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CN102893035B - 用于建筑机械的液压泵控制系统 - Google Patents

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CN102893035B
CN102893035B CN201080066909.7A CN201080066909A CN102893035B CN 102893035 B CN102893035 B CN 102893035B CN 201080066909 A CN201080066909 A CN 201080066909A CN 102893035 B CN102893035 B CN 102893035B
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Volvo Construction Equipment AB
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Abstract

本发明公开了一种设置在诸如挖掘机的建筑机械上的液压泵控制系统。根据本发明的用于建筑机械的液压泵控制系统适于，能通过在初始阶段将必要量的液压流体从液压泵供应到液压马达，以使上部框架相对于基部支架等的摆动加速，以使诸如驱动马达的惯性本体旋转，而减少流量损失。

Description

用于建筑机械的液压泵控制系统
技术领域
本发明涉及一种设置在诸如挖掘机的建筑机械中的液压泵控制系统。更具体地，本发明涉及一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其可在初始阶段将需要多的液压流体从可变排量液压泵（下文简称为“液压泵”）供应到液压马达，以便当抵靠着下部行驶结构的上部框架转动或行驶马达为了行驶而加速时，使上部摆动结构的摆动运动加速。
背景技术
通常，液压建筑机械根据操作杆的操作速率控制可变排量液压泵的流量（这意味着，提供给阀芯的先导信号压力与操作杆的操作速率成比例，以切换控制液压流体流量的阀芯），以节约能源。另外，主要使用固定排量液压马达，并且可流入液压马达中的流量限制为由转数乘以液压马达容积所获得的值。
在这种液压系统中，如果操作员突然操作操作杆以使上部摆动结构摆动，如图1所示的曲线图中所示，液压马达的转数不足，不能处理液压泵初始产生的排出流量（在图中由虚线表示实际流入液压马达中的流量）。
此时，当在摆动加速阶段流入液压马达中的压力增加时，大量液压流体通过端口安全阀或主安全阀。在此情况下，因为产生的能量未全部转换成功，而是流量通过安全阀部分地返回到液压箱，所以发生流量损失（如阴影部分那样多的流量损失）。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一个实施例涉及一种用于建筑机械的液压泵控制系统，当由液压马达使上部摆动结构的摆动运动加速时，所述液压泵控制系统可通过在初始阶段减少供应到液压马达的流量来提高效率。
本发明的一个实施例涉及一种用于建筑机械的液压泵控制系统，甚至当操作员突然操作操作杆以使上部摆动结构摆动时，所述液压泵控制系统可通过减少流量供应率来减少冲击。
本发明的一个实施例涉及一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其在流量增加率不大于预定设定值的状态下不限制流量增加率，因此使操作员不能感觉到初始加速度的下降。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其包括可变排量液压泵、连接到液压泵的液压致动器、当由与操作杆的操作速率成比例的信号压力切换时控制供应到液压致动器的液压流体的控制阀、检测操作杆的操作速率的检测传感器、以及根据检测传感器的检测信号控制液压泵的排出流量的控制单元，所述液压泵控制系统包括：由检测传感器检测操作杆的操作速率的第一步骤；根据操作杆的操作速率计算液压泵所需要的流量的第二步骤；比较并确定计算的流量的水平和预设死区值的水平的第三步骤；如果计算的流量超过死区值，根据计算的需要流量计算流量增加率的第四步骤；比较并确定计算的流量增加率的水平和预设流量增加率极限值的水平的第五步骤；如果计算的流量增加率超过流量增加率极限值，将液压泵的排出流量设定为流量增加率极限值的第六步骤，所述流量增加率极限值小于液压泵根据操作速率所需要的流量；以及如果在第三步骤中计算的流量小于死区值，将液压泵的排出流量设定为根据操作速率所需要的流量的第七步骤，其中，在使由液压致动器驱动的上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，通过随着时间的推移限制液压泵的排出流量增加率来减少供应到液压致动器的流量。
