CN114542534A - 落幅液压控制方法、落幅液压控制系统及工程机械 - Google Patents

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CN114542534A CN202210179925.1A CN202210179925A CN114542534A CN 114542534 A CN114542534 A CN 114542534A CN 202210179925 A CN202210179925 A CN 202210179925A CN 114542534 A CN114542534 A CN 114542534A
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Abstract

本发明涉及液压技术领域，提供一种落幅液压控制方法、落幅液压控制系统及工程机械。上述的落幅液压控制方法，包括：获取变幅油缸无杆腔的压力值；当压力值大于或等于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第一控制模式，其中，第一控制模式包括多个第一子控制模式；基于用户选择的臂架落幅速度选择对应的第一子控制模式的控制电流作为电比例控制阀的输入电流。上述的落幅液压控制方法解决了臂架落幅速度不好调节的问题，本发明提供的落幅液压控制方法，能够根据用户的需求选择不同的第一子控制模式，进而能够调节电比例控制阀的输入电流，从而使臂架的落幅速度能够自动调节，实现了臂架以不同的速度落幅。

Description

落幅液压控制方法、落幅液压控制系统及工程机械
技术领域
本发明涉及液压技术领域，尤其涉及一种落幅液压控制方法、落幅液压控制系统及工程机械。
背景技术
工程机械采用液控先导手柄和液控变幅平衡阀来控制臂架落幅动作，通过先导手柄提供的先导油来控制平衡阀的开口大小。臂架落幅速度直接由变幅油缸运动速度体现，臂架由变幅油缸支撑，臂架重量完全作用于变幅油缸，臂架落幅一般采用自重落幅方式，落幅速度单一。实际操作过程中，操作手操控先导手柄来控制臂架的落幅速度，落幅速度的调节非常考验操作手的操作技能，操作不当极易出现臂架无法落幅或落幅过快等问题。
发明内容
本发明提供一种落幅液压控制方法、落幅液压控制系统及工程机械，用以解决现有技术中臂架落幅速度单一且不好调节的缺陷。
本发明提供一种落幅液压控制方法，包括：获取变幅油缸无杆腔的压力值；当所述压力值大于或等于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第一控制模式，其中，所述第一控制模式包括多个第一子控制模式；基于用户选择的臂架落幅速度选择对应的所述第一子控制模式的控制电流作为所述电比例控制阀的输入电流。
根据本发明提供的一种落幅液压控制方法，在所述第一控制模式下，电比例控制阀的输入电流根据补偿系数、变幅油缸无杆腔的压差以及电比例控制阀的起始电流得到。
根据本发明提供的一种落幅液压控制方法，所述液压控制方法还包括：在所述压力值小于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第二控制模式，在所述第二控制模式下输入至所述电比例控制阀的最大控制电流为所述起始电流。
根据本发明提供的一种落幅液压控制方法，所述液压控制方法还包括：当计算出的所述控制电流小于臂架落幅时的最小电流时，将所述最小电流作为所述电比例控制阀的输入电流。
本发明还提供一种落幅液压控制系统，包括：先导阀，所述先导阀连接有稳压油源；第一换向阀，所述第一换向阀的第一先导端通过第一油路与所述先导阀连接，所述第一油路上设置有电比例控制阀，所述第一换向阀的一个工作油口连接有平衡阀，所述第一换向阀的回油口与第一油箱连接，所述电比例控制阀用于控制所述平衡阀的阀芯开度；变幅油缸，所述变幅油缸的无杆腔与所述平衡阀连接，所述变幅油缸的有杆腔与第二油箱连接；压力传感器，所述压力传感器设置在所述变幅油缸的无杆腔；控制器，所述控制器根据所述压力传感器检测的压力值以及用户选择的臂架落幅速度控制所述电比例控制阀的输入电流。
