一種液壓油缸的控制設(shè)備、方法、系統(tǒng)以及工程機械的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液壓油缸的控制設(shè)備、方法、系統(tǒng)以及工程機械。該設(shè)備包括：接收裝置，用于接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強；控制裝置，用于根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。本發(fā)明可以使砼活塞的吸料速度或推料速度可根據(jù)混凝土負載自適應調(diào)節(jié)，能夠提高混凝土缸的吸料效率或推料效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速，使得吸料效率或推料效率達到最佳狀態(tài)。
【專利說明】—種液壓油缸的控制設(shè)備、方法、系統(tǒng)以及工程機械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體地，涉及一種液壓油缸的控制設(shè)備、方法、系統(tǒng)以及工程機械。
【背景技術(shù)】
[0002]在建筑作業(yè)過程中，由于現(xiàn)代建筑大量采用混凝土澆筑，因而使得例如混凝土機械的工程機械得以廣泛地應用。為改善混凝土泵送機械的吸入特性，提高泵送效率，混凝土機械廠商和研究人員一直都在研究泵送液壓油缸運動速度的控制方法。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中存在的一種技術(shù)方案是共同調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和主泵排量，該方案沒有考慮混凝土本身性質(zhì)的差異，即對不同標號、不同粘度、不同塌落度的混凝土采用相同的調(diào)節(jié)方案，使得泵送速度的調(diào)節(jié)并不隨負載的差異而發(fā)生變化，會導致砼缸的滿管率惡化，降低了混凝土泵送機械的吸料效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種液壓油缸的控制設(shè)備、方法、系統(tǒng)以及工程機械，用于根據(jù)負載來調(diào)整液壓油缸的速度。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液壓油缸的控制設(shè)備，該設(shè)備包括:接收裝置，用于接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強；控制裝置，用于根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。
[0006]相應地，本發(fā)明提供了一種液壓油缸的控制方法，該方法包括:接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強；根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。
[0007]相應地，本發(fā)明提供了一種液壓油缸的控制系統(tǒng)，該設(shè)備包括所述的設(shè)備；該系統(tǒng)還包括:壓強檢測設(shè)備，用于檢測油缸有桿腔中的壓強以及油缸無桿腔中的壓強。
[0008]相應地，本發(fā)明提供了一種工程機械，該工程機械包括所述的系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明可以使砼活塞的吸料速度或推料速度可根據(jù)混凝土負載自適應調(diào)節(jié)，能夠提高混凝土缸的吸料效率或推料效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速，使得吸料效率或推料效率達到最佳狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:[0012]圖1是本發(fā)明提供的液壓油缸的控制設(shè)備示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明提供的液壓油缸的控制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是本發(fā)明提供的吸料負載與最佳吸料速度的關(guān)系曲線圖；
[0015]圖4是本發(fā)明提供的吸料速度與油泵的排量電流的關(guān)系曲線圖；
[0016]圖5是本發(fā)明提供的液壓油缸的控制方法流程圖；
[0017]圖6是本發(fā)明提供的液壓油缸的控制系統(tǒng)示意圖。
[0018]附圖標記說明
[0019]I 第一油缸2 第二油缸
[0020]3 水箱4 第一砼缸
[0021]5 第一5仝活塞 6 第一擺動油缸
[0022]7 分配閥8 料斗
[0023]9 第二擺動油缸10 第二砼缸
[0024]11 第二砼活塞 12 油泵
[0025]100接收裝置 200控制裝置
[0026]300壓強檢測裝置
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028]為了根據(jù)負載狀況來改變油缸速度，從而提高吸料和/或推料過程中砼缸的滿管率，本發(fā)明提供了如圖1所示的液壓油缸的控制設(shè)備，該設(shè)備包括:接收裝置100，用于接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強；控制裝置200，用于根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。本發(fā)明根據(jù)力的平衡原理計算負載，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)攪拌設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)來計算出相應的負載，例如吸料負載、推料負載或泵送負載。對于混凝土機械而言，可以具有兩個油缸，而這兩個油缸的連接關(guān)系在不同情況下也不盡相同。例如在低壓泵送的情況下，無桿腔連通而有桿腔不連通，在高壓泵送的情況下，有桿腔連通而無桿腔不連通。
