CN105275044A - 一种挖掘机液压节能控制***及方法 - Google Patents

一种挖掘机液压节能控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种挖掘机液压节能控制***及方法，***包括发动机1、变量泵2、控制油源3、高压管路4、第一安全阀5、第二安全阀6、泄油油箱7、第一电磁换向阀8、动臂油缸9；速度传感器10；力传感器11；第二电磁换向阀12、回转马达13、转速转矩传感器14、低压管路15、控制器16、单向阀17、补油泵18、溢流阀19、补油油箱20、压力传感器21；进一步，变量泵2变量机构由变量缸2.1，伺服阀2.2组成。本发明同时实现了发动机和液压***的节能控制，提高了挖掘机的能量利用效率。

Description

一种挖掘机液压节能控制***及方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域，涉及工程机械液压节能技术，特别涉及一种挖掘机液压节能控制***及方法。
背景技术
随着国家基础建设的不断推进，工程机械得到了空前发展，尤其是利用液压***提供动力源工程机械，由于其功重比高、传动灵活等优点而得到了广泛的应用。
但是，现有的以液压***驱动的工程机械其能量总利用率通常较低，尤其是液压挖掘机，一般仅达到20％左右，巨大的能量损失直接影响了液压挖掘机的工作性能，使得液压挖掘机整体能效比很差。
为克服现有液压挖掘机能效比差的技术缺陷，亟需提供一种挖掘机液压节能控制***及方法。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明所要解决的关键问题是提供一种挖掘机液压节能控制***及方法，用于提高挖掘机工作过程中的传动效率，降低能量损失。
为了解决上述存在的技术问题实现发明目的，本发明列举挖掘机回转***和动臂***进行说明。本发明是通过以下技术方案实现的：
一种挖掘机液压节能控制***，其包括发动机1、变量泵2、控制油源3、高压管路4、第一安全阀5、第二安全阀6、泄油油箱7、第一电磁换向阀8、动臂油缸9；速度传感器10；力传感器11；第二电磁换向阀12、回转马达13、转速转矩传感器14、低压管路15、控制器16、单向阀17、补油泵18、溢流阀19、补油油箱20、压力传感器21；进一步，变量泵2变量机构由变量缸2.1，伺服阀2.2组成。
其中：发动机1与变量泵2同轴相连；变量泵2压油口通过高压管路4引出两路，一路连接到第一电磁换向阀8入油口，另一路连接到第二电磁换向阀12入油口；第一电磁换向阀8进油口连接到动臂油缸9有杆腔，第一电磁换向阀8出油口连接到动臂油缸9无杆腔；速度传感器10和力传感器11布置到动臂油缸9缸杆上；第二电磁换向阀12进油口连接到回转马达13进油口，第二电磁换向阀12出油口连接到回转马达13出油口，回转马达13输出轴上布置转速转矩传感器14；第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀12回油口都连接到低压管路15；第一安全阀5跨接在高压管路4和泄油油箱7之间，防止高压管路压力过载；第二安全阀6跨接在低压管路15和泄油油箱7之间，防止低压管路压力过载；压力传感器21布置到高压管路4上；补油泵18吸油口与补油油箱20相连，补油泵18压油口连接单向阀17的一端，单向阀17的另一端连接到低压管路15，溢流阀19跨接在补油泵18压油口与补油油箱20之间，用于补油泵18压油口压力大小设定；控制器16采集速度传感器10速度信号、力传感器11力信号、压力传感器21压力信号和转速转矩传感器14转矩与转速信号，进而计算输出控制信号到发动机1和伺服阀2.2。
进一步，变量泵2变量机构中伺服阀2.2入油口与控制油源3相连，伺服阀2.2回油口连接到低压管路15，伺服阀2.2出油口与变量缸2.1进油口相连，伺服阀2.2进油口与变量缸2.1出油口。
所述的一种挖掘机液压节能控制方法，包括以下内容：
(1)发动机最佳转速控制：当挖掘机动臂油缸9工作时，控制器采集速度传感器10的速度信号和力传感器11的力信号，计算得到动臂油缸9的实际输出功率，依据发动机1的万有特性曲线找到该输出功率下发动机1的最佳效能工作区域，进而设定发动机1工作与最佳节能点，此时发动机1对应最佳转速；
当挖掘机回转马达13工作时，控制器采集转速转矩传感器14的转矩与转速信号，计算得到回转马达13的实际输出功率，依据发动机1的万有特性曲线找到该输出功率下发动机1的最佳效能工作区域，进而设定发动机1工作与最佳节能点，此时发动机1对应最佳转速；
