專利名稱：用于建筑機械的液壓泵控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設置在諸如挖掘機的建筑機械中的液壓泵控制系統。更具體地，本發明涉及一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其可在初始階段將需要多的液壓流體從可變排量液壓泵(下文簡稱為“液壓泵”)供應到液壓馬達，以便當抵靠著下部行駛結構的上部框架轉動或行駛馬達為了行駛而加速時，使上部擺動結構的擺動運動加速。
背景技術：
通常，液壓建筑機械根據操作桿的操作速率控制可變排量液壓泵的流量(這意味著，提供給閥芯的先導信號壓力與操作桿的操作速率成比例，以切換控制液壓流體流量的閥芯)，以節約能源。另外，主要使用固定排量液壓馬達，并且可流入液壓馬達中的流量限制為由轉數乘以液壓馬達容積所獲得的值。 在這種液壓系統中，如果操作員突然操作操作桿以使上部擺動結構擺動，如圖I所示的曲線圖中所示，液壓馬達的轉數不足，不能處理液壓泵初始產生的排出流量(在圖中由虛線表示實際流入液壓馬達中的流量)。此時，當在擺動加速階段流入液壓馬達中的壓力增加時，大量液壓流體通過端口安全閥或主安全閥。在此情況下，因為產生的能量未全部轉換成功，而是流量通過安全閥部分地返回到液壓箱，所以發生流量損失(如陰影部分那樣多的流量損失)。
發明內容
技術問題因此，本發明旨在解決現有技術中出現的上述問題，并且本發明的一個實施例涉及一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，當由液壓馬達使上部擺動結構的擺動運動加速時，所述液壓泵控制系統可通過在初始階段減少供應到液壓馬達的流量來提高效率。本發明的一個實施例涉及一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，甚至當操作員突然操作操作桿以使上部擺動結構擺動時，所述液壓泵控制系統可通過減少流量供應率來減少沖擊。本發明的一個實施例涉及一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其在流量增加率不大于預定設定值的狀態下不限制流量增加率，因此使操作員不能感覺到初始加速度的下降。技術方案根據本發明的一方面，提供一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其包括可變排量液壓泵、連接到液壓泵的液壓致動器、當由與操作桿的操作速率成比例的信號壓力切換時控制供應到液壓致動器的液壓流體的控制閥、檢測操作桿的操作速率的檢測傳感器、以及根據檢測傳感器的檢測信號控制液壓泵的排出流量的控制單元，所述液壓泵控制系統包括由檢測傳感器檢測操作桿的操作速率的第一步驟；根據操作桿的操作速率計算液壓泵所需要的流量的第二步驟；比較并確定計算的流量的水平和預設死區值的水平的第三步驟；如果計算的流量超過死區值，根據計算的需要流量計算流量增加率的第四步驟；比較并確定計算的流量增加率的水平和預設流量增加率極限值的水平的第五步驟；如果計算的流量增加率超過流量增加率極限值，將液壓泵的排出流量設定為流量增加率極限值的第六步驟，所述流量增加率極限值小于液壓泵根據操作速率所需要的流量；以及如果在第三步驟中計算的流量小于死區值，將液壓泵的排出流量設定為根據操作速率所需要的流量的第七步驟，其中，在使由液壓致動器驅動的上部擺動結構的擺動運動加速的情況下，通過隨著時間的推移限制液壓泵的排出流量增加率來減少供應到液壓致動器的流量。根據本發明的另一方面，提供一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其包括可變排量液壓泵、連接到液壓泵的液壓致動器、當由與操作桿的操作速率成比例的信號壓力切換時控制供應到液壓致動器的液壓流體的控制閥、檢測操作桿的操作速率的檢測傳感器、檢測液壓泵的排出壓力的檢測傳感器、以及根據檢測傳感器的檢測信號控制液壓泵的排出流量的控制單元，所述液壓泵控制系統包括由檢測傳感器檢測操作桿的操作速率和液壓泵的排出壓力的第一步驟；根據操作桿的操作速率計算液壓泵所需要的流量的第二步驟；比較并確定由檢測傳感器檢測的實際壓力值的水平和預設壓力極限值的水平的第三步驟；如果在第三步驟中檢測的壓力值大于壓力極限值，將由從根據操作速率所需要的流量減去 一個值所獲得的值設定為液壓泵的排出流量的第四步驟，所減去的值是由檢測的壓力值與壓力極限值之間的差值乘以常數所獲得的值；以及如果在第三步驟中檢測的壓力值小于壓力極限值，將液壓泵的排出流量設定為根據操作速率所需要的流量的第五步驟，其中，在使由液壓馬達驅動的上部擺動結構的擺動運動加速的情況下，通過將液壓泵的檢測壓力返回到液壓泵的排出流量來減少供應到液壓致動器的流量。根據本發明的方面，液壓泵控制系統可進一步包括安裝在可變排量液壓泵的排出流動通道中的檢測傳感器，以檢測液壓泵的排出壓力，其中，使用檢測的壓力和液壓泵的容積來計算扭矩，并且液壓泵的容積減小，以便隨著時間的推移限制計算的扭矩值的增加率。