CN111173067A - 一种液压挖掘机功率匹配的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液压挖掘机技术领域,具体是一种液压挖掘机功率匹配的方法,以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流;根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系;将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系;计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率。本发明提供的方法能充分利用动力源的功率满足挖掘机作业需求,能提升整机的工作效率,另外还能控制在动力源的经济耗区,使能源消耗更为经济。
Description
技术领域
本发明涉及液压挖掘机技术领域,具体是一种液压挖掘机功率匹配的方法。
背景技术
常规的液压挖掘机功率匹配办法是通过调速率控制发动机,发动机负载大时,转速会降低,输出大扭矩,提供更大的功率。主机电脑通过检测掉速情况,判断发动机负荷情况进而调节主泵电流,整个控制流程时效性差,响应慢。
液压挖掘机的液压功率(即挖机负载)的特点是跳跃不稳定,且与工况关联大,不同工况的功率需求不同。合理地利用发动机的功率满足挖掘机作业需求,一方面可提高效率,另一方面也是节能的要求。
因电机***超扭能力强,***在大负载情况下基本不会掉速,本***通过压力情况直接计算出主泵需要的功率,并与发动机可提供的功率进行比较,直接调节电流,检测回路短,响应快,并能精确控制负载落点在经济油耗区。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压挖掘机功率匹配的方法,能利用动力***的功率满足挖机作业需求,从而达到提高作业效率及减少能耗的目的。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流;
根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系;
将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系;
计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率。
进一步,以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流,计算公式如下:
Q1=0.789×P1+5.23
式中,P1为起调压力;Q1为起调功率。
P1=0.0005×I2-0.08×I+42
式中,P1为起调压力;I为起调电流。
进一步,根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系,其计算公式如下:
(1)斜盘切换点压力P2与起调电流I之间的关系:
P2=0.000347×I2+0.1027×I+91.68
式中,P2为斜盘切换点压力;I为起调电流。
(2)斜盘切换点功率Q2与斜盘切换点压力P2关系:
Q2=0.43×P2+5.3
式中,Q2为斜盘切换点功率;P2斜盘切换点压力。
(3)1#斜盘高点压力P3与起调电流I之间的关系:
P3=0.0001×I2+0.107×I+94.5
式中,P3为1#斜盘高点压力;I为起调电流。
(4)1#斜盘高点功率Q3与1#斜盘高点压力P3关系:
式中,Q3为1#斜盘高点功率;P3为1#斜盘高点压力。
(5)2#斜盘高点压力P4与起调电流I之间的关系:
P4=0.0002×I2+0.0176×I+235
式中,P4为2#斜盘高点压力;I为起调电流。
(6)2#斜盘高点功率Q4与2#斜盘高点压力P4关系:
式中,Q4为2#斜盘高点功率;P4为2#斜盘高点压力。
(7)溢流功率Q5与起调电流I之间的关系:
Q5=0.000135×I2+0.039×I+54.37
式中,Q5为溢流功率;I为起调电流。
进一步,将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系,其等效方式、实时功率Q与实时压力P之间的关系如下:
A、将0Mpa至起调压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
B、将起调压力至1#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
C、将1#斜盘高点压力至斜盘切换点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
D、将斜盘切换点压力至2#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
E、将2#斜盘高点压力至溢流压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
进一步,计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率,包括:
双泵压力等于前后泵压力相加后除以2;
判断双泵压力与起调压力的大小关系,若小于等于起调压力,则以公式A为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并设置输出电流为起调点前电流;
若双泵压力大于起调压力小于等于1#斜盘高点压力,则以公式B为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
所述PID计算公式如下:
△u(n)=u(n)-u(n-1)
e(n)=Q目标值-Q计算值
式中,Kp为比例系数,T为采样周期,TI为积分时间,TD为微分时间,u(n)为电流值,△u(n)为电流差值。
若双泵压力大于1#斜盘高点压力小于等于斜盘切换点压力,则以公式C为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于斜盘切换点压力小于等于2#斜盘高点压力,则以公式D为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于等于2#斜盘高点压力,则以公式E为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明的优点是充分利用发动机的功率满足挖机作业需求,能提升整机的工作效率,另外还能控制在发动机的经济油耗区,使燃油消耗更为经济。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的PQ曲线图;
图3是本发明的计算控制流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
本实施例,如图1所示,一种液压挖掘机功率匹配的方法,具有以下四个步骤:
以当前挖掘机档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流;
根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系;
将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系;
计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率。
进一步,以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流;
其中档位设置情况如下:
挖掘机档位转速设置情况:
以康明斯QSB7发动机为例:
额定功率110kW的三相异步电动机所提供的最大功率=(转速*扭矩)/9549,0转速至工频运行扭矩为定值,故功率与转速成线性关系,在工频转速(1450rpm)后进入超频状态,该状态下为恒功率状态,转速上升,扭矩下降。通过该关系,可以通过转速计算出各个档位下电动机所能提供的最大功率。
发动机各档位可提供的最大功率如下:
档位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
功率kW | 62 | 69 | 76 | 83 | 90 | 97 | 103 | 110 | 117 | 124 |
此处以10档为例,其他档位依据发动机可提供的功率为目标进行调整;因各公式计算转速为2000rpm,10档转速为1800rpm,故计算各个功率计算值需×(1800÷2000)。去除发动机其他负载,主泵输入功率最大值以124kW的85%计算为105.4kW。
其计算公式如下:
Q1=0.789×P1+5.23
式中,P1为起调压力;Q1为起调功率。
P1=0.0005×I2-0.08×I+42
