CN113235691B - 一种挖掘机回转启动节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种挖掘机回转启动节能控制方法，涉及挖掘机控制技术领域。本发明的挖掘机回转启动节能控制方法，包括如下步骤：启动主泵，控制器触发比例电磁阀，增大主泵的输出排量；设定目标溢流压力为P0，高压传感器实时监测的压力P1达到P0时作为时间起始点T0；自T0开始，实时比较P0和P1，根据P0和P1的差值进行PI控制算法，由控制器触发比例电磁阀，调节主泵的输出排量实时上升速率R，使P1不超过P0，R满足如下公式：
本发明的挖掘机回转启动节能控制方法，在挖掘机回转启动过程中，使回转溢流压力明显降低，溢流损失大大降低，也减少了热量产生，有利于整机的热平衡；发动机扭矩也大大降低，降低了油耗，实现节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及挖掘机控制技术领域，具体地说是涉及一种挖掘机回转启动节能控制方法。
背景技术
挖掘机通过回转马达带动回转平台转动，进而实现挖掘机的回转操作。目前的挖掘机一般配置电控正流量控制系统，主泵给回转马达供油以驱动回转马达转动，回转控制阀芯控制回转马达的转向(左回转或右回转)，在回转控制阀芯的回转先导油路上设置低压传感器，由控制器采集低压传感器的压力信号，判断回转动作，从而控制主泵上的比例电磁阀电流，以控制主泵的输出排量。挖掘机回转启动过程中，低压传感器的压力与主泵的输出排量之间为近似线性关系，低压传感器的压力快速上升至最大先导压力时，主泵的输出排量也迅速上升至最大排量；安装在回转马达上的回转溢流阀处于溢流状态，溢流损失较大，回转启动压力很高；挖掘机的回转平台转动惯量很大，由静止到转动需要很大的启动力矩。
挖掘机在回转启动过程中，主泵的输出排量处于最大排量，回转溢流阀溢流损失较大，启动力矩要求高，这导致挖掘机发动机输出的扭矩非常大，油耗很高。当前，挖掘机产品力竞争愈发激烈，如何降低挖掘机的油耗是各大主机厂面临的一个重要课题。此外，溢流损失较大，会产生大量的热量，不利于整机的热平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挖掘机回转启动节能控制方法，降低挖掘机回转启动过程中的溢流损失，以降低挖掘机回转启动过程中的发动机扭矩，并改善整机的热平衡。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：
一种挖掘机回转启动节能控制方法，采用挖掘机回转启动节能控制系统，所述挖掘机回转启动节能控制系统包括主泵、回转控制阀芯、回转马达、高压传感器和控制器，主泵经第一油路连接回转控制阀芯的输入端，回转控制阀芯的输出端经第二油路连接回转马达，回转控制阀芯的控制端连接有回转先导油路；所述主泵上设置比例电磁阀；所述回转马达为定量液压马达，所述回转马达上设置与第二油路连接的回转溢流阀；所述第一油路上设置高压传感器；所述控制器分别经信号线缆连接高压传感器和比例电磁阀；控制器通过控制主泵上比例电磁阀的电流，以控制主泵的输出排量；
所述方法包括如下步骤：
步骤1、启动主泵，控制器触发比例电磁阀，增大主泵的输出排量；
步骤2、设定目标溢流压力为P0，高压传感器实时监测的压力P1达到P0时作为时间起始点T0；
步骤3、自T0开始，实时比较P0和P1，根据P0和P1的差值进行PI控制算法，由控制器触发比例电磁阀，降低主泵的输出排量实时上升速率R，使P1不超过P0，R满足如下公式：
其中，
R为主泵的输出排量实时上升速率；
P为比例系数；
P0为目标溢流压力；
P1为高压传感器实时监测的压力；
I为积分系数；
t为T0之后的某一时刻；
r为主泵的输出排量初始上升速率。
本发明的有益技术效果是：
本发明的挖掘机回转启动节能控制方法，应用于挖掘机回转启动控制，在挖掘机回转启动过程中，使回转溢流压力明显降低，溢流损失大大降低，也减少了热量产生，有利于整机的热平衡；发动机扭矩也大大降低，降低了油耗，实现节能的目的。
附图说明
图1为本发明实施例挖掘机回转启动节能控制系统原理图；
图2为本发明实施例挖掘机回转启动节能控制方法进行PI控制算法的流程图；
