專利名稱：裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)和控制方法，屬于裝載機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于礦場(chǎng)、基建、道路維修等施工場(chǎng)合，主要是以鏟裝土石、礦物等散狀物料為主。由于其操作簡(jiǎn)單便捷，可大量節(jié)省人力，提高工作效率，裝載機(jī)已經(jīng)成為重要的工程機(jī)械。隨著裝載機(jī)的應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越大，人們對(duì)它的性能指標(biāo)也要求越來(lái)越高，高效、低耗、舒適性、智能化是裝載機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)?，F(xiàn)有技術(shù)中，裝載機(jī)液壓系統(tǒng)包括工作泵、動(dòng)臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸、安全閥、濾油器、雙作用安全閥、動(dòng)臂手動(dòng)聯(lián)滑閥、轉(zhuǎn)斗手動(dòng)聯(lián)滑閥以及開(kāi)式油箱。裝載作業(yè)過(guò)程包括行駛、鏟掘、動(dòng)臂舉升、落鏟斗、落動(dòng)臂等進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，其中鏟掘過(guò)程需要最大的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，降落過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)仍然驅(qū)動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)且不能回收動(dòng)臂下落的勢(shì)能，制動(dòng)過(guò)程也無(wú)法回收裝載機(jī)的動(dòng)能，因而裝載機(jī)的油耗高、裝載作業(yè)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、降低裝載機(jī)的油耗、提高裝載作業(yè)效率的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)和控制方法。其技術(shù)方案為
一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)，所述裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)包括電控單元、液壓控制單元、動(dòng)臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸、高壓蓄能器、低壓蓄能器、濾油器、液壓泵、壓力傳感器、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，其特征在于
所述液壓控制單元集成安裝有第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第一安全閥、第二安全閥、第三安全閥、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥、第一電磁比例換向閥、第二電磁比例換向閥、第三電磁比例換向閥、第四電磁比例換向閥；
所述電控單元的輸入端與壓力傳感器、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)連接，電控單元的輸出端與液壓控制單元上的第一電磁換向閥電磁線圈、第二電磁換向閥電磁線圈、第一電磁比例換向閥電磁線圈、第二電磁比例換向閥電磁線圈、第三電磁比例換向閥電磁線圈、第四電磁比例換向閥電磁線圈連接；
電控單元采用單片機(jī)，壓力傳感器是O 5V電壓輸出型壓力傳感器或4 20mA電流輸出型壓力傳感器。高壓蓄能器采用氣囊式蓄能器，最高工作壓力Pmax是18 35MPa,低壓蓄能器采用充氣式蓄能器，低壓蓄能器的工作壓力范圍是O. 5 3 MPa。一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
步驟S100、檢測(cè)各個(gè)傳感器信號(hào)a.檢測(cè)制動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，b.檢測(cè)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)信號(hào)，
c.檢測(cè)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)信號(hào)，d.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)，e.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)；
步驟S200、判斷裝載機(jī)是否制動(dòng)當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為裝載機(jī)制動(dòng)，進(jìn)行步驟S201，否則，判斷為裝 載機(jī)未制動(dòng)，進(jìn)行步驟S300 ；
步驟S201，進(jìn)行制動(dòng)能量回收過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，由液壓泵將制動(dòng)能量回收以高壓液壓油的方式存儲(chǔ)在高壓蓄能器中；
步驟S202，判斷制動(dòng)能量回收過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S201，否則，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S300，判斷動(dòng)臂是否上升當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S301，否則，判斷為非動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S400 ；
步驟S301，動(dòng)臂上升過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，同時(shí)控制第一電磁比例換向閥電磁線圈的通電電流，使來(lái)自液壓泵和高壓蓄能器的液壓油合流進(jìn)入動(dòng)臂油缸的大腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂上升；
步驟S302，判斷動(dòng)臂上升過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S301，否則，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S400，判斷動(dòng)臂是否下降當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S401，否則，判斷為非動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S500 ;
