專利名稱：自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)、起重機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別是指一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)、起重機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù)：
起重機(jī)落幅性能的好壞，是衡量汽車起重機(jī)操控性能的一個(gè)重要指標(biāo)。目前，起重機(jī)通過變幅油缸來調(diào)節(jié)落幅，變幅油缸包括有桿腔和無桿腔，有桿腔和無桿腔均為壓力腔。變幅油缸上連接有電比例平衡閥，通過調(diào)節(jié)電比例平衡閥的開度來控制落幅。但隨著大臂角度的變化，該控制方式不能實(shí)現(xiàn)重物在垂直方向的勻速下落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)、起重機(jī)及其控制方法，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)重物在垂直方向上的勻速下落。本發(fā)明提出一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，包括變幅油缸、第一油箱和電比例變幅平衡閥，其中所述變幅油缸的有桿腔與所述第一油箱相連通，所述變幅油缸的無桿腔與所述電比例變幅平衡閥的工作油口相連通；所述液壓系統(tǒng)還包括壓力檢測單元、角度檢測單元和電控手柄；所述壓力檢測單元、所述角度檢測單元、所述電控手柄和所述電比例變幅平衡閥的控制端均與所述控制器電連接；所述壓力檢測單元用于檢測所述無桿腔的壓力；所述角度檢測單元用于檢測起重臂的俯仰角；所述控制器用于向所述電比例變幅平衡閥輸出控制電流，并且所述控制電流根據(jù)所述電控手柄開度、所述無桿腔壓力和所述起重臂俯仰角確定。進(jìn)一步地，所述角度檢測單元為角度傳感器。進(jìn)一步地，所述壓力檢測單元為壓力傳感器。另一方面，本發(fā)明還提出一種起重機(jī)，包括機(jī)體、連接于所述機(jī)體的起重臂、以及連接于所述起重臂的落幅液壓系統(tǒng)，所述落幅液壓系統(tǒng)為上述任一項(xiàng)所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)。又一方面，本發(fā)明還提出一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)的控制方法，該方法包括如下步驟，壓力信號(hào)采集步驟，壓力檢測單元 檢測變幅油缸的無桿腔壓力，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器；角度信號(hào)采集步驟，角度檢測單元檢測起重臂的俯仰角，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器；電控手柄開度確定步驟，控制器讀取電控手柄的開度，并確定該開度所對(duì)應(yīng)的電流值；控制電流計(jì)算步驟，控制器I根據(jù)電控手柄開度所對(duì)應(yīng)的電流值、所述無桿腔壓力和所述起重臂俯仰角計(jì)算控制電流，并向電比例變幅平衡閥輸出該控制電流；平衡閥閥芯開度調(diào)節(jié)步驟，電比例變幅平衡閥根據(jù)所述控制電流調(diào)節(jié)閥芯開度，使控制起重臂勻速落幅。進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)電流計(jì)算步驟進(jìn)一步為，I為控制器向電比例變幅平衡閥輸出的控制電流，為根據(jù)壓力檢測值折算后的系數(shù)；kAS為根據(jù)角度檢測值折算后的系數(shù)，I手柄為電控手柄對(duì)應(yīng)的電流值。
進(jìn)一步地，所述角度檢測單元為角度傳感器。進(jìn)一步地，所述壓力檢測單元為壓力傳感器。本發(fā)明中，變幅油缸的有桿腔直接與油箱相連通，使有桿腔內(nèi)無壓力，重物完全依靠自重落幅。同時(shí)，將變幅油缸的無桿腔與電比例平衡閥的工作油口相連通，使落幅速度只與電比例平衡閥的輸入電流有關(guān)。壓力檢測單元和角度檢測單元分別將無桿腔的壓力值和起重臂的俯仰角實(shí)時(shí)反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋值和電控手柄的開度來實(shí)時(shí)調(diào)整電比例變幅平衡閥的輸入電流，使重物在垂直方向勻速下落。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)實(shí)施例的原理圖；圖3為本發(fā)明自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)控制方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。液壓系統(tǒng)實(shí)施例參見圖I-圖2，示出了自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)實(shí)施例。如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例包括油路部分和電控部分。