CN113006190A - 一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置 - Google Patents

一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置及方法，控制装置包括控制器、发动机控制模块、压力传感器单元、行走泵比例控制阀单元、行走马达单元和行走马达比例控制阀单元，控制器用于与电子油门脚踏、方向开关和/或档位开关相连；发动机控制模块与控制器相连；压力传感器单元的两端分别与行走泵单元和控制器相连；行走泵比例控制阀单元的两端分别与行走泵单元和控制器相连；行走马达单元的进油口与行走泵单元的出油口相连，出油口与行走泵单元的进油口相连；行走马达比例控制阀单元的两端分别与行走马达单元和控制器相连；转速传感器的一端与行走马达单元相连，另一端与控制器相连。本发明能够实现挖掘机的调向以及无极调速。

Description

一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置
技术领域
本发明属于挖掘机控制技术领域，具体涉及一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置。
背景技术
近年来，随着我国城镇化建设步伐的加快，国家对交通运输、建筑、水利工程等领域工程建设量的加大。全国各地工程机械的市场需求急剧增加，尤其液压挖掘机的需求量不断的增长，因为转场和紧急救援的需求，对挖掘机的行驶速度的要求越来越高。
现有技术中的液压挖掘机在行走系统均采用定量泵或者单向变量泵和定量马达的开式系统，受到开式液压元器件的限制，无法满足行驶速度要求和调向要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，能够实现挖掘机的调向以及无极调速。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，包括：
控制器，用于与电子油门脚踏、方向开关和/或档位开关相连，采集预设的信号；
发动机控制模块，与所述控制器相连；
行走泵单元；
压力传感器单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器相连；
行走泵比例控制阀单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器相连；
行走马达单元，其进油口与所述行走泵单元的出油口相连，出油口与所述行走泵单元的进油口相连；
行走马达比例控制阀单元，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器相连；
转速传感器，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器相连。
可选地，所述行走泵单元中包括至少一个行走泵，当行走泵的数量大于2时，各行走泵相互连通；
所述行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的数量与行走泵的数量相等；
当所述控制器采集到方向开关的信号后，所述控制器输出控制信号至行走泵比例控制阀单元，由行走泵比例控制阀单元中的行走泵比例控制阀设定行走泵单元中对应行走泵的斜盘摆角方向，实现前进或后退功能。
可选地，当所述控制器采集到电子油门脚踏的油门信号后，根据油门信号的大小，以及预设的油门信号的大小-目标转速-目标电流值关系，把对应的目标转速信号发送给发动机控制模块，由发动机控制模块控制发动机按照接收到的目标转速信号运转；同时，所述控制器设定行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的目标电流值，实现行走泵的功率调节。
可选地，当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机处于I档时，通过所述行走马达比例控制阀单元将行走马达单元的排量调到最大，同时通过行走泵比例控制阀单元控制行走泵单元的排量来调整车速。
可选地，设定当前车速为n，Ⅰ档最大车速为n1，Ⅱ档最大车速为n2；设定行走泵单元的当前压力为p，Ⅰ档最大车速n1时行走泵单元的压力为p1，Ⅱ档最大车速n2时行走泵单元的压力为p2；
所述控制器将转速传感器的输出信号转化为当前车速，并接收压力传感器单元输出的行走泵单元的当前压力。
可选地，当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅰ档切换为Ⅱ档时，若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档对应的排量V1。
可选地，当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机直接从Ⅱ档起步,且所述行走马达单元处于最大排量时,则控制电子油门脚踏升速；若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档对应的排量V1；