根据本发明的另一方面，提供一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其包括可变排量液压泵、连接到液压泵的液压致动器、当由与操作杆的操作速率成比例的信号压力切换时控制供应到液压致动器的液压流体的控制阀、检测操作杆的操作速率的检测传感器、检测液压泵的排出压力的检测传感器、以及根据检测传感器的检测信号控制液压泵的排出流量的控制单元，所述液压泵控制系统包括：由检测传感器检测操作杆的操作速率和液压泵的排出压力的第一步骤；根据操作杆的操作速率计算液压泵所需要的流量的第二步骤；比较并确定由检测传感器检测的实际压力值的水平和预设压力极限值的水平的第三步骤；如果在第三步骤中检测的压力值大于压力极限值，将由从根据操作速率所需要的流量减去一个值所获得的值设定为液压泵的排出流量的第四步骤，所减去的值是由检测的压力值与压力极限值之间的差值乘以常数所获得的值；以及如果在第三步骤中检测的压力值小于压力极限值，将液压泵的排出流量设定为根据操作速率所需要的流量的第五步骤，其中，在使由液压马达驱动的上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，通过将液压泵的检测压力返回到液压泵的排出流量来减少供应到液压致动器的流量。
根据本发明的方面，液压泵控制系统可进一步包括安装在可变排量液压泵的排出流动通道中的检测传感器，以检测液压泵的排出压力，其中，使用检测的压力和液压泵的容积来计算扭矩，并且液压泵的容积减小，以便随着时间的推移限制计算的扭矩值的增加率。
在控制可变排量液压泵的排出流量的情况下，可设定指定的压力值，并且如果由检测传感器检测的实际压力值大于指定的压力值，可通过将实际检测的压力值与指定的压力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小液压泵的容积。
在控制可变排量液压泵的排出流量的情况下，可设定指定的扭矩值，并且如果计算的扭矩值大于指定的扭矩值，可通过将计算的扭矩值与指定的扭矩值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小液压泵的容积。
可使用由检测传感器检测的实际压力值和液压泵的排出流量来计算马力，并且可减少液压泵的排出流量，以便随着时间的推移限制计算的马力值的增加量。
在控制可变排量液压泵的排出流量的情况下，可设定指定的马力值，并且如果计算的马力值可能大于指定的马力值，可通过将计算的马力值与指定的马力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减少液压泵的排出流量。
有益效果
如以上根据本发明的方面配置的用于建筑机械的液压泵控制系统具有以下优点。
当由液压马达使上部摆动结构的摆动运动加速时，通过减少在初始阶段从液压泵供应到液压马达的液压流体的损失来提高效率，并因此可提高燃料消耗率。
甚至当操作员突然操作操作杆以使上部摆动结构摆动时，通过减少流量供应速率来减少冲击，并因此可增强操作的感觉。
另外，在流量增加率不大于预定的设定值的状态下，设定不限制流量增加率的死区区域，并因此可根据操作员的意图操作初始加速力。
附图说明
通过结合附图说明其优选实施例，本发明的以上目的、其他特征和优点将变得更清楚，其中：
图1是示出当由液压马达使建筑设备的上部摆动结构的摆动运动加速时，从液压泵初始供应到液压马达的部分流量损失的曲线图；
图2是应用到根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统的液压回路的示意图；
图3是示出根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统的操作的流程图；
图4是示出当在根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统中限制液压泵的流量增加率时，液压泵的需要排出速率与实际排出流量之间的关系的曲线图；以及
图5是示出根据本发明另一实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统的操作的流程图。
附图参考符号说明
1:发动机
2:可变排量液压泵
3:先导泵
4:液压致动器
5:操作杆
