CN103671308B - 一种液压控制设备、方法、***及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压控制设备、方法、***及工程机械，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入所述油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，该设备包括：接收装置，用于接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及控制装置，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。通过该技术方案，可实现基于温度补偿的油缸活塞精确控制，以适应不同油温对电磁阀阀口的流通流量造成的影响。

Description

一种液压控制设备、方法、***及工程机械

技术领域

本发明涉及液压控制领域，具体地，涉及一种液压控制设备、液压控制方法、液压控制***以及使用该***的工程机械。

背景技术

图1为现有液压***的结构示意图。如图1所示，该液压***包括泵、电磁阀、油缸以及控制器，泵可将液压油经由所述电磁阀泵入所述油缸，进而驱动该油缸内的活塞运动。控制器可通过控制其输入至电磁阀的电流大小，从而控制该电磁阀的开度，进而控制流入所述油缸内的液压油的流量，从而控制活塞的运动速度。

然而，在实际应用过程中，经常会出现这一情形，即在输入至电磁阀的电流大小一定的情况下，活塞的运动速度并不能保持恒定，从而很难准确地控制油缸活塞的速度及位移。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压控制设备、液压控制方法、液压控制***以及使用该***的工程机械，其可准确地控制油缸活塞的移动速度。

为了实现上述目的，本发明提供一种液压控制设备，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入所述油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，该设备包括：接收装置，用于接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及控制装置，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

相应地，本发明还提供一种液压控制***，该***包括：温度检测装置，用于检测流经电磁阀阀口的液压油的温度；以及上述液压控制设备。

相应地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述液压控制***。

相应地，本发明还提供一种液压控制方法，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入所述油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，该方法包括：接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

发明人经过长期研究发现，在油缸运动过程中，液压油的温度会发生变化，从而造成液压油的粘度发生变化。在假设液压油的温度范围为0-100℃，在该温度范围内，液压油的最大粘度为460mm²/s，最小粘度为5mm²/s，粘度变化较大。粘度变化会对阀口的流量特性造成一定的影响，导致电磁阀阀口的流通流量发生变化，从而现有的液压控制方式难以准确地控制油缸活塞的速度及位移。基于该发现，发明人提出了上述方案，通过该技术方案，可实现基于温度补偿的油缸活塞精确控制，以适应不同油温对电磁阀阀口的流通流量造成的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有液压***的结构示意图；

图2为本发明提供的液压控制***的结构示意图；以及

图3为本发明提供的液压控制***的一具体控制过程的流程图。

附图标记说明

10泵20电磁阀

30油缸31活塞

40控制器50温度检测装置

100控制设备110接收装置

120控制装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图2为本发明提供的液压控制***的结构示意图。如图2所示，本发明提供的液压控制***包括：温度检测装置，用于检测流经电磁阀阀口的液压油的温度；以及液压控制设备，该设备包含：接收装置，用于接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及控制装置，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。藉此，可实现相同液压油温度下的精确移动速度控制以及不同液压油温度下的带温度补偿的精确移动速度控制。

其中，所述控制装置基于以下公式控制施加至所述电磁阀的控制电流：

其中，v为活塞的移动速度，K为固定系数值，f_温度(T)为基于温度T的函数，υ为液压油在一基准温度下的粘度，f_流量(i)为电磁阀阀口的横截面积与控制电流i的函数，ρ为液压油的密度，Δ_p为液压油经过薄壁小孔前后的压力差，A₁为油缸相对于液压油的受力面积。

以下介绍上述公式的推导过程：

首先，经过电磁阀阀口的流量可简化为流经薄壁小孔的流量公式：

$Q=C_{d}A\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\Δp}}---\left(1\right)$

其中，Q为流经电磁阀阀口的流量；C_d为小孔流量系数；A为电磁阀阀口的横截面积，其与控制电流i存在一函数关系；ρ为液压油的密度；Δ_p为液压油经过薄壁小孔前后的压力差。

A=f_流量(i)（2）

C_d=K×f_温度(T)×υ（3）

其中，K为固定系数值，f_温度(T)为基于温度T的函数，υ为液压油在一基准温度下的粘度，该公式（3）可基于实验数据拟合得到。

所述A₁可为油缸的有杆腔或无杆腔的受力面积，其与活塞运动速度v和流经电磁阀阀口的流量Q可满足以下公式：

Q=v×A₁（4）

根据上述公式（1）-（4），可推导出以下等式，即基于液压油温度T及施加至电磁阀的控制电流i的油缸活塞运动速度v的公式：

通过该公式（5），可在实际的控制过程中，根据液压油温度变化，得出油缸活塞目标运动速度与施加至电磁阀的控制电流之间的关系，从而补偿电磁阀的控制量，实现基于温度补偿的油缸活塞运动速度精确控制。