根据本发明提供的一种落幅液压控制系统，还包括：电磁阀，所述电磁阀设置在所述第一换向阀的第二先导端与所述先导阀连接的第二油路上，所述电磁阀用于控制所述第二油路的通断。
根据本发明提供的一种落幅液压控制系统，所述平衡阀包括：第二换向阀，所述第二换向阀与所述第一换向阀的所述工作油口连接，所述第二换向阀具有不同的工作位，以实现所述变幅油缸的无杆腔进油或回油；第一单向阀，所述第一单向阀与所述第二换向阀并联。
根据本发明提供的一种落幅液压控制系统，所述第二换向阀包括：第二单向阀，在所述第二换向阀位于第一工作位时，所述第二单向阀的进油口与所述第一换向阀的工作油口连接，所述第二单向阀的出油口与所述变幅油缸的无杆腔连接；节流阀，在所述第二换向阀位于第二工作位时，所述节流阀的进油口与所述变幅油缸的无杆腔连接，所述节流阀的出油口与所述第一换向阀的所述工作油口连接，其中，所述电比例控制阀用于控制所述节流阀的阀芯开度。
根据本发明提供的一种落幅液压控制系统，还包括：压力补偿阀，所述压力补偿阀与所述第一换向阀连接。
本发明还提供一种工程机械，包括如上所述的落幅液压控制系统。
本发明提供的落幅液压控制方法，通过将第一子控制模式与臂架落幅速度对应设置，能够根据用户的需求选择不同的第一子控制模式，进而能够调节电比例控制阀的输入电流，从而使臂架的落幅速度能够自动调节，实现了臂架以不同的速度落幅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的落幅液压控制方法的逻辑判断图；
图2是本发明提供的落幅液压控制系统的原理图；
图3是图1中示出的平衡阀的放大图；
图4是图1中示出的电磁阀、第一换向阀和电比例控制阀的放大图；
附图标记：
10：先导阀；20：平衡阀；21：第二单向阀；22：节流阀；23：第一单向阀；30：变幅油缸；40：压力传感器；50：电比例控制阀；60：电磁阀；70：第一换向阀；80：压力补偿阀；100：第二油箱；101：第一油路；102：第二油路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1-图4描述本发明的落幅液压控制方法、落幅液压控制系统以及工程机械。
如图1所示，本发明实施例提供了一种落幅液压控制方法，具体包括以下步骤：
步骤01：获取变幅油缸无杆腔的压力值；步骤02：当压力值大于或等于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第一控制模式，其中，第一控制模式包括多个第一子控制模式；步骤03：基于用户选择的臂架落幅速度选择对应的第一子控制模式的控制电流作为电比例控制阀的输入电流。
具体来说，工程机械的臂架安装在车体上，通过车体的移动带动臂架移动。如泵车通过将多节臂架折叠后，放置在车体顶部。登高机通过臂节之间的折叠收缩，然后落在车体上。
本发明以起重机为例，起重机的臂架长度可变通过多节臂节之间的伸缩来实现。臂架基端与车体通过销轴连接，变幅油缸30连接在臂架下方的变幅油缸铰接点与车体上的变幅油缸铰接点之间。工作过程中，通过变幅油缸30的伸缩实现臂架的变幅。变幅油缸30伸长时，实现臂架起幅；变幅油缸30收缩时，实现臂架落幅。
在臂架落幅时，臂架落幅速度由变幅油缸30无杆腔的液压油的流量控制，而通过控制与无杆腔连接的平衡阀20的阀芯开度，可以控制无杆腔中液压油的流量，进一步地，通过控制输入电比例控制阀50的电流值可以控制平衡阀20的阀芯开度。基于此，在本实施例中，采用通过控制输入至电比例控制阀50的电流值来控制臂架的落幅速度。
进一步地，在臂架落幅过程中，当变幅油缸30无杆腔内的压力值超过预设值后，臂架落幅速度会越来越快，针对此种情况，建立了电比例控制阀50输入电流的第一控制模式，该第一控制模式包括多个第一子控制模式。具体地，不同的臂架落幅速度对应于预设的一个输入电流，针对不同的臂架落幅速度，对应有不同的输入电流，将每个臂架落幅速度相对应的电比例控制阀50的输入电流作为一个第一子控制模式。然后根据用户选择的臂架落幅速度对应的第一子控制模式的控制电流来控制电比例控制阀50的输入电流。
