CN115012467B - 一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，包括：回转马达、排量控制阀、控制器、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件、液压泵、工作控制阀、回转控制阀、工作缸；控制器用于通过排量控制阀控制回转马达的排量，通过调节回转马达排量的方式，可以实现对回转平台与工作装置复合动作时回转马达与工作缸的速度匹配控制或是流量匹配控制，此外还可实现机器在斜坡上工作比不在斜坡上工作时，对回转马达驱动扭矩增加的控制；控制器还可根据各先导操作组件的先导信号控制回转控制阀和工作控制阀的阀芯开口面积，以实现对回转马达和工作缸复合工作时的速度匹配控制和流量匹配控制。

Description

一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统

技术领域

本申请涉及工程机械领域，特别是涉及一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统。

背景技术

液压挖掘机是一种应用广泛的工程机械，其性能指标包括节能性、多动作复合操控性、驱动力大小等。目前液压挖掘机回转平台的回转动作采用定量液压马达驱动，而工作装置上的动臂、斗杆、铲斗等机构的动作则分别采用液压缸驱动。

液压挖掘机在装车、平地作业等常用工况，常需要回转马达与工作装置上的执行器进行复合动作，如：回转与动臂复合动作、回转与斗杆复合动作等。在同一种工况下，回转马达需与其它多个执行器之间进行两者或三者之间速度匹配。在挖掘机液压系统中，其回转马达与工作装置上的动臂缸、斗杆缸等执行器往往会采用同一泵源供油。在匹配回转动作与其它动作之间速度时，目前常采用增加节流压差补偿的方式进行速度匹配，该方式由于需额外增加节流压差，所以会增加系统功率损耗，浪费油耗。

液压挖掘机在具体作业时，其工况常会发生变化，目前操作者一般只能通过控制阀芯开口面积来使回转动作与其它动作尽量相适应，该方式将可能产生较大的节流压差损失，且有时无法达到所希望复合速度效果，对操作者要求高，且工况适应性差。

液压挖掘机在斜坡上进行回转工作时，由于采用定量马达，马达所能提供的最大回转驱动力矩不可变，限制了在斜坡上作业时的回转驱动性能。

液压挖掘机在平坦地面工作时，由于回转马达与其它执行器采用同一泵源供油且泵源提供流量一定，在没有压差补偿的情况下，在回转与其它执行器复合动作时，如果增大回转马达排量，则将增加回转驱动力矩，则相同时间内，回转所获得的回转速度越大，系统供给回转流量将越多，而给其它执行器的流量则将减少，其它执行器的速度将变慢，反之则相反。

发明内容

本申请的目的是提供一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，可以有效提高回转平台回转与工作装置动作的协调性，进而提高施工效率。

为解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，包括：回转马达、排量控制阀、控制器、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件、液压泵、工作控制阀、回转控制阀、工作缸；

液压泵通过工作控制阀与工作缸连接，工作缸用于驱动工作装置动作；

液压泵通过回转控制阀与回转马达连接，回转马达用于驱动回转平台旋转；

控制器分别与排量控制阀、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件电连接，控制器用于接收回转先导操作组件和工作装置先导操作组件的先导信号，并根据先导信号控制回转控制阀和工作控制阀的阀芯开口面积；控制器还用于通过排量控制阀控制回转马达的排量。

优选地，还包括与控制器连接的调节器，调节器用于操作者对与回转马达的排量控制相关的参数设置或模式选择，调节器用于将对应的参数设置值或模式选择结果输出给控制器，控制器用于将排量调节指令传输给排量控制阀。

优选地，调节器为显示器、调节按键或开关。

优选地，还包括与控制器连接的倾角检测装置，倾角检测装置用于检测挖掘机工作时所处的斜坡角度，并将角度检测值传输给控制器，控制器用于根据角度检测值，通过排量控制阀控制回转马达的排量。

优选地，倾角检测装置为安装在回转平台上的倾角传感器。

优选地，还包括压力传感器，压力传感器用于测量液压泵的出油口压力，并将压力测量值传输给控制器。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请所提供的一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，包括：回转马达、排量控制阀、控制器、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件、液压泵、工作控制阀、回转控制阀、工作缸；其中液压泵通过工作控制阀与工作缸连接；液压泵通过回转控制阀与回转马达连接；控制器分别与排量控制阀、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件电连接，控制器用于通过排量控制阀控制回转马达的排量，通过调节回转马达排量的方式，可以实现对回转平台与工作装置复合动作时回转马达与工作缸的速度匹配控制或是流量匹配控制，此外还可实现机器在斜坡上工作比不在斜坡上工作时，对回转马达驱动扭矩增加的控制；控制器用于接收回转先导操作组件和工作装置先导操作组件的先导信号，并根据先导信号控制回转控制阀和工作控制阀的阀芯开口面积，以实现对回转马达和工作缸复合工作时的速度匹配控制和流量匹配控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请一种具体实施方式所提供的一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统的液压原理图。

