減少液壓器械中的挖掘力的制作方法
【專利說明】減少液壓器械中的挖掘力
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請是題為“用于控制作業(yè)器械的液壓系統(tǒng)”(Hydraulic System ForControlling a Work Implement)的第13/721719號美國專利申請的部分接續(xù)案并且要求其優(yōu)先權(quán),針對所有目的,該案以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及液壓器械,尤其涉及提高具有動臂、斗桿和鏟斗聯(lián)動裝置的機(jī)器的性能和燃料經(jīng)濟(jì)性,所述機(jī)器包括挖掘機(jī)和反鏟裝載機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)操作液壓裝置時(shí),當(dāng)配置突然發(fā)生變化導(dǎo)致液壓動臂缸排空時(shí),可能會出現(xiàn)狀況。例如,當(dāng)挖掘鏟斗在挖掘開始時(shí)與地面發(fā)生接觸,包括器械重量支撐在內(nèi)的鏟斗反作用力會通過斗桿進(jìn)行傳遞,并造成動臂以快于動臂缸能夠反應(yīng)的速度被推高。該向上的力可拉動動臂缸的桿和活塞,并在動臂缸的蓋端造成低壓情形。
[0005]EP1416096A1公開了一種監(jiān)測多種狀況的系統(tǒng),這些狀況包括動臂缸蓋端低壓,以將油從回流管線抽取到動臂缸蓋端?!?96參考文獻(xiàn)沒有公開液壓回路、部件以及控制系統(tǒng),其基于挖掘操作中的限定點(diǎn)為動臂缸蓋端計(jì)量流體以減少或消除動臂缸的排空。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,一種在汽缸經(jīng)歷低壓時(shí)將流體提供至器械中的汽缸的方法包括從第一流體源和第二流體源二者中將流體傳送至汽缸的蓋端,第一流體源在第一壓力下提供流體,該第一壓力高于來自第二流體源的第二壓力。該方法還可以包括識別在將流體從第一流體源和第二流體源二者中傳送至汽缸的蓋端時(shí)發(fā)生的條件,并且響應(yīng)于識別該條件,向閥發(fā)送信號,從而導(dǎo)致第二流體源與汽缸的蓋端斷開。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,一種減少挖掘機(jī)的動臂缸的蓋端發(fā)生排空的方法可包括將汽缸的蓋端連接至在第一壓力下的第一流體源,以將流體從第一流體源傳送至汽缸的蓋端,確定挖掘操作正在進(jìn)行中,并且,響應(yīng)于確定挖掘操作正在進(jìn)行中,將汽缸的蓋端連接至在第二壓力下的第二流體源,以將流體從第二流體源傳送至汽缸的蓋端。第二壓力低于第一壓力。在將汽缸的蓋端連接至第二流體源后,識別一種條件并且響應(yīng)于識別該條件將第二流體源與汽缸的蓋端斷開。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面,一種用于將流體提供至器械中的汽缸的設(shè)備可包括在高壓下提供流體的第一流體源、具有蓋端的汽缸、通過滑閥可控制地耦接至第一流體源的蓋端、蓋端壓力傳感器以及控制斗桿位置傳感器。第二流體源的壓力低于第一流體源的壓力。該設(shè)備還可以包括響應(yīng)于電信號進(jìn)行操作以選擇性地將第二流體源連接至蓋端的控制閥以及控制器,該控制器耦接至蓋端壓力傳感器、控制斗桿位置傳感器和控制閥,其中響應(yīng)于識別一種條件,控制器產(chǎn)生電信號來關(guān)閉控制閥而將第二流體源斷開。
[0009]這些和其他益處將通過說明書、附圖以及權(quán)利要求變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]圖1是在工地上的器械的視圖;
[0011 ]圖2是供圖1中的挖掘機(jī)使用的電動液壓回路的方框圖;
[0012]圖3是供圖1中的器械使用的另一電動液壓回路的方框圖;
[0013]圖4是供圖1中的器械使用的液壓回路的方框圖;
[0014]圖5是適于結(jié)合圖2和圖3的電動液壓回路使用的控制器的方框圖;
[0015]圖6是一種減少液壓器械中的挖掘力的方法的流程圖;
[0016]圖7是詳述圖6所示的方法的流程圖;以及
