專利名稱：液壓缸暫停方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種液壓缸，更特殊的是，涉及一種液壓缸暫停方法，用以主動(dòng)地控制當(dāng)液壓缸例如施工車輛的吊桿液壓缸突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。
背景技術(shù)：
總體來說，包括一個(gè)開鑿機(jī)的施工車輛設(shè)置有多種工作設(shè)備，例如吊桿，機(jī)械臂以及鏟斗，并由液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸是通過來自液壓泵的液壓流體來運(yùn)行的。同時(shí)，一個(gè)控制閥安裝在液壓泵和液壓缸之間。該控制閥控制來自液壓泵的液壓流體并將液壓流體提供給各個(gè)液壓缸。更特別的是，為了驅(qū)動(dòng)施工車輛，駕駛員操作操作桿，然后一個(gè)控制設(shè)備控制控制閥，憑此控制提供給液壓缸的液壓流體的液壓、方向和流動(dòng)。
工作設(shè)備通常很重并且厚實(shí)，能夠承受過載和惡劣的工作環(huán)境。因?yàn)樗林氐闹亓浚ぷ髟O(shè)備的慣性也很大。那么，當(dāng)工作設(shè)備處于操作狀態(tài)或者停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)因?yàn)榫薮蟮膽T量而振動(dòng)。在駕駛施工車輛的情況下，雖然有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員能夠微妙并且有技巧的操作操作桿來輕柔的移動(dòng)施工設(shè)備，但初學(xué)者經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)很難控制操作桿，特別是啟動(dòng)和停止操作桿的操作，因?yàn)楣ぷ髟O(shè)備的慣量會(huì)產(chǎn)生沖擊引起的振動(dòng)。
此外，有時(shí)駕駛員想快速移動(dòng)操作桿來及時(shí)完成工作。當(dāng)操作桿被快速操作時(shí)，用以將液壓流體提供給油缸的控制滑閥將猛烈移動(dòng)。因此，由于在液壓缸的啟動(dòng)和結(jié)束沖擊而將產(chǎn)生振動(dòng)，并且重復(fù)產(chǎn)生的振動(dòng)將使駕駛員感到疲勞。
如上所述，在工作設(shè)備操作的啟動(dòng)和結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)將增加駕駛員的疲勞，這不僅降低了工作效率而且縮短了車輛的使用壽命。因此，已經(jīng)有多種嘗試來解決上述問題。
減緩工作設(shè)備突然運(yùn)行產(chǎn)生的沖擊所通常使用的技術(shù)之一是，使用壓力傳感器來檢測(cè)操作桿是否突然開始運(yùn)轉(zhuǎn)，如果是這樣，則控制器通過將來自操作桿的操作信號(hào)轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)男盘?hào)，來控制控制閥以防止振動(dòng)。
然而，上述技術(shù)只是試圖通過改變來自操作桿的信號(hào)，以控制控制閥來防止工作設(shè)備的突然運(yùn)行，并且它沒有提供當(dāng)工作設(shè)備的液壓缸受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際振動(dòng)的基本解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一個(gè)液壓缸暫停方法，用以主動(dòng)的控制當(dāng)施工車輛的液壓缸突然停止工作時(shí)產(chǎn)生的沖擊引起的振動(dòng)，憑此可以提高使用工作設(shè)備的工作效率并且減小駕駛員的疲勞。
為了達(dá)到上述目的，提供了一個(gè)用于液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的液壓缸暫停方法，該液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備的液壓缸，該液壓缸具有一個(gè)大液壓室和一個(gè)小液壓室，來自液壓泵的液壓流體提供其間；一個(gè)控制閥，允許液壓泵內(nèi)的液壓流體被提供給液壓缸并將來自液壓缸的液壓流體回流到油箱中；一個(gè)操作桿，用來產(chǎn)生操作信號(hào)以驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備；一個(gè)控制器，改變操作信號(hào)并產(chǎn)生控制控制閥的控制信號(hào)；一個(gè)閥驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)來自控制器的控制信號(hào)來控制控制閥；以及一個(gè)壓力檢測(cè)裝置，安裝在液壓缸的大液壓室以檢測(cè)大液壓室的工作壓力，該方法包括以下步驟接收操作桿的操作信號(hào)并確定液壓缸是否突然停止；接收來自安裝在液壓缸大液壓室的壓力檢測(cè)裝置的壓力信號(hào)；如果液壓缸突然停止，確定液壓缸是否被拉伸或壓縮；以及如果當(dāng)液壓缸被拉伸時(shí)液壓缸突然停止，則從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最小值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，提供液壓流體給液壓缸的大液壓室，并將小液壓室的液壓流體回流到油箱，而從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，提供液壓流體給液壓缸的小液壓室，并將大液壓室的液壓流體回流到油箱；如果當(dāng)液壓缸被壓縮時(shí)液壓缸突然停止，則從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，提供液壓流體給液壓缸的小液壓室，并將大液壓室的液壓流體回流到油箱。