6:控制阀
7,8:检测传感器
9:控制单元
最佳实施方式
现在将结合附图详细描述本发明的优选实施例。在说明书中所限定的物质，例如具体的结构和元件，仅仅是为帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，而本发明并不限于下文中所公开的实施例。
根据图2至4所示的本发明实施例，一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其具有连接到发动机1和先导泵3的可变排量液压泵（下文中简称为“液压泵”）2、连接到液压泵2的液压致动器4（例如，液压马达）、当由与操作杆5的操作速率成比例的先导信号压力切换时控制供应到液压致动器4的液压流体的控制阀6（在图中，示出滑阀）、检测操作杆5的操作速率的检测传感器7和根据检测传感器7的检测信号控制液压泵2的排出流量的控制单元9，所述液压泵控制系统包括：由检测传感器7检测操作杆5的操作速率的第一步骤S100；根据操作杆5的操作速率计算液压泵2所需要的流量Q1的第二步骤S200；比较并确定计算的流量的水平和预设死区值的水平的第三步骤S300；如果计算的流量超过死区值，根据计算的需要流量计算流量增加率的第四步骤S400；比较并确定计算的流量增加率的水平和预设流量增加率极限值的水平的第五步骤S500；如果计算的流量增加率超过流量增加率极限值，将液压泵2的排出流量设定为流量增加率极限值的第六步骤S600，所述流量增加率极限值小于液压泵2根据操作速率所需要的流量；以及如果在第三步骤S300中计算的流量小于死区值，将液压泵2的排出流量设定为根据操作速率所需要的流量Q1的第七步骤S700，其中，在使由液压致动器4驱动的上部摆动结构（未示出）的摆动运动加速的情况下，通过随着时间的推移限制液压泵2的排出流量增加率来减少供应到液压致动器4的流量。
根据本发明实施例的液压泵控制系统可进一步包括安装在液压泵2的排出流动通道中的检测传感器8，以检测液压泵2的排出压力，其中，使用检测的压力和液压泵2的容积来计算扭矩，并且液压泵2的容积减小，以便随着时间的推移限制计算的扭矩值的增加率。
在控制液压泵2的排出流量的情况下，可设定指定的压力值，并且如果由检测传感器8检测的实际压力值大于指定的压力值，可通过将实际检测的压力值与指定的压力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小液压泵2的容积。
在控制液压泵2的排出流量的情况下，可设定指定的扭矩值，并且如果计算的扭矩值大于指定的扭矩值，可通过将计算的扭矩值与指定的扭矩值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小液压泵2的容积。
可使用由检测传感器8检测的实际压力值和液压泵2的排出流量来计算马力，并且可减少液压泵2的排出流量，以便随着时间的推移限制计算的马力值的增加量。
在控制液压泵2的排出流量的情况下，可设定指定的马力值，并且如果计算的马力值可能大于指定的马力值，可通过将计算的马力值与指定的马力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减少液压泵2的排出流量。
在图中，参考符号10表示比例控制阀，其改变由操作杆5提供的信号压力，使之与来自控制单元9的控制信号成比例，以控制液压泵2的排出流量。
在下文将结合附图详细描述根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统的使用示例。
如图3所示，由检测传感器7检测操作杆5的操作速率（见S100）。
如在S200，根据操作杆5的操作速率计算液压泵2所需要的排出流量Q1。即，由关系式或表格（未示出）计算相对于操作杆5操作速率的需要排出流量Q1。
如在S300，相互比较并确定计算的流量Q1的水平和预设死区值的水平。如果流量超过死区值，处理前进到下一步骤S400，并且如果流量未超过死区值，处理前进到S700。此时，如果液压泵2的排出流量不超过设定值，死区值设定为不限制流量增加率。
如在S400，如果计算的流量超过死区值，根据计算的需要流量Q1计算流量增加率。
如在S500，互相比较并确定计算的流量增加率（考虑到液压致动器4的容积而设定极限值）的水平和预设流量增加率极限值的水平。如果流量增加率超过流量增加率，处理前进到下一步骤S600，并且如果流量增加率未超过流量增加率，处理前进到S700。
如在S600，如果计算的流量增加率超过流量增加率极限值，将液压泵2的排出流量设定为小于流量Q1的流量增加率极限值，流量Q1是液压泵2根据操作速率所需要的流量。
