專利名稱：平地機電控比例泵的控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明主要涉及到工程機械的電液控制領域，特指一種平地機電控比例泵的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電液驅(qū)動行走的平地機，泵采用DA閥控制的變量柱塞泵，驅(qū)動電比例變量馬達，控制器控制變量柱塞泵上電磁鐵線圈的通斷實現(xiàn)前進后退，控制器的PWM脈沖輸出控制電比例馬達，進而驅(qū)動機器實現(xiàn)多檔位前進、倒退工作。因工況環(huán)境復雜，液壓波動直接硬性沖擊DA閥，DA閥易損壞，維修更換麻煩，且維修成本高，DA閥損壞的故障率高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠通過控制器控制比例泵的排量，減少因DA泵損壞而造成的故障、維修麻煩及維修成本高等問題，同時使整機驅(qū)動性能更加平穩(wěn)可靠的平地機電控比例泵的控制方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于實時采集平地機的行走速度信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號并傳送給控制器，拉油門將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提至一定的轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值對照發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到預輸出脈寬值X1；推檔位手柄，賦各檔對應不同的泵的預輸出脈寬初始值，控制器根據(jù)平地機此時的行走速度值對照行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到泵的預輸出脈寬值X2，將X1與X2比較，取兩者較小的值作為泵輸出脈寬值，控制器將泵輸出脈寬值輸出給平地機的電控比例泵。
所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值啟動發(fā)動機，讓發(fā)動機在怠速n1下工作，推操作手柄掛檔，給泵脈寬值，調(diào)節(jié)脈寬值大小，使機器行走速度小于0。2KM/h，以此時脈寬值的85％作為泵排量最小時的最大脈寬值X1m；(2)獲得當泵最大排量時的最小脈寬值在水平跑道上，拉油門到發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，給泵脈寬值，此時給定泵脈寬值為初始化脈寬值的50％；推操作手柄掛最快的檔位，調(diào)節(jié)泵脈寬值，讓平地機的行走速度達到機器設計的最高速度，以此時行走最高速度時泵脈寬值的110％為泵最大排量時的最小脈寬值X1L；從發(fā)動機的輸出功率和輸出扭矩與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的特性關系曲線得知最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2，取n2給泵最大排量時的最小脈寬值X1L；(3)將怠速n1至最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2間均分取幾個速度點na，推操作手柄掛最高速度檔，將脈寬值從最大慢慢調(diào)小，讓平地機行走時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值X1a，根據(jù)下式①和式②計算出A、B值，則可繪出怠速n1至轉(zhuǎn)速為na時的關系線，同樣以上述辦法繪出另幾個均分轉(zhuǎn)速點時的關系線，最后得出發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的關系曲線X1m＝A×n1+B ①X1a＝A×na+B ②。
所述行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值X2m將平地機的前推板推土堵住，掛1檔，油門最大時，調(diào)整泵脈寬值，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，將此時的泵脈寬值作為泵排量最小時的最大脈寬值X2m；掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X2m，記下機器的最快行走速度nk1；(2)獲得泵排量最大時的最小脈寬值X1L同樣掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X1L，記下此時平地機的最快行走速度nk2；(3)在nk1與nk2間取幾個均分的行走速度值nka，當油門最大時，讓平地機工作，行走速度保持在nka時調(diào)整泵的脈寬值，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值為X2a，根據(jù)下式③和式④計算出A1和B1的值，同樣以上述辦法繪出另幾個行走速度時的關系線，最后得行走速度與泵脈寬值的關系曲線X1L＝A1×nk1+B1③X1a＝A1×nka+B1④。
