CN114109936B - 一种臂架液压传动系统及其控制方法 - Google Patents

一种臂架液压传动系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种臂架液压传动系统及其控制方法。所述液压传动系统包括大流量控制回路、小流量控制回路和执行单元;所述大流量控制回路包括第一动力单元和用来控制执行单元动作的第一控制模块;所述小流量控制回路第二动力单元和连接在第二动力单元与执行单元之间的用来控制执行单元动作和油液合流的第二控制模块。所述执行单元上安装有位移传感器,传感器信息反馈至控制器,控制器根据总线指令控制执行单元动作,本发明还提供了一种对应的执行单元精确运动控制方法。本发明能够实现执行单元的自动平稳精确运动,同时保证了手动操作下的微动性和快速性,进一步保证臂架平稳精确地上升和下降。

Description

一种臂架液压传动系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域,尤其涉及一种臂架液压传动系统及其控制方法。
背景技术
随着我国经济持续发展,基础设施建设需求不断增加,对工程机械操作性、作业效率、安全可靠性要求不断提高。传统工程机械采用手动开环控制,对操作员技术要求高,但随着人力成本增加和智能化技术发展,如何提高传统工程机械自动化作业能力并降低对操作员要求,成为行业内关注的重点。液压缸是工程机械上应用最广泛的驱动装置,液压缸驱动回路是影响机构自动化和操作性的关键。就驱动臂架的液压缸及其液压传动系统而言,现有液压传动系统在驱动臂架运动过程中存在抖动、定位精度不高问题。
常规的臂架驱动液压缸控制回路在本领域内是公知的,典型的是动力源和油箱分别通过供油回路和回油回路连接到换向阀,换向阀经第一工作油路和第二工作油路连接到执行单元的有杆腔和无杆腔。下面以起重机为例,描述一下现有技术中臂架液压传动系统与存在的问题。起重机的臂架下放分为动力下放和重力下放两种形式,典型问题为,采用动力下放形式,在这个过程中存在主臂反弹效应,严重影响吊装作业的平稳性和安全性。采用自重下放形式,存在由于速度和平衡阀开启压力不匹配造成的抖动情况,同样影响操控平稳性和微动性
针对动力下放存在的抖动,目前主流的解决方案是采用重力下放的方式,避开主动控制引起的反弹效应,通过在执行单元的无杆腔设置压力控制阀控制该腔背压,保障臂架的平稳下放。中国国家知识产权局公布号为CN104477798B的专利公布了一种起重机的主臂变幅控制系统及起重机,通过将下放阶段分为快速下放和慢速下放阶段,在快速下放阶段,采用动力下放的方式,通过按比例的电信号匹配实现臂架的平稳下放,而慢速下放仍然采用重力下放的方式。
因此,提高工程机械在臂架运动过程中的自动化程度,降低操作员的操作难度,并保同时证具备臂架快速运动能力和精准定位能力,保障高效作业,成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术不足,本发明公开了一种臂架液压传动系统和控制方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:一种臂架液压传动系统,包括大流量控制油路、小流量控制油路和执行单元;所述大流量控制回路包括第一动力单元以及连接在所述第一动力单元与执行单元之间的第一控制模块;所述小流量控制回路包括第二动力单元以及连接在所述第二动力单元与执行单元之间的第二控制模块;所述第一控制模块包括反馈模块、比例驱动模块和第一平衡阀,所述比例驱动模块的一端与第一动力单元连接,另一端与第一平衡阀连接,所述第一平衡阀的另一端与执行单元连接,所述反馈模块的一端与第一动力单元连接,另一端与比例驱动模块连接;所述第二控制模块包括第二动力单元切换模块和伺服驱动模块,所述伺服驱动模块位于第二动力单元切换模块和执行单元之间;所述伺服驱动模块与比例驱动模块连接,使得大流量控制回路和小流量控制油路单独或合并驱动执行单元。
