CN117886225A - 泵控液压系统待机压力控制系统，起重机和压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵控液压系统待机压力控制系统、起重机和压力控制方法，包括电比例泵、换向阀、三通流量阀、压力检测单元、控制单元以及操控单元；通过液压和控制双重调节，仅需泵出油口一处压力检测，即可使起重机处于待机状态时，液压系统自动维持在一种待命状态，保持系统处于设定压力状态，当有手柄操作时，系统能够快速建压，提升系统操作响应性，同时，对待机压力进行合理地控制，使用较少的传感器将泵控起重机待机压力控制在合理范围，不会因负载口压力变化而导致系统待机压力变化，能够避免了启动冲击和能量浪费的问题。

Description

泵控液压系统待机压力控制系统，起重机和压力控制方法

技术领域

本发明涉及起重机泵控液压系统领域，尤其是一种泵控液压系统待机压力控制系统、起重机和压力控制方法。

背景技术

泵控液压系统通过控制泵的排量或泵的转速，使流量满足系统需求，泵控起重机采用泵控液压系统，在作业控制时，通过建立操控手柄开口大小与电比例泵排量大小的控制关系，实现作业动作的速度控制，相比负载敏感系统，不仅大大减少节流、溢流损失，而且设计回路简单、可靠性高，速度控制精准平稳。

在待机状态时，系统无流量需求，通常情况下，电比例泵不工作，没有流量输出，此时系统待机压力很低，能耗低。但是，对于长管道、大容腔的起重机液压系统，系统没有流量意味着再次工作时需首先将油液充满管路，建立系统压力，之后才能带动负载工作，系统作业响应延时。因此需要在待机状态时，控制泵控液压系统维持一个合适的压力状态，提升系统响应，同时，待机压力不能过高，否则可能导致启动冲击以及能量浪费。

中国专利CN105604996A负载敏感控制系统、控制方法及液压系统中公开了一种控制方法和系统，用以实现系统压力与负载压力的自适应匹配。该负载敏感控制系统包括变量泵、负载反馈油路和压差控制阀；压差控制阀与变量泵和负载反馈油路相连，压差控制阀能使得变量泵的出口压力与负载反馈油路上的负载压力之间的差值是变化的。该专利提供了一种压差可变的负载敏感系统，改善负载敏感系统的调速特性，但是系统方案主要针对负载敏感泵系统，不适用于泵控液压系统。

中国专利CN104314927A一种负载敏感液压控制系统及方法和工程机械中公开了一种控制方法和系统：该负载敏感液压控制系统包括电控泵、负载敏感阀、第一压力传感器、第二压力传感器和控制器，其中负载敏感阀的进油口连接电控泵的出油口；第一压力传感器测量电控泵出油口的第一压力值，第二压力传感器测量负载敏感阀的负载反馈口的第二压力值，控制器根据第一压力值与第二压力值的差值调节电控泵的控制电流，使第一压力值与第二压力值的差值等于预设差值。该方案通过电控泵出口压力与负载敏感阀反馈口压力的差值调节电控泵的输入电流，克服了负载敏感液压系统只能由负载敏感泵配合负载敏感阀使用的局限性。但是油泵控制电流至少需要泵出口和负载反馈口两个压力传感器实现控制，设计成本高，且在待机状态时，若负载反馈压力仍较高，泵出油口压力也会被调节的很高，导致能量浪费，还可能带来下一次动作启动冲击。

中国专利CN111677724A用于工程机械液压系统的控制方法、控制器及存储介质中公开了一种液压系统的分阶段复合控制方法，方法如下：根据电控手柄的操作幅度，将电控手柄分为手柄预备区和操作区。在电控操作手柄的操作幅度处于手柄预备区的情况下，控制液压泵处于待命区，随着电控手柄的操作幅度由手柄预备区起始值向手柄预备区终值变化，液压泵保持预设最小排量。随着电控手柄的操作幅度由手柄操作区起始值向手柄操作区终值变化，液压泵的排量从预设最小排量上升至最大排量。该控制方法在待机状态与工作状态中间增加手柄预备区作为过渡，在实际正常使用时，并不是所有操作中手柄都能够在预备区停留足够长时间，待机状态的调整时间短，很难调整到位，甚至根本来不及调整，就进入了正常工作区。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种泵控液压系统待机压力控制系统，起重机和压力控制方法，有效提高系统相应性，避免启动冲击和能量浪费问题。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种泵控液压系统待机压力控制系统，包括：电比例泵、换向阀、三通流量阀、压力检测单元、控制单元、操控单元；所述三通流量阀分别与电比例泵，换向阀以及液压油箱连接；所述压力检测单元与电比例泵连接，检测泵出口压力；所述控制单元与压力检测单元以及操控单元连接，根据接收的压力信号和待机状态信号控制电比例泵电流，使系统待机压力满足设定要求，在调节异常时发出提示信息；所述操控单元检测系统是否待机。

