抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车

摘要

本发明公开了一种抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车。抛撒装置的驱动系统的控制方法包括如下步骤：获取当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的输出油液的实际最高工作压力；根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量；根据最大允许排量控制排量控制单元动作以控制液压泵的实际排量。以有效避免发动机熄火。本发明的抛撒装置的控制方法根据当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的实际最高工作压力来计算并控制液压泵的实际排量，从而使得液压泵的功率可以实时与发动机的功率相匹配，从而有效避免因抛撒装置在工作过程中负载过大而造成液压泵的工作压力过高而带来的发动机的熄火问题。

权利要求

1.一种抛撒装置的驱动系统的控制方法，所述驱动系统包括液压泵、用于控制所述液压泵的排量的排量控制单元以及用于驱动所述液压泵转动的发动机，其特征在于，包括如下步骤：获取当前工况下所述发动机的实际工作转速以及所述液压泵的输出油液的实际最高工作压力；

根据所述发动机的外特性曲线计算所述发动机在所述实际工作转速时的最大输出扭矩并根据所述最大输出扭矩和所述实际最高工作压力计算得出所述液压泵在所述当前工况的最大允许排量；

根据所述最大允许排量控制所述排量控制单元动作以控制所述液压泵的实际排量。

2.根据权利要求1所述的抛撒装置的驱动系统的控制方法，其特征在于，所述排量控制单元为电磁控制阀，根据所述最大允许排量控制所述排量控制单元动作包括根据所述最大允许排量控制所述电磁控制阀的控制电流。

3.根据权利要求2所述的抛撒装置的驱动系统的控制方法，其特征在于，根据所述最大允许排量控制所述电磁控制阀的控制电流包括：获取所述电磁控制阀的实际控制电流；根据所述最大允许排量计算得出该最大允许排量对应的所述电磁控制阀的最大控制电流，并比较所述最大控制电流和所述实际控制电流，根据所述比较结果对所述电磁控制阀的控制电流进行控制。

4.根据权利要求3所述的抛撒装置的驱动系统的控制方法，其特征在于，当所述实际控制电流小于所述最大控制电流时，控制所述电磁控制阀的控制电流为所述实际控制电流；

当所述实际控制电流大于所述最大控制电流时，控制所述电磁控制阀的控制电流为最大控制电流。

5.一种抛撒装置的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括液压泵、用于控制所述液压泵的排量的排量控制单元、用于驱动所述液压泵转动的发动机以及控制装置，所述控制装置用于获取当前工况下所述发动机的实际工作转速以根据所述发动机的外特性曲线计算所述发动机在所述实际工作转速时的最大输出扭矩以及用于获取所述液压泵的实际最高工作压力并且根据所述最大输出扭矩和所述实际最高工作压力计算得出所述液压泵的最大允许排量以根据所述最大允许排量控制所述液压泵的实际排量。

6.根据权利要求5所述的抛撒装置的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统还包括转速传感器，所述转速传感器用于采集所述发动机的实际工作转速并将所述实际工作转速发送至所述控制装置；和/或，所述驱动系统还包括压力传感器，所述压力传感器用于采集所述液压泵的实际工作压力并将所述实际工作压力发送至所述控制装置。

7.根据权利要求5所述的抛撒装置的驱动系统，其特征在于，所述控制装置包括：

发动机扭矩计算模块，用于根据所述实际工作转速计算得出所述发动机的最大输出扭矩；以及

排量计算模块，用于根据所述最大输出扭矩以及所述实际最高工作压力计算得出所述液压泵的最大允许排量。

8.一种抛沙灭火车，其特征在于，包括抛撒装置和如权利要求5至7中任一项所述的抛撒装置的驱动系统，所述驱动系统用于控制所述抛撒装置工作。

说明书

抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车

技术领域

[0001] 本发明涉及灭火设备技术领域，特别涉及一种抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车。