[0017]圖8是滑閥位移與滑閥開口標(biāo)稱值和修正值關(guān)系的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示出了在工地100上的示例性挖掘機(jī)102。盡管討論并描述了挖掘機(jī),但下面公開的技術(shù)和設(shè)備適用于任何使用動臂、斗桿和作業(yè)器械的應(yīng)用或配置和/或任何數(shù)量的其他動臂/斗桿/鏟斗機(jī)器,其包括但不限于鏟車和反向鏟,并可通過它們進(jìn)行實(shí)施,且可包括可具有單一或多個(gè)操作動臂的汽缸的機(jī)器。示出了挖掘機(jī)102,其鏟斗與作業(yè)表面104接觸。該簡圖中示出了挖掘機(jī)102,其中器械120具有動臂106和使動臂106上升以及下降的動臂缸108。器械120還具有斗桿110及其對應(yīng)的斗桿汽缸112以及作業(yè)器械(出于說明的目的,其示出為且以下簡稱為鏟斗114),以及鏟斗汽缸116。
[0019]各箭頭表示可存在于器械120的挖掘操作期間的重力、汽缸力和反作用力。器械120,包括但不限于動臂106、斗桿110和鏟斗114(及各自關(guān)聯(lián)的汽缸、液壓管線、樞軸等)的重量可由動臂缸108及由在與鏟斗接觸的點(diǎn)的作業(yè)表面104支撐在動臂樞軸118。理想地,至少在挖掘操作開始時(shí),器械120的大部分重量可由動臂缸108承擔(dān),使得鏟斗114的地面接合元件(未示出)可以用最小的摩擦力利索地進(jìn)入作業(yè)表面104。
[0020]然而,隨著挖掘操作進(jìn)行,以及通過卷曲鏟斗114、通過朝向動臂106和動臂樞軸118向內(nèi)牽引斗桿110或通過兩者而使鏟斗114插入并牽引穿過作業(yè)表面104,可以有向上的反作用力將鏟斗114和斗桿110向上提升,從而引起,在圖1中所示的視圖中,動臂106繞動臂樞軸118逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。
[0021]該轉(zhuǎn)動或提升可引起動臂缸桿(例如,圖2的160)被強(qiáng)行拉出動臂缸108。如下面將要更充分地討論,動臂缸桿160的該動作可導(dǎo)致動臂缸108的蓋端中流體的短暫空隙166。存在這種狀況時(shí),短暫空隙166或不一致會導(dǎo)致可用的動臂缸108的蓋端152內(nèi)加壓的流體的量不足,使得動臂缸暫時(shí)不再能夠?yàn)槠餍?20的重量提供提升和/或支撐。結(jié)果,至少一部分無支撐的器械重量會轉(zhuǎn)移到鏟斗/作業(yè)表面界面,并會使與鏟斗114進(jìn)入并通過作業(yè)表面104的移動相反的摩擦力或阻力大幅增大。操作者通常在挖掘時(shí)發(fā)出動臂提升指令,但系統(tǒng)的響應(yīng)可能無法足夠快到在這短暫的初始狀態(tài)下(一般不超過2-3秒)使動臂缸運(yùn)轉(zhuǎn),這可能至少部分歸因于缺少以彌補(bǔ)短暫空隙166按需加壓的流體。研究已經(jīng)表明,在該2-3秒間隔期間這個(gè)額外的摩擦力會導(dǎo)致在挖掘機(jī)102的整個(gè)操作中燃料消耗顯著增加。
[0022]現(xiàn)有的動臂缸蓋端止回閥,如圖2的止回閥168,可安裝以向動臂缸提供補(bǔ)充流體,但這些都通常太小而難以及時(shí)實(shí)現(xiàn)有意義的響應(yīng)。另外,由于這些止回閥168連接至桿端汽缸至油箱管線162,所以供給流體的壓力可能是不一致的或太低而無法壓制住具有足夠的流體體積的小尺寸的止回閥168。
[0023]為了解決這種情況,可在挖掘機(jī)102中使用控制器和/或?qū)S靡簤夯芈?未在圖1中示出)以迅速響應(yīng)與在動臂缸108的蓋端中的氣穴相關(guān)的條件并防止挖掘開始時(shí)過度的摩擦力,從而使得在一些機(jī)器中總?cè)剂瞎?jié)約5%或以上。
[0024]圖2是用在圖1的挖掘機(jī)中的電動液壓回路130的方框圖?;芈?30包括一個(gè)或多個(gè)主液壓栗132。
[0025]按照傳統(tǒng)的方式,栗132可以經(jīng)由流體管線134向具有單個(gè)閥138和140的斗桿滑閥136供給高壓流體,單個(gè)閥138和140分別將栗132連接到斗桿汽缸112的蓋端144和將桿端146連接到油箱管線148。
[0026]栗132還可以使用閥154和管線156經(jīng)由第一動臂缸閥芯150連接到動臂缸108的蓋端152上。動臂缸108的桿端158可以經(jīng)由管線162和閥164連接到油箱管線148上。止回閥168可以以常規(guī)的方式運(yùn)行,以允許流體在油箱管線148和動臂缸管線156之間流動。如以上所討論,這些止回閥通常在初始挖掘操作的瞬態(tài)過程中太小而難以有效或者如果增加尺寸則引起觸感和操作問題。
[0027]如圖所示,當(dāng)桿160在挖掘操作開始期間被拉出動臂缸108時(shí),流體在動臂缸108的蓋端152的供給無法通過閥154快速再補(bǔ)充并且可產(chǎn)生空隙區(qū)166。如上所討論的,這個(gè)空隙166可能存在幾秒鐘,在這期間,動臂缸108幾乎沒有提供提升以支撐器械120。
[0028]在圖2的實(shí)施例中,空隙166可以使