步驟S401，動(dòng)臂下降過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，同時(shí)控制第二電磁比例換向閥電磁線圈的通電電流，使來(lái)自液壓泵和高壓蓄能器的液壓油合流進(jìn)入動(dòng)臂油缸的小腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂下降；
步驟S402，判斷動(dòng)臂下降過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S401，否則，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S500，判斷轉(zhuǎn)斗是否上轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S501，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S600 ；
步驟S501，轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，同時(shí)控制第三電磁比例換向閥電磁線圈的通電電流，使來(lái)自液壓泵和高壓蓄能器的液壓油合流進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸的大腔，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)；
步驟S502，判斷轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S501，否則，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S600，判斷轉(zhuǎn)斗是否下轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S601，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S700 ；
步驟S601，轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，同時(shí)第四電磁比例換向閥電磁線圈通電電流，液壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸的小腔，使轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)；
步驟S602，判斷轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，判斷為工作過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S601，否則，判斷為工作過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S700，高壓蓄能器壓力檢測(cè)檢測(cè)壓力傳感器的輸出信號(hào)，并計(jì)算高壓蓄能器的壓力檢測(cè)值；
步驟S800，判斷高壓蓄能器是否需要蓄能當(dāng)高壓蓄能器的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷高壓蓄能器需要蓄能，進(jìn)行步驟S801，否則，判斷高壓蓄能器不需要蓄能，進(jìn)行步驟S803 ；
步驟S801，高壓蓄能器蓄能過(guò)程控制電控單元控制第二電磁換向閥電磁線圈通電，從液壓泵泵出的高壓液壓油儲(chǔ) 存到高壓蓄能器中；
步驟S802，判斷是否終止蓄能當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合、或高壓蓄能器的壓力檢測(cè)值大于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷為高壓蓄能器蓄能過(guò)程終止，返回到步驟S100，否則，判斷為高壓蓄能器繼續(xù)蓄能，返回到步驟S801 ；
步驟S803，液壓泵卸荷控制電控單元控制第一電磁換向閥電磁線圈通電，液壓泵卸
荷；
步驟S804，判斷液壓泵卸荷是否終止當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合、或高壓蓄能器的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷為液壓泵卸荷過(guò)程終止，返回到步驟S100，否則，判斷為液壓泵繼續(xù)卸荷，返回到步驟S803。步驟S700中所述的高壓蓄能器的壓力檢測(cè)值是8 24次循環(huán)采樣周期內(nèi)采樣的平均值，循環(huán)采樣周期是由系統(tǒng)時(shí)鐘確定的一個(gè)固定時(shí)間值，循環(huán)采樣周期范圍是I IOms0步驟S800、步驟S802、步驟S804中高壓蓄能器最高壓力Pmax取值范圍是18 35MPa0本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)通過(guò)電控單元檢測(cè)制動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)、壓力傳感器信號(hào)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)信號(hào)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)信號(hào)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)，判斷駕駛員的操作意圖以及裝載機(jī)所處的工作狀態(tài)，并通過(guò)電控單元分別向第一電磁換向閥電磁線圈、第二電磁換向閥電磁線圈、第一電磁比例換向閥電磁線圈、第二電磁比例換向閥電磁線圈、第三電磁比例換向閥電磁線圈、第四電磁比例換向閥電磁線圈輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂上升、下降、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)過(guò)程控制，裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量回收、動(dòng)臂下降過(guò)程中勢(shì)能回收、高壓蓄能器能量?jī)?chǔ)存過(guò)程的控制、液壓泵卸荷控制，降低了裝載機(jī)的燃油消耗，提高了裝載機(jī)的工作效率。