背景技术

[0002] 随着抛沙灭火技术的迅速发展，抛沙灭火车的自动化程度愈来愈高。抛沙灭火车包括抛撒装置，抛撒装置是由柴油机作为动力源，经过液压控制系统及液压马达来驱动的。由于抛撒装置直接由液压马达带动旋转，其工作强度大、时间长及载荷工况多变，因此其极易出现因负载过大而导致发动机熄火等故障。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车，以有效避免发动机熄火。

[0004] 本发明第一方面提供一种抛撒装置的驱动系统的控制方法，驱动系统包括液压泵、用于控制液压泵的排量的排量控制单元以及用于驱动液压泵转动的发动机，包括如下步骤：

[0005] 获取当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的输出油液的实际最高工作压力；

[0006] 根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量；

[0007] 根据最大允许排量控制排量控制单元动作以控制液压泵的实际排量。

[0008] 在一些实施例中，根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量包括：根据实际工作转速计算得出发动机的最大输出扭矩，根据最大输出扭矩与实际最高工作压力计算得出液压泵的最大允许排量。

[0009] 在一些实施例中，根据发动机的外特性曲线计算发动机在实际工作转速时的最大输出扭矩。

[0010] 在一些实施例中，排量控制单元为电磁控制阀，根据最大允许排量控制排量控制单元动作包括根据最大允许排量控制电磁控制阀的控制电流。

[0011] 在一些实施例中，根据最大允许排量控制电磁控制阀的控制电流包括：获取电磁控制阀的实际控制电流；根据最大允许排量计算得出该最大允许排量对应的电磁控制阀的最大控制电流，并比较最大控制电流和实际控制电流，根据比较结果对电磁控制阀的控制电流进行控制。

[0012] 在一些实施例中，当实际控制电流小于最大控制电流时，控制电磁控制阀的控制电流为实际控制电流；当实际控制电流大于最大控制电流时，控制电磁控制阀的控制电流为最大控制电流。

[0013] 本发明第二方面提供一种抛撒装置的驱动系统，驱动系统包括液压泵、用于控制液压泵的排量的排量控制单元、用于驱动液压泵转动的发动机以及控制装置，控制装置用于获取当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的实际最高工作压力并根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵的最大允许排量以根据最大允许排量控制液压泵的实际排量。

[0014] 在一些实施例中，驱动系统还包括转速传感器，转速传感器用于采集发动机的实际工作转速并将实际工作转速发送至控制装置；和/或，驱动系统还包括压力传感器，压力传感器用于采集液压泵的实际工作压力并将实际工作压力发送至控制装置。

[0015] 在一些实施例中，控制装置包括：

[0016] 发动机扭矩计算模块，用于根据实际工作转速计算得出发动机的最大输出扭矩；以及

[0017] 排量计算模块，用于根据最大输出扭矩以及实际最高工作压力计算得出液压泵的最大允许排量。

[0018] 本发明第三方面提供一种抛沙灭火车，包括抛撒装置和如本发明第二方面任一项提供的抛撒装置的驱动系统，驱动系统用于控制抛撒装置工作。

[0019] 基于本发明提供的抛撒装置的驱动系统、控制方法及抛沙灭火车，其中，抛撒装置的驱动系统的控制方法包括如下步骤：获取当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的输出油液的实际最高工作压力；根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量；根据最大允许排量控制排量控制单元动作以控制液压泵的实际排量。以有效避免发动机熄火。本发明的抛撒装置的控制方法根据当前工况下发动机的实际工作转速以及液压泵的实际最高工作压力来计算并控制液压泵的实际排量，从而使得液压泵的功率可以实时与发动机的功率相匹配，从而有效避免因抛撒装置在工作过程中负载过大而造成液压泵的工作压力过高而带来的发动机的熄火问题。

[0020] 通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0022] 图1为本发明实施例的抛撒装置的驱动系统的液压控制单元的结构示意图；