进一步地,所述第一动力单元为排量在120cc/r以上的大排量负载敏感变量泵,所述第二动力单元为排量在以下的80cc/r小排量恒压变量泵。
进一步地,所述反馈模块包括第一反馈切换阀和与其连接的第一双向阻尼。
进一步地,所述比例驱动模块为由多个功能阀片组成的负载敏感式多路换向阀组;所述多路换向阀组包括减压阀、换向阀、单向阀和溢流阀;所述减压阀设置于换向阀的进油口处;所述溢流阀和单向阀设置于换向阀的出油口处。比例驱动模块包括进油口P,出油口A,出油口B,回油口T,反馈口XL。
进一步地,当执行单元为活塞缸时,所述小流量控制回路还包括有杆腔比例节流阀和无杆腔比例节流阀,所述有杆腔比例节流阀的一端与活塞缸有杆腔连接,另一端与油箱连接;所述无杆腔比例节流阀的一端通过平衡阀与活塞缸无杆腔连接,另一端与油箱连接。
进一步地,所述伺服驱动模块包括开关阀、压力补偿器和伺服比例阀;所述压力补偿器包括梭阀和减压阀;所述伺服比例阀的进油口与减压阀连接,出油口与梭阀连接;所述开关阀位于梭阀的出油口,用于控制大流量控制回路与小流量控制回路的油液合流切换。
进一步地,所述第二动力单元切换模块包括换向阀、单向阀和溢流阀;所述单向阀连接在第二动力单元和伺服驱动模块之间,所述换向阀和溢流阀串联于第二动力单元与油箱之间。
进一步地,所述系统还包括控制器;所述控制器为可编程单片机,能够直接驱动开关阀、比例阀和伺服比例阀;所述执行单元上设有位移传感器;所述控制器接收并解析位移传感器信号、总线手动或自动控制指令,进而控制各开关阀和比例阀动作,使执行单元跟随总线指令动作。
本发明提出了一种应用所述系统的臂架液压传动控制方法,包括通过总线指令切换的自动工况控制模式和手动工况控制模式;
所述自动工况控制模式具体为:所述控制器接收并解析来自总线的自动控制指令,所述自动控制指令包含使/失能命令信息和位移命令信息;所述位移传感器检测执行单元位移信号,反馈至控制器,所述控制器根据使/失能命令信息切换开关阀状态,随后比较总线位移命令值和所述位移传感器反馈值,通过信号处理和PID控制算法,给出大流量控制回路控制量和小流量控制回路控制量,使执行单元跟随总线位移指令运动,实现执行单元的位移闭环控制;
所述手动工况控制模式具体为:所述控制器接收并解析来自总线的手动控制指令,所述手动控制指令包含使/失能命令信息和速度控制信息;速度控制信息包含快速模式和慢速模式,所述快速模式为大流量控制油路和小流量控制油路合流,或大流量控制油路单独驱动执行单元;所述慢速模式为小流量控制油路单独驱动执行单元。
本发明的有益效果如下:
第一,本发明通过对执行单元设定两种不同流量控制精度的控制回路,即大流量控制回路和小流量控制回路,能够保证驱动臂架的执行单元伸出或回收运动的平稳性,快速性;通过小流量回路的伺服驱动模块实现较高的定位精度。相对于现有技术,使设备在工作时同时具备微动特性和快速运动特性;同时两种控制回路可独立对执行单元进行控制,可适应不同工况。
第二,在臂架下降过程中,由于液压缸有杆腔和无杆腔活塞大小不等,本发明采用比例阀+伺服比例阀主动控制形式控制变幅臂下降过程,在这个过程中,由于伺服比例阀供油口和回油口开度一致,而无杆腔回程液压油流量更大。本发明通过连接在无杆腔的无杆腔比例节流阀使油缸回程时无杆腔多余流量流回油箱,避免了主动控制时臂架下降的抖动问题,同时保证了无杆腔一定的背压,使臂架变幅机构平稳下降,提高了系统的可靠性和安全性。
第三,本发明设定有检测油缸位移的位移传感器,利用本发明提出的控制器和控制方法,可以实现执行单元的自动运动控制和手动运动控制,进而实现臂架的自动运动控制和手动运动控制。能够控制臂架平稳精确地起重和下放,降低了操作人员的操作难度,提高了变幅作业的操作性;此外,控制器可根据指令信息和反馈信息进行一定程度的故障判定,能够相对有效的保障变幅液压缸变幅操作的可靠性和安全性。本发明的变幅控制方法具有所述变幅液压传动系统的同一技术构思,因此同样具有上述优点。
附图说明