举例来说，假设臂架的落幅角度为从75°到0°，假设通常的落幅速度为1°/s，在本实施例中，每个第一子控制模式分别对应落幅速度为1.5°/s、2°/s、2.5°/s、3°/s等，每个不同的落幅速度对应有一个电比例控制阀50的输入电流，当用户选择落幅速度为2°/s时，控制器将2°/s所对应的预设的第一子控制模式的控制电流作为电比例控制阀50的输入电流，以此来控制平衡阀20的阀芯开度。
可选地，在本发明的实施例中，预设压力值可以为30bar。
本发明实施例提供的落幅液压控制方法，通过将第一子控制模式与臂架落幅速度对应设置，能够根据用户的需求选择不同的第一子控制模式，进而能够调节电比例控制阀的输入电流，从而使臂架的落幅速度能够自动调节，实现了臂架以不同的速度落幅。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第一控制模式的计算公式为：Ix＝－K×△P+B；
其中，Ix为控制电流，K为补偿系数，△P为落幅过程中变幅油缸30无杆腔的压差，B为臂架开始落幅时，电比例控制阀50的起始电流，其中，K和B的值可人为设定，△P在负载相同的情况下为定值，即在负载相同的情况下，不论选择的落幅速度为多少，△P的值均相等。
具体来说，在臂架落幅过程中，当变幅油缸30无杆腔的压力P大于或等于预设值时，根据上述公式可知，控制电流Ix的值会小于起始电流，进而能够降低臂架的落幅速度，减小臂架落幅时对液压系统的冲击。进一步地，在上述公式中，△P为定值，当K的值或B的值选用不同的值时，控制电流Ix的值也有多个，即第一控制模式包括多个第一子控制模式，举例来说，当K取K1时得到Ix1，Ix1对应一个落幅速度，即为一个第一子控制模式；当K取K2时得到Ix2，Ix2对应另一个落幅速度，即为第二个第一子控制模式，依次设置，即可得到多个落幅速度，进而实现臂架落幅速度的分档控制。在实际使用过程中，可将每个K的值或B的值所对应的Ix的值设计为一个档位，操作时，选择不同的档位即可实现臂架落幅速度的自动调节。
可选地，如设置多个按钮，每个按钮代表一个档位；或设置旋钮，每旋转一个位置代表一个档位；还可设置触摸屏，在触摸屏上输入所需要的档位。控制器根据用户选择的档位所对应的第一子控制模式的计算公式计算出控制电流Ix，将Ix的值作为电比例控制阀50的输入电流，进而控制平衡阀20的开度。
进一步地，根据上述公式计算出的控制电流Ix的值若小于最小电流，此时，为防止臂架无法落幅，将输入至电比例控制阀50的控制电流Ix设定为臂架能够实现落幅的最小电流。
本发明实施例提供的落幅液压控制方法，通过设置第一控制模式，在变幅油缸无杆腔压力逐渐增大的情况下，输入至电比例控制阀的控制电流小于起始电流，降低了臂架的落幅速度，避免了臂架落幅时对液压控制系统造成冲击。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，落幅液压控制方法包括：在压力值小于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第二控制模式，第二控制模式的计算公式为：
Imax＝B；
其中，Imax为最大控制电流，B为起始电流。
具体来说，当变幅油缸30无杆腔的压力值小于预设压力值，则输入至电比例控制阀50的最大控制电流为起始电流。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种落幅液压控制系统，包括：先导阀10、平衡阀20、变幅油缸30、压力传感器40、电比例控制阀50、第一换向阀70和控制器。第一换向阀70的第一先导端通过第一油路101与先导阀10连接，第一油路101上设置有电比例控制阀50，第一换向阀70的一个工作油口连接有平衡阀20，第一换向阀70的回油口与第一油箱(图中未示出)连接，电比例控制阀50用于控制平衡阀20的阀芯开度。变幅油缸30的无杆腔与平衡阀20连接，变幅油缸30的有杆腔与第二油箱100连接；压力传感器40设置在变幅油缸30的无杆腔；控制器根据压力传感器40检测的压力值以及用户选择的臂架落幅速度控制电比例控制阀50的输入电流。
