CN1330883C - 液压缸暂停方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压缸暂停方法，用以在施工车辆的液压缸突然停止时，主动控制冲击引起的振动。该方法包括以下步骤：确定液压缸是否突然停止；接收压力信号；确定液压缸突然停止时液压缸的操作方向；以及提供液压流体给液压缸的大、小液压室或者回流到油箱。

Description

液压缸暂停方法
技术领域
本发明总体涉及一种液压缸，更特殊的是，涉及一种液压缸暂停方法，用以主动地控制当液压缸例如施工车辆的吊杆液压缸突然停止运转时产生的振动。
背景技术
总体来说，包括一个开凿机的施工车辆设置有多种工作设备，例如吊杆，机械臂以及铲斗，并由液压缸驱动，液压缸是通过来自液压泵的液压流体来运行的。同时，一个控制阀安装在液压泵和液压缸之间。该控制阀控制来自液压泵的液压流体并将液压流体提供给各个液压缸。更特别的是，为了驱动施工车辆，驾驶员操作操作杆，然后一个控制设备控制控制阀，凭此控制提供给液压缸的液压流体的液压、方向和流动。
工作设备通常很重并且厚实，能够承受过载和恶劣的工作环境。因为它沉重的重量，工作设备的惯性也很大。那么，当工作设备处于操作状态或者停止运转时，会因为巨大的惯量而振动。在驾驶施工车辆的情况下，虽然有经验的驾驶员能够微妙并且有技巧的操作操作杆来轻柔的移动施工设备，但初学者经常会发现很难控制操作杆，特别是启动和停止操作杆的操作，因为工作设备的惯量会产生冲击引起的振动。
此外，有时驾驶员想快速移动操作杆来及时完成工作。当操作杆被快速操作时，用以将液压流体提供给油缸的控制滑阀将猛烈移动。因此，由于在液压缸的启动和结束冲击而将产生振动，并且重复产生的振动将使驾驶员感到疲劳。
如上所述，在工作设备操作的启动和结束时产生的振动将增加驾驶员的疲劳，这不仅降低了工作效率而且缩短了车辆的使用寿命。因此，已经有多种尝试来解决上述问题。
减缓工作设备突然运行产生的冲击所通常使用的技术之一是，使用压力传感器来检测操作杆是否突然开始运转，如果是这样，则控制器通过将来自操作杆的操作信号转换为适当的信号，来控制控制阀以防止振动。
然而，上述技术只是试图通过改变来自操作杆的信号，以控制控制阀来防止工作设备的突然运行，并且它没有提供当工作设备的液压缸受到冲击时产生的实际振动的基本解决办法。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供一个液压缸暂停方法，用以主动的控制当施工车辆的液压缸突然停止工作时产生的冲击引起的振动，凭此可以提高使用工作设备的工作效率并且减小驾驶员的疲劳。
为了达到上述目的，提供了一个用于液压驱动系统的液压缸暂停方法，该液压驱动系统包括：一个驱动工作设备的液压缸，该液压缸具有一个大液压室和一个小液压室，来自液压泵的液压流体提供到大液压室或小液压室中；一个控制阀，允许液压泵内的液压流体被提供给液压缸并将来自液压缸的液压流体回流到油箱中；一个操作杆，用来产生操作信号以驱动工作设备；一个控制器，改变操作信号并产生控制控制阀的控制信号；一个阀驱动单元，根据来自控制器的控制信号来控制控制阀；以及一个压力检测装置，安装在液压缸的大液压室以检测大液压室的工作压力，该方法包括以下步骤：接收操作杆的操作信号并确定液压缸是否突然停止；接收来自安装在液压缸大液压室的压力检测装置的压力信号；如果液压缸突然停止，确定液压缸是否被拉伸或压缩；以及如果当液压缸被拉伸时液压缸突然停止，则从压力信号第一次达到最小值的时刻开始的一段预定时间内，提供液压流体给液压缸的大液压室，并将小液压室的液压流体回流到油箱，而从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段预定时间内，提供液压流体给液压缸的小液压室，并将大液压室的液压流体回流到油箱；如果当液压缸被压缩时液压缸突然停止，则从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段预定时间内，提供液压流体给液压缸的小液压室，并将大液压室的液压流体回流到油箱。
优选的是，为了最佳的控制振动，液压流体向大液压室和小液压室的供给时间在压力信号第一次达到最大/最小点开始时刻的压力信号周期的1/12到1/4的范围内，并且当液压流体提供给大液压室和小液压室时，控制阀的开启度在最大开启度的1/4到3/4的范围内。
附图说明
本发明的上述目标，特性和优点将结合附图在下面详细说明中变得更加清楚，其中：
图1是一个液压系统的示意图，根据本发明一个实施例的液压缸暂停方法应用其上；
图2是描述根据本发明一实施例的液压缸暂停方法的控制流程；
图3所示为当吊杆液压缸突然停止时液压流体供给时间与吊杆上升控制输入之间的关系，其中关系到根据本发明一实施例的液压缸暂停方法；以及