圖I是本發(fā)明的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法流程 圖中1.第一電磁換向閥，Ia.第一電磁換向閥電磁線圈，2.第一單向閥，3.第二電磁換向閥，3a.第二電磁換向閥電磁線圈，4.第一電磁比例換向閥，4a.第一電磁比例換向閥電磁線圈,5.第二電磁比例換向閥，5a.第二電磁比例換向閥電磁線圈，6.液壓泵，7.液壓控制單元，8.第三單向閥，9.第三安全閥，10.第二單向閥，11.第二安全閥，12.第三電磁比例換向閥，12a.第三電磁比例換向閥電磁線圈，13.轉(zhuǎn)斗油缸，14.第四電磁比例換向閥，14a.第四電磁比例換向閥電磁線圈，15.低壓蓄能器，16.第一安全閥，17.動(dòng)臂油缸，18.高壓蓄能器，19.壓力傳感器，20.濾油器，21.電控單元，22.制動(dòng)開(kāi)關(guān)，23.動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)，24.動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)，25.轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，26.轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
如圖I所示 ，本發(fā)明的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)包括液壓控制單元7、電控單元21、動(dòng)臂油缸17、轉(zhuǎn)斗油缸13、高壓蓄能器18、低壓蓄能器15、濾油器20、液壓泵6、壓力傳感器19、制動(dòng)開(kāi)關(guān)22、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26，其特征在于
液壓控制單元7包括第一單向閥2、第二單向閥10、第三單向閥8、第一安全閥16、第二安全閥11、第三安全閥9、第一電磁換向閥I、第二電磁換向閥3、第一電磁比例換向閥4、第二電磁比例換向閥5、第三電磁比例換向閥12、第四電磁比例換向閥14。電控單元21采用單片機(jī)，電控單元21的輸入端與壓力傳感器19、制動(dòng)開(kāi)關(guān)22、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26連接，電控單元21的輸出端與液壓控制單元7上的第一電磁換向閥電磁線圈la、第二電磁換向閥電磁線圈3a、第一電磁比例換向閥電磁線圈4a、第二電磁比例換向閥電磁線圈5a、第三電磁比例換向閥電磁線圈12a、第四電磁比例換向閥電磁線圈14a連接。壓力傳感器是O 5V電壓輸出型壓力傳感器，并且O 5V對(duì)應(yīng)O 40MPa的壓力范圍。高壓蓄能器采用氣囊式蓄能器，最高工作壓力Pmax=31. 5MPa，低壓蓄能器采用充氣式蓄能器，低壓蓄能器的工作壓力范圍是O. 5 3 Mpa0如圖2所示，本發(fā)明裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟
步驟S100、檢測(cè)各個(gè)傳感器信號(hào)a.檢測(cè)制動(dòng)開(kāi)關(guān)22信號(hào)，b.檢測(cè)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23信號(hào)，c.檢測(cè)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24信號(hào)，d.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25信號(hào)，e.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26信號(hào)；
步驟S200、判斷裝載機(jī)是否制動(dòng)當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)22閉合時(shí)，判斷為裝載機(jī)制動(dòng)，進(jìn)行步驟S201，否則，判斷為裝載機(jī)未制動(dòng)，進(jìn)行步驟S300 ；
步驟S201，進(jìn)行制動(dòng)能量回收控制電控單元21控制第二電磁換向閥電磁線圈3a通電，高壓液壓油從液壓泵6的出油口泵出，經(jīng)過(guò)單向閥2、第二電磁換向閥3的P3和T3油口進(jìn)入高壓蓄能器18，使高壓蓄能器18的壓力升高，將裝載機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣壓勢(shì)能存儲(chǔ)在高壓蓄能器18中；
步驟S202，判斷制動(dòng)能量回收過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)22閉合時(shí)，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S201，否則，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S300，判斷動(dòng)臂是否上升當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S301，否則，判斷為非動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S400 ;
步驟S301，動(dòng)臂上升過(guò)程控制電控單元21控制第一電磁換向閥電磁線圈4a通電電流，第一電磁比例換向閥電磁線圈4a通電后，高壓液壓油從高壓蓄能器18流出，經(jīng)過(guò)第一電磁比例換向閥4的P4、A4油口進(jìn)入動(dòng)臂油缸17大腔，動(dòng)臂舉升速度可通過(guò)改變第一電磁比例換向閥電磁線圈4a的通電電流大小進(jìn)行調(diào)節(jié)；與此同時(shí),第二電磁換向閥3通電，第二電磁換向閥電磁線圈3a通電后將來(lái)自液壓泵6的高壓液壓油經(jīng)單向閥2、第二電磁換向閥3的P3、T3油口、第一電磁比例換向閥4的P4、A4油口后，與從高壓蓄能器18流出的高壓液壓油合流，進(jìn)入動(dòng)臂油缸17的大腔，使動(dòng)臂舉升過(guò)程中在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的情況下，加速動(dòng)臂舉升速度，提高裝載效率，而動(dòng)臂油缸17小腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通過(guò)第一電磁比例換向閥 4的B4油口、T4油口進(jìn)入低壓蓄能器15 ；
步驟S302，判斷動(dòng)臂上升過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S301，否則，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S400，判斷動(dòng)臂是否下降當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S401，否則，判斷為非動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S500 ；
步驟S401，動(dòng)臂下降過(guò)程控制電控單元21控制第二電磁比例換向閥電磁線圈5a通電電流，第二電磁比例換向閥電磁線圈5a通電后，高壓液壓油從高壓蓄能器18流出，經(jīng)過(guò)第二電磁比例換向閥5的P5、A5油口進(jìn)入動(dòng)臂油缸17小腔，而動(dòng)臂油缸17大腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通過(guò)第二電磁比例換向閥5的B5油口、T5油口進(jìn)入低壓蓄能器15，使低壓蓄能器15內(nèi)氣體壓力升高，從而可以將動(dòng)臂下降過(guò)程中的重力勢(shì)能以氣體壓力勢(shì)能的方式儲(chǔ)存在低壓蓄能器15中，動(dòng)臂下落速度可通過(guò)改變第二電磁比例換向閥電磁線圈5a的通電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；