下列附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明,但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式,在附图中:
图1是本发明的总体结构示意图;
图2是本发明的液压传动系统原理图;
图3是本发明提优选方式提供的负载敏感多路阀原理图;
图4是本发明提出的伺服驱动模块的原理图;
图中,1、第一动力单元;2、第一控制模块;3、第二动力单元;4、第二控制模块;5、执行单元;6、泵出口油管;7、第一单向阀;8、供油油路;20、反馈模块;201、第一反馈切换阀;202、第一双向阻尼;21、比例驱动模块;211、第一比例减压阀;212、第二比例减压阀;213、比例换向阀;214、第三减压阀;215、第一溢流阀;216、第二溢流阀;217、第三单向阀;218、第四单向阀;22、第一平衡阀;40、第二动力单元切换模块;401、第二阻尼;402、第二单向阀;403、第二换向阀;404、第三溢流阀;41、伺服驱动模块;411、压力补偿器-减压阀;412、伺服比例阀;413、压力补偿器-梭阀;414、开关阀;42、有杆腔比例节流阀;43、无杆腔比例节流阀;51、位移传感器;52、控制器。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,本发明的保护范围并不局限于下述实施方式。
在本发明中,“微动性”指臂架在变幅上升或下降时,为使负载达到准确的定位位置,能够对臂架进行微调的能力。“操作性”指操作人员为使负载达到准确的定位位置,操作手柄机构的工作强度。
就本发明的技术构思而言,图2中所示的相关液压元件,例如变量泵,执行单元用平衡阀等均属于本领域技术人员熟知的,同时也是工程机械液压传动系统中的常用元件,因此下文对这些液压元件仅做简单描述,而将重点集中于本发明执行单元液压传动系统的独创地液压连接关系和控制方法。
首先参照图1~2描述本发明执行单元液压传动系统的具体实施方式。
本发明提出了一种臂架液压传动系统,包括大流量控制回路、小流量控制回路和执行单元5。所述大流量控制回路包括第一动力单元1,以及连接在所述第一动力单元1与执行单元5之间的用于控制执行单元5动作的第一控制模块2;所述小流量控制回路包括第二动力单元3,以及连接在所述第二动力单元3与执行单元5之间的用于控制执行单元5动作的第二控制模块4。所述第一控制模块2包括反馈模块20、比例驱动模块21和第一平衡阀22,所述比例驱动模块21的一端与第一动力单元1连接,另一端与第一平衡阀22连接,所述第一平衡阀22的另一端与执行单元5连接,所述反馈模块20的一端与第一动力单元1连接,另一端与比例驱动模块21连接;所述第二控制模块4包括第二动力单元切换模块40和伺服驱动模块41,所述伺服驱动模块41位于第二动力单元切换模块40和执行单元5之间;所述伺服驱动模块41与比例驱动模块21连接,使得大流量控制回路和小流量控制油路单独或合并驱动执行单元5。
所述第一动力单元1与所述第二动力单元3不相同。优选地,所述第一动力单元1可采用排量在120cc/r以上的大排量负载敏感变量泵,所述第二动力单元3采用排量在80cc/r以下的小排量恒压变量泵,这种做法可以有效降低成本,减小体积,同时采用大排量的负载敏感变量泵可以降低系统能耗。
具体地,所述第一动力单元1通过泵出口油管6连接到第一单向阀7,第一单向阀7的另一端通过供油油路8连接到大流量控制回路的第一控制模块2的P口。这样可以防止油液倒流,保护第一动力单元1安全。
所述反馈模块20包括第一反馈切换阀201和与其连接的第一双向阻尼202;当第一动力单元主泵刚启动时,第一反馈切换阀201得电,主泵可在无负载下安全启动;启动完成后,第一反馈切换阀201断电,负载压力油经第一双向阻尼202反馈至主泵的变排量机构实现第一动力单元负载敏感功能,该阻尼可消除负载压力波动,提高系统稳定性。所述反馈模块20的X口与比例驱动模块21的XL口连接,将执行单元5中的压力反馈至第一动力单元1实现闭环。
