CN110816651B - 一种矿用车电动液压***的控制方法 - Google Patents

一种矿用车电动液压***的控制方法 Download PDF

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Abstract

矿用车电动液压***的控制方法，矿用车电动液压***，所述矿用车电动液压***包括车载计算机、液压转向***和液压举升***，控制方法包括液压转向***的控制方法和液压举升***的控制方法，本发明针对目前在用传统自卸车存在的上述问题和节能环保要求，通过纯电动改造，能明显降低液压***功率损失，减少液压***发热，有效降低能耗，达到降温节能的效果。同时，全部采用电机驱动的工作方式，可方便实现液压***的智能化控制，无尾气排放，完全环保。

Description

一种矿用车电动液压***的控制方法
技术领域
本发明涉及电动矿用车领域，具体涉及一种矿用车电动液压***的控制方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对工程车辆的节能和环保要求越来越高，新能源、智能化的矿用自卸车正逐渐投放市场，获得应用，这也是工程车辆发展的必然趋势。
但在用传统自卸车的保有量很大，为适应节能和环保要求，并以较低廉的改造成本延长在用传统自卸车的使用寿命，可以进行新能源和智能化改造，其中液压***由燃油发动机驱动改为由调速电机驱动，是一种对在用传统自卸车进行新能源和智能化改造的有效解决方案。
目前国内外矿用自卸车包括机械式牵引自卸车和电传动牵引自卸车，主要采用燃油发动机驱动，自卸车的货箱举升、车辆转向和制动采用液压控制***，部分小吨位自卸车也有采用气制动***。其液压***的油泵单元是由燃油发动机通过分动头驱动，振动和噪声大，发动机排放大量尾气，污染环境。由于液压油泵处于长期运转状态，特别是转向油泵长期保持恒高压运行，使得液压***耗能多，发热量大，缩短油泵使用寿命，降低了整个液压***的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以使改造后的电动液压***实现方便灵活精确控制的矿用车电动液压***的控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明包括矿用车电动液压***，所述矿用车电动液压***包括车载计算机、液压转向***和液压举升***；
其中所述液压转向***包括转向液压油箱、转向吸油过滤器、变量柱塞泵、转向电机、转向压力传感器、转向阀组、转向蓄能器、转向器、转向缸三通双向卸载模块、转向缸和回油过滤器，所述转向液压油箱分别与转向吸油过滤器、回油过滤器连接，所述变量柱塞泵与转向电机连接、与转向阀组通过管路连接，所述转向阀组分别与转向蓄能器、转向压力传感器、转向器和回油过滤器通过管路连接，所述转向缸三通双向卸载模块分别与转向器、转向缸通过管路连接，所述车载计算机分别与转向压力传感器、转向电机通过电缆连接；
所述液压举升***包括举升液压油箱、举升吸油过滤器、齿轮泵、举升电机、举升先导阀块、举升控制手柄、举升电机控制开关、举升控制阀组、举升限位开关、举升缸和回油过滤器，所述举升液压油箱分别与举升吸油过滤器、回油过滤器连接，所述齿轮泵与举升电机连接、与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制手柄分别与举升先导阀块、举升电机控制开关、举升控制阀组通过管路连接，所述举升先导阀块还与变量柱塞泵通过管路连接，所述车载计算机分别与举升限位开关、举升电机控制开关和举升电机通过电缆连接，所述举升缸与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制阀组还与回油过滤器通过管路连接；
所述液压转向***的控制方法包括：
A1、在车载计算机中设置液压转向***的判定压力值a1和a2，其中a1大于a2，设置转向电机的低转速工作的转速值a3、高转速工作的转速值a4；
