特点，在不同姿态下，吸空仅会在铲斗内收外翻、斗杆内收外翻且动作迅猛的情况下出现，但并非每次都会出现，因此仅根据动作无法确认液压系统是否处在吸空状态，所以，需引入其它信号来同步诊断液压系统是否吸空，即引入主泵压力信号。

根据经验，当液压系统同时满足以下4个条件时，即可准确判定液压系统处于吸空状态：条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，先导压力值大于第一预设值，该第一预设值为根据经验预设的压力定值；条件三：主泵压力值小于第二预设值，该第二预设值为根据经验预设的主泵压力值的压力限值；条件四，主泵压力值在变小。当液压系统同时满足上述4个条件时，即可判断液压系统处于吸空状态。而同时满足上述4个条件才能判定为液压系统处于吸空状态，也使得判断结果更加精准，从而使得对于吸空状态的调控更精确。

步骤S103，若是，则向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使主泵基于补偿电流调整输出的油量。

具体地，当液压系统被判断处于吸空状态之后，系统开启“防吸空控制模式”，进而在主泵正常的控制电流的基础上，额外增加补偿电流，以使主泵输出的油量增大，避免吸空的发生；其中，补偿电流与系统的供油能力成正比，补偿电流增加的越多，补油能力越强。

可选地，向主泵的控制电流中增加补偿电流包括：基于主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵的原控制电流中增加的补偿电流的值；根据确定出的补偿电流的值向主泵输出脉冲控制信号。

具体地，如图2所示，当通过上述4个条件判断出液压系统处于吸空状态之后，可以通过主泵压力值大小，判定液压系统的吸空程度，该主泵压力值与主泵的吸空程度成反比，因此，在吸空状态下，主泵压力值越低，吸空补偿电流越大，以此形成预设的吸空补偿电流曲线，根据主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵的原控制电流中增加的补偿电流的值，并根据确定出的补偿电流的值向主泵输出一个脉冲控制信号。

可选地，主泵基于补偿电流调整输出的油量包括：补偿电流确定的脉冲控制信号与输出原控制电流的电流信号相叠加，得到调整油量控制信号；主泵基于调整油量控制信号的控制输出调整后的油量。

具体地，由补偿电流确定出的脉冲控制信号与控制主泵原输出油量的原控制电流的电流信号相叠加，形成一个新的控制信号，即上述调整油量控制信号，主泵在调整油量控制信号的控制下输出调整后的油量，避免了液压系统出现吸空问题。

本发明所提供的挖掘机液压系统的防吸空控制方法具有下述优点：(1)通过主动增加供油量方式降低吸空风险；(2)用电信号判断取代传统的液压信号判断液压系统是否处于吸空状态，判断结果更加精准；(3)本方案不会影响动作速度，响应性更快，且不会造成额外的能量浪费；(4)同时满足上述4个条件才能判定为液压系统处于吸空状态，使得判断结果更加精准，从而使得对于吸空状态的调控更精确；(5)通过主泵大小判断系统吸空程度，根据吸空程度大小进行比例线性调节，更加精确，液压系统运转更平稳；(7)不需要添加控制部件，节省了成本，产品状态未发生变动，生产一致性较强。

本发明实施例还提供了一种挖掘机液压系统的防吸空控制装置，用于执行本发明上述实施例所提供的挖掘机液压系统的防吸空控制方法，以下对本发明实施例提供的挖掘机液压系统的防吸空控制装置做具体介绍。

图3是本发明实施例提供的一种挖掘机液压系统的防吸空控制装置的结构图。如图3所述，挖掘机液压系统的防吸空控制装置主要包括：获取模块31，判断模块32，补偿模块33，其中：

获取模块31，用于获取先导压力值以及主泵压力值。

判断模块32，用于基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态。

补偿模块33，用于在判断结果为是时，向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使主泵基于补偿电流调整输出的油量。