[0029]相應地，在低壓泵送的情況下，所述吸料負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者；所述推料負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者。所述負載還包括泵送負載；所述泵送負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值。
[0030]類似地，在高壓泵送的情況下，所述吸料負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者；所述推料負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者。所述泵送負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強和第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值。上述提到的有效作用面積，對于有桿腔而言，有效作用面積是活塞面積與活塞桿作用面積之差，對于無桿腔而言，有效作用面積是活塞面積。
[0031]通過上述的方案可以根據(jù)負載和油缸速度的對應關(guān)系找到優(yōu)化的油缸速度，而油缸的速度通過油泵的排量電流來控制，油泵的排量電流與油缸的速度之間存在對應關(guān)系，因此可以通過油泵的排量電流來控制油缸吸料或推料速度。由于本發(fā)明可以通過負載來得到排量電流，當負載發(fā)生變化時，排量電流也相應地發(fā)生變化，從而可以實現(xiàn)根據(jù)負載來調(diào)整油缸的吸料或推料速度。[0032]為了對本發(fā)明進行詳細地說明，本發(fā)明以低壓泵送情況下提高吸料效率的方案為例進行說明。圖2示出了液壓油缸的控制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。在圖中示出了第一油缸I和第二油缸2，這兩個油缸內(nèi)的活塞可以在壓力的驅(qū)動下運動。為了得到第一油缸I中的有桿腔壓力(A處)和第一油缸I中的無桿腔壓力(C處)，可以設(shè)置壓力傳感器。此外，為了得到第二油缸2中的有桿腔壓力(B處)和第二油缸2中的無桿腔壓力(C處)，可以設(shè)置壓力傳感器。壓力傳感器輸出數(shù)據(jù)的單位可以是壓強單位帕斯卡。由于第一油缸I和第二油缸2的無桿腔連通，使得二者內(nèi)部的壓強相同，因此可以只設(shè)置一個傳感器便可以獲得第一油缸I無桿腔和第二油缸2無桿腔的壓強。對于第一油缸I中的有桿腔壓力和第二油缸2中的有桿腔壓力，可以通過分別設(shè)置一個傳感器來獲得。
[0033]吸料負載檢測裝置可以根據(jù)下式計算吸料負載:
[0034]如果Pa PB，F(xiàn) = PaAa-PcAc ；
[0035]如果Pa < PB，F(xiàn) = PbAb-PcAc。
[0036]式中PA、PB、Pc分別對應圖中A處、B處、C處的壓強，Aa、AB、Ac為對應有效作用面積。
[0037]在吸料負載檢測裝置計算出吸料負載以后，可以將該吸料負載傳送至控制器，控制器接收到吸料負載后，根據(jù)吸料負載F與最佳吸料速度Vci之間的關(guān)系V =f(F)，得到最佳吸料速度，然后再根據(jù)該最佳吸料速度以及砼活塞吸料速度與油泵排量電流對應關(guān)系i = f( V)得到對應的電流，然后可以使用該電流控制油泵的流量，從而可以控制液壓油缸的運動，進而能夠控制砼活塞能夠在滿管的狀態(tài)下工作。吸料負載F與最佳吸料速度%之間的關(guān)系如圖3所示，砼活塞吸料速度與油泵排量電流對應關(guān)系如圖4所示。吸料負載F與最佳吸料速度V C1之間的關(guān)系和砼活塞吸料速度與油泵排量電流對應關(guān)系均可以通過實驗得到，也可以從工程機械的提供商那里獲取。需要說明的是，油缸的活塞與砼活塞通過桿連接，由于桿為剛性的，因此油缸活塞的速度與砼活塞的速度相同，油缸活塞的速度即為油缸的速度。需要說明的是，泵送負載與油缸泵送速度之間的關(guān)系以及油缸泵送速度與油泵排量電流之間的關(guān)系也可以通過實驗得到，或者從工程機械提供商那里獲取。上述的吸料負載檢測裝置和控制器可以用來實現(xiàn)本發(fā)明提供的控制設(shè)備。
[0038]上述以低壓泵送情況下吸料效率的提高為例進行了說明，對于低壓泵送情況下推料效率以及泵送效率的提高可以通過相同的方式實現(xiàn)，此處不再贅述。相應地，對于高壓泵送情況下吸料效率、推料效率以及泵送效率的計算所采用的原理也是牛頓定律，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照低壓泵送情況下的計算得到高壓泵送情況下的吸料效率、推料效率以及泵送效率。
[0039]相應地，本發(fā)明提供了一種液壓油缸的控制方法，如圖5所示，該方法包括:接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強(步驟501)，然后根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載(步驟503)，最后根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動(步驟505)。對于各步驟中還可能涉及的細節(jié)，已在本發(fā)明提供的液壓油缸的控制設(shè)備中做了說明，此處不再贅述。
[0040]相應地，本發(fā)明提供了一種液壓油缸的控制系統(tǒng)，如圖6所示，包括接收裝置100、控制裝置200以及壓強檢測裝置300。壓強檢測裝置300可以用來檢測油缸有桿腔和油缸無桿腔的壓強，其數(shù)量可以有多個，例如可以設(shè)置三個，就可以獲得本發(fā)明所需要的各個壓強。
[0041]相應地，本發(fā)明提供了一種工程機械，該工程機械包括所述的系統(tǒng)。
