一种液压挖掘机流量饱和动态分配系统

摘要

一种液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其包括微型计算机、液压泵、换向阀、进油路、执行机构、液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、回油路、液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ，所述微型计算机通过分别通过不同的信号线与各传感器相连；液压泵与换向阀连接，换向阀3一端通过回油路与执行机构一端相连；执行机构另一端通过进油路与换向阀另一端相连；液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、位移传感器Ⅰ为一组，设于进油路上；液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅱ为一组，设于回油路上。本发明结构简单、紧凑，工作效率高，使用寿命长，便于维修，适用范围广。

权利要求

1. 一种液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其特征在于，包括微型计算机、液压泵、换向阀、进油路、执行机构、液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、回油路、液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ，所述微型计算机通过分别通过不同的信号线与各传感器相连；液压泵与换向阀连接，换向阀一端通过回油路与执行机构一端相连；执行机构另一端通过进油路与换向阀另一端相连；液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、位移传感器Ⅰ为一组，设于进油路上；液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅱ为一组，设于回油路上。

2.根据权利要求1所述的液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其特征在于，所述换向阀为三位两通换向阀。

3.根据权利要求1或2所述的液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其特征在于，所述执行机构为铲斗机构、回转机构、行走机构或推土板机构。

4.根据权利要求1或2所述的液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其特征在于，所述液压泵的下方还设有过滤网，过滤网下方设有液压油箱。

5.根据权利要求3所述的液压挖掘机流量饱和动态分配系统，其特征在于，所述液压泵的下方还设有过滤网，过滤网下方设有液压油箱。

说明书

一种液压挖掘机流量饱和动态分配系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种液压挖掘机流量饱和动态分配系统。

背景技术

[0002] 液压挖掘机的动作复杂，要求液压系统既能保证液压挖掘机动臂、斗杆和铲斗各自的单独动作，又要能使它们之间相互配合实现复合动作；工作装置动作和转台回转既能单独运行，又能实现复合动作以提高挖掘机的工作效率。传统的液压系统，无论是定量泵还是变量泵，由于液压挖掘机的作业对象及工况千变万化，各工作装置所受的负载和工作油压也各不相同，因此，经常出现轻载荷的工作装置“抢占”重载荷工作装置的液压油流量的现象，致使复合动作难于实现。譬如，挖掘机行走时，由于左右履带载荷不同而导致的拐弯打滑现象，使得挖掘机不能实现直线行走。因此，解决次负载等不同而引起的工作装置“抢占”液压油问题，也就是解决负载不同时的流量分配问题，显得尤为重要。

[0003] 20世纪90年代以来，在液压挖掘机上开始使用负荷传感控制系统，一般由变量泵、中闭式负荷传感多路阀、卸荷阀、压差传感器及电气控制部分组成，其控制阀无论在中位开式还是在中位闭式方式，都附有压力补偿阀。

[0004] 但将负荷传感控制系统应用于液压挖掘机时，为了保证其正常工作，泵输送的压力只能与最高负荷压力相适应，即负荷传感控制只在最高负荷回路起作用，对其他负荷压力较低的回路还需采用压力补偿，以使阀口压差保持定值。当阀口全打开，工作系统要求的流量超过泵供油能力的极限时，最高负荷回路上的执行元件速度会迅速降低为零，从而使挖掘机失去复合动作的协调能力。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种能根据实际需求，给不同的负载分配相应液压油流量的液压挖掘机流量饱和动态分配系统。

[0006] 本发明的技术方案是:其包括微型计算机、液压泵、换向阀、进油路、执行机构、液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、回油路、液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ，所述微型计算机分别通过不同的信号线与液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ相连；液压泵与换向阀连接，所述换向阀的一端通过回油路与执行机构一端相连；执行机构另一端通过进油路与换向阀的另一端相连；所述液压传感器Ⅰ、液压传感器Ⅱ、位移传感器Ⅰ为一组，设于进油路上；所述液压传感器Ⅲ、液压传感器Ⅳ、位移传感器Ⅱ为另一组，设于回油路上。

[0007] 所述换向阀优选三位两通换向阀。

[0008] 所述执行机构可为铲斗机构、回转机构、行走机构或推土板机构等。

[0009] 所述液压泵的下方还设有过滤网，过滤网下方设有液压油箱。

[0010] 本发明之液压挖掘机流量饱和动态分配系统的工作流程为：（1）计算出液压泵在当前工况下所提供的流量大小；（2）判定液压系统是否处于流量饱和状态；（3）计算系统各执行机构所需流量总和；（4）根据要求进行流量分配；（5）共享执行机构流量分配处理；（6）阀芯流量控制处理；（7）完成流量动态分配。

[0011] 本发明结构简单、紧凑，工作效率高，使用寿命长，便于维修，适用范围广。使用本发明，可克服普通负荷传感控制系统的缺点。在供油不足时，使得所有执行元件的工作速度或供给流量改变可受操作者的意图所控，符合工作人员的操作要求。

附图说明

[0012] 图1为本发明一实施例结构示意图；

[0013] 图2 为图1所示实施例液压油流量动态分配流程图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

