CN1789561A - 铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置，当铣刨机从零开始加速时，首先控制器通过控制电流变化对行走泵的排量进行控制，使铣刨机的速度呈线性变化，当行走泵的排量达到最大后，控制器通过控制电流变化对远程控制阀进行控制，然后通过远程控制阀对行走马达的排量进行控制，使铣刨机的速度持续保持呈线性变化直到铣刨机的速度达到最大；当铣刨机从最大速度开始减速时的控制过程则相反。该装置包括行走泵、四路分集流阀、控制器、行走手柄、四个行走马达以及远程控制阀。本发明是一种无档位之分的、能够实现行驶速度从零到最大之间连续无极可调的铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置。

Description

铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置
技术领域
本发明主要涉及到工程行走机械的电液驱动和控制系统领域，特指一种铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置。
背景技术
现有技术中，铣刨机等四履带(轮)驱动工程机械的行走驱动和控制系统为整机电液控制系统的重要组成部分，负责整机的行走驱动。目前公知的铣刨机的行走驱动系统采用两档调速，即分为工作档和行走档：工作档用于铣削作业，行走档用于整机的转场；在系统配置上，普遍采用两点变量的行走马达：马达具有大、小两个排量，在其大排量时为工作档，在其小排量时为行走档。这种控制方法及其装置具有以下几个缺点：
1.在行走档时，马达的启动能力、制动能力和牵引力均较低。由于马达的启动能力、制动能力和牵引力均与马达的排量成正比，而在行走档时马达处于小排量，所以无论是启动能力、制动能力还是牵引力都较低。这对于如铣刨机这样的大惯性矩的工程机械而言无疑存在故障和安全隐患。
2.液压系统效率低。在行走档，马达在小排量工作，当整机行驶速度较低时，泵也在小排量工作，泵和马达均未在高效区工作，功率损耗大。
3.铣刨机工作速度范围窄。在行走档时基本上没有铣削工作能力，铣削工作的最大速度受限于行走泵和行走马大均在最大排量时所决定的速度。
4.操作者需因在“工作档”和“行走档”之间进行切换而造成停机，影响整机生产效率。
5.牵引特性在两档之间形成空白，使液压系统在不合理的压力下工作，缩短液压元件的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种无档位之分的、能够实现行驶速度从零到最大或从最大到零之间连续无极可调、速度始终保持呈线性变化的的铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法及其装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的解决方案为：一种铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法，其特征在于：当铣刨机从零开始加速时，首先控制器通过控制电流变化对行走泵的排量进行控制，使铣刨机的速度呈线性变化，当行走泵的排量达到最大后，控制器通过控制电流变化对远程控制阀进行控制，然后通过远程控制阀对行走马达的排量进行控制，使铣刨机的速度持续保持呈线性变化直到铣刨机的速度达到最大；当铣刨机从最大速度开始减速时，首先控制器通过控制电流变化对远程控制阀进行控制，然后通过远程控制阀对行走马达的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化，当行走马达的排量达到最大后，控制器通过控制电流变化对行走泵的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化直到铣刨机的速度为零。
所述远程控制阀为电磁比例减压阀，该远程控制阀的输出压力与输入电流成正比。
所述行走泵为电磁压力比例泵，该行走泵的排量与压力呈反比。
一种铣刨机全程无极调速行走驱动装置，它包括行走泵、四路分集流阀、控制器、行走手柄和四个行走马达，行走泵和四个行走马达采用闭式回路，四个行走马达间并联连接，四路分集流阀安装在行走泵和行走马达之间，行走手柄与控制器的输入端相连，行走泵的排量控制端口与控制器的输出端口相连，其特征在于：所述行走泵的控制压力供油口与远程控制阀的一次油口相连，远程控制阀的二次油口与四个行走马达的排量控制油口相连，远程控制阀的压力控制端口与控制器输出端口相连。
所述远程控制阀为电磁比例减压阀，该远程控制阀的输出压力与控制电流成正比。
所述行走马达为液控比例马达，该行走马达的排量与控制压力呈反比。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明铣刨机全程无极调速行走驱动方法及其装置在行驶启动和制动时，行走马达处于大排量，因此其启动能力和制动能力均保持较高的状态；