图3为传统挖掘机和采用本发明实施例挖掘机回转启动节能控制方法的挖掘机在回转启动过程中回转溢流压力和发动机扭矩变化比较示意图，传统挖掘机和采用本发明实施例挖掘机回转启动节能控制方法的挖掘机，其区别仅在于是否采用本发明实施例挖掘机回转启动节能控制方法。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”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，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元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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例的一种挖掘机回转启动节能控制方法，请参考图1至图3所示。
一种挖掘机回转启动节能控制方法，采用挖掘机回转启动节能控制系统。
挖掘机回转启动节能控制系统包括主泵1、回转控制阀芯2、回转马达3、高压传感器4和控制器5等。主泵1经第一油路61连接回转控制阀芯2的输入端，回转控制阀芯2的输出端经第二油路62连接回转马达3，回转控制阀芯2的控制端连接回转先导油路63。主泵1上设置比例电磁阀11，由比例电磁阀11控制主泵1的输出排量。回转马达3为定量液压马达，回转马达3上设置一对与第二油路62连接的回转溢流阀31，主泵1的输出排量一部分通过这一对回转溢流阀31溢流。在第一油路61上设置高压传感器4，由高压传感器4实时监测第一油路61中液压油的压力，也就是主泵1输出至回转马达3液压油的压力。控制器5分别经信号线缆连接高压传感器4和比例电磁阀11。高压传感器4实时监测的压力上传至控制器5。控制器5通过控制主泵1上比例电磁阀11的电流，以控制主泵1的输出排量。
上述方法包括如下步骤：
步骤1、挖掘机机手推动回转手柄启动主泵1，控制器5判断挖掘机开始进行回转启动过程，控制器5触发比例电磁阀11，增大主泵1的输出排量。启动主泵1后，主泵1的输出排量不能瞬间阶跃达到对应回转手柄位置的排量，主泵1的输出排量有一个逐渐上升的过程。
步骤2、设定目标溢流压力为，高压传感器4实时监测的压力P1达到P0时作为时间起始点T0。
高压传感器4实时监测的压力P1也就是主泵1输出至回转马达3液压油的压力(图2中的主泵压力)，刚启动主泵1时，压力P1很小，与目标溢流压力P0差值很大。
目标溢流压力为P0需要根据实际工况来确认，P0小了会导致挖掘机回转无力，速度慢，P0大了则回转溢流阀31的溢流损失增大。
步骤3、自T0开始，实时比较P0和P1，根据P0和P1的差值进行PI控制算法，由控制器5触发比例电磁阀11，调节主泵1的输出排量实时上升速率R，使P1不超过P0，R满足如下公式：
其中，
R为主泵1的输出排量实时上升速率；
P为比例系数；
P0为目标溢流压力；
P1为高压传感器4实时监测的压力；
I为积分系数；
t为T0之后的某一时刻；
r为主泵1的输出排量初始上升速率。
需要说明的是，PI控制算法本身为已知的闭环控制算法。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明一种挖掘机回转启动节能控制方法有了清楚的认识。本发明的挖掘机回转启动节能控制方法，应用于挖掘机回转启动控制，在挖掘机回转启动过程中，使回转溢流压力明显降低(回转溢流压力不超过设定的目标溢流压力P0)，溢流损失大大降低，也减少了热量产生，有利于整机的热平衡；发动机扭矩也大大降低(最大降低约40％)，降低了油耗，实现节能的目的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种挖掘机回转启动节能控制方法，其特征在于，采用挖掘机回转启动节能控制系统，所述挖掘机回转启动节能控制系统包括主泵、回转控制阀芯、回转马达、高压传感器和控制器，主泵经第一油路连接回转控制阀芯的输入端，回转控制阀芯的输出端经第二油路连接回转马达，回转控制阀芯的控制端连接有回转先导油路；所述主泵上设置比例电磁阀；所述回转马达为定量液压马达，所述回转马达上设置与第二油路连接的回转溢流阀；所述第一油路上设置高压传感器；所述控制器分别经信号线缆连接高压传感器和比例电磁阀；控制器通过控制主泵上比例电磁阀的电流，以控制主泵的输出排量；
所述方法包括如下步骤：
步骤1、启动主泵，控制器触发比例电磁阀，增大主泵的输出排量；
步骤2、设定目标溢流压力为P0，高压传感器实时监测的压力P1达到P0时作为时间起始点T0；
步骤3、自T0开始，实时比较P0和P1，根据P0和P1的差值进行PI控制算法，由控制器触发比例电磁阀，调节主泵的输出排量实时上升速率R，使P1不超过P0，R满足如下公式：
其中，
R为主泵的输出排量实时上升速率；
P为比例系数；
P0为目标溢流压力；
P1为高压传感器实时监测的压力；
I为积分系数；
t为T0之后的某一时刻；
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