当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机直接从Ⅲ档起步，首先控制行走马达单元处于最大排量,然后通过电子油门脚踏升速,若n＜αn1,α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变,若n≥αn1，且p＜γp1,γ＞1，，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大调整到V1；若n＜βn2，则控制行走马达单元的排量保持在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从II档对应的排量V1调整到V2。
当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅱ档切换为Ⅲ档时,若n＜βn2，β＜1，则控制行走马达单元保持排量在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从V1调整到Ⅲ档对应的排量V2。
可选地，所述行走泵单元包括第一行走泵和第二行走泵，二者分别与所述分动箱相连；
所述行走泵比例控制阀单元包括：
第一行走泵比例控制阀和第二行走泵比例控制阀，二者分别与所述第一行走泵相连；
第三行走泵比例控制阀和第四行走泵比例控制阀，二者分别与所述第二行走泵相连。
所述压力传感器单元包括：
第一压力传感器，一端与所述第一行走泵相连，另一端与所述控制器相连；
第二压力传感器，一端与所述第二行走泵相连，另一端与所述控制器相连。
可选地，所述行走马达单元包括第一行走马达、第二行走马达、第三行走马达、第四行走马达，各行走马达的进油口相互连通后再连接至所述第一行走泵和第二行走泵的出油口，各行走马达的出油口相互连通后再连接至所述第一行走泵和第二行走泵的进油口。
可选地，所述行走马达比例控制阀单元包括第一行走马达比例控制阀、第二行走马达比例控制阀、第三行走马达比例控制阀、第四行走马达比例控制阀，各行走马达比例控制阀的一端与对应的行走马达相连，另一端连接至控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过控制器采集行驶方向开关的信号并控制行走泵的前进电磁阀和后退电磁阀实现双向行驶，同时通过调节行走马达的变量，实现了车辆的无极调速，可以实现车辆的高速行驶。
通过车速信号和行走压力信号作为判断马达排量调节的依据，既可以实现很好的加速性能，又使得调速过程更加平顺，同时解决了开式系统效率低，散热量大的问题
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置的结构示意图；
其中：
1、第一行走泵，2、第二行走泵，3、第一行走泵比例控制阀，4、第二行走泵比例控制阀，5、第三行走泵比例控制阀，6、第四行走泵比例控制阀，7，第一压力传感器，8、第二压力传感器，9、行走马达转速传感器，10、第一行走马达，11、第二行走马达，12、第三行走马达，13、第四行走马达，14、第一行走马达比例控制阀，15、第二行走马达比例控制阀，16、第三行走马达比例控制阀，17、第四行走马达比例控制阀，18、控制器，19、发动机，20、分动箱，21、发动机控制模块，22、电子油门脚踏，23、方向开关，24、档位开关。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明中提供了一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，包括：
控制器18，用于与电子油门脚踏22、方向开关23和/或档位开关24相连，采集预设的信号；
发动机控制模块21，与所述控制器18相连；
行走泵单元，用于通过分动箱20与发动机19相连；
压力传感器单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器18相连；
行走泵比例控制阀单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器18相连；
行走马达单元，其进油口与所述行走泵单元的出油口相连，出油口与所述行走泵单元的进油口相连；
行走马达比例控制阀单元，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器18相连；
转速传感器9，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器18相连；
在具体实施过程中，所述控制器18与发动机控制模块21、压力传感器单元、行走泵比例控制阀单元、行走马达比例控制阀单元和转速传感器9通过CAN总线相连。
在实际应用过程中，当挖掘机的整车重量低于设定阈值时，所述行走泵单元中可以仅设置一个行走泵；当挖掘机的整车重量高于设定阈值时，所述行走泵单元中可以设置多个行走泵，各行走泵相互连通，行走泵的具体数量根据实际需要设置，本发明中不做具体限制；所述行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的数量与行走泵的数量相等。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，所述行走泵单元包括第一行走泵1和第二行走泵2，二者分别通过分动箱20与发动机19相连；
