沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括變量柱塞泵、比例閥組、插裝閥組、控制器以及若干執(zhí)行元件，該變量柱塞泵與比例閥組連接；該比例閥組設(shè)有至少兩個(gè)比例閥，其中一個(gè)比例閥與所述插裝閥組連接，其它的比例閥直接控制較大流量的執(zhí)行元件；所述的插裝閥組設(shè)有若干插裝閥，每個(gè)插裝閥控制一個(gè)較小流量的執(zhí)行元件；所述的控制器與比例閥組和插裝閥組電連接，且每個(gè)執(zhí)行元件設(shè)有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)與控制器電連接。本控制系統(tǒng)將執(zhí)行元件按流量和工況分組，效率高、能耗低，節(jié)能效果好；而且采用比例閥組與插裝閥且的結(jié)合，使布局更合理，性能更穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比更高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓節(jié)能和智能控制技術(shù)，特別涉及一種用于大中型自行走式沙灘清潔車(chē)工作裝置的比例液壓控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自行走式沙灘清潔車(chē)，主要用于清理海岸沙灘的垃圾，工作裝置多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置緊湊。沙灘清潔車(chē)執(zhí)行元件多，且各執(zhí)行元件的流量差別大，控制閥通常采用傳統(tǒng)式的板式或疊加式液壓閥，不僅體積大，重量重，安裝布置困難，并且節(jié)流損失大，無(wú)法滿足沙灘行走機(jī)械的要求。
[0003]目前，沙灘清潔車(chē)液壓系統(tǒng)動(dòng)力源通常采用多個(gè)定量泵串聯(lián)方式，流量相近的執(zhí)行元件由同一個(gè)定量泵供油，功率消耗大，而且由于總體尺寸增大，油泵安裝法蘭易損壞，容易造成串泵軸端滲油。如何在控制成本的同時(shí)，進(jìn)一步提高液壓系統(tǒng)的效率，已經(jīng)成為當(dāng)前急需解決的技術(shù)難題。
[0004]另一方面，自行走式沙灘清潔車(chē)工作系統(tǒng)工況惡劣，控制復(fù)雜，如果采用開(kāi)關(guān)直接控制液壓閥電磁線圈的傳統(tǒng)控制形式，無(wú)法滿足液壓系統(tǒng)和工況要求。鑒于上述現(xiàn)有狀況的不足，本案發(fā)明人想到，如果能構(gòu)建一種基于比例閥和插裝閥相融合的預(yù)設(shè)控制方法，使執(zhí)行元件可獲得最優(yōu)的速度控制，不僅可以達(dá)到很好的控制效果，還可以大幅降低系統(tǒng)的功率損耗,本案由此而產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種體積小、重量輕、能耗低和性?xún)r(jià)比高的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)，包括變量柱塞泵、比例閥組、插裝閥組、控制器以及若干執(zhí)行元件，該變量柱塞泵與比例閥組連接；該比例閥組設(shè)有至少兩個(gè)比例閥，其中一個(gè)比例閥與所述插裝閥組連接，其它的比例閥直接控制較大流量的執(zhí)行元件；所述的插裝閥組設(shè)有若干插裝閥，每個(gè)插裝閥控制一個(gè)較小流量的執(zhí)行元件；所述的控制器與比例閥組和插裝閥組電連接，且每個(gè)執(zhí)行元件設(shè)有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)與控制器電連接。
[0007]所述的比例閥組設(shè)有壓力反饋模塊，所述的變量柱塞泵中設(shè)有負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥及變量機(jī)構(gòu)。
[0008]所述的比例閥組的每個(gè)比例閥的閥芯處設(shè)有閥芯位置傳感器。
[0009]所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
(1)設(shè)定好每個(gè)執(zhí)行元件的合適速度，將其在比例閥組中的控制信號(hào)值保存在控制器
中；
(2)操作相應(yīng)執(zhí)行元件的控制開(kāi)關(guān)，控制器將其對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)同時(shí)傳遞給比例閥組和插裝閥組中對(duì)應(yīng)的比例閥或者插裝閥，各閥輸出相應(yīng)流量的壓力油，使執(zhí)行元件按照設(shè)定的速度運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述的比例閥組通過(guò)壓力反饋模塊不斷反饋壓力信號(hào)給變量柱塞泵，變量柱塞泵中的負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥能夠根據(jù)比例閥組反饋壓力信號(hào)，調(diào)整變量柱塞泵伺服液壓缸的壓力，從而改變柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的斜盤(pán)角度，為系統(tǒng)提供所需壓力和流量。
[0011]所述的比例閥組采用閉環(huán)控制，閥芯位置傳感器通過(guò)檢測(cè)閥芯的運(yùn)動(dòng)位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，對(duì)比反饋信號(hào)和控制器的輸入信號(hào)所得偏差，通過(guò)比例閥內(nèi)的電磁閥橋來(lái)不斷調(diào)整控制主閥芯的運(yùn)動(dòng)方向、速度和位置，使閥芯達(dá)到理想的位置，使輸出流量穩(wěn)定可靠。