其中，油路部分包括變幅油缸2、第一油箱10和電比例變幅平衡閥3。其中變幅油缸2的有桿腔21與第一油箱10相連通，使有桿腔21內(nèi)無壓力，重物完全依靠自重落幅。變幅油缸2的無桿腔22與電比例變幅平衡閥3的工作油口 C相連通，通過電比例平衡閥3調(diào)節(jié)無桿腔22的壓力值。電控部分包括壓力檢測單元4、角度檢測單元5、電控手柄6和控制器I。其中，壓力檢測單元4、角度檢測單元5、電控手柄6、以及電比例變幅平衡閥的控制端Y均與控制器I電連接。壓力檢測單元4用于檢測無桿腔22的壓力值，角度檢測單元5用于檢測起重臂的俯仰角，電控手柄6的不同開度控制器對(duì)應(yīng)輸出不同的電流值?？刂破鱅根據(jù)電控手柄6的開度、無桿腔壓力和起重臂俯仰角計(jì)算向電比例變幅平衡閥3輸出的控制電流，實(shí)時(shí)調(diào)整平衡閥3的閥芯開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)無桿腔22內(nèi)的壓力，使重物在垂直方向勻速下落。
在具體實(shí)施時(shí)，角度檢測單元可以選擇角度傳感器，壓力檢測單元可以選擇壓力傳感器。本發(fā)明變幅油缸的有桿腔與油箱相連通，所以有桿腔內(nèi)無壓力，重物完全依靠自重落幅，而落幅速度只與無桿腔壓力有關(guān)。本發(fā)明又通過角度檢測單元檢測起重臂的俯仰角，通過壓力檢測單元檢測無桿腔壓力，并結(jié)合電控手柄的開度，對(duì)電比例平衡閥的控制電流實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，即對(duì)無桿腔內(nèi)的壓力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以控制起重臂勻速落幅?？刂品椒▽?shí)施例參見圖2、圖3，示出了本發(fā)明自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)控制方法實(shí)施例。如圖3所示，該方法包括如下步驟壓力信號(hào)采集步驟SI，壓力檢測單元4檢測變幅油缸2無桿腔22內(nèi)的壓力值，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器I ;角度信號(hào)采集步驟S2，角度檢測單元5檢測起重臂的俯仰角，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器I ;電控手柄開度確定步驟S3，操作人員操作電控手柄，控制器I讀取電控手柄開度，并確定該開度所對(duì)應(yīng)的電流值；控制電流計(jì)算步驟S4，控制器根據(jù)電控手柄開度所對(duì)應(yīng)的電流值、無桿腔壓力和起重臂俯仰角計(jì)算控制電流，并向電比例變幅平衡閥3輸出該調(diào)節(jié)電流；平衡閥閥芯開度調(diào)節(jié)步驟S5，電比例變幅平衡閥根據(jù)電流值調(diào)節(jié)閥芯開度，使起重臂在垂直方向勻速運(yùn)動(dòng)。 本領(lǐng)域人應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)電控手柄處于不同開度時(shí)，控制器會(huì)輸出不同電流。本發(fā)明通過電壓檢測值和角度檢測值對(duì)該電流進(jìn)行修正，并將修正后的電流輸入給電比例變幅平衡閥3。修正公式如下I =其中，I為輸入給電比例變幅平衡閥的電流，表示根據(jù)壓力檢測值折算后的系數(shù)，kAS表示根據(jù)角度檢測值折算后的系數(shù)，
表示電控手柄特定開度對(duì)應(yīng)的電流大小。從以上分析可以看出，本發(fā)明在起重臂和控制器I之間形成閉環(huán)控制，控制器I根據(jù)俯仰角和無桿腔壓力的反饋值對(duì)無桿腔壓力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以使重物勻速下落。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域人應(yīng)該知曉，以重物勻速下落為目的，本領(lǐng)域人可通過試驗(yàn)擬合的方法得出壓力修正系數(shù)和角度修正系數(shù)。具體實(shí)施時(shí)，壓力檢測單元4可以選擇壓力傳感器，角度檢測單元5可以選擇角度傳感器。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電控手柄的開度來調(diào)節(jié)控制器向電比例變幅平衡閥的輸出電流。當(dāng)電控手柄開度不變時(shí)，通過壓力傳感器反饋的無桿腔的壓力值和角度傳感器反饋的起重臂的俯仰角來修正電控手柄的電流值，進(jìn)而調(diào)節(jié)無桿腔的壓力，使重物在垂直方向勻速下落。優(yōu)選實(shí)施例下面結(jié)合圖2，給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參見圖2，圖2為本發(fā)明自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)實(shí)施例原理圖，下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，本實(shí)施例中的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)包括三位四通換向閥8、電比例變幅平衡閥3、變幅油缸2、第一油箱10和第二油箱9。