具体来说，先导阀10连接有稳压油源，先导阀10与第一换向阀70的先导端通过第一油路101连接，电比例控制阀50设置在第一油路101上，当先导油经过电比例控制阀50进入第一换向阀70的先导端时，能够促使第一换向阀70切换工作位，使变幅油缸30无杆腔内的液压油能够经过第一换向阀70流入第一油箱。变幅油缸30的无杆腔与平衡阀20连接，变幅油缸30的有杆腔与第二油箱100连接。
在臂架落幅时，第一换向阀70在先导油的作用下，切换工作位，第一换向阀70位于中间工作位或下方工作位，使第一油箱与平衡阀20连通，变幅油缸30的有杆腔从第二油箱100内吸油，无杆腔内的液压油经过平衡阀20和第一换向阀70进入第一油箱，实现变幅油缸30液压杆收缩，进而实现臂架落幅。进一步地，控制器根据压力传感器检测的压力值以及用户选择的臂架落幅的速度控制输入至电比例控制阀50的输入电流，从而控制平衡阀20的阀芯开度，进而控制变幅油缸30无杆腔的液压油流量，从而调节臂架的落幅速度。
进一步地，在工程机械的驾驶室的操作面板上可设置按钮、旋钮或触摸屏，用户输入臂架的落幅速度后，控制器接收该信号，将该落幅速度所对应的第一子控制模式计算出的控制电流Ix作为电比例控制阀的输入电流，进而控制平衡阀20的阀芯开度。
可选地，电比例控制阀50可以为电比例减压阀或电比例溢流阀，在本实施例中，选用电比例减压阀。
本发明实施例提供的落幅液压控制系统，通过将电比例控制阀与平衡阀连接，控制器根据用户选择的臂架落幅速度控制输入至电比例控制阀的输入电流，进而控制平衡阀的阀芯开度，实现了臂架落幅时落幅速度可自由调节，实现了臂架能够以不同的速度落幅。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，落幅液压控制系统还包括电磁阀60，电磁阀60设置在第一换向阀70的第二先导端与先导阀10连接的第二油路102上，电磁阀60用于控制第二油路102的通断。
具体来说，先导阀10连接有先导手柄，通过操作先导手柄向左向右，或向上向下可实现先导阀10与第一换向阀70的第一先导端连通，或与第一换向阀70的第二先导端连通。在本实施例中，在臂架落幅时，先导阀10与第一换向阀70的第一先导端连通；在臂架起幅时，先导阀10与第一换向阀70的第二先导端连通。
如图4所示，电磁阀60具有两个工作位，当其处于右边工作位时，先导阀10与第一换向阀70的第二先导端连通，第一换向阀70切换工作位处于中间工作位，液压油由先导阀10、电磁阀60进入第一换向阀70，并由第一换向阀70的一个工作油口流出，液压油经过平衡阀20进入变幅油缸30的无杆腔，有杆腔内的液压油流入第二油箱100，实现变幅油缸30伸长，进而实现臂架起幅。
进一步地，在本实施例中，第一换向阀70为三位六通液控换向阀。电磁阀60为二位三通电磁阀。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，平衡阀20包括：第二换向阀和第一单向阀23，第一单向阀23与第二换向阀并联，第二换向阀与第一换向阀70连接，第二换向阀具有不同的工作位，以实现变幅油缸30无杆腔进油或回油。
具体来说，如图3所示，第二换向阀包括：第二单向阀21和节流阀22。在第二换向阀位于第一工作位时，第二单向阀21的进油口与第一换向阀70的工作油口连接，第二单向阀21的出油口与变幅油缸30的无杆腔连接；在第二换向阀位于第二工作位时，节流阀22的进油口与变幅油缸30的无杆腔连接，节流阀22的出油口与第一换向阀70的工作油口连接，其中，电比例控制阀50用于控制节流阀22的阀芯开度。