所述控制器將泵輸出脈寬值的脈沖輸出給泵電比例線圈，脈寬值與泵電比例線圈上的電壓值成線性關系，電壓值的變化引起泵電比例線圈上電流值的變化，進而改變電比例泵的排量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于本發(fā)明中電控比例泵的排量受控制器給泵的輸出脈寬值控制，而脈寬值的大小通過控制器以實時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和行走速度計算得出，控制器輸出脈寬值實現(xiàn)對泵排量控制。此時電比例線圈不受液壓波動的影響，從而取代DA閥控制的變量柱塞泵的排量直接受液壓壓力控制，驅(qū)動行走電比例馬達，使機器工作；避免了因惡劣的工況環(huán)境造成的液壓波動直接沖擊DA閥，損壞DA泵，造成維修麻煩，維修成本高的問題。因電控比例泵受電控制，不受液壓直接沖擊，從而根本的大大提高了泵的使用壽命，大大減小了泵的故障，解決了維修麻煩和維修成本高的問題；同時，因泵的排量的大小受電控制，控制更為方便，靈活，平穩(wěn)可靠，也便于今后功能的進一步擴展。


圖1是本發(fā)明的控制流程示意圖；圖2是采用本發(fā)明方法實施例結(jié)構(gòu)的電路原理示意圖；圖3是發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖；圖4是行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種平地機電控比例泵的控制方法，實時采集平地機的行走速度信號(或其他的負載信號)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號并傳送給控制器，拉油門將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提至一定的轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值對照發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到預輸出脈寬值X1(參見圖3所示)；推操作手柄，賦各檔對應不同的泵的預輸出脈寬初始值，控制器根據(jù)平地機此時的行走速度值對照行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到泵的預輸出脈寬值X2(參見圖4所示)，將X1與X2比較，取兩者較小的值作為泵輸出脈寬值，控制器將泵輸出脈寬值輸出給平地機的電控比例泵。其中，控制器一路控制電比例泵，用來輸出泵輸出脈寬值，另一路或兩路PWM脈沖輸出控制行走電比例馬達。控制器將泵輸出脈寬值的脈沖輸出給泵電比例線圈，脈寬值與電比例線圈上的電壓成線性關系，脈寬值不同，則電比例線圈上的電壓不同；因線圈電阻值不變，則電比例線圈的電流不同，又因電比例泵的排量與電比例線圈的電流為線性關系，則電比例泵的排量不同，至此，控制器完成對電比例泵排量的控制。
參見圖2所示，本實施例中控制器(PLC)為采用CPU224，將控制器(PLC)的PWM脈沖輸出，一路控制電比例泵，另一路PWM脈沖輸出控制行走電比例馬達；圖中Y1、Y2為馬達電比例線圈，Y3、Y4為泵電比例線圈，K1、K2分別為控制前進或后退的繼電器，檔位選擇器與檔位手柄相連，控制器的1.2端口與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器相連，控制器的0.0、0.1端口與馬達速度傳感器相連。利用機器輸入給控制器的負載信號(如輸入給PLC的左、右馬達的轉(zhuǎn)速信號S1及S2)及輸入給PLC的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號S3。拉油門將發(fā)動機轉(zhuǎn)速至n，通過控制器計算出泵的預輸出脈寬值X1(如圖3)。推手柄，賦各檔對應不同的泵的預輸出脈寬初始值，根據(jù)機器行走速度，通過控制器計算得出泵的預輸出脈寬值X2(如圖4)。X1與X2比較，取兩者較小的值作為脈寬值輸出給泵，給出泵的電流值，從而控制泵的排量，實現(xiàn)平地機的電控比例泵控制。同時，根據(jù)/ΔT時間內(nèi)脈寬變化值的大小改變顫抖幅值大小，沒變化時給一較小的定值，這既提高了電控液的響應，同時避免了顫抖幅值較大時機器振抖現(xiàn)象，實現(xiàn)機器穩(wěn)定行走工作。
如圖3所示，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(先不考慮行走速度對泵脈寬值的控制，即不論行走速度多小給泵脈寬值總為初始化脈寬值)(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值啟動發(fā)動機，讓發(fā)動機在怠速n1下工作，推操作手柄掛檔，給泵脈寬值，調(diào)節(jié)脈寬值大小，使機器行走速度小于0.2KM/h，以此時脈寬值的85％作為泵排量最小時的最大脈寬值X1m；(2)獲得當泵最大排量時的最小脈寬值在水平跑道上，拉油門到發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，給泵脈寬值，此時給定泵脈寬值為初始化脈寬值的50％；推操作手柄掛最快的檔位，調(diào)節(jié)泵脈寬值，讓平地機的行走速度達到機器設計的最高速度，以此時行走最高速度時泵脈寬值的110％為泵最大排量時的