[0042]以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0043]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0044]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓油缸的控制設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備包括: 接收裝置，用于接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強； 控制裝置，用于根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，所述負載包括泵送負載；其中，當?shù)谝挥透谉o桿腔和第二油缸無桿腔連通而第一油缸有桿腔和第二油缸有桿腔未連通時，所述泵送負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值，當?shù)谝挥透子袟U腔和第二油缸有桿腔連通而第一油缸無桿腔和第二油缸無桿腔未連通時，所述泵送負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強和第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述油缸速度為油缸泵送速度；所述負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系包括: 所述泵送負載與所述油缸泵送速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸泵送速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，所述負載包括吸料負載和/或推料負載； 所述吸料負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸無桿腔壓強和第一油缸 無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者； 所述推料負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述油缸速度包括油缸推料速度和/或油缸吸料速度；所述負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系包括: 所述推料負載與所述油缸推料速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸推料速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系，和/或 所述吸料負載與所述油缸吸料速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸吸料速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系。
6.—種液壓油缸的控制方法,其特征在于,該方法包括: 接收油缸有桿腔壓強和油缸無桿腔壓強； 根據(jù)油缸有桿腔壓強、油缸無桿腔壓強、油缸有桿腔活塞有效作用面積、以及油缸無桿腔活塞有效作用面積計算負載，并根據(jù)負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系輸出相應的電流以控制液壓油缸的運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，所述負載還包括泵送負載；其中，當?shù)谝挥透谉o桿腔和第二油缸無桿腔連通而第一油缸有桿腔和第二油缸有桿腔未連通時，所述泵送負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值，當?shù)谝挥透子袟U腔和第二油缸有桿腔連通而第一油缸無桿腔和第二油缸無桿腔未連通時，所述泵送負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強和第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差的絕對值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述油缸速度為油缸泵送速度；所述負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系包括: 所述泵送負載與所述油缸泵送速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸泵送速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述油缸包括第一油缸和第二油缸，所述負載包括吸料負載和/或推料負載； 所述吸料負載為第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者； 所述推料負載為第一油缸無桿腔壓強和第一油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第一油缸有桿腔壓強和第一油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差和第二油缸無桿腔壓強與第二油缸無桿腔活塞有效作用面積的乘積與第二油缸有桿腔壓強和第二油缸有桿腔活塞有效作用面積的乘積之差中的較大者。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述油缸速度包括油缸推料速度和/或油缸吸料速度；所述負載、油缸速度、以及油泵的排量電流之間的對應關(guān)系包括: 所述推料負載與所述油缸推料速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸推料速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系，和/或 所述吸料負載與所述油缸吸料速度之間的對應關(guān)系以及所述油缸吸料速度與所述油泵的排量電流之間的對應關(guān)系。
11.一種液壓油缸的控制系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的設(shè)備；該系統(tǒng)還包括: 壓強檢測設(shè)備，用于檢測油缸有桿腔中的壓強以及油缸無桿腔中的壓強。
12.—種工程機械，其特征在于，該工程機械包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)。
【文檔編號】F15B11/16GK103573728SQ201310566024
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】劉瑞國, 裴杰, 朱曉艷, 王駿飛, 李仁玉 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司