上述过程实现了发动机的节能控制，控制器实时根据负载工况对发动机进行控制，使发动机始终工作在最佳节能点。
(2)液压***最佳压力控制：当挖掘机动臂油缸9工作时，发动机完成最佳转速控制后，控制器采集速度传感器10的速度信号和力传感器11的力信号，计算得到动臂油缸9的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀2.2对变量泵2排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力；
当挖掘机回转马达13工作时，发动机完成最佳转速控制后，控制器采集转速转矩传感器14的转矩与转速信号，计算得到回转马达13的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀2.2对变量泵2排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力；
上述过程实现了液压***的节能控制，控制器实时根据负载工况对变量泵进行控制，使液压***压力始终工作在最佳压力点。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明通过发动机与变量泵联合控制，同时实现了发动机与液压***的节能控制，具有良好的节能效果，有效地提高了挖掘机的能量利用效率；
附图说明
图1表示本发明的液压原理及硬件配置***图；
图2表示本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
一种挖掘机液压节能控制方法，实现该控制方法的液压***及硬件配置如图1所示，其硬件配置包括发动机1、变量泵2、控制油源3、高压管路4、第一安全阀5、第二安全阀6、泄油油箱7、第一电磁换向阀8、动臂油缸9；速度传感器10；力传感器11；第二电磁换向阀12、回转马达13、转速转矩传感器14、低压管路15、控制器16、单向阀17、补油泵18、溢流阀19、补油油箱20、压力传感器21；进一步，变量泵2变量机构由变量缸2.1，伺服阀2.2组成。
其中：发动机1与变量泵2同轴相连；变量泵2压油口通过高压管路4引出两路，一路连接到第一电磁换向阀8入油口，另一路连接到第二电磁换向阀12入油口；第一电磁换向阀8进油口连接到动臂油缸9有杆腔，第一电磁换向阀8出油口连接到动臂油缸9无杆腔；速度传感器10和力传感器11布置到动臂油缸9缸杆上；第二电磁换向阀12进油口连接到回转马达13进油口，第二电磁换向阀12出油口连接到回转马达13出油口，回转马达13输出轴上布置转速转矩传感器14；第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀12回油口都连接到低压管路15；第一安全阀5跨接在高压管路4和泄油油箱7之间，防止高压管路压力过载；第二安全阀6跨接在低压管路15和泄油油箱7之间，防止低压管路压力过载；压力传感器21布置到高压管路4上；补油泵18吸油口与补油油箱20相连，补油泵18压油口连接单向阀17的一端，单向阀17的另一端连接到低压管路15，溢流阀19跨接在补油泵18压油口与补油油箱20之间，用于补油泵18压油口压力大小设定；控制器16采集速度传感器10速度信号、力传感器11力信号、压力传感器21压力信号和转速转矩传感器14转矩与转速信号，进而计算输出控制信号到发动机1和伺服阀2.2。
进一步，变量泵2变量机构中伺服阀2.2入油口与控制油源3相连，伺服阀2.2回油口连接到低压管路15，伺服阀2.2出油口与变量缸2.1进油口相连，伺服阀2.2进油口与变量缸2.1出油口。
图2所示是本发明的工作流程图。
以挖掘机动臂油缸工作为例，具体说明如下：当挖掘机动臂油缸9工作时，控制器采集速度传感器10的速度信号和力传感器11的力信号，计算得到动臂油缸9的实际输出功率，依据发动机1的万有特性曲线找到该输出功率下发动机1的最佳效能工作区域，进而设定发动机1工作与最佳节能点，此时发动机1对应最佳转速；发动机完成最佳转速控制后，控制器采集速度传感器10的速度信号和力传感器11的力信号，计算得到动臂油缸9的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀2.2对变量泵2排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力，最终实现了发动机和液压***的节能控制。