如在S700，如果在第三步骤S300中计算的流量小于死区值，或如果在第五步骤S500中流量增加率小于流量增加率极限值，将液压泵2的排出流量设定为根据操作速率所需要的流量Q1。
如在S800，存储在第六步骤S600或第七步骤S700中设定的液压泵2的排出流量值。
如图4所示，按照根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统，如果通过液压致动器4的驱动使上部摆动结构的摆动加速，由检测传感器7检测由操作员操作的操作杆5的操作速率，并计算液压泵2所需要的流量Q1。
此时，如果计算的排出流量Q1不大于指定的值（即，死区值），根据操作速率所需要的流量Q1（由虚线表示）从液压泵2排出。相反，如果计算的排出流量Q1超过指定的值，限制流量增加率，并因此可减少液压泵2的实际排出流量（由实线表示）。
通过这样，即使限制液压泵2的排出流量增加率，也可减少如图4阴影部分那样多的供应到液压致动器4的流量。
根据图2至5所示的本发明另一实施例，一种用于建筑机械的液压泵控制系统，其具有连接到发动机1和先导泵3的可变排量液压泵2、连接到液压泵2的液压致动器4（例如，液压马达）、当由与操作杆5的操作速率成比例的信号压力切换时控制供应到液压致动器4的液压流体的控制阀6（在图中，示出滑阀）、检测操作杆5的操作速率的检测传感器7、检测液压泵2的排出压力的检测传感器8和根据检测传感器7的检测信号控制液压泵2的排出流量的控制单元9，所述液压泵控制系统包括：由检测传感器7和8检测操作杆5的操作速率和液压泵2的排出压力的第一步骤S1000；根据操作杆5的操作速率计算液压泵2所需要的流量Q1的第二步骤S2000；比较并确定由检测传感器8检测的实际压力值的水平和预设压力极限值的水平的第三步骤S3000；如果在第三步骤S3000中检测的压力值大于压力极限值，将由从根据操作速率所需要的流量Q1减去一个值所获得的值设定为液压泵2的排出流量的第四步骤S4000，所减去的值是由检测的压力值与压力极限值之间的差值乘以常数（增益系数）所获得的值；以及如果在第三步骤S3000中检测的压力值小于压力极限值，将液压泵2的排出流量设定为根据操作速率所需要的流量Q1的第五步骤S5000，其中，在使由液压马达4驱动的上部摆动结构的摆动加速的情况下，通过将液压泵2的检测压力返回到液压泵2的排出流量来减少供应到液压致动器4的流量。
在下文将结合附图详细描述根据本发明另一实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统的使用示例。
如图5所示，由检测传感器7检测操作杆5的操作速率，并由检测传感器8检测液压泵2的排出压力（见S1000）。
如在S2000，根据操作杆5的操作速率计算液压泵2所需要的排出流量Q1。即，由关系式或表格（未示出）计算相对于操作杆5操作速率的需要排出流量Q1。
如在S3000，互相比较由检测传感器8检测的实际压力值的水平和预设压力极限值的水平。如果实际压力值超过压力极限值，处理前进到下一步骤S4000，并且如果实际压力值小于预设压力极限值，处理前进到S5000。此时，作为实际压力值，可使用由压力乘以容积所获得的扭矩值。压力极限值意味着，压力值设定为在不妨碍设备功能的情况下，减少到液压致动器4一侧上的端口安全阀的流量的损失。
如在S4000，如果在第一步骤S1000中由检测传感器8检测的压力值大于压力极限值，将通过从根据操作速率所需要的流量Q1减去一个值所获得的值设定为液压泵的排出流量，所减去的值是将检测压力值与压力极限值之间的差值乘以常数（增益系数）获得的值（（需要流量Q1-（检测压力值-压力极限值）×增益系数））。
如上所述，按照根据本发明另一实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统，在使由液压致动器4驱动的上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，可通过将由检测传感器检测的液压泵2的排出压力返回到液压泵2的排出流量来减少供应到液压致动器4的流量。
工业适用性
如从以上描述清楚的是，按照根据本发明实施例的用于建筑机械的液压泵控制系统，在由液压马达使上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，通过随着时间的推移限制液压泵的排出流量增加率防止流量的损失，来提高燃料消耗率。