所述比例驱动模块21通过油路连接到第一动力单元1与执行单元5,为多个功能阀片组成的多路换向阀组;所述多路换向阀组包括减压阀、换向阀、单向阀和溢流阀;所述减压阀设置于换向阀的进油口处;所述溢流阀和单向阀设置于换向阀的出油口处。所述多路换向阀组可以选用电控比例多路换向阀或液控比例多路阀。所述比例驱动模块21上包括进油口P,出油口A1,出油口B1,回油口T,反馈口XL。
如图3所示,为本发明提出的比例驱动模块21的优选实施例,具体为:所述比例控制模块21包括第一比例减压阀211、第二比例减压阀212、比例换向阀213、第三减压阀214、第一溢流阀215、第二溢流阀216、第三单向阀217和第四单向阀218。所述第一比例减压阀211和第二比例减压阀212构成比例换向阀213阀芯的先导级。所述第一溢流阀215和第二溢流阀216,分别保证所述执行单元5的A口、B口压力不超过系统设定值。所述第一溢流阀215和第二溢流阀216可为手动溢流阀,可在系统工作前,提前自定义预设好压力。所述第三单向阀217设置于换向阀出口A口和B口之间,所述第四单向阀218设置于第三单向阀出口侧,另一端连接反馈模块;所述第三单向阀217和第四单向阀218作为压力比较装置,通过所述压力比较模块比较得出执行单元5的A口和B口中压力较高的一侧,比较输出油口XL连接到反馈模块油口X,将该侧压力油引入反馈模块20。具体地,执行单元5执行动作时,通过压力反馈功能实现负载敏感控制,达到节能的效果。
优选地,所述比例控制模块21中的负载敏感式多路换向阀组的中位机能为O型。
所述第一平衡阀22位于比例控制模块21和执行单元5之间,用于保护执行单元5。所述第一平衡阀22为常见的起重机用四口平衡阀,A口连接比例控制模块21出油口,B口连接执行单元一侧,控制油口X连接执行单元另一侧,T口连接至油箱。具体实施地,本实例选用带溢流保护功能的平衡阀。
具体地,所述小流量控制回路4中的第二控制模块4包括第二动力单元切换模块40、位于第二动力单元切换模块40和执行单元5之间的伺服驱动模块41;所述小流量控制回路4中的第二动力单元3的出油口与第二动力单元切换模块40连接。当执行单元5为活塞缸时,所述小流量控制回路还包括有杆腔比例节流阀42和无杆腔比例节流阀43;所述有杆腔比例节流阀42的一端与活塞缸有杆腔连接,另一端与油箱连接;所述无杆腔比例节流阀43的一端与活塞缸无杆腔连接,另一端与油箱连接。具体地,有杆腔比例节流阀42的B口连接到执行单元5的有杆腔,无杆腔比例节流阀42的B口连接到第一平衡阀22再连接到执行单元5的无杆腔。有杆腔比例节流阀42完全导通时,执行单元5的有杆腔与油箱连通,有杆腔压力降为油箱油液压力。无杆腔比例节流阀43导通时,第一平衡阀22的A口与油箱连通,B口可以有效锁死执行单元5的无杆腔,保持恒定压力,可以有效支撑负载。当执行单元5静止不动,且大流量控制回路关闭,小流量控制回路伺服驱动模块关闭时,无杆腔比例节流阀42与有杆腔比例节流阀43可以为所述液压传动系统进行补油。
所述第二动力单元切换模块40包括换向阀、单向阀和溢流阀;所述单向阀连接在第二动力单元3和伺服驱动模块41之间,所述换向阀和溢流阀串联于第二动力单元3与油箱之间。图2中的第二动力单元切换模块为本发明提出的优选实施例,具体地,所述第二动力单元切换模块40包括第二阻尼401、第二单向阀402、第二换向阀403和第三溢流阀404;所述第二单向阀402设置于第二动力单元3与伺服驱动模块41之间;所述第二换向阀403和第三溢流阀404串联接在第二动力单元与油箱之间。所述第三溢流阀404可选用手动溢流阀,用于设定所述第二动力单元3油压;所述第二换向阀403可选用电控二位三通换向阀,用于保证第二动力单元3无负载压力启动,保障系统安全。所述第二阻尼401设在第二动力单元3和第二换向阀403之间,用于稳定油压。
所述伺服驱动模块41包括压力补偿器-减压阀411、伺服比例阀412、压力补偿器-梭阀413、开关阀414。所述开关阀414同时位于第一控制模块2油液出口端和压力补偿器-梭阀413的出油口端,用于实现大流量控制回路与小流量控制回路的油液合流切换。具体实现地,所述开关阀414包括电液开关阀,具体选择地,为二位四通换向阀。