可选地，判断模块32具体用于：基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机是否同时满足以下4个条件：条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，先导压力值大于第一预设值；条件三：主泵压力值小于第二预设值；条件四，主泵压力值在变小；若判定结果为挖掘机同时满足所述4个条件，则挖掘机液压系统处理吸空状态。

可选地，获取模块31具体用于：通过先导手柄获取先导压力值以及通过主压力传感器获取主泵压力值。

可选地，补偿模块33包括：

确定子模块，用于基于主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵的原控制电流中增加的补偿电流的值；

输出子模块，用于根据确定出的所述补偿电流的值向主泵输出脉冲控制信号。

可选地，补偿模块33还包括：

调整信号子模块，用于将补偿电流确定的脉冲控制信号与输出原控制电流的电流信号相叠加，得到调整油量控制信号，以使主泵基于调整油量控制信号的控制输出调整后的油量。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例提供的挖掘机液压系统的防吸空控制方法，与上述实施例提供的挖掘机液压系统的防吸空控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

图4是本发明实施例提供的一种挖掘机的结构图。

如图4所示，该挖掘机包括执行上述任一实施例所述的挖掘机液压系统的防吸空控制方法的液压电控平台41，挖掘机还包括：信号采集装置42和主泵43；信号采集装置42、主泵43均与液压电控平台41电连接；信号采集装置42与主泵43电连接；信号采集装置42用于采集先导压力值以及主泵压力值，并将先导压力值和主泵压力值传送至液压电控平台41；液压电控平台41基于先导压力值以及主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态，并在判断结果为是时，向主泵43发送用于补偿控制电流的脉冲控制信号；主泵43基于脉冲控制信号调整输出的油量。

可选地，如图4所示，信号采集装置42包括：先导手柄421；液压电控平台41通过先导手柄421获取先导压力值。

可选地，如图4所示，信号采集装置42还包括：主压力传感器422；主压力传感器422用于采集主泵压力值，并将主泵压力值传送至液压电控平台41。

可选地，液压电控平台41包括：脉冲发生器(图4中未给出)；脉冲发生器用于基于液压电控平台41的控制向主泵43发送脉冲控制信号PWM。

示例性地，参见图4，液压电控平台41可以选用WISE40，信号采集装置42包括先导手柄421和主压力传感器422。液压电控平台41通过先导手柄421获取先导压力值，先导手柄通常包括左先导手柄以及右先导手柄两个手柄，左、右两个先导手柄分别通过模/数转换器A/D与液压电控平台41电连接；主压力传感器422设置于主泵43上，主泵43与挖掘机的发动机相连接，发动机用来为主泵43提供动力，主泵43通常包括第一主P1和第二主泵P2，主压力传感器422通过模/数转换器A/D与液压电控平台41电连接，液压电控平台41可以分别向第一主泵P1和第二主泵P2发送脉冲控制信号PWM，即图4中所示的向第一主泵P1发送的脉冲控制信号PWM1，以及向第二主泵P2发送的脉冲控制信号PWM2。先导压力值和主泵压力值均通过模/数转换器A/D转换为液压电控平台41可识别的信号，进而传送至液压电控平台41中。

液压电控平台41获取到先导压力值以及主泵压力值之后，判断液压系统是否同时满足以下4个条件：条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，先导压力值大于第一预设值，该第一预设值为根据经验预设的压力定值；条件三：主泵压力值小于第二预设值，该第二预设值为根据经验预设的主泵压力值的压力限值；条件四，主泵压力值在变小。当液压系统同时满足上述4个条件时，即可判断液压系统处于吸空状态。

当液压系统被判断处于吸空状态之后，系统开启“防吸空控制模式”，进而在主泵43正常的控制电流的基础上，额外增加补偿电流，以使主泵43输出的油量增大，避免吸空的发生。具体地，液压电控平台41会根据主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵43的原控制电流中增加的补偿电流的值，并根据确定出的补偿电流的值向主泵43输出一个脉冲控制信号。由补偿电流确定出的脉冲控制信号与控制主泵43原输出油量的原控制电流的电流信号相叠加，形成一个新的控制信号，即上述实施例所述的调整油量控制信号，主泵43在调整油量控制信号的控制下输出调整后的油量，从而避免液压系统出现吸空问题。