A2、启动转向电机，延时15秒，通过转向阀组的冷启动阀使蓄能器卸压，使其在高转速工作的转速值a4状态下空载工作，转向电机给变量柱塞泵提供动力，变量柱塞泵给蓄能器充压；
A3、当液压转向***的压力值达到a1时，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，车载计算机使转向电机的转速降至a3，变量柱塞泵输出流量接近于零，只弥补液压转向***的泄漏；
A4、当液压转向***的压力值降至a2时，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，车载计算机使转向电机的转速升至a4，变量柱塞泵满排量输出，快速向转向***充压；
所述液压举升***的控制方法包括：
B1、当需要举升时，按下举升电机控制开关，举升电机得电启动，举升控制手柄打至举升档位，货箱举升，举升到位后，举升控制手柄切换至保持位，货厢保持在举升位，实现倾倒作业；
B2、当需要下降时，举升控制手柄打至下降档位，货箱下降，当下降到位之后，触发举升限位开关，举升电机停止工作，同时将举升控制手柄切换到浮动位。
作为本发明的进一步改进，在所述液压转向***的控制方法的A1中，a1为15.86MPa，a2为13.8 MPa，a3为750 r/min，a4为2000r/min。
作为本发明的进一步改进，在所述液压转向***的控制方法的A3中，液压转向***的压力值升压时，转向器通过方向盘的驱动使其阀芯转动,输出相应的压力油经转向缸三通双向卸载模块,驱动转向缸的左转或右转, 液压转向***的压力值超压时卸荷。
作为本发明的进一步改进，在所述液压举升***的控制方法的B1中，举升电机得电启动时，举升电机驱动齿轮泵运转，齿轮泵将举升液压油箱的举升液压油输出到举升控制阀组，同时举升控制阀组的先导控制油来自液压转向***，通过先导控制油控制举升控制阀组的换向，从而控制举升液压油进入到举升缸，实现举升。
本发明的有益效果：
本发明针对目前在用传统自卸车存在的上述问题和节能环保要求，通过纯电动改造，能明显降低液压***功率损失，减少液压***发热，有效降低能耗，达到降温节能的效果。同时，全部采用电机驱动的工作方式，可方便实现液压***的智能化控制，无尾气排放，完全环保。
车辆液压***改造成本低廉，改造后可大幅降低运行成本，延长在用自卸车的生命周期。
本发明采用电机替代燃油发动机，分别驱动转向变量柱塞泵和举升齿轮泵，电机与油泵采用直连方式，通过内置花键传递扭矩，结构紧凑，传动效率高，运转平稳，噪声低。
转向电机采用低速转动与高速转动两种工作制，通过切换转向电机的转速，能够有效减低转向泵的能耗，从而达到节能的目的。
举升电机采用间歇工作制，能够最大限度地减少举升电机的工作时间，大大减少电机空转及齿轮泵空转产生的发热量，从而达到节约能源的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的液压举升***的原理框图。
图2为本发明的液压转向***的原理框图。
图3为本发明的液压转向***的转向电机的控制流程图。
图4为本发明的液压举升***的举升电机的控制流程图。
具体实施方式
所述矿用车电动液压***包括车载计算机、液压转向***和液压举升***；
其中所述液压转向***包括转向液压油箱、转向吸油过滤器、变量柱塞泵、转向电机、转向压力传感器、转向阀组、转向蓄能器、转向器、转向缸三通双向卸载模块、转向缸和回油过滤器，所述转向液压油箱分别与转向吸油过滤器、回油过滤器连接，所述变量柱塞泵与转向电机连接、与转向阀组通过管路连接，所述转向阀组分别与转向蓄能器、转向压力传感器、转向器和回油过滤器通过管路连接，所述转向缸三通双向卸载模块分别与转向器、转向缸通过管路连接，所述车载计算机分别与转向压力传感器、转向电机通过电缆连接；
所述液压举升***包括举升液压油箱、举升吸油过滤器、齿轮泵、举升电机、举升先导阀块、举升控制手柄、举升电机控制开关、举升控制阀组、举升限位开关、举升缸和回油过滤器，所述举升液压油箱分别与举升吸油过滤器、回油过滤器连接，所述齿轮泵与举升电机连接、与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制手柄分别与举升先导阀块、举升电机控制开关、举升控制阀组通过管路连接，所述举升先导阀块还与变量柱塞泵通过管路连接，所述车载计算机分别与举升限位开关、举升电机控制开关和举升电机通过电缆连接，所述举升缸与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制阀组还与回油过滤器通过管路连接；