所述压力检测单元为压力传感器或压力开关。

更进一步的，所述电比例泵具备比例调节排量功能。

更进一步的，所述换向阀的进油口与电比例泵的出油口连接，出油口连接负载。

更进一步的，所述三通流量阀的进油口与电比例泵的出油口连接，出油口连接液压油箱，弹簧腔与换向阀的负载口连接。

更进一步的，系统还包括接收显示控制单元发出的调节异常信息的显示单元。

更进一步的，所述压力检测单元与电比例泵的出油口连接，检测泵出口压力。

本发明还公开了一种包含上述泵控液压系统待机压力控制系统的起重机。

一种泵控液压系统待机压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)操控单元实时判断液压系统的流量需求，是否进入待机状态，并将待机状态信号传递至控制单元；

(2)控制单元设定待机压力值滞回区间P1～P2，其中P1<P2；

(3)设定三通流量阀初始预紧压力值为P1，待机压力过高时通过三通流量阀打开分流降压；

(4)压力检测单元实时监测泵出油口压力P，当P<P1时，控制单元增大电比例泵电流I，直至达到设定状态；

(5)当P>P2时，控制单元减小电比例泵电流I，并通过三通流量阀分流降压，直至达道设定状态；

(6)当P1<P<P2时，控制单元不做泵电流I调整；

(7)设置泵控制电流的调节限幅范围Imin～Imax，超出调节范围时即使压力未调整到位，也不再调整；

(8)泵电流调节达到限幅边界仍未调整到位时，控制单元发出相关提示信息到显示单元。

更进一步的，步骤(4)和(5)中，为避免压力在P1/P2临界点波动，减少调整次数，将泵电流I调整至使P>(P1+P2)/2后停止调整。

更进一步的，步骤(7)中当系统压力P<P1且泵电流I≥Imax时，泵电流维持Imax，不再继续增加；当系统压力P>P2且泵电流I≤Imin时，泵电流维持Imin，不再继续减小。

有益效果：本发明具有以下优点：通过液压和控制双重调节，仅需泵出油口一处压力检测，即可使起重机处于待机状态时，液压系统自动维持在一种待命状态，保持系统处于设定压力状态，当有手柄操作时，系统能够快速建压，提升系统操作响应性，同时，对待机压力进行合理地控制，使用较少的传感器将泵控起重机待机压力控制在合理范围，不会因负载口压力变化而导致系统待机压力变化，能够避免了启动冲击和能量浪费的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1系统结构示意图；

图2是本发明实施例1的三通流量阀流量与压力特性曲线示意图。

具体实施方式

实施例1：

本发明公开了一种起重机，如图1所示，其泵控液压系统待机压力控制系统包括：电比例泵1、换向阀2、三通流量阀3、压力检测单元4、控制单元5、操控单元6、显示单元7、负载8以及液压油箱9；

所述电比例泵1具备比例调节排量功能。所述换向阀2的进油口与电比例泵1的出油口连接，出油口连接负载8。

所述三通流量阀3进油口与电比例泵1的出油口连接，出油口连接液压油箱9，弹簧腔与换向阀2的负载口连接。当三通流量阀3进油口与弹簧腔压差超过弹簧腔设定预紧压力时，三通流量阀3打开，油液分流对进油口降压。

所述压力检测单元4为压力传感器，与电比例泵1的出油口连接，检测泵出口压力。

所述控制单元5与压力检测单元4以及操控单元6连接，根据接收的压力信号和待机状态信号控制电比例泵1的电流，使系统待机压力满足设定要求，在调节异常时发出提示信息至显示单元7；所述操控单元6检测系统是否待机。

上述泵控液压系统待机压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)操控单元6实时判断液压系统的流量需求，当系统流量需求为0时，判断系统进入待机状态，并将待机状态信号传递至控制单元5；

(2)控制单元5设定待机压力值，考虑系统波动与调节偏差，设定待机压力滞回区间P1～P2，其中P1<P2；

(3)设定三通流量阀3弹簧腔初始预紧压力值为P1，在待机状态时，换向阀2不工作，负载口压力几乎为0，此时三通流量阀3压差近似等于泵出油口压力，当泵出油口压力超过三通流量阀3预紧压力P1时，三通流量阀将3会打开分流。