图4所示为当吊杆液压缸突然停止时液压流体供给时间与吊杆下降控制输入之间的关系，其中关系到根据本发明一实施例的液压缸暂停方法。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例将参考附图在下面进行说明。在下面的说明中，众所周知的功能或结构将不进行详细说明，既然它们会在不必要的细节上使本发明不突出。
图1是一个液压系统的示意图，根据本发明的一个实施例液压缸暂停方法被应用其上。
液压缸暂停方法应用其上的液压系统，包括由发动机10驱动的液压泵8a，8b；一个吊杆液压缸6，用以通过使用来自液压泵8a，8b的液压流体来驱动吊杆(未示出)，工作设备之一；一个控制阀4，用以将液压泵8a，8b内的液压流体提供给吊杆液压缸6；一个操作杆2，用以产生操作信号来驱动工作设备(未示出)；一个控制器1，用以将操作信号转换成控制信号；以及一个阀驱动器3a和3b，用以根据来自控制器1的控制信号来控制控制阀4。
通常所知的液压缸被用作吊杆液压缸6。吊杆液压缸6被分为大液压室6a和小液压室6b。当吊杆液压缸6被拉伸时，控制阀4允许来自液压泵8a，8b的液压流体提供给大液压室6a，同时小液压室6b内的液压流体流回油箱11。
另一方面，当吊杆液压缸6被压缩时，控制阀4允许来自液压泵8a，8b的液压流体被提供给小液压室6b，同时大液压室6a内的液压流体流回油箱11。同时，压力检测装置5被安装在吊杆液压缸6的大液压室6a内。压力检测装置5检测吊杆液压缸6的大液压室6a的工作压力，并将检测信号传送给控制器1。
阀驱动器3a和3b连接到导向泵7并根据来自控制器1的控制信号，建立导向压力。然后所建立的导向压力被提供给控制阀4，以用于控制控制阀4的操作。图1中的附图标记9a和9b表示泵的流动控制装置。
根据上述结构，下面将解释液压缸暂停方法所应用的液压驱动系统的操作。
操作杆2是一个用以产生驱动工作设备(未示出)的操作信号的设备。操作杆2的操作信号被输入到控制器1，并由控制器1被转换为驱动阀驱动器3a和3b的控制信号。控制器1根据从操作杆2输入的操作信号来输出控制信号以运行阀驱动器3a和3b，由此控制控制阀4的运行并使得吊杆液压缸6运转。
控制器1根据来自操作杆2的操作信号，确定吊杆液压缸6是否已经突然停止。如果证实了吊杆液压缸6由于操作杆2的突然操作而突然停止，则控制器1主动的控制吊杆液压缸6产生的振动。如上所述，一个压力信号由压力检测装置5检测得到，表示了吊杆液压缸6的大液压室6a的压力状态，该压力信号被送到控制器1，所以控制器1可以执行主动暂停工作以响应吊杆液压缸的压力状态。
在吊杆液压缸6由于操作杆2的突然操作而突然停止的情况下，控制器1确定吊杆液压缸6是否突然停止而吊杆(未示出)被升高或者吊杆(未示出)被降低，并驱动阀驱动器3a和3b以适合各种情况，从而控制了振动。
更特别的是，吊杆被升高时吊杆液压缸6突然停止的情况，表示吊杆液压缸6被拉伸时吊杆液压缸6被突然停止。在这一时刻，控制器1允许从压力信号第一次达到最小值的时刻开始的一段时间内液压流体被提供给大液压室6a，并且同时允许小液压室6b内的液压流体流回油箱11。此外，控制器1允许从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段时间内液压流体被提供给小液压室6b，并且同时允许大液压室6a的液压流体流回油箱11。在这一方法中，在吊杆液压缸6内产生的振动被主动的控制。
另一方面，吊杆下降时吊杆液压缸突然停止的情况，表示吊杆液压缸6被压缩时吊杆液压缸6突然停止。这时，控制器1允许从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一定时间内将液压流体提供给小液压室6b，并且允许大液压室6b中的液压流体流回油箱11。
图2为说明根据本发明一实施例的液压缸暂停方法的控制流程图；图3所示为当吊杆液压缸突然停止时液压流体供给时间与吊杆上升控制输入之间的关系，其中关系到根据本发明一实施例的液压缸暂停方法；以及图4所示为当吊杆液压缸突然停止时液压流体供给时间与吊杆下降控制输入之间的关系，其中关系到根据本发明一实施例的液压缸暂停方法。
根据本发明一实施例的液压缸暂停方法主要包括：突然停止确定步骤(S100，S200)；压力信号接收步骤(S300)；操作方向确定步骤(S400)；以及液压流体供给步骤(S500，S600和S700)。这里，液压流体供给步骤结合两种情况：第一，吊杆液压缸6被拉伸时突然停止(S500，S600)，以及第二，吊杆液压缸6被压缩时突然停止(S700)。
在突然停止确定步骤(S100，S200)中，控制器接收来自操纵杆2的操作信号，并且确定吊杆液压缸6是否突然停止。如果操纵杆2的操作信号和突然操作信号相符合，则控制器1确定吊杆液压缸6已经突然停止，然后执行下列步骤用以主动控制吊杆液压缸6产生的振动。