所述液压转向***的控制方法包括：
A1、在车载计算机中设置液压转向***的判定压力值a1和a2，其中a1大于a2，设置转向电机的低转速工作的转速值a3、高转速工作的转速值a4；a1为15.86 MPa，a2为13.8MPa，a3为750r/min，a4为2000 r/min；
A2、启动转向电机，延时15秒，通过转向阀组的冷启动阀使蓄能器卸压，使其在高转速工作的转速值a4状态下空载工作，转向电机给变量柱塞泵提供动力，变量柱塞泵给蓄能器充压；
A3、当液压转向***的压力值达到a2以上时，转向器通过方向盘的驱动使其阀芯转动,输出相应的压力油经转向缸三通双向卸载模块,驱动转向缸的左转或右转, 转向缸的压力值超压时通过双向卸载模块卸压，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，当转向***的压力值达到a1时，车载计算机使转向电机的转速降至a3，变量柱塞泵输出流量接近于零，只弥补液压转向***的泄漏；
A4、当液压转向***的压力值降至a2以下时，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，车载计算机使转向电机的转速升至a4，变量柱塞泵满排量输出，以快速向转向***充压；
所述液压举升***的控制方法包括：
B1、当需要举升时，按下举升电机控制开关，举升电机得电启动，举升控制手柄打至举升档位，举升电机驱动齿轮泵运转，齿轮泵将举升液压油箱的举升液压油输出到举升控制阀组，同时举升控制阀组的先导控制油来自液压转向***，通过先导控制油控制举升控制阀组的换向，从而控制举升液压油进入到举升缸，货箱举升，举升到位后，举升控制手柄切换至保持位，货厢保持在举升位，实现倾倒作业；
B2、当需要下降时，举升控制手柄打至下降档位，货箱下降，当下降到位之后，举升限位开关对货箱位置信息采集，并触发举升限位开关，举升电机停止工作，同时将举升控制手柄切换到浮动位。
本发明的有益效果：
本发明针对目前在用传统自卸车存在的上述问题和节能环保要求，通过纯电动改造，能明显降低液压***功率损失，减少液压***发热，有效降低能耗，达到降温节能的效果。同时，全部采用电机驱动的工作方式，可方便实现液压***的智能化控制，无尾气排放，完全环保。
车辆液压***改造成本低廉，改造后可大幅降低运行成本，延长在用自卸车的生命周期。
本发明采用电机替代燃油发动机，分别驱动转向变量柱塞泵和举升齿轮泵，电机与油泵采用直连方式，通过内置花键传递扭矩，结构紧凑，传动效率高，运转平稳，噪声低。
转向电机采用低速转动与高速转动两种工作制，通过切换转向电机的转速，能够有效减低转向泵的能耗，从而达到节能的目的。
转向电机的最大功率与最大转矩是在转向***压力达到最大时才会出现，这个时间较短，转向电机过载倍数为2，可以进行短时间的过载运行，因此可选小功率转向电机来驱动转向泵，电机额定功率由36.4kW降为27.2Kw，有效降低改造和使用成本。
当液压转向***压力达到15.86Mpa时，此时变量柱塞泵处于零排量工作状态。当转速为750r/min时，其消耗功率约2.5kW，当转速为2000r/min时，其消耗功率约6 kW。因此，通过切换转向电机的转速，能够有效减低转向泵的能耗，从而达到节能的目的。
举升电机采用间歇工作制，能够最大限度地减少举升电机的工作时间，大大减少电机空转及齿轮泵空转产生的发热量，从而达到节约能源的目的。自卸车在卸货的过程中，最开始时，货厢内物料最多且货厢重心力臂最长，所以此时举升缸所受载荷最大，即此时举升***的工作压力最大。随着举升缸活塞的不断伸出，举升压力逐渐减小。等到举升缸变级时，由于活塞面积突然变小，举升压力则急剧升高至与最开始举升时接近，然后举升压力又逐渐减小，等到举升到位时举升压力降至最低。