参见图4，主泵43在调整油量控制信号的控制下输出调整后的油量，即分别通过第一主泵P1和第二主泵P2输出高压油(图4中所示的P1高压油输出以及P2高压油输出)至挖掘机的多功能控制阀块，多功能控制阀块与挖掘机的各类油缸相连接，如铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸等，主泵43输出的油通过多功能控制阀块分配至各类油缸，以调整挖掘机液压系统的用油，避免吸空问题的发生。

本申请通过使用电信号取代传统的液压信号来判断液压系统是否处于吸空状态，并使用主动增加供油量的方式来降低吸空风险，实现了不需要额外添加控制部件即可实现精准判定液压系统是否处于吸空状态，以及通过线性增加系统供油量来降低吸空风险的技术效果。

在本发明实施例的描述中，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。

最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种挖掘机液压系统的防吸空控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取先导压力值以及主泵压力值；

基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；

若是，则向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态包括：

基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机是否同时满足以下4个条件：

条件一，挖掘机正在执行以下单动作之一：铲斗外翻、铲斗内收、斗杆内收、斗杆外翻；条件二，所述先导压力值大于第一预设值；条件三：所述主泵压力值小于第二预设值；条件四，所述主泵压力值在变小；

若判定结果为挖掘机同时满足所述4个条件，则挖掘机液压系统处理吸空状态。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取先导压力值以及主泵压力值包括：

通过先导手柄获取所述先导压力值以及通过主压力传感器获取所述主泵压力值。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述向主泵的控制电流中增加补偿电流包括：

基于所述主泵压力值以及预设的吸空补偿电流曲线确定需要向主泵的原控制电流中增加的所述补偿电流的值；

根据确定出的所述补偿电流的值向主泵输出脉冲控制信号。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量包括：

所述补偿电流确定的所述脉冲控制信号与输出所述原控制电流的电流信号相叠加，得到调整油量控制信号；

所述主泵基于所述调整油量控制信号的控制输出调整后的油量。

6.一种挖掘机液压系统的防吸空控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取先导压力值以及主泵压力值；

判断模块，用于基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态；

补偿模块，用于在判断结果为是时，向主泵的控制电流中增加补偿电流，以使所述主泵基于所述补偿电流调整输出的油量。

7.一种挖掘机，其特征在于，所述挖掘机包括执行上述权利要求1-5中任一项所述的挖掘机液压系统的防吸空控制方法的液压电控平台，所述挖掘机还包括：信号采集装置和主泵；

所述信号采集装置、所述主泵均与所述液压电控平台电连接；所述信号采集装置与所述主泵电连接；

所述信号采集装置用于采集先导压力值以及主泵压力值，并将所述先导压力值和所述主泵压力值传送至所述液压电控平台；

所述液压电控平台基于所述先导压力值以及所述主泵压力值判断挖掘机液压系统是否处于吸空状态，并在判断结果为是时，向所述主泵发送用于补偿控制电流的脉冲控制信号；

所述主泵基于所述脉冲控制信号调整输出的油量。

8.根据权利要求7所述的挖掘机，其特征在于，所述信号采集装置包括：先导手柄；

所述液压电控平台通过所述先导手柄获取所述先导压力值。

9.根据权利要求7所述的挖掘机，其特征在于，所述信号采集装置还包括：主压力传感器；

所述主压力传感器用于采集所述主泵压力值，并将所述主泵压力值传送至所述液压电控平台。

10.根据权利要求7所述的挖掘机，其特征在于，所述液压电控平台包括：脉冲发生器；

所述脉冲发生器用于基于所述液压电控平台的控制向所述主泵发送所述脉冲控制信号。

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