所述行走泵比例控制阀单元包括第一行走泵比例控制阀3、第二行走泵比例控制阀4、第三行走泵比例控制阀5和第四行走泵比例控制阀6；所述第一行走泵比例控制阀3和第二行走泵比例控制阀4分别与所述第一行走泵1相连，所述第一行走泵比例控制阀3为前进比例控制阀，所述第二行走泵比例控制阀4为后退比例控制阀；所述第三行走泵比例控制阀5和第四行走泵比例控制阀6分别与所述第二行走泵2相连，所述第三行走泵比例控制阀5为前进比例控制阀，所述第四行走泵比例控制阀6为后退比例控制阀。
所述压力传感器单元包括第一压力传感器7和第二压力传感器8；所述第一压力传感器7的一端与所述第一行走泵1相连，另一端与所述控制器18相连；所述第二压力传感器8的一端与所述第二行走泵2相连，另一端与所述控制器18相连。所述第一压力传感器7和第二压力传感器8分别用于检测第一行走泵1和第二行走泵2的压力。
所述行走马达单元包括第一行走马达10、第二行走马达11、第三行走马达12、第四行走马达13，各行走马达的进油口相互连通后再连接至所述第一行走泵1和第二行走泵2的出油口，各行走马达的出油口相互连通后再连接至所述第一行走泵1和第二行走泵2的进油口。
所述行走马达比例控制阀单元包括第一行走马达比例控制阀、第二行走马达比例控制阀15、第三行走马达比例控制阀16、第四行走马达比例控制阀17，各行走马达比例控制阀的一端与对应的行走马达相连，另一端连接至控制器18。
当所述控制器18采集到方向开关23的信号后，所述控制器18输出控制信号至行走泵比例控制阀单元，由行走泵比例控制阀单元中的行走泵比例控制阀设定行走泵单元中对应行走泵的斜盘摆角方向，实现前进或后退功能。
当所述控制器18采集到电子油门脚踏22的油门信号后，根据油门信号的大小，以及预设的油门信号的大小-目标转速-目标电流值关系，把对应的目标转速信号发送给发动机控制模块21，由发动机控制模块21控制发动机19按照接收到的目标转速信号运转；同时，所述控制器18设定行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的目标电流值，实现行走泵的功率调节。
当所述控制器18基于档位开关24信号判断出挖掘机处于I档时，通过所述行走马达比例控制阀单元将行走马达单元的排量调到最大，同时通过行走泵比例控制阀单元控制行走泵单元的排量来调整车速。
设定当前车速为n，Ⅰ档最大车速为n1，Ⅱ档最大车速为n2；设定行走泵单元的当前压力为p，Ⅰ档最大车速n1时行走泵单元的压力为p1，Ⅱ档最大车速n2时行走泵单元的压力为p2；
所述控制器18将转速传感器9的输出信号转化为当前车速，并接收压力传感器单元输出的行走泵单元的当前压力；
挖掘机起步时，所述控制器18通过行走马达比例控制阀单元将行走马达单元中的各行走马达(第一行走马达10、第二行走马达11、第三行走马达12、第四行走马达13、)的排量调到最大，所述控制器18采集电子油门脚踏22的信号，提高发动机19转速，同时根据发动机19的转速利用行走泵比例控制阀单元中的行走泵比例控制阀控制对应的行走泵(第一行走泵1、第二行走泵2)的斜盘摆角。
当所述控制器18基于档位开关24信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅰ档切换为Ⅱ档时，若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档设定的排量V1。
当所述控制器18基于档位开关24信号判断出挖掘机直接从Ⅱ档起步,且所述行走马达单元处于最大排量时,则控制电子油门脚踏22升速；若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档对应的排量V1；
当所述控制器18基于档位开关24信号判断出挖掘机直接从Ⅲ档起步，首先控制行走马达单元处于最大排量,然后通过电子油门脚踏22升速,若n＜αn1,α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变,若n≥αn1，且p＜γp1,γ＞1，，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大调整到V1；若n＜βn2，则控制行走马达单元的排量保持在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从II档对应的排量V1调整到V2。
当所述控制器18基于档位开关24信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅱ档切换为Ⅲ档时,若n＜βn2，β＜1，则控制行走马达单元保持排量在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从V1调整到Ⅲ档对应的排量V2。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于，包括：
控制器，用于与电子油门脚踏、方向开关和/或档位开关相连，采集预设的信号；
发动机控制模块，与所述控制器相连；
行走泵单元；
压力传感器单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器相连；
行走泵比例控制阀单元，一端与所述行走泵单元相连，另一端与所述控制器相连；
行走马达单元，其进油口与所述行走泵单元的出油口相连，出油口与所述行走泵单元的进油口相连；