優(yōu)選的是，為了最佳的控制振動(dòng)，液壓流體向大液壓室和小液壓室的供給時(shí)間在壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大/最小點(diǎn)開始時(shí)刻的壓力信號(hào)周期的1/12到1/4的范圍內(nèi)，并且當(dāng)液壓流體提供給大液壓室和小液壓室時(shí)，控制閥的開啟度在最大開啟度的1/4到3/4的范圍內(nèi)。


本發(fā)明的上述目標(biāo)，特性和優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖在下面詳細(xì)說明中變得更加清楚，其中圖1是一個(gè)液壓系統(tǒng)的示意圖，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液壓缸暫停方法應(yīng)用其上；圖2是描述根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法的控制流程；圖3所示為當(dāng)?shù)鯒U液壓缸突然停止時(shí)液壓流體供給時(shí)間與吊桿上升控制輸入之間的關(guān)系，其中關(guān)系到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法；以及圖4所示為當(dāng)?shù)鯒U液壓缸突然停止時(shí)液壓流體供給時(shí)間與吊桿下降控制輸入之間的關(guān)系，其中關(guān)系到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖在下面進(jìn)行說明。在下面的說明中，眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)將不進(jìn)行詳細(xì)說明，既然它們會(huì)在不必要的細(xì)節(jié)上使本發(fā)明不突出。
圖1是一個(gè)液壓系統(tǒng)的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例液壓缸暫停方法被應(yīng)用其上。
液壓缸暫停方法應(yīng)用其上的液壓系統(tǒng)，包括由發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)的液壓泵8a，8b；一個(gè)吊桿液壓缸6，用以通過使用來自液壓泵8a，8b的液壓流體來驅(qū)動(dòng)吊桿(未示出)，工作設(shè)備之一；一個(gè)控制閥4，用以將液壓泵8a，8b內(nèi)的液壓流體提供給吊桿液壓缸6；一個(gè)操作桿2，用以產(chǎn)生操作信號(hào)來驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備(未示出)；一個(gè)控制器1，用以將操作信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)；以及一個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器3a和3b，用以根據(jù)來自控制器1的控制信號(hào)來控制控制閥4。
通常所知的液壓缸被用作吊桿液壓缸6。吊桿液壓缸6被分為大液壓室6a和小液壓室6b。當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6被拉伸時(shí)，控制閥4允許來自液壓泵8a，8b的液壓流體提供給大液壓室6a，同時(shí)小液壓室6b內(nèi)的液壓流體流回油箱11。
另一方面，當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6被壓縮時(shí)，控制閥4允許來自液壓泵8a，8b的液壓流體被提供給小液壓室6b，同時(shí)大液壓室6a內(nèi)的液壓流體流回油箱11。同時(shí)，壓力檢測(cè)裝置5被安裝在吊桿液壓缸6的大液壓室6a內(nèi)。壓力檢測(cè)裝置5檢測(cè)吊桿液壓缸6的大液壓室6a的工作壓力，并將檢測(cè)信號(hào)傳送給控制器1。
閥驅(qū)動(dòng)器3a和3b連接到導(dǎo)向泵7并根據(jù)來自控制器1的控制信號(hào)，建立導(dǎo)向壓力。然后所建立的導(dǎo)向壓力被提供給控制閥4，以用于控制控制閥4的操作。圖1中的附圖標(biāo)記9a和9b表示泵的流動(dòng)控制裝置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，下面將解釋液壓缸暫停方法所應(yīng)用的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的操作。
操作桿2是一個(gè)用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備(未示出)的操作信號(hào)的設(shè)備。操作桿2的操作信號(hào)被輸入到控制器1，并由控制器1被轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)器3a和3b的控制信號(hào)。控制器1根據(jù)從操作桿2輸入的操作信號(hào)來輸出控制信號(hào)以運(yùn)行閥驅(qū)動(dòng)器3a和3b，由此控制控制閥4的運(yùn)行并使得吊桿液壓缸6運(yùn)轉(zhuǎn)。