附图标记如下：

1为回转马达，2为排量控制阀，3为倾角传感器，4为控制器，5为调节器，6为回转先导操作组件，7为动臂先导操作组件，8为其它先导操作组件，9为液压泵，10为主阀，11为斗杆缸，12为动臂缸，13为压力传感器。

具体实施方式

为了使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广。因此本申请不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本申请一种具体实施方式所提供的一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统的液压原理图。

本申请的一种具体实施方式提供了一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，包括：回转马达1、排量控制阀2、控制器4、回转先导操作组件6、工作装置先导操作组件、液压泵9、工作控制阀、回转控制阀、工作缸，工作装置先导操作组件包括动臂先导操作组件7和其它先导操作组件8，工作缸包括斗杆缸11和动臂缸12等；其中液压泵9通过工作控制阀与工作缸连接，工作缸用于驱动工作装置动作，工作装置可以是斗杆机构、铲斗机构或其它机构，工作控制阀包括动臂控制阀和其它控制阀；液压泵9通过回转控制阀与回转马达1连接，回转马达1用于驱动回转平台旋转，回转控制阀、动臂控制阀和其它控制阀可以集成为一个主阀10，如图1所示，主阀10包括三个相应的三位六通阀，此外液压泵9的回油口管路上设有压力传感器13，压力传感器13可以测量液压泵9的出油口压力，并将压力测量值传输给控制器4；控制器4分别与排量控制阀2、回转先导操作组件6、工作装置先导操作组件电连接，控制器4用于通过排量控制阀2控制回转马达1的排量，即回转马达1为变量马达，通过调节回转马达1排量的方式，可以实现对回转平台与工作装置复合动作时回转马达1与工作缸的速度匹配控制或是流量匹配控制，此外还可实现机器在斜坡上工作比不在斜坡上工作时，对回转马达1驱动扭矩增加的控制；控制器4用于接收回转先导操作组件6和工作装置先导操作组件的先导信号，并根据先导信号控制回转控制阀和工作控制阀的阀芯开口面积，具体地，控制器4可接收来自回转先导操作组件6、工作装置先导操作组件所输出的各先导信号值，通过接收各先导信号有无来感知操作者是否让回转马达1或工作装置动作，并通过各先导信号的大小值来计算回转控制阀和工作控制阀工作时的阀芯开口面积，以实现对回转马达1和工作缸复合工作时的速度匹配控制和流量匹配控制。

在一些实施例中，控制系统还包括与控制器4连接的调节器5，调节器5用于操作者对与回转马达1的排量控制相关的参数设置或模式选择，调节器5用于将对应的参数设置值或模式选择结果输出给控制器4，控制器4用于将排量调节指令传输给排量控制阀2，以实现对回转马达1排量的控制，从而实现回转马达1与工作缸复合动作时执行器间速度大小匹配控制，以使机器适应其所处的工况。其中调节器5可以为显示器、调节按键或开关。

在一些实施例中，控制系统还包括与控制器4连接的倾角检测装置，倾角检测装置用于检测挖掘机工作时所处的斜坡角度，并将角度检测值传输给控制器4，控制器4可以通过该角度检测值以及其它所输入的信号值判定机器处在斜坡上工作，当系统判断已达到增大回转驱动扭矩的条件时，则通过排量控制阀2控制回转马达1的排量，以满足系统目标排量值，该目标排量值比机器在平坦地面施工时回转马达1的排量值大，以实现对回转马达1驱动扭矩的调节，因此本方案实现了挖掘机在斜坡上工作时，可以自动增加回转平台驱动扭矩的功能，解决了回转动作不能同时满足机器动作协调性、系统节能性、斜坡地面施工驱动力问题。其中倾角检测装置优选为安装在回转平台上的倾角传感器3，除了倾角传感器3之外，也可选择其它方式来检测判断挖掘机是否在斜坡上施工。