2、本发明铣刨机全程无极调速行走驱动方法及其装置在整个调速区间内，其牵引力大于等于两档调速；本发明在泵的调速区段与两档调速中工作档牵引力相同，在马达调速区段除最大速度点两者相同外，本发明的牵引力均大于两档调速方案；
3、本发明铣刨机全程无极调速行走驱动方法及其装置在整个调速区间内，液压系统效率大于等于两档调速。本发明可以根据铣刨机在常用铣削工况下的行驶速度将液压系统匹配在高效区；假设与两档调速采用相同的传动链配置，在马达调速区段，除最大速度点外，泵和马达的排量总是大于两档调速方案(在最大速度点，两方案具有相同的泵、马达排量)，因此系统效率明显提高；
4、本发明铣刨机全程无极调速行走驱动方法及其装置消除了传统行走驱动和控制系统在两档之间的牵引空白，扩大了铣刨机工作速度的范围，使液压系统在更合理的压力下工作，液压元件的寿命得以延长，液压系统的可靠性得以提高；
5、本发明铣刨机全程无极调速行走驱动方法及其装置使操作者不必在“低速档”和“高速档”之间切换，从而简化了操作，提高整机的生产效率。
附图说明
图1是本发明的电液控制原理图；
图2是本发明的电气原理图；
图3是本发明实施例控制器的接口电路原理示意图。
图例说明
1、行走泵        2、四路分集流阀
3、远程控制阀    4、控制器
5、行走手柄      6、行走马达
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法，当铣刨机从零开始加速时，首先控制器4通过控制电流变化对行走泵1的排量进行控制，使铣刨机的速度呈线性变化，当行走泵1的排量达到最大后，控制器4通过控制电流变化对远程控制阀3进行控制，然后通过远程控制阀3对行走马达6的排量进行控制，使铣刨机的速度持续保持呈线性变化直到铣刨机的速度达到最大；当铣刨机从最大速度开始减速时，首先控制器4通过控制电流变化对远程控制阀3进行控制，然后通过远程控制阀3对行走马达6的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化，当行走马达6的排量达到最大后，控制器4通过控制电流变化对行走泵1的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化直到铣刨机的速度为零。在较佳的方案中，远程控制阀3采用电磁比例减压阀，其输出压力与控制电流成正比；与其对应，行走马达6采用液控比例马达，其排量与控制压力呈反比。
如图1和图2所示，本发明的铣刨机全程无极调速行走驱动装置，它包括行走泵1、四路分集流阀2、控制器4、行走手柄5和四个行走马达6，行走泵1和四个行走马达6采用闭式回路，四个行走马达间并联连接，四路分集流阀2安装在行走泵1和行走马达6之间，行走手柄5与控制器4的输入端相连，行走泵1的排量控制端口与控制器4的输出端口相连，行走泵1的控制压力供油口与远程控制阀3的一次油口相连，远程控制阀3的二次油口与四个行走马达6的排量控制油口相连，远程控制阀3的压力控制端口与控制器4输出端口相连。其中行走泵1为电磁比例变量泵，其排量与其排量控制端口Y1或Y2的输入电流成正比；在较佳实施例中，远程控制阀3采用电磁比例减压阀，其输出口A的输出压力与控制端口Y3的输入电流成正比。与之对应，行走马达6采用液控比例马达，其排量与控制压力呈反比。在本实施例中，行走泵1的一个工作油口A与起防滑作用的四路分集流阀2的P口相连，并被其分成四路后分别与四个行走马达6的一个工作油口A相连，四个行走马达6的另一工作油口B均与行走泵1的另一个工作油口B口相连。远程控制阀3的一次油口P与行走泵1的控制压力供油口Ps相连，远程控制阀3的二次油口A与四个行走马达6的排量控制油口X相连。
在本实施例中，本发明铣刨机全程无极调速行走驱动装置的控制器(U1)4采用REXROTH公司的RC6-9型，参见图2和图3所示，行走手柄5具有两个开关信号单元S1、S2和一个电位计单元S3，其中开关信号单元S1、S2的端口与控制器4的开关输入端口37、48相连，电位计S3的端口与控制器4的电压输入端口35、36、38相连。控制器4的PWM输出端口31、30分别与行走泵1的两个电磁线圈Y1和Y2相连；PWM输出端口4与远程控制阀3的电磁线圈相连。
当行走手柄5的电位计S3处于零刻度时，开关信号单元S1和S2处于不接通状态，此时行走速度为零。
前进时，由中位逐渐向前推行走手柄5，开关信号单元S1接通，同时电位计S3获得与行走手柄5角位移成正比的电压值(0～2.5V)，控制器4将此电压值转化为电流信号并将其输出到行走泵1的一个电磁线圈(如Y1)和远程控制阀3的电磁线圈Y3。当行走手柄5角位移较小的区域变化时，控制器4将线性地增加行走泵1的电磁线圈Y1的电流，行走泵的排量线性地增加，进而行走速度线性地增加。当行走手柄5被推至约总角位移一半的时候，行走泵1的电磁线圈Y1的电流将加至最大；继续向前推行走手柄5，控制器4将线性增加远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流，远程控制阀3的二次油口的控制压力线性增加，使行走马达6的排量线性减小，行驶速度进一步增加。行走手柄5被推至最大角位移后，行走马达6的排量达到最小，行驶速度达到最大。从最大速度减速时，需将行走手柄5逐渐往中位拉，控制器4首先减小远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流，远程控制阀3的二次油口的控制压力线性减小，使行走马达6的排量线性增加，行驶速度减小。当远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流减至最小后，行走马达6的排量增至最大；控制器4进一步减少行走泵1的电磁线圈Y1的电流，行走速度进一步减小，当控制器4对行走泵1的电磁线圈Y1的电流减至最小后，行驶速度降至零，开关信号单元S1失电。