[0015] 参照图1，本实施例包括微型计算机1、液压泵2、换向阀3、进油路7、执行机构8、液压传感器Ⅰ4、液压传感器Ⅱ6、回油路9、液压传感器Ⅲ10、液压传感器Ⅳ12、位移传感器Ⅰ5、位移传感器Ⅱ11，所述微型计算机1分别通过不同的信号线13与液压传感器Ⅰ4、液压传感器Ⅱ6、液压传感器Ⅲ10、液压传感器Ⅳ12、位移传感器Ⅰ5、位移传感器Ⅱ11 相连；液压泵2与换向阀3连接，换向阀3为三位两通换向阀，换向阀3一端通过回油路9与执行机构8一端相连；执行机构8另一端通过进油路7与换向阀3另一端相连；液压传感器Ⅰ4、液压传感器Ⅱ6、位移传感器Ⅰ5为一组，设于进油路7上；液压传感器Ⅲ10、液压传感器Ⅳ12、位移传感器Ⅱ11为一组，设于回油路9上。

[0016] 所述执行机构8为铲斗机构、回转机构、行走机构及推土板机构等。

[0017] 液压泵2下方还设有过滤网，过滤网下方设有液压油箱。工作时，过滤网一端通过油路伸入液压油箱的液压油中。换向阀3也通过油路伸入液压油箱的液压油中。

[0018] 使用本发明之液压挖掘机流量饱和动态分配系统进行液压油流量分配的方法为：

[0019] 执行步骤01，开始；

[0020] 执行步骤02，计算液压泵当前工况下提供的流量；根据液压泵生产厂商所提供的产品使用说明书等资料，计算出液压泵在当前工况下所提供的流量大小( )，该流量大小将用于后续计算，以限定通过各执行机构的流量。

[0021] 接着执行步骤03，计算系统各执行机构所需流量总和：

[0022] ，

[0023] N – 挖掘机执行机构数量；

[0024] Qi – 各执行机构所需流量 (L/min),来源于操作者输入。

[0025] 执行完步骤03后，执行步骤04，判断液压系统是否处于流量饱和状态：若为否，即,系统未处于流量饱和状态，各机构操作者输入流量指令的大小(Qi)也是各机构最终通过的流量大小(QSi),转入第09步处理，对阀芯流量进行控制处理；若为是，即液压系统处于流量饱和状态，则执行步骤05，进行优先级流量分配：

[0026] a)各机构流量优先级确定

[0027] 如操作者确定优先保证第一执行机构的流量，也即 Q1的流量，若 ,也即液压泵所能提供的流量正好保证或不能保证Q1所需流量大小时，则有：

[0028] ，

[0029] ；

[0030] 即：第一执行机构的控制流量为泵能提供的流量 ，其余执行机构的控制流量均为0；然后，直接转步骤6 处理；

[0031] 反之，如果 不成立，也即液压泵提供的流量除满足具有第一优先级的执行机构外，还有多余的流量供其它的执行机构使用，则有：

[0032] ，

[0033] 此时，转下一步b)处理；

[0034] b)是否具有第二、第三优先级处理

[0035] 根据系统设置的第二、第三优先级情况，对相应执行机构的流量按上述步骤5中的流程进行处理。

[0036] 步骤05执行完毕后，接着执行步骤06，判断优先级流量是否分配完成：若为否，则返回步骤05，进行优先级流量分配；若为是，则执行步骤07，进行具有共享流量分配的执行机构的流量分配处理：

[0037] 若确定的优先级执行机构只有一个，其余执行机构均为共享机构，也即第2…N执行机构是采取流量共享方式，经优先级流量分配后，提供给共享机构的流量则为；

[0038] 流量共享的常用方式为等速下降，也即各执行机构的速度变化比例相同，因此，共享机构的实际指令流量为：

[0039] ；

[0040] 执行完步骤07，执行步骤08，判断各执行机构的计算流量是否完成：

[0041] 若为是，则执行步骤09，对各位移传感器的阀芯流量进行控制处理：

[0042] 从式 可知，通过阀芯的流量大小与阀芯开口（X），阀芯前后两侧压力(P1,P2)有关，压力P1、P2等由执行机构负载或系统压力大小所决定，是不能用来进行控制改变的，只能算作是自变量，因此从上式来看，在实现通过阀芯的流量满足所需的流量控制要求时，只能通过不断改变阀芯开口(X)来实现，由此可知：

[0043]

[0044] X – 阀芯开口大小，也即在阀芯前后两侧压力分别为(P1,P2)，通过流量大小为Q时，所对应的阀芯开口位置；

[0045] 若为否，则返回步骤07；

[0046] 执行完步骤09，执行步骤10，控制各执行机构所对应阀芯的流量大小；在前面动态分配处理后，各执行机构所对应的阀芯控制流量的大小Qsi,结合各阀芯前后两侧压力检测情况（P1i,P2i）,得出各阀芯开口大小Xi；

[0047] 根据阀芯开口控制目标Xi以及阀芯位移传感器所检测到的阀芯位置Xci,得出控制差值(Xi-Xci),然后控制阀芯的开口位置移动到Xi,此时通过阀的流量即为所需要的控制流量大小；

[0048] 执行完步骤10后，执行步骤11，完成流量动态分配。