專利名稱：液壓系統(tǒng)控制裝置及其控制方法及包括該裝置的挖掘機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機液壓控制裝置，尤其是一種挖液壓系統(tǒng)控制裝置及其控制方法及包括該裝置的挖掘機。
背景技術(shù)：
挖掘機，又稱挖掘機械，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。隨著社會發(fā)展及建設(shè)需要，挖掘機的使用范圍越來越廣，挖掘機在礦產(chǎn)開發(fā)、水利施工及道路修建等方面起到舉足輕重的作用?，F(xiàn)有的挖掘機一般通過液壓系統(tǒng)進行控制，按照挖掘機工作裝置和各個機構(gòu)的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機地連接起來的組合體，稱為挖掘機的液壓系統(tǒng)。其功能是，以油液為工作介質(zhì)，利用液壓泵將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達等將液壓能轉(zhuǎn)返為機械能，實現(xiàn)挖掘機的各種動作。常規(guī)的液壓系統(tǒng)控制方式采用液控手柄作為輸入，根據(jù)“手柄位移-先導(dǎo)壓力”關(guān)系給出相應(yīng)的先導(dǎo)壓力，從而決定閥芯開度。由于手柄位移和先導(dǎo)壓力的對應(yīng)關(guān)系由液壓系統(tǒng)本身決定，不可通過軟件編程根據(jù)實際需要對其進行相應(yīng)調(diào)整，所以這樣的控制方式靈活性低，導(dǎo)致整機智能控制水平不高，無法適應(yīng)不同操作手、不同工況對整機操作的個性要求，同時液壓油溫對整機速度的影響無法補償。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的挖掘機液壓系統(tǒng)控制方式存在的上述問題，本發(fā)明提供一種挖液壓系統(tǒng)控制裝置及其控制方法及包括該裝置的挖掘機。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段為
一種液壓系統(tǒng)控制裝置，包括一控制閥門，所述控制閥門包括控制端，其中，還包括設(shè)定裝置和控制裝置，所述設(shè)定裝置與所述控制裝置連接，所述控制裝置與所述控制閥門的控制端連接；
所述控制裝置包括存放預(yù)置程序的儲存部件和編程接口，所述編程接口與所述儲存部件連接，用于對所述儲存部件編程以改變所述儲存部件中的預(yù)置程序； 所述控制裝置接收所述設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值；
所述控制裝置以預(yù)置程序處理接收到的所述設(shè)定裝置的設(shè)定值，并轉(zhuǎn)換成控制閥門開度的控制信號輸出至所述控制閥門。上述液壓系統(tǒng)控制裝置，其中，所述設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值為在預(yù)定區(qū)間內(nèi)變化的電壓值。上述液壓系統(tǒng)控制裝置，其中，所述設(shè)定裝置為與電位器連接的手柄，通過扳動所述手柄改變與所述手柄連接的所述電位器的輸出電壓值。上述液壓系統(tǒng)控制裝置，其中，所述設(shè)定裝置為與電位器連接的腳踏，通過踩踏所述腳踏改變與所述腳踏連接的所述電位器的輸出電壓值。
上述液壓系統(tǒng)控制裝置，其中，所述控制裝置包括電壓電流轉(zhuǎn)換部件、比例閥和先導(dǎo)管路；
所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸入端與所述設(shè)定裝置輸出端連接； 所述比例閥的電流輸出端與所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸出端連接，所述比例閥的流體輸入端與所述先導(dǎo)管路連接，所述比例閥的流體輸出端與所述控制閥門的閥芯連接；
所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件以所述儲存部件內(nèi)的預(yù)置程序?qū)⑺鲈O(shè)定裝置輸出的電壓轉(zhuǎn)換成電流輸出至所述比例閥，所述比例閥根據(jù)所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件輸出的電流值控制所述先導(dǎo)管路中的液壓壓力，并將先導(dǎo)管路中液壓壓力傳遞至所述控制閥門的閥芯以控制所述控制閥門的閥芯開合角度。一種液壓系統(tǒng)控制方法，其中，包括上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，具體包括如下步驟
步驟a、設(shè)定裝置輸出電壓值；
步驟b、控制裝置的電壓電流轉(zhuǎn)換部件接收設(shè)定裝置輸出的電壓值，并根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序的相應(yīng)控制算法對接收到的電壓值進行調(diào)整；
步驟C、電壓電流轉(zhuǎn)換部件處理成比例閥控制電流根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序?qū)⒔?jīng)步驟b中調(diào)整過程調(diào)整后的電壓值轉(zhuǎn)換為比例閥控制電流；