式中,P1为起调压力;I为起调电流。
进一步,根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系,其计算公式如下:
(1)斜盘切换点压力P2与起调电流I之间的关系:
P2=0.000347×I2+0.1027×I+91.68
式中,P2为斜盘切换点压力;I为起调电流。
(2)斜盘切换点功率Q2与斜盘切换点压力P2关系:
Q2=0.43×P2+5.3
式中,Q2为斜盘切换点功率;P2斜盘切换点压力。
(3)1#斜盘高点压力P3与起调电流I之间的关系:
P3=0.0001×I2+0.107×I+94.5
式中,P3为1#斜盘高点压力;I为起调电流。
(4)1#斜盘高点功率Q3与1#斜盘高点压力P3关系:
式中,Q3为1#斜盘高点功率;P3为1#斜盘高点压力。
(5)2#斜盘高点压力P4与起调电流I之间的关系:
P4=0.0002×I2+0.0176×I+235
式中,P4为2#斜盘高点压力;I为起调电流。
(6)2#斜盘高点功率Q4与2#斜盘高点压力P4关系:
式中,Q4为2#斜盘高点功率;P4为2#斜盘高点压力。
(7)溢流功率Q5与起调电流I之间的关系:
Q5=0.000135×I2+0.039×I+54.37
式中,Q5为溢流功率;I为起调电流。
进一步,将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系,其等效方式、实时功率Q与实时压力P之间的关系如下:
A、将0Mpa至起调压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
B、将起调压力至1#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
C、将1#斜盘高点压力至斜盘切换点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
D、将斜盘切换点压力至2#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
E、将2#斜盘高点压力至溢流压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
进一步,计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率,包括:
双泵压力等于前后泵压力相加后除以2;
判断双泵压力与起调压力的大小关系,若小于等于起调压力,则以公式A为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并设置输出电流为起调点前电流;
若双泵压力大于起调压力小于等于1#斜盘高点压力,则以公式B为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
所述PID计算公式如下:
△u(n)=u(n)-u(n-1)
e(n)=Q目标值-Q计算值
式中,Kp为比例系数,T为采样周期,TI为积分时间,TD为微分时间,u(n)为电流值,△u(n)为电流差值。
若双泵压力大于1#斜盘高点压力小于等于斜盘切换点压力,则以公式C为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于斜盘切换点压力小于等于2#斜盘高点压力,则以公式D为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于等于2#斜盘高点压力,则以公式E为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种液压挖掘机功率匹配的方法,其特征在于具有如下步骤:
以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流;
根据PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系;
将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系;
计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率。
2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机功率匹配的方法,其特征在于:以当前档位最大功率值为起调功率,计算出起调压力、起调电流,计算公式如下:
Q1=0.789×P1+5.23
式中,P1为起调压力;Q1为起调功率;
P1=0.0005×I2-0.08×I+42
式中,P1为起调压力;I为起调电流。
3.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机功率匹配的方法,其特征在于:根据所述PQ曲线图,推算出压力、电流、功率之间的关系,其计算公式如下:
(1)斜盘切换点压力P2与起调电流I之间的关系:
P2=0.000347×I2+0.1027×I+91.68
式中,P2为斜盘切换点压力;I为起调电流;
(2)斜盘切换点功率Q2与斜盘切换点压力P2关系:
Q2=0.43×P2+5.3
式中,Q2为斜盘切换点功率;P2斜盘切换点压力;
(3)1#斜盘高点压力P3与起调电流I之间的关系:
P3=0.0001×I2+0.107×I+94.5
式中,P3为1#斜盘高点压力;I为起调电流;
(4)1#斜盘高点功率Q3与1#斜盘高点压力P3关系:
Q3=0.0056×P3 2-0.62×P3+54
式中,Q3为1#斜盘高点功率;P3为1#斜盘高点压力;
(5)2#斜盘高点压力P4与起调电流I之间的关系:
P4=0.0002×I2+0.0176×I+235
式中,P4为2#斜盘高点压力;I为起调电流;
(6)2#斜盘高点功率Q4与2#斜盘高点压力P4关系:
式中,Q4为2#斜盘高点功率;P4为2#斜盘高点压;
(7)溢流功率Q5与起调电流I之间的关系:
Q5=0.000135×I2+0.039×I+54.37
式中,Q5为溢流功率;I为起调电流。
4.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机功率匹配的方法,其特征在于:将上述推算出的压力和功率,通过等效的方法,得出不同压力下实时功率Q与实时压力P之间的关系,其等效方式、实时功率Q与实时压力P之间的关系如下:
A、将0Mpa至起调压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
B、将起调压力至1#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
C、将1#斜盘高点压力至斜盘切换点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
D、将斜盘切换点压力至2#斜盘高点压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
E、将2#斜盘高点压力至溢流压力间的功率等效为直线,得实时功率Q与实时压力P之间的关系为:
5.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机功率匹配的方法,其特征在于:所述计算双泵压力,并比较双泵压力的值,根据比较的结果选择不同的公式计算出当前压力下的主泵功率,包括:
双泵压力等于前后泵压力相加后除以2;
判断双泵压力与起调压力的大小关系,若小于等于起调压力,则以公式A为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并设置输出电流为起调点前电流;
若双泵压力大于起调压力小于等于1#斜盘高点压力,则以公式B为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
所述PID计算公式如下:
△u(n)=u(n)-u(n-1)
e(n)=Q目标值-Q计算值
式中,Kp为比例系数,T为采样周期,TI为积分时间,TD为微分时间,u(n)为电流值,△u(n)为电流差值。
若双泵压力大于1#斜盘高点压力小于等于斜盘切换点压力,则以公式C为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于斜盘切换点压力小于等于2#斜盘高点压力,则以公式D为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值;
若双泵压力大于等于2#斜盘高点压力,则以公式E为基础,计算出当前电流压力下主泵功率,并将目标功率与计算功率进行PID计算,得出△u(n)的值,调整输出电流值。
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