后退时，由中位逐渐向后拉行走手柄5，开关信号单元S2接通，同时电位计S3获得与行走手柄5角位移成正比的电压值(2.5～5V)，控制器4将此电压值转化为电流信号并将其输出到行走泵1的另一个电磁线圈(如Y2)和远程控制阀3的电磁线圈Y3。当行走手柄5角位移较小的区域变化时，控制器4将线性地增加行走泵1的电磁线圈Y2的电流，行走泵的排量线性地增加，进而行走速度线性地增加。当行走手柄5被推至约总角位移一半的时候，行走泵1的电磁线圈Y2的电流将加至最大；继续向后拉行走手柄5，控制器4将线性增加远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流，远程控制阀3的二次油口的控制压力线性增加，导致行走马达6的排量线性减小，行驶速度进一步增加。行走手柄5拉至最大角位移后，行走马达6的排量达到最小，行驶速度达到最大。从最大速度减速时，需将行走手柄5逐渐往中位推，控制器4首先减小远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流，行走马达6的排量线性增加，行驶速度减小。当远程控制阀3的电磁线圈Y3上的电流减至最小后，行走马达6的排量增至最大；控制器4进一步减少行走泵1的电磁线圈Y2的电流，行走速度进一步减小，当控制器4对行走泵1的电磁线圈Y2的电流减至最小后，行驶速度降至零，开关信号单元S2失电。
由上可以看出，整机启动和制动时，行走马达6总是处于最大排量，整机启动能力和制动能力明显高于传统两档调速驱动和控制方案；而在行走马达6的调速区段，行走马达6的排量是连续变化的，除在最大速度点(假设与两档调速采用相同传动配置)以外，行走泵1和行走马达6的排量总是大于两档调速驱动和控制方案，液压系统的效率得到了较为明显地提高，同时行走马达6的牵引特性也得到了充分的发挥，进而有利于液压系统在合理的工作压力下工作，延长了液压元件的使用寿命，可靠性也得到了提高。

Claims (6)

1、一种铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法，其特征在于：当铣刨机从零开始加速时，首先控制器通过控制电流变化对行走泵的排量进行控制，使铣刨机的速度呈线性变化，当行走泵的排量达到最大后，控制器通过控制电流变化对远程控制阀进行控制，然后通过远程控制阀对行走马达的排量进行控制，使铣刨机的速度持续保持呈线性变化直到铣刨机的速度达到最大；当铣刨机从最大速度开始减速时，首先控制器通过控制电流变化对远程控制阀进行控制，然后通过远程控制阀对行走马达的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化，当行走马达的排量达到最大后，控制器通过控制电流变化对行走泵的排量进行控制，使铣刨机的速度持续呈线性变化直到铣刨机的速度为零。
2、根据权利要求1所述的铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法，其特征在于：所述远程控制阀为电磁比例减压阀，该远程控制阀的输出压力与输入电流成正比。
3、根据权利要求2所述的铣刨机全程无极调速行走驱动的控制方法，其特征在于：所述行走马达为液控比例马达，该行走马达的排量与控制压力呈反比。
4、一种铣刨机全程无极调速行走驱动装置，它包括行走泵(1)、四路分集流阀(2)、控制器(4)、行走手柄(5)和四个行走马达(6)，行走泵(1)和四个行走马达(6)采用闭式回路，四个行走马达间并联连接，四路分集流阀(2)安装在行走泵(1)和行走马达(6)之间，行走手柄(5)与控制器(4)的输入端相连，行走泵(1)的排量控制端口与控制器(4)的输出端口相连，其特征在于：所述行走泵(1)的控制压力供油口与远程控制阀(3)的一次油口相连，远程控制阀(3)的二次油口与四个行走马达(6)的排量控制油口相连，远程控制阀(3)的压力控制端口与控制器(4)输出端口相连。
5、根据权利要求4所述的铣刨机全程无极调速行走驱动装置，其特征在于：所述远程控制阀(3)为电磁比例减压阀，该远程控制阀(3)的输出压力与控制电流成正比。
6、根据权利要求5所述的铣刨机全程无极调速行走驱动装置，其特征在于：所述行走马达(6)为液控比例马达，该行走马达(6)的排量与控制压力呈反比。
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