[0023] 图2为本发明实施例的抛撒装置的驱动系统的控制装置的结构示意图；

[0024] 图3为本发明实施例的抛撒装置的驱动系统的控制方法的原理示意图。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0027] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0028] 如图1和图2所示，本发明实施例的抛撒装置的驱动系统包括液压控制单元和控制装置18。其中，液压控制单元包括液压泵2、用于控制液压泵2的排量的排量控制单元以及用于驱动液压泵2转动的发动机1。控制装置18用于获取当前工况下发动机1的实际工作转速以及液压泵2的实际最高工作压力并根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵2的最大允许排量以根据最大允许排量控制液压泵2的实际排量。

[0029] 该驱动系统的控制装置18根据当前工况下发动机1的实际工作转速以及液压泵2的实际最高工作压力来计算并控制液压泵2的实际排量，从而使得液压泵2的功率可以实时与发动机1的功率相匹配，从而有效避免因抛撒装置在工作过程中负载过大而造成液压泵的工作压力过高而带来的发动机的熄火问题。而且该驱动系统利用控制装置自动获取发动机的实际工作转速以及液压泵2的实际最高工作压力并自动对液压泵2的排量进行控制从而实现自动化控制，降低人为操作失误。

[0030] 为了准确获取发动机的实际工作转速，如图1所示，本实施例的驱动系统还包括转速传感器10。转速传感器10用于采集发动机的实际工作转速并将实际工作转速发送至控制装置。

[0031] 同样地，为了准确获取液压泵2的实际最高工作压力，本实施例的驱动系统还包括压力传感器11。压力传感器11用于采集液压泵2的实际工作压力并将实际工作压力发送至控制装置。

[0032] 为了精确计算出液压泵的最大允许排量，如图2所示，本实施例的控制装置18包括发动机扭矩计算模块182和液压泵排量计算模块181。其中，发动机扭矩计算模块182用于根据实际工作转速计算得出发动机1的最大输出扭矩Tmax。液压泵排量计算模块181用于根据最大输出扭矩Tmax以及实际最高工作压力计算得出液压泵2的最大允许排量Vc。

[0033] 发动机扭矩计算模块182可以是发动机1的外特性曲线或者基于外特性曲线得到的数据表或公式。液压泵排量计算模块181为液压泵的排量计算公式。

[0034] 如图2所示，在计算得到液压泵2的最大允许排量Vc后还需要根据该最大允许排量Vc对液压泵2的实际排量进行精确控制。优选地，本实施例的控制装置采用反馈控制的方法对液压泵2的排量进行控制。

[0035] 为了实现对液压泵2的排量进行反馈控制，本实施例的控制装置还包括比较模块183。而如图1所示，液压泵2的排量控制单元包括电磁控制阀15。电磁控制阀15的电磁控制端15A的控制电流的大小决定液压泵2的排量。因此在计算得到液压泵2的最大允许排量Vc后(此处的最大允许排量指的是液压泵在当前转速以及当前测得的最大工作压力下的最大允许排量，并不是液压泵2的最大排量)，控制装置计算得到与最大允许排量Vc对应的最大控制电流ic。比较模块183对最大控制电流与电磁控制阀15的实际控制电流id进行比较并根据比较结果对电磁控制阀15的控制电流进行控制，具体地，通过电磁控制阀15的电磁控制端放大器17来控制器电磁控制端的电流大小。

[0036] 下面根据图1对液压泵1的排量调节过程进行详细说明。梭阀7的两个进油口分别连接液压泵2和齿轮泵9的出口端，梭阀7的出油口用于提供满足一定压力的控制油。压力切断阀16和电磁控制阀15常态下在右位工作。梭阀7的出油口的控制油一部分经上节流口8进入上变量油缸4，一部分经电磁控制阀15、压力切断阀16和下节流口5进入下变量油缸3，由于下变量油缸3的作用面积大于上变量油缸4的作用面积，所以在泵1正常启动后液压泵2的排量总是在最小排量Vgmin位置。当电磁控制阀15得电之后液压泵2的排量从最小排量Vgmin向最大排量Vgmax变化，电磁控制阀15的电流越大液压泵2的排量越大。液压泵2出油口接抛洒马达14，抛洒马达14两端并联补油单向阀13，抛洒马达14出油口接油箱12。