另外，甚至当操作员突然操作操作杆以使上部摆动结构摆动时，通过减少流量供应率可增强操作的感觉。如果流量增加率不大于预定值，设定不限制流量增加率的死区区域，并因此可根据操作员的意图操作初始加速力。

Claims (6)

1.一种用于建筑机械的液压泵控制系统，包括可变排量液压泵、连接到所述液压泵的液压致动器、当由与操作杆的操作速率成比例的信号压力切换时控制供应到所述液压致动器的液压流体的控制阀、检测所述操作杆的操作速率的检测传感器、以及根据所述检测传感器的检测信号控制所述液压泵的排出流量的控制单元，所述液压泵控制系统包括：
由所述检测传感器检测所述操作杆的操作速率的第一步骤；
根据所述操作杆的操作速率计算所述液压泵所需要的流量的第二步骤；
比较并确定所述计算的流量的水平和预设死区值的水平的第三步骤；
如果所述计算的流量超过所述死区值，根据所述计算的需要流量计算流量增加率的第四步骤；
比较并确定所述计算的流量增加率的水平和预设流量增加率极限值的水平的第五步骤；
如果所述计算的流量增加率超过所述流量增加率极限值，将所述液压泵的排出流量设定为所述流量增加率极限值的第六步骤，所述流量增加率极限值小于所述液压泵根据所述操作速率所需要的流量；以及
如果在所述第三步骤中所述计算的流量小于所述死区值，将所述液压泵的排出流量设定为根据所述操作速率所需要的流量的第七步骤，
其中，在使由所述液压致动器驱动的上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，通过随着时间的推移限制所述液压泵的排出流量增加率，来减少供应到所述液压致动器的流量；
所述的用于建筑机械的液压泵控制系统进一步包括安装在所述可变排量液压泵的排出流动通道中的检测传感器，以检测所述液压泵的排出压力，
其中，使用所述检测的压力和所述液压泵的容积来计算扭矩，并且减小所述液压泵的容积，以便随着时间的推移限制所述计算的扭矩值的增加率。
2.如权利要求1所述的用于建筑机械的液压泵控制系统，其中，在控制所述可变排量液压泵的排出流量的情况下，设定指定的压力值，并且如果由所述检测传感器检测的实际压力值大于所述指定的压力值，通过将所述实际检测的压力值与所述指定的压力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小所述液压泵的容积。
3.如权利要求1所述的用于建筑机械的液压泵控制系统，其中，在控制所述可变排量液压泵的排出流量的情况下，设定指定的扭矩值，并且如果计算的扭矩值大于所述指定的扭矩值，通过将所述计算的扭矩值与所述指定的扭矩值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小所述液压泵的容积。
4.如权利要求1所述的用于建筑机械的液压泵控制系统，其中，使用由所述检测传感器检测的实际压力值和所述液压泵的排出流量来计算马力，并减少所述液压泵的排出流量，以便随着时间的推移限制所述计算的马力值的增加量。
5.如权利要求4所述的用于建筑机械的液压泵控制系统，其中，在控制所述可变排量液压泵的排出流量的情况下，设定指定的马力值，并且如果计算的马力值大于所述指定的马力值，通过将所述计算的马力值与所述指定的马力值之间的差值乘以指定的常数，并将乘法运算的结果返回到液压流量控制信号来减小所述液压泵的排出流量。
6.一种用于建筑机械的液压泵控制系统，包括可变排量液压泵、连接到所述液压泵的液压致动器、当由与操作杆的操作速率成比例的信号压力切换时控制供应到所述液压致动器的液压流体的控制阀、检测所述操作杆的操作速率的检测传感器、检测所述液压泵的排出压力的检测传感器、以及根据所述检测传感器的检测信号控制所述液压泵的排出流量的控制单元，所述液压泵控制系统包括：
由所述检测传感器检测所述操作杆的操作速率和所述液压泵的排出压力的第一步骤；
根据所述操作杆的操作速率计算所述液压泵所需要的流量的第二步骤；
比较并确定由所述检测传感器检测的实际压力值的水平和预设压力极限值的水平的第三步骤；
如果在所述第三步骤中检测的压力值大于所述压力极限值，将由从根据所述操作速率所需要的流量减去一个值所获得的值设定为所述液压泵的排出流量的第四步骤，所述减去的值是由所述检测的压力值与所述压力极限值之间的差值乘以常数所获得的值；以及
如果在所述第三步骤中检测的压力值小于所述压力极限值，将所述液压泵的排出流量设定为根据所述操作速率所需要的流量的第五步骤，
其中，在使由所述液压致动器驱动的上部摆动结构的摆动运动加速的情况下，通过将所述液压泵的检测压力返回到所述液压泵的排出流量，来减少供应到所述液压致动器的流量。
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