行走马达比例控制阀单元，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器相连；转速传感器，一端与所述行走马达单元相连，另一端与所述控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：所述行走泵单元中包括至少一个行走泵，当行走泵的数量大于2时，各行走泵相互连通；
所述行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的数量与行走泵的数量相等；
当所述控制器采集到方向开关的信号后，所述控制器输出控制信号至行走泵比例控制阀单元，由行走泵比例控制阀单元中的行走泵比例控制阀设定行走泵单元中对应行走泵的斜盘摆角方向，实现前进或后退功能。
3.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：当所述控制器采集到电子油门脚踏的油门信号后，根据油门信号的大小，以及预设的油门信号的大小-目标转速-目标电流值关系，把对应的目标转速信号发送给发动机控制模块，由发动机控制模块控制发动机按照接收到的目标转速信号运转；同时，所述控制器设定行走泵比例控制阀单元中行走泵比例控制阀的目标电流值，实现行走泵的功率调节。
4.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机处于I档时，通过所述行走马达比例控制阀单元将行走马达单元的排量调到最大，同时通过行走泵比例控制阀单元控制行走泵单元的排量来调整车速。
5.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：设定当前车速为n，Ⅰ档最大车速为n1，Ⅱ档最大车速为n2；设定行走泵单元的当前压力为p，Ⅰ档最大车速n1时行走泵单元的压力为p1，Ⅱ档最大车速n2时行走泵单元的压力为p2；
所述控制器将转速传感器的输出信号转化为当前车速，并接收压力传感器单元输出的行走泵单元的当前压力。
6.根据权利要求5所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅰ档切换为Ⅱ档时，若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档对应的排量V1。
7.根据权利要求5所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机直接从Ⅱ档起步,且所述行走马达单元处于最大排量时,则控制电子油门脚踏升速；若n＜αn1，α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变；若n＞αn1，且p＜γp1，γ＞1，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大值调整到II档对应的排量V1；
当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机直接从Ⅲ档起步，首先控制行走马达单元处于最大排量,然后通过电子油门脚踏升速,若n＜αn1,α＜1，则控制行走马达单元保持最大排量不变,若n≥αn1，且p＜γp1,γ＞1，，则在时间t1内将行走马达单元的排量从最大调整到V1；若n＜βn2，则控制行走马达单元的排量保持在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从II档对应的排量V1调整到V2。
当所述控制器基于档位开关信号判断出挖掘机在行驶过程中由Ⅱ档切换为Ⅲ档时,若n＜βn2，β＜1，则控制行走马达单元保持排量在II档对应的排量V1不变,若n＞βn2，且p＜βp2,则在时间t2内将行走马达单元的排量从V1调整到Ⅲ档对应的排量V2。
8.根据权利要求1或2所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：所述行走泵单元包括第一行走泵和第二行走泵，二者分别与所述分动箱相连；
所述行走泵比例控制阀单元包括：
第一行走泵比例控制阀和第二行走泵比例控制阀，二者分别与所述第一行走泵相连；
第三行走泵比例控制阀和第四行走泵比例控制阀，二者分别与所述第二行走泵相连。
所述压力传感器单元包括：
第一压力传感器，一端与所述第一行走泵相连，另一端与所述控制器相连；
第二压力传感器，一端与所述第二行走泵相连，另一端与所述控制器相连。
9.根据权利要求8所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：所述行走马达单元包括第一行走马达、第二行走马达、第三行走马达、第四行走马达，各行走马达的进油口相互连通后再连接至所述第一行走泵和第二行走泵的出油口，各行走马达的出油口相互连通后再连接至所述第一行走泵和第二行走泵的进油口。
10.根据权利要求9所述的一种轮式挖掘机闭式行走系统的控制装置，其特征在于：所述行走马达比例控制阀单元包括第一行走马达比例控制阀、第二行走马达比例控制阀、第三行走马达比例控制阀、第四行走马达比例控制阀，各行走马达比例控制阀的一端与对应的行走马达相连，另一端连接至控制器。
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