[0037] 具体地，当实际控制电流id小于最大控制电流ic时,说明此时液压泵的功率小于此时发动机的功率，因此继续按照该实际控制电流id进行控制。当实际控制电流id大于最大控制电流ic时,说明此时液压泵的功率大于此时发动机的功率，为避免发动机熄火，需要减小控制电流，即可按照该最大控制电流ic进行控制。

[0038] 如图3所示，本实施例的抛撒装置的驱动系统的控制方法，包括如下步骤：

[0039] 步骤101：获取当前工况下发动机1的实际工作转速以及液压泵2的输出油液的实际最高工作压力；

[0040] 步骤102：根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量；

[0041] 步骤103：根据最大允许排量控制排量控制单元动作以控制液压泵的实际排量。

[0042] 该控制方法根据当前工况下发动机1的实际工作转速以及液压泵2的实际最高工作压力来计算并控制液压泵2的实际排量，从而使得液压泵2的功率可以实时与发动机1的功率相匹配，从而有效避免因抛撒装置在工作过程中负载过大而造成液压泵的工作压力过高而带来的发动机的熄火问题。

[0043] 在一些实施例中，根据实际工作转速和实际最高工作压力计算得出液压泵在当前工况的最大允许排量包括：根据实际工作转速计算得出发动机的最大输出扭矩，根据最大输出扭矩与实际最高工作压力计算得出液压泵的最大允许排量。

[0044] 在至少一个实施例中，根据发动机的外特性曲线计算发动机在实际工作转速时的最大输出扭矩。

[0045] 在一些实施例中，根据最大允许排量控制电磁控制阀的控制电流包括：获取电磁控制阀的实际控制电流；根据最大允许排量计算得出该最大允许排量对应的电磁控制阀的最大控制电流，并比较最大控制电流和实际控制电流，根据比较结果对电磁控制阀的控制电流进行控制。

[0046] 本实施例还提供一种抛沙灭火车，包括抛撒装置和如以上实施例描述的抛撒装置的驱动系统，驱动系统用于控制抛撒装置工作。由于抛沙灭火车的抛撒装置在工作过程中需要将沙土堆中的沙土抛撒至着火处，而当沙土堆中有石块等坚硬的物质时会给抛撒装置造成极大的负载压力，从而会导致发送机熄火。因此本实施例的抛撒装置的驱动系统是专门针对抛沙灭火车的运行工况而设计的。

[0047] 图1示出本实施例的驱动系统的液压控制单元的结构示意图。该液压控制单元包括发动机1、液压泵2以及齿轮泵9。发动机1带动液压泵2以及齿轮泵9转动，而且液压泵2和齿轮泵9通过液压油过滤器6从油箱12吸油。下变量油缸3和上变量油缸4共同控制液压泵2的排量大小。

[0048] 梭阀7的两个进油口分别连接液压泵2和齿轮泵9的出口端，梭阀7的出油口用于提供满足一定压力的控制油。压力切断阀16和电磁控制阀15常态下在右位工作。梭阀7的出油口的控制油一部分经上节流口8进入上变量油缸4，一部分经电磁控制阀15、压力切断阀16和下节流口5进入下变量油缸3，由于下变量油缸3的作用面积大于上变量油缸4的作用面积，所以在泵1正常启动后液压泵2的排量总是在最小排量Vgmin位置。当电磁控制阀15得电之后液压泵2的排量从最小排量Vgmin向最大排量Vgmax变化，电磁控制阀15的电流越大液压泵2的排量越大。液压泵2出油口接抛洒马达14，抛洒马达14两端并联补油单向阀13，抛洒马达14出油口接油箱12。

[0049] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。