控制器1根據(jù)來自操作桿2的操作信號(hào)，確定吊桿液壓缸6是否已經(jīng)突然停止。如果證實(shí)了吊桿液壓缸6由于操作桿2的突然操作而突然停止，則控制器1主動(dòng)的控制吊桿液壓缸6產(chǎn)生的振動(dòng)。如上所述，一個(gè)壓力信號(hào)由壓力檢測(cè)裝置5檢測(cè)得到，表示了吊桿液壓缸6的大液壓室6a的壓力狀態(tài)，該壓力信號(hào)被送到控制器1，所以控制器1可以執(zhí)行主動(dòng)暫停工作以響應(yīng)吊桿液壓缸的壓力狀態(tài)。
在吊桿液壓缸6由于操作桿2的突然操作而突然停止的情況下，控制器1確定吊桿液壓缸6是否突然停止而吊桿(未示出)被升高或者吊桿(未示出)被降低，并驅(qū)動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)器3a和3b以適合各種情況，從而控制了振動(dòng)。
更特別的是，吊桿被升高時(shí)吊桿液壓缸6突然停止的情況，表示吊桿液壓缸6被拉伸時(shí)吊桿液壓缸6被突然停止。在這一時(shí)刻，控制器1允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最小值的時(shí)刻開始的一段時(shí)間內(nèi)液壓流體被提供給大液壓室6a，并且同時(shí)允許小液壓室6b內(nèi)的液壓流體流回油箱11。此外，控制器1允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段時(shí)間內(nèi)液壓流體被提供給小液壓室6b，并且同時(shí)允許大液壓室6a的液壓流體流回油箱11。在這一方法中，在吊桿液壓缸6內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)被主動(dòng)的控制。
另一方面，吊桿下降時(shí)吊桿液壓缸突然停止的情況，表示吊桿液壓缸6被壓縮時(shí)吊桿液壓缸6突然停止。這時(shí)，控制器1允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一定時(shí)間內(nèi)將液壓流體提供給小液壓室6b，并且允許大液壓室6b中的液壓流體流回油箱11。
圖2為說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法的控制流程圖；圖3所示為當(dāng)?shù)鯒U液壓缸突然停止時(shí)液壓流體供給時(shí)間與吊桿上升控制輸入之間的關(guān)系，其中關(guān)系到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法；以及圖4所示為當(dāng)?shù)鯒U液壓缸突然停止時(shí)液壓流體供給時(shí)間與吊桿下降控制輸入之間的關(guān)系，其中關(guān)系到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓缸暫停方法主要包括突然停止確定步驟(S100，S200)；壓力信號(hào)接收步驟(S300)；操作方向確定步驟(S400)；以及液壓流體供給步驟(S500，S600和S700)。這里，液壓流體供給步驟結(jié)合兩種情況第一，吊桿液壓缸6被拉伸時(shí)突然停止(S500，S600)，以及第二，吊桿液壓缸6被壓縮時(shí)突然停止(S700)。
在突然停止確定步驟(S100，S200)中，控制器接收來自操縱桿2的操作信號(hào)，并且確定吊桿液壓缸6是否突然停止。如果操縱桿2的操作信號(hào)和突然操作信號(hào)相符合，則控制器1確定吊桿液壓缸6已經(jīng)突然停止，然后執(zhí)行下列步驟用以主動(dòng)控制吊桿液壓缸6產(chǎn)生的振動(dòng)。
在壓力信號(hào)接收步驟(S300)中，控制器1接收來自安裝在吊桿液壓缸6的大液壓室6a的壓力檢測(cè)裝置5的壓力信號(hào)。這里，控制器1根據(jù)大液壓室6a產(chǎn)生的壓力變化或者根據(jù)接收的壓力信號(hào)，來主動(dòng)控制振動(dòng)。
在操作方向確定步驟(S400)中，控制器1確定當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6突然停止時(shí)吊桿液壓缸6的移動(dòng)方向，所以這是一個(gè)非常重要的步驟。即，根據(jù)當(dāng)?shù)鯒U正在上升時(shí)(即，吊桿液壓缸6被拉伸)吊桿液壓缸6是否已經(jīng)突然停止或當(dāng)?shù)鯒U正在下降時(shí)(即，吊桿液壓缸6被壓縮)吊桿液壓缸已經(jīng)突然停止，控制器1選擇一個(gè)液壓室以提供液壓流體來消除吊桿液壓缸6突然停止而產(chǎn)生的沖擊引起的振動(dòng)。
如前所述，液壓流體供給步驟(S500，S600，和S700)結(jié)合了兩種情況第一，當(dāng)?shù)鯒U正在上升時(shí)吊桿液壓缸6突然停止(S500，S600)，以及第二，當(dāng)?shù)鯒U正在壓縮時(shí)吊桿液壓缸6突然停止(S700)。
當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6正在拉伸時(shí)突然停止，液壓流體被提供給大液壓室6a(S500)，然后提供給小液壓室6b(S600)。
特別的是，當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6正在被拉伸時(shí)突然停止，在吊桿液壓缸6內(nèi)的壓力因?yàn)闆_擊而產(chǎn)生波動(dòng)和振動(dòng)。
參考圖3，‘T’表示壓力信號(hào)的波動(dòng)周期?？刂破?允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最小值的時(shí)刻t1開始的一段確定的時(shí)間t2內(nèi)，將液壓流體提供給大液壓室6a，同時(shí)允許在小液壓室6b中的液壓流體流回油箱11。然后，控制器1允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段確定的時(shí)間t2內(nèi)，將液壓流體提供給小液壓室6b，同時(shí)允許在大液壓室6a中的液壓流體流回油箱11。在這一規(guī)則中，在吊桿液壓缸6中產(chǎn)生的振動(dòng)被主動(dòng)的控制。