所述伺服比例阀412的P口连通到所述小流量控制回路的第二动力单元3的供油口,所述伺服比例阀412的T口连通到所述液压传动回路的回油路;所述电液伺服比例阀412的A口和B口连接到所述开关阀414油路上。
所述压力补偿器-梭阀413设置于伺服比例阀412的出油口端。所述压力补偿器-减压阀411设置于伺服比例阀412的进油口端。所述压力补偿器-减压阀411采用液压反馈的形式,将伺服比例阀412的A口和B口中压力较高的一侧液压油压力取得,作用于压力补偿器-减压阀411的阀芯上,维持伺服比例阀412两端压差恒定,进而保证流经伺服比例阀412的流量恒定。
所述臂架液压传动系统还包括控制器52,所述控制器52为可编程单片机,能够直接驱动开关阀414、比例阀和伺服比例阀412;所述执行单元5上设有位移传感器51。所述控制器52接收并解析位移传感器51信号、总线手动或自动控制指令,控制各开关阀和比例阀动作,使执行单元5跟随总线指令动作。
本发明提出了一种臂架液压传动控制方法,包括通过总线指令切换的自动工况控制模式和手动工况控制模式。在开始执行单元5运动前,需要单独启动两个动力单元。启动过程如下:
第一反馈切换阀201得电,置于左位;第二换向阀403失电,置于右位;电机启动,带动第一动力单元和第二动力单元启动,延时一段时间,第一反馈切换阀201失电,第一动力单元1切换至负载敏感模式;第二换向阀403得电,第二动力单元3切换至恒压模式,到此,启动完成。
所述自动工况控制模式具体为:所述控制器52接收并解析来自总线的自动控制指令,所述自动控制指令包含使/失能命令信息和位移命令信息;在控制器51接收任何连续位移信号指令前,必须接收到一条来自总线上的使能指令信号,控制各开关阀和比例阀,使执行单元处于准备动作状态。具体实施地,接收到使能指令信号后,控制器52控制伺服比例阀412从无效位运动到中位,随后控制开关阀414得电,伺服比例阀412合流回路打开,完成执行单元控制阀组的使能动作。随后接收到位移控制信号后,控制器通过比较所述总线指令值和所述位移传感器值,经过PID控制算法控制给出大流量控制回路控制量和小流量控制回路控制量,具体地,经过运算给出第一比例减压阀211、第二比例减压阀212、伺服比例阀412、有杆腔比例节流阀42和无杆腔比例节流阀43的控制电流,进而实现执行单元5的位移闭环控制。当接收到失能信号后,控制器52先控制第一比例减压阀211、第二比例减压阀212的电流降为0,伺服比例阀412回中位,随后控制有杆腔比例节流阀42和无杆腔比例节流阀43电流达到最大值;再然后控制开关阀414失电,随后伺服比例阀412切换至失效位。到此,自动控制结束,下一次动作前必须重新发送使能信号。
所述手动工况控制模式具体为:所述控制器52接收并解析来自总线的手动控制指令,所述手动控制指令包含使/失能命令信息和速度控制信息;速度控制信息包含快速模式和慢速模式,所述快速模式为大流量控制油路和小流量控制油路合流,或大流量控制油路单独驱动执行单元5;所述慢速模式为小流量控制油路单独驱动执行单元5。
在手动工况下,大流量控制油路和小流量控制油路合流与自动工况控制模式下系统的工作过程相似,接收到手动控制指令信号后,控制器解析速度信号,如果为快速模式,控制器52控制伺服比例阀412从无效位运动到中位,再控制开关阀414得电,伺服比例阀412合流回路打开,完成执行单元控制阀组的使能动作。随后接收到速度控制信号,当控制信号小于速度最大值的30%时,仅伺服比例阀412工作,当控制信号大于速度最大值的30%时,伺服比例阀全开,超出部分映射为第一比例减压阀211、第二比例减压阀212、有杆腔比例节流阀42和无杆腔比例节流阀43的控制电流,进而实现执行单元5的速度控制,30%的比例可根据现场情况修改。当接收到失能信号后,控制器52失能动作与自动控制逻辑一致。执行完该动作流程后,手动控制结束,下一次动作前必须重新发送使能信号。