[0012]采用上述方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明根據(jù)流量和工況對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行分組，將相近流量和工況的執(zhí)行元件由同一比例閥控制其機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使變量柱塞泵根據(jù)需要提供系統(tǒng)所需壓力和流量，壓力和流量損失很小，液壓系統(tǒng)效率高、能耗低，節(jié)能效果好；
2.將比例閥組能夠提供連續(xù)穩(wěn)定流量的功能和插裝閥組緊湊的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使液壓系統(tǒng)的布局更合理，性能更穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比更高。
[0013]3.變量柱塞泵可以根據(jù)比例閥組的反饋壓力信號(hào)，由負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償，可以降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量，提高系統(tǒng)效率，具有良好的節(jié)能效果。
[0014]4.本發(fā)明所述的比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法能夠使復(fù)雜的操作簡(jiǎn)單化，適應(yīng)各種不同惡劣工況，提高整車(chē)的總體控制性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總圖；
圖2是本發(fā)明的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0017]本發(fā)明所揭示的是一種沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，為本發(fā)明的較佳實(shí)施例。所述的比例液壓控制系統(tǒng)包括變量柱塞泵1、比例閥組2、插裝閥組3、控制器4以及若干執(zhí)行元件5，該變量柱塞泵I與比例閥組2連接；該比例閥組2設(shè)有至少兩個(gè)比例閥，其中一個(gè)比例閥與所述插裝閥組3連接，其它的比例閥直接控制較大流量的執(zhí)行元件5 ;所述的插裝閥組3設(shè)有若干插裝閥，每個(gè)插裝閥控制一個(gè)較小流量的執(zhí)行元件5。所述的控制器4與比例閥組2與插裝閥組3電連接，且每個(gè)執(zhí)行元件5設(shè)有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)6與控制器4電連接。
[0018]本實(shí)施例中，設(shè)有三個(gè)比例閥，即比例閥A、比例閥B以及比例閥C，其中比例閥A與比例閥B分別直接控制滾筒馬達(dá)51及鏈板馬達(dá)52，比例閥C與插裝閥組3連接，該插裝閥組3設(shè)有A至I共9個(gè)插裝閥，9個(gè)插裝閥分別控制一個(gè)油缸或者馬達(dá)等小流量的執(zhí)行元件。
[0019]本發(fā)明的工作原理為:變量柱塞泵I液壓系統(tǒng)提供合適流量的壓力油，比例閥組2和插裝閥組4根據(jù)控制器3指令對(duì)執(zhí)行元件5進(jìn)行控制，帶動(dòng)相關(guān)機(jī)構(gòu)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，其中比例閥組2用以控制流量大小，對(duì)于直接控制的執(zhí)行元件，還控制流量方向，而插裝閥組3僅控制流量方向。[0020]進(jìn)一步的，所述的比例閥組2設(shè)有壓力反饋模塊21，所述的變量柱塞泵I中設(shè)有負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥11及變量機(jī)構(gòu)12。變量柱塞泵I中的負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥11能夠根據(jù)比例閥組2的壓力反饋模塊21提供的反饋壓力信號(hào)，調(diào)整變量柱塞泵伺服液壓缸的壓力，從而改變柱塞泵變量機(jī)構(gòu)12的斜盤(pán)角度，可以為系統(tǒng)提供所需壓力和流量，并限制比例閥組2的最高壓力。
[0021]而執(zhí)行元件5中的滾筒馬達(dá)51和鏈板馬達(dá)52由于需要較大的流量，不適合采用插裝閥組控制，因此采用比例閥組2直接控制。比例閥A和B分別為滾筒馬達(dá)51和鏈板馬達(dá)52提供固定穩(wěn)定的壓力源，并提供流量方向的控制。比例閥C則為插裝閥組4提供穩(wěn)定、可連續(xù)比例調(diào)節(jié)的壓力源，并由各插裝組進(jìn)行流量方向的控制。
[0022]其它的9個(gè)執(zhí)行元件由于其缸徑、桿徑、行程、排量均不相同，所需流量也不一樣，因此，需要對(duì)每個(gè)執(zhí)行元件匹配不同的流量。如果9個(gè)執(zhí)行元件均采用比例閥C進(jìn)行控制，將使閥組的體積大，成本高。而插裝閥組具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕特點(diǎn)，而且比采用疊加式換向閥組體積和重量均可以減小50%。比例閥C可提供所需流量，插裝閥組4可對(duì)執(zhí)行元件5進(jìn)行換向控制，結(jié)合兩者各自?xún)?yōu)勢(shì)，通過(guò)控制器3的智能控制，可以很好地解決上述問(wèn)題，并且系統(tǒng)具備合理的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的性能和良好的性?xún)r(jià)比。
[0023]所述的比例閥組2的每個(gè)比例閥的閥芯處設(shè)有閥芯位置傳感器7，通過(guò)閥芯位置傳感器7檢測(cè)閥芯的運(yùn)動(dòng)位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，對(duì)比反饋信號(hào)和控制器3的輸入信號(hào)所得偏差，通過(guò)比例閥內(nèi)的電磁閥橋來(lái)不斷調(diào)整控制主閥芯的運(yùn)動(dòng)方向、速度和位置，使閥芯達(dá)到理想的位置，使輸出流量穩(wěn)定可靠，從而實(shí)現(xiàn)比例閥組的閉環(huán)控制。