另一方面，當(dāng)?shù)鯒U液壓缸6被壓縮時(shí)突然停止，控制器1允許液壓流體提供給小液壓室6b(S700)。即，控制器1允許從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段確定的時(shí)間t2內(nèi)，將液壓流體提供給小液壓室6b，同時(shí)允許在大液壓室6a中的液壓流體流回油箱11，從而主動(dòng)控制吊桿液壓缸6中產(chǎn)生的振動(dòng)。
優(yōu)選的是，大、小液壓室6a和6b的液壓流體的供給時(shí)間處于壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大/最小值時(shí)刻開始的壓力信號(hào)周期的1/12到1/4內(nèi)。這一范圍是對(duì)吊桿液壓缸和系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究之后得到的，通過這一范圍振動(dòng)可以優(yōu)化控制。
同樣的，如圖3和圖4所示，當(dāng)液壓流體提供給大小液壓室6a和6b時(shí)，控制閥4的開啟面積最好處于最大開啟的1/4到3/4范圍內(nèi)。這一范圍也是從實(shí)驗(yàn)中得到的值，可以讓振動(dòng)得到優(yōu)化控制。
總之，根據(jù)本發(fā)明的液壓缸暫停方法，由于施工車輛上的液壓缸突然停止而引起的沖擊引起的振動(dòng)可以主動(dòng)控制并可以得到，提高車輛的可靠性，提高使用設(shè)備的工作效率，并大幅度降低駕駛員的疲勞。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明，它們都只是范例。因此，對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員，根據(jù)前面詳細(xì)的說明，許多改動(dòng)、修改和變化將很明顯。前面的說明將包括所有落入所附的權(quán)利要求中的精神和范圍內(nèi)的改動(dòng)和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的液壓缸暫停方法，該液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)液壓缸，用以驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備并具有大液壓室和小液壓室來將液壓泵的液壓流體提供給其中一個(gè)控制閥，允許液壓泵中的液壓流體提供給液壓缸并將液壓流體從液壓缸回流到油箱；一個(gè)操縱桿，用來產(chǎn)生操作信號(hào)以驅(qū)動(dòng)工作設(shè)備；一個(gè)控制器，用來改變操作信號(hào)并產(chǎn)生用來控制控制閥的控制信號(hào)；一個(gè)閥驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)來自控制器的控制信號(hào)控制控制閥；以及壓力檢測(cè)裝置，安裝在液壓缸的大液壓室并檢測(cè)大液壓室的操作壓力，其特征在于，該方法包括以下步驟接收操縱桿的操作信號(hào)并確定液壓缸是否突然停止；接收來自安裝在液壓缸的大液壓室的壓力檢測(cè)裝置的壓力信號(hào)；如果液壓缸突然停止，則確定液壓缸是否正在被拉伸或壓縮；以及如果當(dāng)液壓缸正在被拉伸時(shí)液壓缸突然停止，則從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最小值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)將液壓流體提供給液壓缸的大液壓室，并將小液壓室內(nèi)的液壓流體回流到油箱，而從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)將液壓流體提供給液壓缸的小液壓室，并將大液壓室內(nèi)的液壓流體回流到油箱；如果當(dāng)液壓缸被壓縮時(shí)液壓缸突然停止，則從壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大值的時(shí)刻開始的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)將液壓流體提供給液壓缸的小液壓室，并將大液壓室內(nèi)的液壓流體回流到油箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，為了優(yōu)化控制振動(dòng)，液壓流體向大液壓室和小液壓室的供給時(shí)間在壓力信號(hào)第一次達(dá)到最大/最小值開始的時(shí)刻壓力信號(hào)周期的1/12到1/4的范圍內(nèi)，并且當(dāng)液壓流體提供給大、小液壓室時(shí)，控制閥的開啟面積在最大開啟度的1/4到3/4的范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓缸暫停方法，用以在施工車輛的液壓缸突然停止時(shí)，主動(dòng)控制沖擊引起的振動(dòng)。該方法包括以下步驟確定液壓缸是否突然停止；接收壓力信號(hào)；確定液壓缸突然停止時(shí)液壓缸的操作方向；以及提供液壓流體給液壓缸的大、小液壓室或者回流到油箱。
文檔編號(hào)F15B21/08GK1673553SQ20041006444
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者李正奎 申請(qǐng)人:沃爾沃建造設(shè)備控股(瑞典)有限公司