在手动工况下,大流量控制油路单独工作具体为:接收到手动控制指令信号后,先完成使能动作,随后控制器解析速度信号,如果为大流量控制油路单独工作,控制器52不给伺服比例阀412控制指令,而将指令信号映射为第一比例减压阀211、第二比例减压阀212、有杆腔比例节流阀42和无杆腔比例节流阀43的控制电流,进而实现执行单元5的速度控制。具体地,当速度信号为正值时,表示执行单元5向外伸出,此时第二比例减压阀212电流大小与速度信号成线性关系,第一比例减压阀211电流信号为0,比例换向阀213处于平行位,控制执行单元向外伸出,同时有杆腔比例节流阀42全部打开,无杆腔比例节流阀43与速度信号成反比关系;反之,当速度信号为负值时,表示执行单元5向内缩回,此时第一比例减压阀211电流大小与速度信号成线性关系,第二比例减压阀212电流信号为0,比例换向阀213处于交叉位,控制执行单元5向内缩回,此时无杆腔比例节流阀43全部打开,有杆腔比例节流阀42与速度信号成反比关系。
在手动工况下,小流量控制油路单独工作(即慢速模式下)具体为:大流量控制回路不参与控制,比例驱动模块21中的第一比例减压阀211不得电,第二比例减压阀212不得电,进而保证液控换向阀213的阀芯处于中位O型机能,此时第一动力单元1处于卸荷状态,执行单元5仅依靠小流量控制回路完成动作小流量控制回路方面,第二换向阀403得电,第二动力单元3输出恒压液压油。当执行单元5处于伸出动作时,有杆腔比例节流阀42得电,电流最大。无杆腔比例节流阀43电流大小与伺服比例阀412运动状态相关。,压力补偿器-减压阀411此时可以正常工作,补偿负载压力波动对流量的影响,保证伺服比例阀412两端压差恒定,进而实现执行单元良好的微动性。当执行单元处于回收动作时,无杆腔比例节流阀43得电,电流最大。有杆腔比例节流阀42得电,电流大小与伺服比例阀412运动状态相关,压力补偿器-减压阀411此时可以正常工作,补偿负载压力波动对流量的影响,保证伺服比例阀412两端压差恒定,进而实现执行单元良好的微动性。
所述自动工作模式可以提高系统的操作性,所述的小流量控制回路独立动作可以保证使用这种液压传动系统的设备在工作时具有良好的微动性能,所述的大流量控制回路以及回路合流可以保证执行单元快速动作的能力。
与现有执行单元液压传动系统相比,本发明所述第一控制模块2输出的液压油和所述第二控制模块3输出的液压油可以分别单独控制所述执行单元动作,或者所述两个控制模块的液压油进行合流,一起控制所述执行单元5动作。
综上所述,本发明设定两种不同流量控制精度的控制回路,即大流量控制回路和小流量控制回路,能够保证驱动臂架的执行单元伸出或回收运动的平稳性,快速性和较高的定位精度。本发明提出的传动系统提高了变幅作业的操作性,能够相对有效的保障变幅液压缸变幅操作的可靠性和安全性。
本发明的臂架变幅液压传动系统可用于一般工程机械,例如:混凝土泵车、高空作业车、消防车等设备中。
以上所述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 (10)

1.一种臂架液压传动系统,其特征在于,包括大流量控制回路、小流量控制回路和执行单元(5);所述大流量控制回路包括第一动力单元(1)以及连接在所述第一动力单元(1)与执行单元(5)之间的第一控制模块(2);所述小流量控制回路包括第二动力单元(3)以及连接在所述第二动力单元(3)与执行单元(5)之间的第二控制模块(4);所述第一控制模块(2)包括反馈模块(20)、比例驱动模块(21)和第一平衡阀(22),所述比例驱动模块(21)的一端与第一动力单元(1)连接,另一端与第一平衡阀(22)连接,所述第一平衡阀(22)的另一端与执行单元(5)连接,所述反馈模块(20)的一端与第一动力单元(1)连接,另一端与比例驱动模块(21)连接;所述第二控制模块(4)包括第二动力单元切换模块(40)和伺服驱动模块(41),所述伺服驱动模块(41)位于第二动力单元切换模块(40)和执行单元(5)之间;所述伺服驱动模块(41)与比例驱动模块(21)连接,使得大流量控制回路和小流量控制回路单独或合并驱动执行单元(5)。