最小脈寬值X1L；從發(fā)動機的輸出功率和輸出扭矩與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的特性關系曲線得知最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2，取n2給泵最大排量時的最小脈寬值X1L；(3)將怠速n1至最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2間均分取幾個速度點na，推操作手柄掛最高速度檔，將脈寬值從最大慢慢調(diào)小，讓平地機行走時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值X1a，根據(jù)下式①和式②計算出A、B值，則可繪出怠速n1至轉(zhuǎn)速為na時的關系線，同樣以上述辦法繪出另幾個均分轉(zhuǎn)速點時的關系線，最后得出發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的關系曲線X1m＝A×m1+B①X1a＝A×na+B②。
如圖4所示，行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(先不考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)速對泵脈寬的控制，即不論柴油機轉(zhuǎn)速多小泵脈寬值總為初始化脈寬值，以掛1檔為例說明，其它檔類推)(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值X2m將平地機的前推板推土堵住，掛1檔，油門最大時，調(diào)整泵脈寬值，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，將此時的泵脈寬值作為泵排量最小時的最大脈寬值X2m；掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X2m，記下機器的最快行走速度nk1；(2)獲得泵排量最大時的最小脈寬值X1L同樣掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X1L，記下此時平地機的最快行走速度nk2；(3)在nk1與nk2間取幾個均分的行走速度值nka，當油門最大時，讓平地機工作，行走速度保持在nka時調(diào)整泵的脈寬值，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值為X2a，根據(jù)下式③和式④計算出A1和B1的值，同樣以上述辦法繪出另幾個行走速度時的關系線，最后得行走速度與泵脈寬值的關系曲線X1L＝A1×nk1+B1③X1a＝A1×nka+B1④。
上述兩關系曲線主要靠現(xiàn)場調(diào)節(jié)各點值，其根本原理是發(fā)動機各轉(zhuǎn)速所對應的發(fā)動機功率大于或等于機器行走和工作的所需實際功率，而實際功率無法測算，通過調(diào)試發(fā)動機不掉速就說明發(fā)動機功率大于或等于平地機行走和工作的所需實際功率，若掉速說明實際所需功率大于發(fā)動機輸出功率，故調(diào)節(jié)泵。
參見圖1和圖2所示，如前進某檔加油門及行走速度的變化時對泵的控制為例說明，當手柄掛前進檔時，控制前進的繼電器K1接通泵上的一路比例線圈Y3，此時，根據(jù)圖4所示，行走速度在(0-n1)，給出了泵的固定脈寬X2，同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為怠速n1，根據(jù)圖3所示，給出脈寬X1，將X1與X2比較，取較小值X1，此時給泵的脈寬值(即X1m)不會讓機器行走。當加油門時，所對應的X1增大，當泵的脈寬值X1m，液壓油通過泵傳給馬達使機器行走。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過最大扭矩時的轉(zhuǎn)速時(n2-n3)，給出的X1達到最大值；根據(jù)圖4所示，行走速度與泵脈寬的關系曲線，行走速度增加，給出的X2增大；因負載增大則行走速度下降，行走速度與該檔最高速度的差的大小反映了負載的大??；有一定負載，甚至大負載，此時行走速度所對應的泵脈寬，則X2小于X1，兩者比較，取較小的X2值，即給出的泵的脈寬值不是最大值，而是與行走速度對應的值，也即泵的排量隨負載的大小而變，使發(fā)動機不掉速，使機器具有了較好的過載能力。同時，每次掃描時，通過程序控制，脈寬變化值大則程序中設計的顫抖程序振幅值大，脈寬變化值小則程序中設計的顫抖程序振幅值小，沒變化時給一較小的定值，這既提高了電控液的響應，同時避免了顫抖幅值較大時機器振抖現(xiàn)象，實現(xiàn)機器穩(wěn)定行走工作。同樣，后退各檔工作也如此，在此不在贅述。
權(quán)利要求