步驟d、根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序中的相應(yīng)控制算法對步驟c中得到的比例閥控制電流進行修正；
步驟e、將經(jīng)步驟d調(diào)整的比例閥控制電流輸出至比例閥。
一種挖掘機，其中，至少包括4個上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，所述至少4個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括所述挖掘機的動臂先導(dǎo)控制閥、鏟斗先導(dǎo)控制閥、斗桿先導(dǎo)控制閥和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)控制閥。一種挖掘機，其中，至少包括2個上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，所述至少2個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括所述挖掘機的左行走先導(dǎo)控制閥和右行走先導(dǎo)控制閥。本發(fā)明的有益效果是
對液壓系統(tǒng)的控制更靈活，可滿足不同的使用需求，通過修正比例閥控制電流使先導(dǎo)壓力曲線平穩(wěn)，實現(xiàn)精細化操作，通過對控制裝置編程在預(yù)置程序中加大增益來減少液壓油溫低對工作裝置速度的影響。


圖1是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制裝置手柄/腳踏位移與電壓的關(guān)系圖； 圖3是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制裝置手柄/腳踏輸出電壓與比例閥電流的關(guān)系圖； 圖4是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制裝置比例閥電流與先導(dǎo)管路壓力的關(guān)系圖； 圖5是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制裝置先導(dǎo)壓力與控制閥門閥芯開度的關(guān)系圖； 圖6是本發(fā)明本發(fā)明的液壓系統(tǒng)控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
如圖1所示，本發(fā)明一種液壓系統(tǒng)控制裝置，包括一控制閥門，控制閥門包括控制端，其中，還包括設(shè)定裝置和控制裝置，設(shè)定裝置與控制裝置連接，控制裝置與控制閥門的控制端連接；
控制裝置包括存放預(yù)置程序的儲存部件和編程接口，編程接口與儲存部件連接，用于對儲存部件編程以改變儲存部件中的預(yù)置程序； 控制裝置接收設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值；
控制裝置以預(yù)置程序處理接收到的設(shè)定裝置的設(shè)定值，并轉(zhuǎn)換成控制閥門開度的控制信號輸出至控制閥門。其中，設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值為在預(yù)定區(qū)間內(nèi)變化的電壓值，在此基礎(chǔ)上，設(shè)定裝置可以是與電位器連接的手柄，通過扳動手柄改變與手柄連接的電位器的輸出電壓值，設(shè)定裝置也可以是與電位器連接的腳踏，通過踩踏腳踏改變與腳踏連接的電位器的輸出電壓值。如圖2所示手柄和腳踏輸入信號為其角度位移，以相對應(yīng)的電位器的電壓值作為輸出信號，中位電壓為隊，在手柄和腳踏[-s，+s]的位移區(qū)間內(nèi)，其電壓值由仏變化至隊，位移與電壓值一一對應(yīng)，且變化一致，其對應(yīng)關(guān)系由電動手柄和腳踏本身決定，無法修改。進一步的，其中，控制裝置包括電壓電流轉(zhuǎn)換部件、比例閥和先導(dǎo)管路； 電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸入端與設(shè)定裝置輸出端連接；
比例閥的電流輸出端與電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸出端連接，比例閥的流體輸入端與先導(dǎo)管路連接，比例閥的流體輸出端與控制閥門的閥芯連接；
電壓電流轉(zhuǎn)換部件以儲存部件內(nèi)的預(yù)置程序?qū)⒃O(shè)定裝置輸出的電壓轉(zhuǎn)換成電流輸出至比例閥，比例閥根據(jù)電壓電流轉(zhuǎn)換部件輸出的電流值控制先導(dǎo)管路中的液壓壓力，并將先導(dǎo)管路中液壓壓力傳遞至控制閥門的閥芯以控制控制閥門的閥芯開合角度。手柄/腳踏輸出的電壓與比例閥電流的對應(yīng)關(guān)系可通過對儲存部件內(nèi)的預(yù)置程序進行重新編程來控制，如圖3所示，出于實際操作的應(yīng)用安全性考慮，設(shè)置[^ll ,U02]為死區(qū)，即當手柄/腳踏輸出這個電壓范圍內(nèi)電壓電流轉(zhuǎn)換部件無電流輸出；[U1，Utll]和[^l2， U2]為手柄/腳踏信號控制的兩個相反動作的電壓輸出，在[U1，U01]區(qū)間內(nèi)比例閥電流隨電壓的降低而增大，在叫2，u2]區(qū)間內(nèi)比例閥電流隨電壓的增大而增大。I1為比例閥起始電流，I2為提供給比例閥的最大電流。死區(qū)電壓和輸出電流都可通過對預(yù)置程序編程根據(jù)實際需要加以設(shè)定，從而靈活更改電壓和比例閥電流的對應(yīng)關(guān)系。如圖4所示，先導(dǎo)管路的液壓壓力通過比例閥電流控制，在預(yù)置程序所設(shè)定的比例閥電流變化區(qū)間[I。，I2]內(nèi)，比例閥輸出先導(dǎo)管路液壓壓力由0變化至P。，