图3为本发明提供的液压控制***的一具体控制过程的流程图。如图3所示，所述控制装置可确定所述液压油温度所属的液压油温度区间，并根据所述目标移动速度以及与所述温度区间相对应的速度与控制电流函数来确定施加至所述电磁阀的控制电流。藉此，可实现简化计算的目的。

图3分别示出了在液压油温度T在0-10℃、10-20℃、20-30℃、…、90-100℃下，活塞运动速度v与施加至所述电磁阀的控制电流i之间的函数关系，即v=f₁(i)、v=f₂(i)、v=f₃(i)、…、v=f_n(i)，变形之后即为i=g₁(v)、i=g₂(v)、i=g₂(v)、…、i=g_n(v)。基于该变形之后的公式，可得出施加至所述电磁阀的控制电流i，从而施加该电流至电磁阀，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

优选地，所述接收装置还用于接收所述活塞的当前移动速度；以及所述控制装置还用于将所述当前移动速度与所述目标移动速度进行比较，并在所述当前移动速度与所述目标移动速度之差超过预设范围的情况下，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。藉此，可在液压油温度变化对油缸活塞的影响超出容忍度的情况下，实施温度补偿，提高油缸活塞运动速度控制精度。

可选的，所述接收装置还可接收所述活塞的目标位移；所述控制装置还可在使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度的情况下，控制至所述电磁阀的控制电流的施加时间，以使得所述活塞的位移满足所述目标位移。藉此，可实现不同温度下的位移精确控制。

相应地，本发明还提供了一种工程机械，该工程机械包含上述液压控制***。

相应地，本发明还提供了一种液压控制方法，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入所述油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，该方法包括：接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。有关该方法的具体细节及益处与上述控制***的相同，于此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种液压控制设备，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，其特征在于，该设备包括：

接收装置，用于接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及

控制装置，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流来补偿所述温度造成的液压油粘度变化而导致的电磁阀阀口的流通量的变化，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置基于以下公式控制施加至所述电磁阀的控制电流：

其中，v为活塞的移动速度，K为固定系数值，f_温度(T)为基于温度T的函数，υ为液压油在一基准温度下的粘度，f_流量(i)为电磁阀阀口的横截面积与控制电流i的函数，ρ为液压油的密度，Δp为液压油经过薄壁小孔前后的压力差，A₁为油缸相对于液压油的受力面积。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置用于确定所述液压油温度所属的液压油温度区间，并根据所述目标移动速度以及与所述温度区间相对应的速度与控制电流函数来确定施加至所述电磁阀的控制电流。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的设备，其特征在于，

所述接收装置还用于接收所述活塞的当前移动速度；以及

所述控制装置用于在所述当前移动速度与所述目标移动速度之差超过预设范围的情况下，基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，

所述接收装置还用于接收所述活塞的目标位移；

所述控制装置还用于将该当前移动速度与所述目标移动速度进行比较，并在使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度的情况下，控制至所述电磁阀的控制电流的施加时间，以使得所述活塞的位移满足所述目标位移。

6.一种液压控制***，其特征在于，该***包括：

温度检测装置，用于检测流经电磁阀阀口的液压油的温度；以及

根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的液压控制设备。

7.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包含根据权利要求6所述的液压控制***。

8.一种液压控制方法，其中液压泵驱动液压油经电磁阀流入油缸，以驱动所述油缸内的活塞移动，其特征在于，该方法包括：

接收流经所述电磁阀的液压油的温度以及所述活塞的目标移动速度；以及

基于所述温度以及目标移动速度，控制施加至所述电磁阀的控制电流来补偿所述温度造成的液压油粘度变化而导致的电磁阀阀口的流通量的变化，以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于以下公式控制施加至所述电磁阀的控制电流：

其中，v为活塞的移动速度，K为固定系数值，f_温度(T)为基于温度T的函数，υ为液压油在一基准温度下的粘度，f_流量(i)为电磁阀阀口的横截面积与控制电流i的函数，ρ为液压油的密度，Δp为液压油经过薄壁小孔前后的压力差，A₁为油缸相对于液压油的受力面积。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制施加至所述电磁阀的控制电流包括：

确定所述液压油温度所属的液压油温度区间，并根据所述目标移动速度以及与所述温度区间相对应的速度与控制电流函数来确定施加至所述电磁阀的控制电流。

11.根据权利要求8-10中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收所述活塞的当前移动速度；以及

将该当前移动速度与所述目标移动速度进行比较，

所述基于所述温度以及目标移动速度控制施加至所述电磁阀的控制电流以使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度在所述当前移动速度与所述目标移动速度之差超过预设范围的情况下被执行。

12.根据权利要求8-10中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收所述活塞的目标位移；以及

在使得所述活塞的移动速度满足所述目标移动速度的情况下，控制至所述电磁阀的控制电流的施加时间，以使得所述活塞的位移满足所述目标位移。