在控制可變排量液壓泵的排出流量的情況下，可設定指定的壓力值，并且如果由檢測傳感器檢測的實際壓力值大于指定的壓力值，可通過將實際檢測的壓力值與指定的壓力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小液壓泵的容積。在控制可變排量液壓泵的排出流量的情況下，可設定指定的扭矩值，并且如果計算的扭矩值大于指定的扭矩值，可通過將計算的扭矩值與指定的扭矩值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小液壓泵的容積。可使用由檢測傳感器檢測的實際壓力值和液壓泵的排出流量來計算馬力，并且可減少液壓泵的排出流量，以便隨著時間的推移限制計算的馬力值的增加量。在控制可變排量液壓泵的排出流量的情況下，可設定指定的馬力值，并且如果計算的馬力值可能大于指定的馬力值，可通過將計算的馬力值與指定的馬力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減少液壓泵的排出流量。有益效果如以上根據本發明的方面配置的用于建筑機械的液壓泵控制系統具有以下優點。當由液壓馬達使上部擺動結構的擺動運動加速時，通過減少在初始階段從液壓泵供應到液壓馬達的液壓流體的損失來提高效率，并因此可提高燃料消耗率。
甚至當操作員突然操作操作桿以使上部擺動結構擺動時，通過減少流量供應速率來減少沖擊，并因此可增強操作的感覺。另外，在流量增加率不大于預定的設定值的狀態下，設定不限制流量增加率的死區區域，并因此可根據操作員的意圖操作初始加速力。
通過結合
其優選實施例，本發明的以上目的、其他特征和優點將變得更清楚，其中圖I是示出當由液壓馬達使建筑設備的上部擺動結構的擺動運動加速時，從液壓泵初始供應到液壓馬達的部分流量損失的曲線圖； 圖2是應用到根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統的液壓回路的不意圖；圖3是示出根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統的操作的流程圖；圖4是示出當在根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統中限制液壓泵的流量增加率時，液壓泵的需要排出速率與實際排出流量之間的關系的曲線圖；以及圖5是示出根據本發明另一實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統的操作的流程圖。附圖參考符號說明I:發動機2:可變排量液壓泵3:先導泵4:液壓致動器5:操作桿6:控制閥7,8:檢測傳感器9:控制單元最佳實施方式現在將結合附圖詳細描述本發明的優選實施例。在說明書中所限定的物質，例如具體的結構和元件，僅僅是為幫助本領域普通技術人員全面理解本發明而提供的具體細節，而本發明并不限于下文中所公開的實施例。根據圖2至4所示的本發明實施例，一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其具有連接到發動機I和先導泵3的可變排量液壓泵(下文中簡稱為“液壓泵”)2、連接到液壓泵2的液壓致動器4 (例如，液壓馬達)、當由與操作桿5的操作速率成比例的先導信號壓力切換時控制供應到液壓致動器4的液壓流體的控制閥6(在圖中，示出滑閥)、檢測操作桿5的操作速率的檢測傳感器7和根據檢測傳感器7的檢測信號控制液壓泵2的排出流量的控制單元9，所述液壓泵控制系統包括由檢測傳感器7檢測操作桿5的操作速率的第一步驟SlOO ;根據操作桿5的操作速率計算液壓泵2所需要的流量Ql的第二步驟S200 ；比較并確定計算的流量的水平和預設死區值的水平的第三步驟S300 ;如果計算的流量超過死區值，根據計算的需要流量計算流量增加率的第四步驟S400 ;比較并確定計算的流量增加率的水平和預設流量增加率極限值的水平的第五步驟S500 ;如果計算的流量增加率超過流量增加率極限值，將液壓泵2的排出流量設定為流量增加率極限值的第六步驟S600，所述流量增加率極限值小于液壓泵2根據操作速率所需要的流量；以及如果在第三步驟S300中計算的流量小于死區值，將液壓泵2的排出流量設定為根據操作速率所需要的流量Ql的第七步驟S700，其中，在使由液壓致動器4驅動的上部擺動結構(未示出)的擺動運動加速的情況下，通過隨著時間的推移限制液壓泵2的排出流量增加率來減少供應到液壓致動器4的流量。根據本發明實施例的液壓泵控制系統可進一步包括安裝在液壓泵2的排出流動通道中的檢測傳感器8，以檢測液壓泵2的排出壓力，其中，使用檢測的壓力和液壓泵2的容積來計算扭矩，并且液壓泵2的容積減小，以便隨著時間的推移限制計算的扭矩值的增加 率。在控制液壓泵2的排出流量的情況下，可設定指定的壓力值，并且如果由檢測傳感器8檢測的實際壓力值大于指定的壓力值，可通過將實際檢測的壓力值與指定的壓力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小液壓泵2的容積。