為比例閥動作的死區(qū)，先導(dǎo)壓力和比例閥電流的對應(yīng)關(guān)系由比例閥本身決定，不能修改。如圖5所示，控制閥門的閥芯開度與先導(dǎo)管路的液壓壓力的對應(yīng)關(guān)系由控制閥門的閥芯本身決定，由控制閥門的閥芯靜態(tài)測試獲得，W，P1]為閥芯動作死區(qū)，無法通過預(yù)置程序修改。在同時應(yīng)用多個如上述的液壓系統(tǒng)控制裝置的情況下，對各個控制閥門的閥芯的控制都相對獨立，可根據(jù)需要單獨修改對某個或某幾個控制閥門的閥芯的控制參數(shù)和曲線，在編程和調(diào)試中，可以通過軟件進行手柄/腳踏輸出電壓和比例閥電流對應(yīng)關(guān)系進行設(shè)定和修改，并結(jié)合比例閥電流和先導(dǎo)管路液壓壓力、先導(dǎo)管路液壓壓力和控制閥門的閥芯開度等多方面因素，最終實現(xiàn)對“手柄/腳踏位移-閥芯開度”的靈活控制。
進一步的，還可在設(shè)定裝置上設(shè)置一精細化操作控制部件，需要使手柄位移與先導(dǎo)壓力曲線比正常曲線更平緩。當精細化操作控制部件被觸發(fā)后，通過預(yù)置程序控制使手柄/腳踏位移與輸出電壓的對應(yīng)關(guān)系更平緩，精細化曲線如圖7所示，經(jīng)過這樣的精細化處理后，可使手柄/腳踏位移與先導(dǎo)管路液壓壓力曲線平緩，實現(xiàn)精細化操作，精細化操作控制部件可以按鍵或者開關(guān)的形式實現(xiàn)。本發(fā)明還包括一種液壓系統(tǒng)控制方法，其中，包括上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，如圖6所示，具體包括如下步驟
步驟a、設(shè)定裝置輸出電壓值；即通過手柄/腳踏動作使與之相連的電位器輸出電壓值。步驟b、控制裝置的電壓電流轉(zhuǎn)換部件接收設(shè)定裝置輸出的電壓值，并根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序的相應(yīng)控制算法對接收到的電壓值進行調(diào)整；如圖8所示，調(diào)整控制裝置接收到的電壓可實現(xiàn)設(shè)定裝置輸出的電壓與比例閥電流之間對應(yīng)關(guān)系的變化，當液壓油油溫較低時，粘度大，流動性差，導(dǎo)致工作裝置動作速度慢，這種情況下，可加大電壓值曲線增益，可改善液壓油溫低時工作裝置速度慢的狀況，同時，預(yù)置程序可通過增設(shè)感應(yīng)部件監(jiān)控液壓油溫，待油溫達到正常值后，重新調(diào)整增益，恢復(fù)正常曲線，即根據(jù)液壓油溫變化對整機速度進行補償。步驟C、電壓電流轉(zhuǎn)換部件處理成比例閥控制電流根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序?qū)⒔?jīng)步驟b中調(diào)整過程調(diào)整后的電壓值轉(zhuǎn)換為比例閥控制電流。步驟d、根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序中的相應(yīng)控制算法對步驟c中得到的比例閥控制電流進行修正。步驟e、將經(jīng)步驟d調(diào)整的比例閥控制電流輸出至比例閥。本發(fā)明還包括一種挖掘機，其中，至少包括4個上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，其中液壓系統(tǒng)控制裝置的設(shè)定裝置為與電位器連接的手柄，至少4個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括挖掘機的動臂先導(dǎo)控制閥、鏟斗先導(dǎo)控制閥、斗桿先導(dǎo)控制閥和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)控制閥。本發(fā)明還包括另一種挖掘機，其中，至少包括2個上述的液壓系統(tǒng)控制裝置，其中液壓系統(tǒng)控制裝置的設(shè)定裝置為與電位器連接的腳踏，至少2個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括挖掘機的左行走先導(dǎo)控制閥和右行走先導(dǎo)控制閥。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的申請專利范圍，所以凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液壓系統(tǒng)控制裝置，包括一控制閥門，所述控制閥門包括控制端，其特征在于， 還包括設(shè)定裝置和控制裝置，所述設(shè)定裝置與所述控制裝置連接，所述控制裝置與所述控制閥門的控制端連接；所述控制裝置包括存放預(yù)置程序的儲存部件和編程接口，所述編程接口與所述儲存部件連接，用于對所述儲存部件編程以改變所述儲存部件中的預(yù)置程序； 所述控制裝置接收所述設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值；所述控制裝置以預(yù)置程序處理接收到的所述設(shè)定裝置的設(shè)定值，并轉(zhuǎn)換成控制閥門開度的控制信號輸出至所述控制閥門。