以挖掘机回转马达工作为例，具体说明如下：当挖掘机回转马达13工作时，控制器采集转速转矩传感器14的转矩与转速信号，计算得到回转马达13的实际输出功率，依据发动机1的万有特性曲线找到该输出功率下发动机1的最佳效能工作区域，进而设定发动机1工作与最佳节能点，此时发动机1对应最佳转速；发动机完成最佳转速控制后，控制器采集转速转矩传感器14的转矩与转速信号，计算得到回转马达13的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀2.2对变量泵2排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力，最终实现了发动机和液压***的节能控制。
本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种挖掘机液压节能控制***，其特征在于：它包括发动机(1)、变量泵(2)、控制油源(3)、高压管路(4)、第一安全阀(5)、第二安全阀(6)、泄油油箱(7)、第一电磁换向阀(8)、动臂油缸(9)；速度传感器(10)；力传感器(11)；第二电磁换向阀(12)、回转马达(13)、转速转矩传感器(14)、低压管路(15)、控制器(16)、单向阀(17)、补油泵(18)、溢流阀(19)、补油油箱(20)、压力传感器(21)；进一步，变量泵(2)变量机构由变量缸(2.1)，伺服阀(2.2)组成。
其中：发动机(1)与变量泵(2)同轴相连；变量泵(2)压油口通过高压管路(4)引出两路，一路连接到第一电磁换向阀(8)入油口，另一路连接到第二电磁换向阀(12)入油口；第一电磁换向阀(8)进油口连接到动臂油缸(9)有杆腔，第一电磁换向阀(8)出油口连接到动臂油缸(9)无杆腔；速度传感器(10)和力传感器(11)布置到动臂油缸(9)缸杆上；第二电磁换向阀(12)进油口连接到回转马达(13)进油口，第二电磁换向阀(12)出油口连接到回转马达(13)出油口，回转马达(13)输出轴上布置转速转矩传感器(14)；第一电磁换向阀(8)和第二电磁换向阀(12)回油口都连接到低压管路(15)；第一安全阀(5)跨接在高压管路(4)和泄油油箱(7)之间，防止高压管路压力过载；第二安全阀(6)跨接在低压管路(15)和泄油油箱(7)之间，防止低压管路压力过载；压力传感器(21)布置到高压管路(4)上；补油泵(18)吸油口与补油油箱(20)相连，补油泵(18)压油口连接单向阀(17)的一端，单向阀(17)的另一端连接到低压管路(15)，溢流阀(19)跨接在补油泵(18)压油口与补油油箱(20)之间，用于补油泵(18)压油口压力大小设定；控制器(16)采集速度传感器(10)速度信号、力传感器(11)力信号、压力传感器(21)压力信号和转速转矩传感器(14)转矩与转速信号，进而计算输出控制信号到发动机(1)和伺服阀(2.2)。
进一步，变量泵(2)变量机构中伺服阀(2.2)入油口与控制油源(3)相连，伺服阀(2.2)回油口连接到低压管路(15)，伺服阀(2.2)出油口与变量缸(2.1)进油口相连，伺服阀(2.2)进油口与变量缸(2.1)出油口。
2.根据权利要求1所述一种挖掘机液压节能控制方法，其特征在于该方法包括以下内容：
以挖掘机动臂油缸工作为例，具体说明如下：当挖掘机动臂油缸(9)工作时，控制器采集速度传感器(10)的速度信号和力传感器(11)的力信号，计算得到动臂油缸(9)的实际输出功率，依据发动机(1)的万有特性曲线找到该输出功率下发动机(1)的最佳效能工作区域，进而设定发动机(1)工作与最佳节能点，此时发动机(1)对应最佳转速；发动机完成最佳转速控制后，控制器采集速度传感器(10)的速度信号和力传感器(11)的力信号，计算得到动臂油缸(9)的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀(2.2)对变量泵(2)排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力。
以挖掘机回转马达工作为例，具体说明如下：当挖掘机回转马达(13)工作时，控制器采集转速转矩传感器(14)的转矩与转速信号，计算得到回转马达(13)的实际输出功率，依据发动机(1)的万有特性曲线找到该输出功率下发动机(1)的最佳效能工作区域，进而设定发动机(1)工作与最佳节能点，此时发动机(1)对应最佳转速；发动机完成最佳转速控制后，控制器采集转速转矩传感器(14)的转矩与转速信号，计算得到回转马达(13)的实际输出功率，进而得到液压***最佳压力，并与液压***实际工作压力进行比较，形成偏差信号，控制器依据该偏差信号输出控制到伺服阀(2.2)对变量泵(2)排量进行控制，直至液压***压力达到最佳压力。
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