CN114291754A - 一种强夯机辅助提起装置结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种强夯机辅助提起装置结构及控制方法，包括液压驱动模块和电机驱动模块；所述液压驱动模块包括液压马达、第一压力传感器、第二压力传感器、第一减速齿轮、转速传感器、第一离合器、第二减速齿轮和ECU控制单元；所述液压马达输出轴与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端与卷扬机连接；所述电机驱动模块包括电机和第二离合器，所述电机通过第二离合器与第二减速齿轮连接；所述ECU控制单元根据第一压力传感器、第二压力传感器和转速传感器采集的数据判断是否控制第二离合器接合，使电机驱动模块提供卷扬机辅助扭矩。本发明通过电机作为动力源辅助强夯机提起重物，可降低发动机的功率，改善因土质泥泞松软强夯机夯锤无法正常起升的问题，提高强夯机工作效率。

Description

一种强夯机辅助提起装置结构及控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域或者提升设备领域，特别涉及一种强夯机辅助提起装置结构及控制方法。

背景技术

在建筑工程中由于需要对松土压实处理，往往使用强夯机处理，传统的强夯机主要通过发动机驱动液压系统带动卷扬机提升夯锤，由于工作环境复杂，发动机效率很低；同时强夯机在作业时容易遇到土质泥泞或者松软夯锤无法正常起升的情况，强夯机无法正常工作。

近年来，国际社会对资源的有限和环境问题愈加关注，在工程机械领域，混合动力工程机械作为一种节能方式，备受关注。目前混合动力工程机械系统结构的研究主要有以下几种：第一种在传统的发动机作为唯一动力源的工程机械中附加电池、电机，电池通过电机回收工程机械工作过程中的势能，动能等，电机型号较小，仅作为辅助动力源；第二种发动机与电机组合，电机功率较大，可即可单独提供动力，也可与发动机共同驱动工程机械。但二者各有各的局限性，包括回收能量少效率低，改装成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种强夯机辅助提起装置结构及控制方法，通过附加电机的方式，在强夯机特殊启动工况下如强夯机启动时，夯锤陷入松软泥泞的泥土中难以拔起时，由电机提供辅助动力，辅助强夯机提起夯锤，同时降低发动机功率，提高了强夯机工作的稳定性，降低强夯机的能耗。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种强夯机辅助提起装置结构，包括液压驱动模块和电机驱动模块；所述液压驱动模块包括液压马达、第一压力传感器、第二压力传感器、第一减速齿轮、转速传感器、第一离合器、第二减速齿轮和ECU控制单元；

所述液压马达输出轴通过第一减速齿轮与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端通过第二减速齿轮与卷扬机连接；所述第一压力传感器用于检测液压马达进油口压力，所述第二压力传感器用于检测液压马达出油口压力，所述转速传感器用于检测第一离合器输入端转速；

所述电机驱动模块包括电机和第二离合器，所述电机通过第二离合器与第二减速齿轮连接，用于提供卷扬机辅助扭矩；

所述ECU控制单元根据第一压力传感器、第二压力传感器和转速传感器采集的数据判断是否控制第二离合器接合，使电机驱动模块提供卷扬机辅助扭矩。

进一步，所述ECU控制单元内包括模糊PI控制模块，在第二离合器接合时，所述模糊PI控制模块根据卷扬机升级速度和第一离合器输入端转速控制电机的转速。

一种强夯机辅助提起装置结构的控制方法，包括如下步骤：

所述ECU控制单元根据第一压力传感器和第二压力传感器确定液压马达的工作压力P₁，所述ECU控制单元采集转速传感器检测的第一离合器输入端转速ω，当P₁≤P_m，且ω≠0，则所述ECU控制单元控制第二离合器断开，液压马达将液压能转化成机械能，通过第一减速齿轮、第一离合器和第二减速齿轮传递给卷扬机提升夯锤，其中P_m为液压马达的额定压力；

当P₁>P_m，且ω＝0时，则所述ECU控制单元控制第二离合器接合，液压马达和电机同时工作，模糊PI控制模块根据卷扬机升级速度和第一离合器输入端转速控制电机9输出扭矩。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的强夯机辅助提起装置结构，通过附加电机的方式，辅助强夯机提起夯锤，在特殊工况下(如强夯机启动时，夯锤陷入泥土中难以拔起)时，电机作为动力源辅助强夯机提起夯锤，改善因土质泥泞松软强夯机无法正常工作的问题。

2.本发明所述的强夯机辅助提起装置结构，通过电机辅助强夯机提升夯锤，可以降低液压系统的负载，降低液压系统的节流损失，减少液压系统的能量损耗，提高液压系统的安全性和稳定性。

3.本发明所述的强夯机辅助提起装置结构，在强夯机更换较小的夯锤时，由电机驱动强夯机，发动机不工作，可以燃油消耗的同时减少排放，进一步提高强夯机的工作效率。

附图说明

图1为本发明所述强夯机辅助提起装置结构原理图。

图中：

1-液压马达；2-第一压力传感器；3-第二压力传感器；4-第一减速齿轮；5-ECU控制单元；6-转速传感器；7-第一离合器；8-第二减速齿轮；9-电机；10-第二离合器；11-卷扬机；12-夯锤。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所述的强夯机辅助提起装置结构，包括液压驱动模块和电机驱动模块；所述液压驱动模块包括液压马达1、第一压力传感器2、第二压力传感器3、第一减速齿轮4、转速传感器6、第一离合器7、第二减速齿轮8和ECU控制单元5；