步驟S402，判斷動(dòng)臂下降過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S401，否則，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S500，判斷轉(zhuǎn)斗是否上轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S501，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S600 ；
步驟S501，轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元21控制第三電磁比例換向閥電磁線圈12a的通電電流，第三電磁比例換向閥電磁線圈12a通電后，高壓液壓油從高壓蓄能器18流出，經(jīng)過(guò)第三電磁比例換向閥12的P12、A12油口進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸13的大腔，動(dòng)臂舉升速度可通過(guò)改變第三電磁比例換向閥電磁線圈12a的通電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；與此同時(shí)，第二電磁換向閥電磁線圈3a通電，第二電磁換向閥電磁線圈3a通電后將來(lái)自液壓泵6的高壓液壓油經(jīng)單向閥2、第二電磁換向閥3的P3、T3油口后，與從高壓蓄能器18流出的高壓液壓油合流，進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸13的大腔，使轉(zhuǎn)斗舉升過(guò)程在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的情況下，加速轉(zhuǎn)斗舉升速度，提高裝載效率，而轉(zhuǎn)斗油缸13小腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通過(guò)第三電磁比例換向閥12的Β12油口、Τ12油口進(jìn)入低壓蓄能器15 ；
步驟S502，判斷轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S501，否則，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；
步驟S600，判斷轉(zhuǎn)斗是否下轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S601，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S700 ；
步驟S601，轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元21控制第四電磁比例換向閥電磁線圈14a的通電電流，第四電磁比例換向閥電磁線圈14a通電后，高壓液壓油從高壓蓄能器18流出，經(jīng)過(guò)第四電磁比例換向閥14的P14、A14油口進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸13的小腔，轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)速度可通過(guò)改變第四電磁比例換向閥電磁線圈14a的通電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；與此同時(shí)，第二電磁換向閥電磁線圈3a通電，第二電磁換向閥電磁線圈3a通電后將來(lái)自液壓泵6的高壓液壓油經(jīng)單向閥2、第二電磁換向閥3的P3、T3油口后，與從高壓蓄能器18流出的高壓液壓油合流，進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸13的小腔，而轉(zhuǎn)斗油缸13大腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通過(guò)第四電磁比例換向閥14的Β14油口、Τ14油口進(jìn)入低壓蓄能器15中；
步驟S602，判斷轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26閉合時(shí)，判斷為工作過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S601，否則，判斷為工作過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；步驟S700，高壓蓄能器18壓力 檢測(cè)檢測(cè)壓力傳感器19的輸出信號(hào)，并計(jì)算高壓蓄能器18的壓力檢測(cè)值；
步驟S800，判斷高壓蓄能器是否需要蓄能當(dāng)高壓蓄能器18的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷高壓蓄能器18需要蓄能，進(jìn)行步驟S801，否則，判斷高壓蓄能器18不需要蓄能，進(jìn)行步驟S803 ；
步驟S801，高壓蓄能器18蓄能過(guò)程控制電控單元21控制第二電磁換向閥電磁線圈3a通電，從液壓泵6泵出的高壓液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器18中；
步驟S802，判斷是否終止蓄能當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26閉合、或高壓蓄能器18的壓力檢測(cè)值大于設(shè)定的高壓最高壓力Pmax時(shí)，判斷為高壓蓄能器18蓄能過(guò)程終止，返回到步驟S100，否則，判斷為高壓蓄能器18繼續(xù)蓄能，返回到步驟S801 ；
步驟S803，液壓泵6卸荷控制電控單元21控制第一電磁換向閥電磁線圈Ia通電，液壓泵6卸荷；
步驟S804，判斷液壓泵6卸荷是否終止當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)23閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)24閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)25閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)26閉合、或高壓蓄能器18的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的最高壓力Pmax時(shí)，判斷為液壓泵6卸荷過(guò)程終止，返回到步驟S100，否則，判斷為液壓泵6繼續(xù)卸荷，返回到步驟S803。步驟S700中所述的高壓蓄能器18的壓力檢測(cè)值是16次循環(huán)采樣周期內(nèi)采樣的平均值，循環(huán)采樣周期是由系統(tǒng)時(shí)鐘確定的一個(gè)固定時(shí)間值，循環(huán)采樣周期范圍是5 ms。