[0024]本發(fā)明還揭示了上述沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法，具體包括如下步驟:
1、設(shè)定好每個(gè)執(zhí)行元件的合適速度，將其在比例閥組2中的控制信號(hào)值保存在控制器3中；
可以通過(guò)計(jì)算、測(cè)試每個(gè)執(zhí)行元件5的合適速度，將其控制信號(hào)初始參數(shù)保存在控制器3中，根據(jù)編寫(xiě)的程序軟件，執(zhí)行元件5即可按照設(shè)定的速度運(yùn)動(dòng)。
[0025]2、操作相應(yīng)執(zhí)行元件5的控制開(kāi)關(guān)6，控制器3將其對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)同時(shí)傳遞給比例閥組2和插裝閥組4中對(duì)應(yīng)的比例閥或者插裝閥，各閥輸出相應(yīng)流量的壓力油，使執(zhí)行元件5按照設(shè)定的速度運(yùn)動(dòng)。
[0026]在此步驟中，比例閥組2通過(guò)壓力反饋模塊21不斷反饋壓力信號(hào)給變量柱塞泵I，變量柱塞泵I中的負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥11能夠根據(jù)比例閥組2反饋壓力信號(hào)，調(diào)整變量柱塞泵伺服液壓缸的壓力，從而改變柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的斜盤(pán)角度，可以為系統(tǒng)提供所需壓力和流量。
[0027]此外，所述的比例閥組2采用閉環(huán)控制，閥芯位置傳感器7通過(guò)檢測(cè)閥芯的運(yùn)動(dòng)位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，對(duì)比反饋信號(hào)和控制器3的輸入信號(hào)所得偏差，通過(guò)比例閥內(nèi)的電磁閥橋來(lái)不斷調(diào)整控制主閥芯的運(yùn)動(dòng)方向、速度和位置，使閥芯達(dá)到理想的位置，使輸出流量穩(wěn)
定可靠。
[0028]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故但凡依本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)，其特征在于:包括變量柱塞泵、比例閥組、插裝閥組、控制器以及若干執(zhí)行元件，該變量柱塞泵與比例閥組連接；該比例閥組設(shè)有至少兩個(gè)比例閥，其中一個(gè)比例閥與所述插裝閥組連接，其它的比例閥直接控制較大流量的執(zhí)行元件；所述的插裝閥組設(shè)有若干插裝閥，每個(gè)插裝閥控制一個(gè)較小流量的執(zhí)行元件；所述的控制器與比例閥組和插裝閥組電連接，且每個(gè)執(zhí)行元件設(shè)有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)與控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的比例閥組設(shè)有壓力反饋模塊，所述的變量柱塞泵中設(shè)有負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥及變量機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的比例閥組的每個(gè)比例閥的閥芯處設(shè)有閥芯位置傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)設(shè)定好每個(gè)執(zhí)行元件的合適速度，將其在比例閥組中的控制信號(hào)值保存在控制器中； (2)操作相應(yīng)執(zhí)行元件的控制開(kāi)關(guān)，控制器將其對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)同時(shí)傳遞給比例閥組和插裝閥組中對(duì)應(yīng)的比例閥或者插裝閥，各閥輸出相應(yīng)流量的壓力油，使執(zhí)行元件按照設(shè)定的速度運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的比例閥組通過(guò)壓力反饋模塊不斷反饋壓力信號(hào)給變量柱塞泵，變量柱塞泵中的負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償閥能夠根據(jù)比例閥組反饋壓力信號(hào)，調(diào)整變量柱塞泵伺服液壓缸的壓力，從而改變柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的斜盤(pán)角度，為系統(tǒng)提供所需壓力和流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沙灘清潔車(chē)比例液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的比例閥組采用閉環(huán)控制，閥芯位置傳感器通過(guò)檢測(cè)閥芯的運(yùn)動(dòng)位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，對(duì)比反饋信號(hào)和控制器的輸入信號(hào)所得偏差，通過(guò)比例閥內(nèi)的電磁閥橋來(lái)不斷調(diào)整控制主閥芯的運(yùn)動(dòng)方向、速度和位置，使閥芯達(dá)到理想的位置，使輸出流量穩(wěn)定可靠。
【文檔編號(hào)】F15B11/08GK103697002SQ201310749370
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】黃建祥, 歐陽(yáng)聯(lián)格, 譚璀璨, 葉瑋嶸, 林育從, 任劍鋒 申請(qǐng)人:廈門(mén)理工學(xué)院