2.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述第一动力单元(1)为排量在120 cc/r 以上的大排量负载敏感变量泵,所述第二动力单元(3)为排量在以下的80cc/r 小排量恒压变量泵。
3.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述反馈模块(20)包括第一反馈切换阀(201)和与其连接的第一双向阻尼(202)。
4.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述比例驱动模块(21)为由多个功能阀片组成的负载敏感式多路换向阀组;所述多路换向阀组包括减压阀、换向阀、单向阀和溢流阀;所述减压阀设置于换向阀的进油口处;所述溢流阀和单向阀设置于换向阀的出油口处。
5.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,当执行单元(5)为活塞缸时,所述小流量控制回路还包括有杆腔比例节流阀(42)和无杆腔比例节流阀(43),所述有杆腔比例节流阀(42)的一端与活塞缸有杆腔连接,另一端与油箱连接;所述无杆腔比例节流阀(43)的一端通过平衡阀与活塞缸无杆腔连接,另一端与油箱连接。
6.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述伺服驱动模块(41)包括开关阀(414)、压力补偿器和伺服比例阀(412);所述压力补偿器包括梭阀和减压阀;所述伺服比例阀(412)的进油口与减压阀连接,出油口与梭阀连接;所述开关阀(414)位于梭阀的出油口,用于控制大流量控制回路与小流量控制回路的油液合流切换。
7.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述第二动力单元切换模块(40)包括换向阀、单向阀和溢流阀;所述单向阀连接在第二动力单元(3)和伺服驱动模块(41)之间,所述换向阀和溢流阀串联于第二动力单元(3)与油箱之间。
8.根据权利要求1所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述系统还包括控制器(52);所述执行单元(5)上设有位移传感器(51);所述控制器(52)接收并解析位移传感器(51)信号、总线手动或自动控制指令,进而控制各开关阀和比例阀动作,使执行单元(5)跟随总线指令动作。
9.根据权利要求8所述的臂架液压传动系统,其特征在于,所述控制器(52)为可编程单片机。
10.一种臂架液压传动系统的控制方法,应用于权利要求8所述的臂架液压传动系统,其特征在于,包括通过总线指令切换的自动工况控制模式和手动工况控制模式;
所述自动工况控制模式具体为:所述控制器(52)接收并解析来自总线的自动控制指令,所述自动控制指令包含使/失能命令信息和位移命令信息;所述位移传感器(51)检测执行单元(5)位移信号,反馈至控制器(52),所述控制器(52)根据使/失能命令信息切换开关阀(414)状态,随后比较总线位移命令值和所述位移传感器反馈值,通过信号处理和PID控制算法,给出大流量控制回路控制量和小流量控制回路控制量,使执行单元跟随总线位移指令运动,实现执行单元的位移闭环控制;
所述手动工况控制模式具体为:所述控制器(52)接收并解析来自总线的手动控制指令,所述手动控制指令包含使/失能命令信息和速度控制信息;速度控制信息包含快速模式和慢速模式,所述快速模式为大流量控制回路和小流量控制回路合流,或大流量控制回路单独驱动执行单元(5);所述慢速模式为小流量控制回路单独驱动执行单元(5)。
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