在具体施工场景中，如挖掘机在平坦地面施工工况，回转动作从静止到给定的工作目标转角位移为θ，回转先导信号为Piw。Piw值对应主阀10内控制回转动作的阀芯实时面积为A，该面积为液压泵9至回转马达1进油路阀芯开口面积，函数关系为A＝A(Piw)。Piw值越大则希望回转速度越快,面积A也越大。回转动作与动臂同时动作时，要求回转平均速度为Wb且与回转先导信号的函数可设为Wb＝fb(Piw)。回转动作与其它动作同时动作时，要求回转平均速度为Wa且与回转先导信号的函数可设为Wa＝fa(Piw)。通过压力传感器13可知与回转同时动作时泵出油压力P，并通过回转先导信号Piw值，可得出面积A，则可以以过面积A最小进油压损失ΔP为条件,分别找到符合Wb的回转马达1排量Vb，符合Wa的回转马达1排量Va，当改变Piw值时则有对应的不同的Vb和Va来满足Wb和Wa。控制系统工作时，当控制器4通过所输入的回转先导信号、动臂先导信号，识别到回转与动臂动作同时动作且回转先导信号值为Piw，则控制器4可根据Wb＝fb(Piw)、A＝A(Piw)计算出对应的Vb值，并通过排量控制阀2将回转马达1排量设置为Vb；当控制器4通过输入的回转先导信号、其它动作先导信号，识别到回转与其它动作同时动作且回转先导信号值为Piw，则控制器4可根据Wa＝fa(Piw)、A＝A(Piw)计算出对应的Va值，并通过排量控制阀2将回转马达1的排量设置为Va。

根据以上所述可知，通过对回转马达1排量的调节，在以回转动作最小进油压损为条件，可实现挖机上车回转平台按工况要求的速度的调节。回转速度不一样其所消耗的流量则不一样，对于与回转马达1同一油源下执行器，液压泵9所给总流量一定，在与回转动作复合动作时，其所获得的流量也会因回转马达1排量的调节被调节，即其速度可通过调节回转马达1排量的方式进行调节。

综上所述，控制系统实现了通过调节回转马达1排量的方式，回转与动臂复合动作或回转与其它复合动作时动作间的流量匹配、动作间的速度匹配，并实现了在整个回转先导信号范围内的通过马达排量调节的速度匹配，即不管复合动作时，回转马达1与工作装置上哪个执行器进行复合动作、操作者操作回转速度快慢，其回转动作都可不通过增加补偿压差方式进行速度匹配，即可以明显降低系统的节流压损。

每一种工况，回转动作与动臂同时动作、回转动作与其它动作同时动作，都有该工况所要求的回转速度Wb、Wa。则可根据工况所要求的Wb、Wa，找到回转速度与回转先导信号的函数Wb＝fb(Piw)，Wa＝fa(Piw)。将不同工况对应的Wb＝fa(Piw)、Wa＝fa(Piw)函数存储在调节器5或控制器4内,并将各组Wb＝fa(Piw)、Wa＝fa(Piw)定义为对应的各种工作模式。调节器5则将各种工作模式或是可调参数值供操作者进行模式选择或参数设置，操作只需简单的对机器参数设置或模式选择后，就可实现操作机器时让回转与工作装置同时动作时其速度满足对应工况要求，从而提高机器对工况的适应性，降低操作机器的难度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种挖掘机回转平台与工作装置动作匹配控制系统，其特征在于，包括：回转马达、排量控制阀、控制器、回转先导操作组件、工作装置先导操作组件、液压泵、工作控制阀、回转控制阀、工作缸；

所述液压泵通过所述工作控制阀与所述工作缸连接，所述工作缸用于驱动工作装置动作；

所述液压泵通过所述回转控制阀与所述回转马达连接，所述回转马达用于驱动回转平台旋转；

所述控制器分别与所述排量控制阀、所述回转先导操作组件、所述工作装置先导操作组件电连接，所述控制器用于接收所述回转先导操作组件和所述工作装置先导操作组件的先导信号，并根据所述先导信号控制所述回转控制阀和所述工作控制阀的阀芯开口面积；所述控制器还用于通过所述排量控制阀控制所述回转马达的排量；

还包括与所述控制器连接的倾角检测装置，所述倾角检测装置用于检测挖掘机工作时所处的斜坡角度，并将角度检测值传输给所述控制器，所述控制器用于根据所述角度检测值，通过所述排量控制阀控制所述回转马达的排量。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的调节器，所述调节器用于操作者对与所述回转马达的排量控制相关的参数设置或模式选择，所述调节器用于将对应的参数设置值或模式选择结果输出给所述控制器，所述控制器用于将排量调节指令传输给所述排量控制阀。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述调节器为显示器、调节按键或开关。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述倾角检测装置为安装在所述回转平台上的倾角传感器。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器用于测量所述液压泵的出油口压力，并将压力测量值传输给所述控制器。