步驟S800、步驟S802、步驟S804中高壓蓄能器最高壓力Pmax取值是35MPa。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)，所述裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)包括液壓控制單元(7)、電控單元(21)、動(dòng)臂油缸(17)、轉(zhuǎn)斗油缸(13)、高壓蓄能器(18)、低壓蓄能器(15)、濾油器(20)、液壓泵(6)、壓力傳感器(19)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)(22)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)，其特征在于 所述液壓控制單元(7)集成安裝有第一單向閥(2)、第二單向閥(10)、第三單向閥(8)、第一安全閥(16)、第二安全閥(11)、第三安全閥(9)、第一電磁換向閥(I)、第二電磁換向閥(3)、第一電磁比例換向閥(4)、第二電磁比例換向閥(5)、第三電磁比例換向閥(12)、第四電磁比例換向閥(14)； 所述電控單元(21)的輸入端與壓力傳感器(19)的輸出測(cè)量電信號(hào)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)(22)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)連接，電控單元(21)的輸出端與液壓控制單元(7 )上的第一電磁換向閥電磁線圈(I a )、第二電磁換向閥電磁線圈(3a)、第一電磁比例換向閥電磁線圈(4a)、第二電磁比例換向閥電磁線圈(5a)、第三電磁比例換向閥電磁線圈(12a)、第四電磁比例換向閥電磁線圈(14a)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述電控單元(21)采用單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器(19)是4 20mA電流輸出型壓力傳感器。
4.如權(quán)利要求I所述的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器(19)是0 5V電壓輸出型壓力傳感器。
5.一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟 步驟S100，檢測(cè)各個(gè)傳感器信號(hào)a.檢測(cè)制動(dòng)開(kāi)關(guān)(22)信號(hào)，b.檢測(cè)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)信號(hào)，c.檢測(cè)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)信號(hào)，d.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)信號(hào)，e.檢測(cè)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)信號(hào)； 步驟S200，判斷裝載機(jī)是否制動(dòng)當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)(22)閉合時(shí)，判斷為裝載機(jī)制動(dòng)，進(jìn)行步驟S201，否則，判斷為裝載機(jī)非制動(dòng)，進(jìn)行步驟S300 ；步驟S201，進(jìn)行制動(dòng)能量回收過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，由液壓泵(6)將制動(dòng)能量回收以高壓液壓油的方式存儲(chǔ)在高壓蓄能器(18)中；步驟S202，判斷制動(dòng)能量回收過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)(22)閉合時(shí)，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S201，否則，判斷為制動(dòng)能量回收過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ； 步驟S300，判斷動(dòng)臂是否上升當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S301，否則，判斷為非動(dòng)臂上升，進(jìn)行步驟S400 ； 步驟S301，動(dòng)臂上升過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，同時(shí)控制第一電磁比例換向閥電磁線圈(4a)的通電電流，使來(lái)自液壓泵(6)和高壓蓄能器(18)的液壓油合流進(jìn)入動(dòng)臂油缸(17)的大腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂上升； 步驟S302，判斷動(dòng)臂上升過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S301，否則，判斷為動(dòng)臂上升過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ；步驟S400，判斷動(dòng)臂是否下降當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S401，否則，判斷為非動(dòng)臂下降，進(jìn)行步驟S500 ； 步驟S401，動(dòng)臂下降過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，同時(shí)控制第二電磁比例換向閥電磁線圈(5a)的通電電流，使來(lái)自液壓泵(6)和高壓蓄能器(18)的液壓油合流進(jìn)入動(dòng)臂油缸(17)的小腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂下降； 步驟S402，判斷動(dòng)臂下降過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)閉合時(shí)，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S401，否則，判斷為動(dòng)臂下降過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ； 步驟S500，判斷轉(zhuǎn)斗是否上轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S501，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S600 ； 步驟S501，轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，同時(shí)控制第三電磁比例換向閥電磁線圈(12a)的通電電流，使來(lái)自液壓泵(6)和高壓蓄能器(18)的液壓油合流進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸(13)的大腔，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)； 