圖2所示P為三位四通換向閥8的泄油口，T為進(jìn)油口，A和B為工作油口。其中工作油口 A與第一油箱10相連通，工作油口 B與電比例變幅平衡閥3的進(jìn)油口 D相連通，電比例變幅平衡閥3的工作油口 C與變幅油缸2的無桿腔22相連接，并在連通管路上安裝有壓力傳感器4，用于測量無桿腔22的壓力值。變幅油缸2的有桿腔21與第一油箱10相連通。電比例變幅平衡閥3和換向閥8的泄油口均與第二油箱9相連通。本實(shí)施例通過改變電比例變幅平衡閥3的開度來改變無桿腔22的壓力值，進(jìn)而調(diào)節(jié)落幅速度，而電比例變幅平衡閥3的開度通過其輸入電流來控制。本實(shí)施例通過控制器I來控制其輸入電流的大小，具體控制方法為控制器I上設(shè)置一電控手柄6，通過改變電控手柄6的開度來調(diào)節(jié)控制器I輸出電流的大小，同時(shí)控制器I還根據(jù)無桿腔22的壓力值和起重臂的角度值對(duì)電控手柄6的輸出電流值進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，并將修正后的電流輸出給電比例變幅平衡閥3，電比例變幅平衡閥3根據(jù)輸入的電流值調(diào)節(jié)閥芯開度，進(jìn)而調(diào)整無桿腔22的壓力值，使重物在垂直方向勻速運(yùn)動(dòng)。在具體實(shí)施時(shí)，控制器對(duì)電控手柄的電流值按如下公式進(jìn)行修正I = · kA度· ，其中，I為修正后的輸入給電比例變幅平衡閥3的控制電流，表示根據(jù)壓力檢測值折算后的系數(shù)，kAS表示根據(jù)角度檢測值折算后的系數(shù)，I 表示電控手柄對(duì)應(yīng)的電流值。
從以上分析可以看出，該控制方法為一閉環(huán)控制，為了保證重物在垂直方向勻速運(yùn)動(dòng)，需要壓力檢測單元和角度檢測單元實(shí)時(shí)向控制器反饋壓力值和角度值。大臂角度在80°以下時(shí)，控制器I根據(jù)無桿腔壓力值和起重臂的俯仰角計(jì)算修正系數(shù)，
即k壓力和k角度，修正系數(shù)可通過試驗(yàn)擬合后得出。具體地，左壓力=>/(340 —片.)/320，
=1-八80-幻/82，其中，Pi為落幅過程中壓力傳感器檢測的壓力值，Θ i為落幅過程中角度傳感器檢測的角度值。在具體實(shí)施時(shí)，電控手柄相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，電控手柄開度不同，其電阻就不同，控制器輸出的電流也就不同。通過改變電控手柄的開度，來調(diào)節(jié)控制器I輸出電流的大小。本實(shí)施例中液壓系統(tǒng)的工作過程如下操作電控手柄落幅，使換向閥8的DT2得電，油液經(jīng)過電比例變幅平衡閥3進(jìn)入變幅油缸2的無桿腔22，控制油X經(jīng)電比例變幅平衡閥3上的比例閥減壓后推動(dòng)主閥芯，使主閥芯開啟一定開度，變幅油缸2的無桿腔壓力油便在此開度下回到第二油箱9，從而實(shí)現(xiàn)落幅。大臂在垂直方向落幅速度與電比例變幅平衡閥3主閥芯開度、變幅油缸無桿腔壓力以及大臂角度相關(guān)，當(dāng)電控手柄開度不變時(shí)，大臂角度越小，無桿腔壓力就越大，電氣控制使其主閥芯開度相應(yīng)減小，從而保證大臂在垂直方向勻速下落，及實(shí)現(xiàn)勻速落幅。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)落幅啟動(dòng)平穩(wěn)、落幅停止平穩(wěn)、落幅過程中平穩(wěn)和重物在垂直方向勻速下落，具體操作方法如下落幅啟動(dòng)平穩(wěn)落幅啟動(dòng)時(shí)，通過操作電控手柄6，使電比例變幅平衡閥3的輸入電流由O緩慢增大，平衡閥閥芯開度緩慢變大，變幅油缸2靠自重平穩(wěn)地開始落幅，落幅速度只與電比例變幅平衡閥3的電流相關(guān)，實(shí)現(xiàn)落幅啟動(dòng)平穩(wěn)。落幅停止平穩(wěn)欲使落幅停止，可通過操作電控手柄6，使電比例變幅平衡閥3的輸入電流由較大緩慢減為0，平衡閥閥芯開度緩慢變小，避免了因停止時(shí)的慣性影響造成變幅油缸無桿腔壓力突然增大，從而避免了停止時(shí)產(chǎn)生沖擊，使落幅平穩(wěn)地停止。落幅過程中平穩(wěn)落幅過程中，平衡閥閥芯開度只與電控手柄6的開度有關(guān)，與變幅油缸有桿腔21的壓力無關(guān)，可通過控制電控手柄6的開度適時(shí)控制落幅速度，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)落幅。重物在垂直方向勻速下落落幅過程中，電控手柄6的開度不變，大臂角度越小，重物在垂直方向的速度就越大。此時(shí)，控制器I根據(jù)反饋的壓力檢測值和角度檢測值來實(shí)時(shí)調(diào)整控制電流，使重物在垂直方向勻速下落。本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的平穩(wěn)落幅，包括落幅啟動(dòng)平穩(wěn)、停止平穩(wěn)、落幅過程平穩(wěn)、以及勻速落幅。本發(fā)明落幅速度只與電比例平衡閥的輸入電流有關(guān)，控制器通過變幅油缸無桿腔的壓力和大臂的角度以及電控手柄開度，適時(shí)調(diào)整電比例變幅平衡閥的輸入電流，使重物在垂直方向勻速下落，落幅操控性好。本發(fā)明還提出一種起重機(jī)，包括機(jī)體、連接于機(jī)體的起重臂、以及連接于起重臂的落幅液壓系統(tǒng)，其中落幅液壓系統(tǒng)為實(shí)施例一中所提出的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)。