由于三通流量阀3油道设计原理限制，当泵出油口流量变化时，三通流量阀3控制压力并不能恒定在P值，而是随着流量增大而增大，特性曲线如图2所示。

如果要实现控制系统待机压力不高于P2，必须控制泵流量不超过Q2；同时系统压力还需满足不低于P1，要求控制泵流量不低于Q1。

而电比例泵受转速、系统内泄、自身加工可靠性等因素影响，单一控制方式难以将流量稳定控制在Q1～Q2，进一步难以实现系统待机压力维持在P1～P2。

因此，设计本申请的泵电流控制方法，在三通流量阀3控制待机压力的基础上通过泵电流的调整实现系统待机压力的稳定控制。

(4)压力检测单元4实时监测泵出油口压力P，当P<P1时，控制单元5增大电比例泵1电流I，直至泵出油口压力大于P1，为避免压力在P1临界点波动，减少调整次数，将泵电流I调整至使P>(P1+P2)/2后停止调整。

(5)当P>P2时，控制单元5减小电比例泵1的电流I，并通过三通流量阀3分流降压，直至泵出油口压力小于P2，为避免压力在P2临界点波动，减少调整次数，将泵电流I调整至使P<(P1+P2)/2后停止调整。

(6)当P1<P<P2时，系统压力处于设定滞回区间内，控制单元5不做泵电流I调整。

(7)为避免系统元件或匹配出现异常导致调节失控，控制单元5还设置了待机状态时泵电流的调节限幅环节，泵控制电流的调节范围Imin～Imax。当系统压力P<P1且泵电流I≥Imax时，泵电流维持Imax，不再继续增加；当系统压力P>P2且泵电流I≤Imin时，泵电流维持Imin，不再继续减小。

(8)泵电流调节达到限幅边界仍未调整到位时，控制单元5向显示单元7发出相关提示信息，提示用户检查系统相关内容。

本发明通过液压和控制双重调节，仅需泵出油口一处压力检测，即可使起重机处于待机状态时，液压系统自动维持在一种待命状态，保持系统处于设定压力状态，当有手柄操作时，系统能够快速建压，提升系统操作响应性，同时，对待机压力进行合理地控制，使用较少的传感器将泵控起重机待机压力控制在合理范围，不会因负载口压力变化而导致系统待机压力变化，能够避免了启动冲击和能量浪费的问题。

Claims (10)

1.一种泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于包括：电比例泵、换向阀、三通流量阀、压力检测单元、控制单元以及操控单元；所述三通流量阀分别与电比例泵，换向阀以及液压油箱连接；所述压力检测单元与电比例泵连接，检测泵出口压力；所述控制单元与压力检测单元以及操控单元连接，根据接收的压力信号和待机状态信号控制电比例泵电流，使系统待机压力满足设定要求，在调节异常时发出提示信息；所述操控单元检测系统是否待机。

2.根据权利要求1所述的泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于：所述电比例泵具备比例调节排量功能。

3.根据权利要求1所述的泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于：所述换向阀的进油口与电比例泵的出油口连接，出油口连接负载。

4.根据权利要求1所述的泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于：所述三通流量阀的进油口与电比例泵的出油口连接，出油口连接液压油箱，弹簧腔与换向阀的负载口连接。

5.根据权利要求1所述的泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于还包括接收显示控制单元发出的调节异常信息的显示单元。

6.根据权利要求1所述的泵控液压系统待机压力控制系统，其特征在于：所述压力检测单元与电比例泵的出油口连接，检测泵出口压力。

7.一种包含权利要求1-6任一项所述泵控液压系统待机压力控制系统的起重机。

8.一种权利要1-6任一项所述的泵控液压系统待机压力控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)操控单元实时判断液压系统的流量需求，是否进入待机状态，并将待机状态信号传递至控制单元；

(2)控制单元设定待机压力值滞回区间P1～P2，其中P1<P2；

(3)设定三通流量阀初始预紧压力值为P1，待机压力过高时通过三通流量阀打开分流降压；

(4)压力检测单元实时监测泵出油口压力P，当P<P1时，控制单元增大电比例泵电流I，直至达到设定状态；

(5)当P>P2时，控制单元减小电比例泵电流I，并通过三通流量阀分流降压，直至达道设定状态；

(6)当P1<P<P2时，控制单元不做泵电流I调整；

(7)设置泵控制电流的调节限幅范围Imin～Imax，超出调节范围时即使压力未调整到位，也不再调整；

(8)泵电流调节达到限幅边界仍未调整到位时，控制单元发出相关提示信息到显示单元。

9.根据权利要求8所述的泵控液压系统待机压力控制系统的控制方法，其特征在于：步骤(4)和(5)中，为避免压力在P1/P2临界点波动，减少调整次数，将泵电流I调整至使P>(P1+P2)/2后停止调整。

10.根据权利要求8所述的泵控液压系统待机压力控制系统的控制方法，其特征在于：步骤(7)中当系统压力P<P1且泵电流I≥Imax时，泵电流维持Imax，不再继续增加；当系统压力P>P2且泵电流I≤Imin时，泵电流维持Imin，不再继续减小。