1.一種平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于實時采集平地機的行走速度信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號并傳送給控制器，拉油門將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提至一定的轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值對照發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到預輸出脈寬值X1；推檔位手柄，賦各檔對應不同的泵的預輸出脈寬初始值，控制器根據(jù)平地機此時的行走速度值對照行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到泵的預輸出脈寬值X2，將X1與X2比較，取兩者較小的值作為泵輸出脈寬值，控制器將泵輸出脈寬值輸出給平地機的電控比例泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值啟動發(fā)動機，讓發(fā)動機在怠速n1下工作，推操作手柄掛檔，給泵脈寬值，調(diào)節(jié)脈寬值大小，使機器行走速度小于0.2KM/h，以此時脈寬值的85％作為泵排量最小時的最大脈寬值X1m；(2)獲得當泵最大排量時的最小脈寬值在水平跑道上，拉油門到發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，給泵脈寬值，此時給定泵脈寬值為初始化脈寬值的50％；推操作手柄掛最快的檔位，調(diào)節(jié)泵脈寬值，讓平地機的行走速度達到機器設計的最高速度，以此時行走最高速度時泵脈寬值的110％為泵最大排量時的最小脈寬值X1L；從發(fā)動機的輸出功率和輸出扭矩與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的特性關系曲線得知最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2，取n2給泵最大排量時的最小脈寬值X1L；(3)將怠速n1至最大扭矩時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n2間均分取幾個速度點na，推操作手柄掛最高速度檔，將脈寬值從最大慢慢調(diào)小，讓平地機行走時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值X1a，根據(jù)下式①和式②計算出A、B值，則可繪出怠速n1至轉(zhuǎn)速為na時的關系線，同樣以上述辦法繪出另幾個均分轉(zhuǎn)速點時的關系線，最后得出發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的關系曲線X1m＝A×n1+B①X1a＝A×na+B②。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于所述行走速度與泵脈寬值的曲線關系示意圖的繪制步驟為(1)獲得當泵排量最小時的最大脈寬值X2m將平地機的前推板推土堵住，掛1檔，油門最大時，調(diào)整泵脈寬值，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不下降，將此時的泵脈寬值作為泵排量最小時的最大脈寬值X2m；掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X2m，記下機器的最快行走速度nk1；(2)獲得泵排量最大時的最小脈寬值X1L同樣掛1檔，加最大油門，給泵的脈寬值X1L，記下此時平地機的最快行走速度nk2；(3)在nk1與nk2間取幾個均分的行走速度值nka，當油門最大時，讓平地機工作，行走速度保持在nka時調(diào)整泵的脈寬值，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速不下降，此時泵的脈寬值為X2a，根據(jù)下式③和式④計算出A1和B1的值，同樣以上述辦法繪出另幾個檔位行走速度時的關系線，最后得行走速度與泵脈寬值的關系曲線X1L＝A1×nk1+B1③X1a＝A1×nka+B1④。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于所述控制器將泵輸出脈寬值的脈沖輸出給泵電比例線圈，脈寬值與泵電比例線圈上的電壓值成線性關系，電壓值的變化引起泵電比例線圈上電流值的變化，進而改變電比例泵的排量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平地機電控比例泵的控制方法，其特征在于所述控制器將泵輸出脈寬值的脈沖輸出給泵電比例線圈，脈寬值與泵電比例線圈上的電壓值成線性關系，電壓值的變化引起泵電比例線圈上電流值的變化，進而改變電比例泵的排量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平地機電控比例泵的控制方法，實時采集平地機的行走速度信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號并傳送給控制器，拉油門將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提至一定的轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值對照發(fā)動機轉(zhuǎn)速與泵脈寬值的曲線關系示意圖得到預輸出脈寬值X
文檔編號E02F3/85GK1995558SQ20061013698
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者張中堯, 胡宏秋 申請人:三一重工股份有限公司