2.如權(quán)利要求1所述液壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值為在預(yù)定區(qū)間內(nèi)變化的電壓值。
3.如權(quán)利要求1所述液壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定裝置為與電位器連接的手柄，通過扳動所述手柄改變與所述手柄連接的所述電位器的輸出電壓值。
4.如權(quán)利要求1所述液壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定裝置為與電位器連接的腳踏，通過踩踏所述腳踏改變與所述腳踏連接的所述電位器的輸出電壓值。
5.如權(quán)利要求2所述液壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括電壓電流轉(zhuǎn)換部件、比例閥和先導(dǎo)管路；所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸入端與所述設(shè)定裝置輸出端連接； 所述比例閥的電流輸出端與所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件的輸出端連接，所述比例閥的流體輸入端與所述先導(dǎo)管路連接，所述比例閥的流體輸出端與所述控制閥門的閥芯連接；所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件以所述儲存部件內(nèi)的預(yù)置程序?qū)⑺鲈O(shè)定裝置輸出的電壓轉(zhuǎn)換成電流輸出至所述比例閥，所述比例閥根據(jù)所述電壓電流轉(zhuǎn)換部件輸出的電流值控制所述先導(dǎo)管路中的液壓壓力，并將先導(dǎo)管路中液壓壓力傳遞至所述控制閥門的閥芯以控制所述控制閥門的閥芯開合角度。
6.一種液壓系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括如權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)控制裝置， 具體包括如下步驟步驟a、設(shè)定裝置輸出電壓值；步驟b、控制裝置的電壓電流轉(zhuǎn)換部件接收設(shè)定裝置輸出的電壓值，并根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序的相應(yīng)控制算法對接收到的電壓值進行調(diào)整；步驟C、電壓電流轉(zhuǎn)換部件處理成比例閥控制電流根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序?qū)⒔?jīng)步驟b中調(diào)整過程調(diào)整后的電壓值轉(zhuǎn)換為比例閥控制電流；步驟d、根據(jù)控制裝置儲存部件中的預(yù)置程序中的相應(yīng)控制算法對步驟c中得到的比例閥控制電流進行修正；步驟e、將經(jīng)步驟d調(diào)整的比例閥控制電流輸出至比例閥。
7.一種挖掘機，其特征在于，至少包括4個如權(quán)利要求3所述的液壓系統(tǒng)控制裝置，所述至少4個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括所述挖掘機的動臂先導(dǎo)控制閥、鏟斗先導(dǎo)控制閥、斗桿先導(dǎo)控制閥和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)控制閥。
8.一種挖掘機，其特征在于，至少包括2個如權(quán)利要求4所述的液壓系統(tǒng)控制裝置，所述至少2個液壓系統(tǒng)控制裝置的控制閥門至少包括所述挖掘機的左行走先導(dǎo)控制閥和右行走先導(dǎo)控制閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓系統(tǒng)控制裝置，包括一控制閥門，所述控制閥門包括控制端，其中，還包括設(shè)定裝置和控制裝置，所述設(shè)定裝置與所述控制裝置連接，所述控制裝置與所述控制閥門的控制端連接；所述控制裝置包括存放預(yù)置程序的儲存部件和編程接口，所述編程接口與所述儲存部件連接，用于對所述儲存部件編程以改變所述儲存部件中的預(yù)置程序；所述控制裝置接收所述設(shè)定裝置輸出的設(shè)定值。本發(fā)明的有益效果是對液壓系統(tǒng)的控制更靈活，可滿足不同的使用需求，通過修正比例閥控制電流使先導(dǎo)壓力曲線平穩(wěn)，實現(xiàn)精細化操作，通過對控制裝置編程在預(yù)置程序中加大增益來減少液壓油溫低對工作裝置速度的影響。
文檔編號E02F9/22GK102518168SQ20111040561
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者代晴華, 曹東輝, 石向星 申請人:上海三一重機有限公司