由于本實(shí)施例中的落幅液壓系統(tǒng)為實(shí)施例一中所提出的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，所以本實(shí)施例具有實(shí)施例一的所有效果。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，包括變幅油缸(2)，其特征在于， 還包括第一油箱(10)和電比例變幅平衡閥(3)，其中， 所述變幅油缸(2)的有桿腔(21)與所述第一油箱(10)相連通，所述變幅油缸(2)的無桿腔(22)與所述電比例變幅平衡閥(3)的工作油口(C)相連通； 所述液壓系統(tǒng)還包括壓力檢測單元(4)、角度檢測單元(5)和電控手柄(6)； 所述壓力檢測單元(4)、所述角度檢測單元(5)、所述電控手柄(6)和所述電比例變幅平衡閥的控制端(Y)均與所述控制器(I)電連接； 所述壓力檢測單元(4)用于檢測所述無桿腔的壓力； 所述角度檢測單元(5)用于檢測起重臂的俯仰角； 所述控制器⑴用于向所述電比例變幅平衡閥⑶輸出控制電流，并且所述控制電流根據(jù)所述電控手柄(6)開度、所述無桿腔壓力和所述起重臂俯仰角確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述角度檢測單元(5)為角度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力檢測單元(4)為壓力傳感器。
4.一種起重機(jī)，包括機(jī)體、連接于所述機(jī)體的起重臂、以及連接于所述起重臂的落幅液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述落幅液壓系統(tǒng)為權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)。
5.一種權(quán)利要求I所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟， 壓力信號(hào)采集步驟，壓力檢測單元(4)檢測變幅油缸(2)的無桿腔(22)壓力，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器(I)； 角度信號(hào)采集步驟，角度檢測單元(5)檢測起重臂的俯仰角，并將檢測結(jié)果發(fā)送給控制器⑴； 電控手柄開度確定步驟，控制器(I)讀取電控手柄(6)的開度，并確定該開度所對(duì)應(yīng)的電流值； 控制電流計(jì)算步驟，控制器(I)根據(jù)電控手柄(6)開度所對(duì)應(yīng)的電流值、所述無桿腔壓力和所述起重臂俯仰角計(jì)算控制電流，并向電比例變幅平衡閥(3)輸出該控制電流； 平衡閥閥芯開度調(diào)節(jié)步驟，電比例變幅平衡閥(3)根據(jù)所述控制電流調(diào)節(jié)閥芯開度，以控制起重臂勻速落幅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制電流計(jì)算步驟進(jìn)一步為1 = kJi力· kAS · 1 手柄 上式中1為控制器向電比例變幅平衡閥輸出的控制電流， 為根據(jù)壓力檢測值折算后的系數(shù)； kAS為根據(jù)角度檢測值折算后的系數(shù)， I 為電控手柄對(duì)應(yīng)的電流值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述角度檢測單元(5)為角度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述壓力檢測單元(4)為壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種自重落幅補(bǔ)償液壓系統(tǒng)、起重機(jī)及其控制方法。液壓系統(tǒng)包括變幅油缸、油箱、電比例變幅平衡閥、電控手柄和控制器。變幅油缸包括有桿腔和無桿腔，電比例變幅平衡閥包括工作油口和控制端口，有桿腔與油箱相連通，無桿腔與工作油口相連通。壓力檢測單元用于檢測無桿腔壓力，角度檢測單元用于檢測起重臂俯仰角?？刂破髋c電控手柄和電比例變幅平衡閥的控制端相連接，并且控制器向電比例變幅平衡閥輸出控制電流，控制電流根據(jù)電控手柄開度、無桿腔壓力和起重臂俯仰角確定。本發(fā)明變幅油缸的有桿腔無壓力，依靠自重落幅，落幅速度只與電比例平衡閥的輸入電流有關(guān)，控制器適時(shí)調(diào)整電比例變幅平衡閥的輸入電流，使重物在垂直方向勻速下落。
文檔編號(hào)F15B11/02GK102616660SQ201210075070
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者周濟(jì)新, 禹陽華, 程度旺 申請(qǐng)人:三一汽車起重機(jī)械有限公司