在臂架起幅时，第二换向阀处于第一工作位，此时，由第一换向阀70工作油口流出的液压油经过第二单向阀21和第一单向阀23后进入变幅油缸30的无杆腔，有杆腔回油，变幅油缸30伸长。在臂架落幅时，变幅油缸30无杆腔内液压油经过节流阀22、第一换向阀70的工作油口进入第一换向阀70，然后由第一换向阀70的回油口流至第一油箱内。进一步地，在臂架落幅时，通过控制输入至电比例控制阀50的控制电流能够控制节流阀22的阀芯开度，从而实现臂架落幅速度的调节。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，液压控制系统还包括压力补偿阀80，压力补偿阀80与第一换向阀70连接。
本发明实施例还提供了一种工程机械，包括落幅液压控制系统。
具体来说，工程机械可以为泵车、登高车以及起重机等。
本发明实施例提供的工程机械，通过设置落幅液压控制系统，实现了臂架落幅速度可自由调节且能够以不同的速度进行落幅。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种落幅液压控制方法，其特征在于，包括：
获取变幅油缸无杆腔的压力值；
当所述压力值大于或等于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第一控制模式，其中，所述第一控制模式包括多个第一子控制模式；
基于用户选择的臂架落幅速度选择对应的所述第一子控制模式的控制电流作为所述电比例控制阀的输入电流。
2.根据权利要求1所述的落幅液压控制方法，其特征在于，在所述第一控制模式下，所述电比例控制阀的输入电流根据补偿系数、变幅油缸无杆腔的压差以及所述电比例控制阀的起始电流得到。
3.根据权利要求1或2所述的落幅液压控制方法，其特征在于，所述液压控制方法还包括：
在所述压力值小于预设压力值时，建立电比例控制阀输入电流的第二控制模式，在所述第二控制模式下输入至所述电比例控制阀的最大控制电流为所述起始电流。
4.根据权利要求2所述的落幅液压控制方法，其特征在于，所述液压控制方法还包括：
当计算出的所述控制电流小于臂架落幅时的最小电流时，将所述最小电流作为所述电比例控制阀的输入电流。
5.一种落幅液压控制系统，其特征在于，包括：
先导阀，所述先导阀连接有稳压油源；
第一换向阀，所述第一换向阀的第一先导端通过第一油路与所述先导阀连接，所述第一油路上设置有电比例控制阀，所述第一换向阀的一个工作油口连接有平衡阀，所述第一换向阀的回油口与第一油箱连接，所述电比例控制阀用于控制所述平衡阀的阀芯开度；
变幅油缸，所述变幅油缸的无杆腔与所述平衡阀连接，所述变幅油缸的有杆腔与第二油箱连接；
压力传感器，所述压力传感器设置在所述变幅油缸的无杆腔；
控制器，所述控制器根据所述压力传感器检测的压力值以及用户选择的臂架落幅速度控制所述电比例控制阀的输入电流。
6.根据权利要求5所述的落幅液压控制系统，其特征在于，还包括：
电磁阀，所述电磁阀设置在所述第一换向阀的第二先导端与所述先导阀连接的第二油路上，所述电磁阀用于控制所述第二油路的通断。
7.根据权利要求5或6所述的落幅液压控制系统，其特征在于，所述平衡阀包括：
第二换向阀，所述第二换向阀与所述第一换向阀的所述工作油口连接，所述第二换向阀具有不同的工作位，以实现所述变幅油缸的无杆腔进油或回油；
第一单向阀，所述第一单向阀与所述第二换向阀并联。
8.根据权利要求7所述的落幅液压控制系统，其特征在于，所述第二换向阀包括：
第二单向阀，在所述第二换向阀位于第一工作位时，所述第二单向阀的进油口与所述第一换向阀的工作油口连接，所述第二单向阀的出油口与所述变幅油缸的无杆腔连接；
节流阀，在所述第二换向阀位于第二工作位时，所述节流阀的进油口与所述变幅油缸的无杆腔连接，所述节流阀的出油口与所述第一换向阀的所述工作油口连接，其中，所述电比例控制阀用于控制所述节流阀的阀芯开度。
9.根据权利要求5所述的落幅液压控制系统，其特征在于，还包括：
压力补偿阀，所述压力补偿阀与所述第一换向阀连接。
10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求5-9中任一项所述的落幅液压控制系统。
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