所述液压马达1输出轴通过第一减速齿轮4与第一离合器7输入端连接，第一离合器7输出端通过第二减速齿轮8与卷扬机11连接，通过卷扬机11来提升夯锤12；所述第一压力传感器2用于检测液压马达1进油口压力，所述第二压力传感器3用于检测液压马达1出油口压力，所述转速传感器6用于检测第一离合器7输入端转速；

所述电机驱动模块包括电机9和第二离合器10，所述电机9通过第二离合器10与第二减速齿轮8连接，用于提供卷扬机11辅助扭矩；

所述ECU控制单元5根据第一压力传感器2、第二压力传感器3和转速传感器6采集的数据判断是否控制第二离合器10接合，使电机驱动模块提供卷扬机11辅助扭矩。这样在强夯机提升夯锤时，通过电机辅助提供动力，降低启动时液压马达的峰值扭矩，降低能量损耗，提高强夯机效率同时降低发动机能耗。所述ECU控制单元5内包括模糊PI控制模块，在第二离合器10接合时，所述模糊PI控制模块根据卷扬机11升级速度和第一离合器7输入端转速控制电机9的转速。

一种根据权利要求1所述的强夯机辅助提起装置结构的控制方法，包括如下步骤：

所述ECU控制单元5根据第一压力传感器2和第二压力传感器3确定液压马达1的工作压力P₁，所述ECU控制单元5采集转速传感器6检测的第一离合器7输入端转速ω，当P₁≤P_m，且ω≠0，则所述ECU控制单元5控制第二离合器10断开，液压马达1将液压能转化成机械能，通过第一减速齿轮4、第一离合器7和第二减速齿轮8传递给卷扬机11提升夯锤，其中P_m为液压马达1的额定压力；

当P₁>P_m，且ω＝0时，则所述ECU控制单元5控制第二离合器10接合，液压马达1和电机9同时工作，模糊PI控制模块根据卷扬机11升级速度和第一离合器7输入端转速控制电机9输出扭矩。如果一段时间后ω>0，且角加速度为正时，所述ECU控制单元5控制第二离合器10断开，恢复液压马达1独立驱动卷扬机11。此过程可在强夯机在启动提升夯锤困难时，电机9为发动机提供辅助转矩，降低发动机功率，提高发动机高效率工作，进一步提高了强夯机的工作效率。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种强夯机辅助提起装置结构，其特征在于，包括液压驱动模块和电机驱动模块；所述液压驱动模块包括液压马达(1)、第一压力传感器(2)、第二压力传感器(3)、第一减速齿轮(4)、转速传感器(6)、第一离合器(7)、第二减速齿轮(8)和ECU控制单元(5)；

所述液压马达(1)输出轴通过第一减速齿轮(4)与第一离合器(7)输入端连接，第一离合器(7)输出端通过第二减速齿轮(8)与卷扬机(11)连接；所述第一压力传感器(2)用于检测液压马达(1)进油口压力，所述第二压力传感器(3)用于检测液压马达(1)出油口压力，所述转速传感器(6)用于检测第一离合器(7)输入端转速；

所述电机驱动模块包括电机(9)和第二离合器(10)，所述电机(9)通过第二离合器(10)与第二减速齿轮(8)连接，用于提供卷扬机(11)辅助扭矩；

所述ECU控制单元(5)根据第一压力传感器(2)、第二压力传感器(3)和转速传感器(6)采集的数据判断是否控制第二离合器(10)接合，使电机驱动模块提供卷扬机(11)辅助扭矩。

2.根据权利要求1所述的强夯机辅助提起装置结构，其特征在于，所述ECU控制单元(5)内包括模糊PI控制模块，在第二离合器(10)接合时，所述模糊PI控制模块根据卷扬机(11)升级速度和第一离合器(7)输入端转速控制电机(9)的转速。

3.一种根据权利要求1所述的强夯机辅助提起装置结构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述ECU控制单元(5)根据第一压力传感器(2)和第二压力传感器(3)确定液压马达(1)的工作压力P₁，所述ECU控制单元(5)采集转速传感器(6)检测的第一离合器(7)输入端转速ω，当P₁≤P_m，且ω≠0，则所述ECU控制单元(5)控制第二离合器(10)断开，液压马达(1)将液压能转化成机械能，通过第一减速齿轮(4)、第一离合器(7)和第二减速齿轮(8)传递给卷扬机(11)提升夯锤，其中P_m为液压马达(1)的额定压力；

当P₁>P_m，且ω＝0时，则所述ECU控制单元(5)控制第二离合器(10)接合，液压马达(1)和电机(9)同时工作，模糊PI控制模块根据卷扬机(11)升级速度和第一离合器(7)输入端转速控制电机9输出扭矩。

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