在压力信号接收步骤(S300)中，控制器1接收来自安装在吊杆液压缸6的大液压室6a的压力检测装置5的压力信号。这里，控制器1根据大液压室6a产生的压力变化或者根据接收的压力信号，来主动控制振动。
在操作方向确定步骤(S400)中，控制器1确定当吊杆液压缸6突然停止时吊杆液压缸6的移动方向，所以这是一个非常重要的步骤。即，根据当吊杆正在上升时(即，吊杆液压缸6被拉伸)吊杆液压缸6是否已经突然停止或当吊杆正在下降时(即，吊杆液压缸6被压缩)吊杆液压缸已经突然停止，控制器1选择一个液压室以提供液压流体来消除吊杆液压缸6突然停止而产生的冲击引起的振动。
如前所述，液压流体供给步骤(S500，S600，和S700)结合了两种情况：第一，当吊杆正在上升时吊杆液压缸6突然停止(S500，S600)，以及第二，当吊杆正在压缩时吊杆液压缸6突然停止(S700)。
当吊杆液压缸6正在拉伸时突然停止，液压流体被提供给大液压室6a(S500)，然后提供给小液压室6b(S600)。
特别的是，当吊杆液压缸6正在被拉伸时突然停止，在吊杆液压缸6内的压力因为冲击而产生波动和振动。
参考图3，‘T’表示压力信号的波动周期。控制器1允许从压力信号第一次达到最小值的时刻t1开始的一段确定的时间t2内，将液压流体提供给大液压室6a，同时允许在小液压室6b中的液压流体流回油箱11。然后，控制器1允许从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段确定的时间t2内，将液压流体提供给小液压室6b，同时允许在大液压室6a中的液压流体流回油箱11。在这一规则中，在吊杆液压缸6中产生的振动被主动的控制。
另一方面，当吊杆液压缸6被压缩时突然停止，控制器1允许液压流体提供给小液压室6b(S700)。即，控制器1允许从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段确定的时间t2内，将液压流体提供给小液压室6b，同时允许在大液压室6a中的液压流体流回油箱11，从而主动控制吊杆液压缸6中产生的振动。
优选的是，大、小液压室6a和6b的液压流体的供给时间处于压力信号第一次达到最大/最小值时刻开始的压力信号周期的1/12到1/4内。这一范围是对吊杆液压缸和系统的振动特性进行实验研究之后得到的，通过这一范围振动可以优化控制。
同样的，如图3和图4所示，当液压流体提供给大小液压室6a和6b时，控制阀4的开启面积最好处于最大开启的1/4到3/4范围内。这一范围也是从实验中得到的值，可以让振动得到优化控制。
总之，根据本发明的液压缸暂停方法，由于施工车辆上的液压缸突然停止而引起的冲击引起的振动可以主动控制并可以得到，提高车辆的可靠性，提高使用设备的工作效率，并大幅度降低驾驶员的疲劳。
尽管本发明已经结合多个实施例进行说明，它们都只是范例。因此，对于本领域的熟练技术人员，根据前面详细的说明，许多改动、修改和变化将很明显。前面的说明将包括所有落入所附的权利要求中的精神和范围内的改动和变化。

Claims (2)

1.一种用于液压驱动系统的液压缸暂停方法，该液压驱动系统包括：一个液压缸，用以驱动工作设备并具有大液压室和小液压室，液压泵的液压流体提供给大液压室或小液压室中；一个控制阀，允许液压泵中的液压流体提供给液压缸并将液压流体从液压缸回流到油箱；一个操纵杆，用来产生操作信号以驱动工作设备；一个控制器，用来改变操作信号并产生用来控制控制阀的控制信号；一个阀驱动单元，根据来自控制器的控制信号控制控制阀；以及压力检测装置，安装在液压缸的大液压室并检测大液压室的操作压力，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收操纵杆的操作信号并确定液压缸是否突然停止；
接收来自安装在液压缸的大液压室的压力检测装置的压力信号；
如果液压缸突然停止，则确定液压缸是否正在被拉伸或压缩；以及
如果当液压缸正在被拉伸时液压缸突然停止，则从压力信号第一次达到最小值的时刻开始的一段预定时间内将液压流体提供给液压缸的大液压室，并将小液压室内的液压流体回流到油箱，而从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段预定时间内将液压流体提供给液压缸的小液压室，并将大液压室内的液压流体回流到油箱；如果当液压缸被压缩时液压缸突然停止，则从压力信号第一次达到最大值的时刻开始的一段预定时间内将液压流体提供给液压缸的小液压室，并将大液压室内的液压流体回流到油箱。
2.根据权利要求1的方法，其中，为了优化控制振动，液压流体向大液压室和小液压室的供给时间在压力信号第一次达到最大/最小值开始的时刻压力信号周期的1/12到1/4的范围内，并且当液压流体提供给大、小液压室时，控制阀的开启面积在最大开启度的1/4到3/4的范围之内。
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