Claims (4)

1.一种矿用车电动液压***的控制方法，所述矿用车电动液压***包括车载计算机、液压转向***和液压举升***，其特征在于：其中所述液压转向***包括转向液压油箱、转向吸油过滤器、变量柱塞泵、转向电机、转向压力传感器、转向阀组、转向蓄能器、转向器、转向缸三通双向卸载模块、转向缸和回油过滤器，所述转向液压油箱分别与转向吸油过滤器、回油过滤器连接，所述变量柱塞泵与转向电机连接、与转向阀组通过管路连接，所述转向阀组分别与转向蓄能器、转向压力传感器、转向器和回油过滤器通过管路连接，所述转向缸三通双向卸载模块分别与转向器、转向缸通过管路连接，所述车载计算机分别与转向压力传感器、转向电机通过电缆连接；
所述液压举升***包括举升液压油箱、举升吸油过滤器、齿轮泵、举升电机、举升先导阀块、举升控制手柄、举升电机控制开关、举升控制阀组、举升限位开关、举升缸和回油过滤器，所述举升液压油箱分别与举升吸油过滤器、回油过滤器连接，所述齿轮泵与举升电机连接、与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制手柄分别与举升先导阀块、举升电机控制开关、举升控制阀组通过管路连接，所述举升先导阀块还与变量柱塞泵通过管路连接，所述车载计算机分别与举升限位开关、举升电机控制开关和举升电机通过电缆连接，所述举升缸与举升控制阀组通过管路连接，所述举升控制阀组还与回油过滤器通过管路连接；
所述液压转向***的控制方法包括：
A1、在车载计算机中设置液压转向***的判定压力值a1和a2，其中a1大于a2，设置转向电机的低转速工作的转速值a3、高转速工作的转速值a4；
A2、启动转向电机，延时15秒，通过转向阀组的冷启动阀使蓄能器卸压，使其在高转速工作的转速值a4状态下空载工作，转向电机给变量柱塞泵提供动力，变量柱塞泵给蓄能器充压；
A3、当液压转向***的压力值达到a1时，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，车载计算机使转向电机的转速降至a3，变量柱塞泵输出流量接近于零，只弥补液压转向***的泄漏；
A4、当液压转向***的压力值降至a2时，转向压力传感器向车载计算机反馈信号，车载计算机使转向电机的转速升至a4，变量柱塞泵满排量输出，快速向转向***充压；
所述液压举升***的控制方法包括：
B1、当需要举升时，按下举升电机控制开关，举升电机得电启动，举升控制手柄打至举升档位，货箱举升，举升到位后，举升控制手柄切换至保持位，货厢保持在举升位，实现倾倒作业；
B2、当需要下降时，举升控制手柄打至下降档位，货箱下降，当下降到位之后，触发举升限位开关，举升电机停止工作，同时将举升控制手柄切换到浮动位。
2.按权利要求1所述的矿用车电动液压***的控制方法，其特征在于：在所述液压转向***的控制方法的A1中，a1为15.86 MPa，a2为13.8 MPa，a3为750 r/min，a4为2000r/min。
3.按权利要求1所述的矿用车电动液压***的控制方法，其特征在于：在所述液压转向***的控制方法的A3中，液压转向***的压力值升压时，转向器通过方向盘的驱动使其阀芯转动,输出相应的压力油经转向缸三通双向卸载模块,驱动转向缸的左转或右转, 液压转向***的压力值超压时卸荷。
4.按权利要求1所述的矿用车电动液压***的控制方法，其特征在于：在所述液压举升***的控制方法的B1中，举升电机得电启动时，举升电机驱动齿轮泵运转，齿轮泵将举升液压油箱的举升液压油输出到举升控制阀组，同时举升控制阀组的先导控制油来自液压转向***，通过先导控制油控制举升控制阀组的换向，从而控制举升液压油进入到举升缸，实现举升。
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