步驟S502，判斷轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程未結(jié)束，返回到步驟S501，否則，判斷為轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ； 步驟S600，判斷轉(zhuǎn)斗是否下轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)閉合時(shí)，判斷為轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S601，否則，判斷為非轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟S700 ； 步驟S601，轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，同時(shí)第四電磁比例換向閥電磁線圈(14a)通電電流，使來(lái)自液壓泵(6)和高壓蓄能器(18)的液壓油合流進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸(13)的小腔，使轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)； 步驟S602，判斷轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)過(guò)程是否結(jié)束當(dāng)轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)閉合時(shí)，判斷為工作過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，返回到步驟S601，否則，判斷為工作過(guò)程結(jié)束，返回到步驟SlOO ； 步驟S700，高壓蓄能器(18)壓力檢測(cè)檢測(cè)壓力傳感器(19)的輸出信號(hào)，并計(jì)算高壓蓄能器(18)的壓力檢測(cè)值； 步驟S800，判斷高壓蓄能器是否需要蓄能當(dāng)高壓蓄能器(18)的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷高壓蓄能器(18)需要蓄能，進(jìn)行步驟S801，否則，判斷高壓蓄能器(18)不需要蓄能，進(jìn)行步驟S803 ； 步驟S801，高壓蓄能器(18 )蓄能過(guò)程控制電控單元(21)控制第二電磁換向閥電磁線圈(3a)通電，從液壓泵(6)泵出的高壓液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器(18)中； 步驟S802，判斷是否終止蓄能當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)閉合、或高壓蓄能器(18)的壓力檢測(cè)值大于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷為高壓蓄能器(18)蓄能過(guò)程終止，返回到步驟S100,否則，判斷為高壓蓄能器(18)繼續(xù)蓄能，返回到步驟S801 ； 步驟S803，液壓泵(6 )卸荷控制電控單元(21)控制第一電磁換向閥電磁線圈(Ia)通 電，液壓泵(6)卸荷； 步驟S804，判斷液壓泵(6)卸荷是否終止當(dāng)動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)(23)閉合、或動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)(24)閉合、或轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(25)閉合、或轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(26)閉合、或高壓蓄能器(18)的壓力檢測(cè)值小于設(shè)定的高壓蓄能器最高壓力Pmax時(shí)，判斷為液壓泵(6)卸荷過(guò)程終止，返回到步驟S100，否則，判斷為液壓泵(6)繼續(xù)卸荷，返回到步驟S803。
6.如權(quán)利要求5所述的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述步驟S700中所述的高壓蓄能器(18)的壓力檢測(cè)值是8 24次循環(huán)采樣周期內(nèi)采樣的平均值，循環(huán)米樣周期是由系統(tǒng)時(shí)鐘確定的一個(gè)固定時(shí)間值，循環(huán)米樣周期范圍在I 10ms。
7.如權(quán)利要求5所述的裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述步驟S800、步驟S802、步驟S804中高壓蓄能器最高壓力Pmax取值范圍為18 35MPa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)及控制方法。裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)包括液壓控制單元、動(dòng)臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸、高壓蓄能器、低壓蓄能器、濾油器、液壓泵、電控單元、壓力傳感器、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂上升開(kāi)關(guān)、動(dòng)臂下降開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)斗下轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；裝載機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)的控制方法包括檢測(cè)各個(gè)傳感器信號(hào)、判斷裝載機(jī)是否制動(dòng)、制動(dòng)能量回收控制、判斷動(dòng)臂上升或下降、動(dòng)臂上升或下降控制、判斷轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)或下轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)斗上轉(zhuǎn)或下轉(zhuǎn)控制、檢測(cè)高壓蓄能器壓力、高壓蓄能器蓄能控制和液壓泵卸荷控制等步驟，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量回收、動(dòng)臂下降過(guò)程中勢(shì)能回收，降低了裝載機(jī)的燃油消耗，提高了裝載機(jī)的工作效率。
文檔編號(hào)F15B21/08GK102635143SQ20121013533
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者任傳波, 劉靜, 曲金玉 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)