在控制液壓泵2的排出流量的情況下，可設定指定的扭矩值，并且如果計算的扭矩值大于指定的扭矩值，可通過將計算的扭矩值與指定的扭矩值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小液壓泵2的容積。可使用由檢測傳感器8檢測的實際壓力值和液壓泵2的排出流量來計算馬力，并且可減少液壓泵2的排出流量，以便隨著時間的推移限制計算的馬力值的增加量。在控制液壓泵2的排出流量的情況下，可設定指定的馬力值，并且如果計算的馬力值可能大于指定的馬力值，可通過將計算的馬力值與指定的馬力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減少液壓泵2的排出流量。在圖中，參考符號10表示比例控制閥，其改變由操作桿5提供的信號壓力，使之與來自控制單元9的控制信號成比例，以控制液壓泵2的排出流量。在下文將結合附圖詳細描述根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統的使用示例。如圖3所示，由檢測傳感器7檢測操作桿5的操作速率(見S100)。如在S200，根據操作桿5的操作速率計算液壓泵2所需要的排出流量Q1。即，由關系式或表格(未示出)計算相對于操作桿5操作速率的需要排出流量Q1。如在S300，相互比較并確定計算的流量Ql的水平和預設死區值的水平。如果流量超過死區值，處理前進到下一步驟S400，并且如果流量未超過死區值，處理前進到S700。此時，如果液壓泵2的排出流量不超過設定值，死區值設定為不限制流量增加率。如在S400，如果計算的流量超過死區值，根據計算的需要流量Ql計算流量增加率。如在S500，互相比較并確定計算的流量增加率(考慮到液壓致動器4的容積而設定極限值)的水平和預設流量增加率極限值的水平。如果流量增加率超過流量增加率，處理前進到下一步驟S600，并且如果流量增加率未超過流量增加率，處理前進到S700。
如在S600，如果計算的流量增加率超過流量增加率極限值，將液壓泵2的排出流量設定為小于流量Ql的流量增加率極限值，流量Ql是液壓泵2根據操作速率所需要的流量。如在S700，如果在第三步驟S300中計算的流量小于死區值，或如果在第五步驟S500中流量增加率小于流量增加率極限值，將液壓泵2的排出流量設定為根據操作速率所需要的流量Ql。如在S800，存儲在第六步驟S600或第七步驟S700中設定的液壓泵2的排出流量值。如圖4所示，按照根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統，如果通過液壓致動器4的驅動使上部擺動結構的擺動加速，由檢測傳感器7檢測由操作員操作的操作桿5的操作速率，并計算液壓泵2所需要的流量Q1。 此時，如果計算的排出流量Ql不大于指定的值(S卩，死區值)，根據操作速率所需要的流量Ql (由虛線表示)從液壓泵2排出。相反，如果計算的排出流量Ql超過指定的值，限制流量增加率，并因此可減少液壓泵2的實際排出流量(由實線表示)。通過這樣，即使限制液壓泵2的排出流量增加率，也可減少如圖4陰影部分那樣多的供應到液壓致動器4的流量。根據圖2至5所示的本發明另一實施例，一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，其具有連接到發動機I和先導泵3的可變排量液壓泵2、連接到液壓泵2的液壓致動器4 (例如，液壓馬達)、當由與操作桿5的操作速率成比例的信號壓力切換時控制供應到液壓致動器4的液壓流體的控制閥6 (在圖中，示出滑閥)、檢測操作桿5的操作速率的檢測傳感器7、檢測液壓泵2的排出壓力的檢測傳感器8和根據檢測傳感器7的檢測信號控制液壓泵2的排出流量的控制單元9，所述液壓泵控制系統包括由檢測傳感器7和8檢測操作桿5的操作速率和液壓泵2的排出壓力的第一步驟S1000 ;根據操作桿5的操作速率計算液壓泵2所需要的流量Ql的第二步驟S2000 ;比較并確定由檢測傳感器8檢測的實際壓力值的水平和預設壓力極限值的水平的第三步驟S3000 ;如果在第三步驟S3000中檢測的壓力值大于壓力極限值，將由從根據操作速率所需要的流量Ql減去一個值所獲得的值設定為液壓泵2的排出流量的第四步驟S4000，所減去的值是由檢測的壓力值與壓力極限值之間的差值乘以常數(增益系數)所獲得的值；以及如果在第三步驟S3000中檢測的壓力值小于壓力極限值，將液壓泵2的排出流量設定為根據操作速率所需要的流量Ql的第五步驟S5000，其中，在使由液壓馬達4驅動的上部擺動結構的擺動加速的情況下，通過將液壓泵2的檢測壓力返回到液壓泵2的排出流量來減少供應到液壓致動器4的流量。在下文將結合附圖詳細描述根據本發明另一實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統的使用示例。如圖5所示，由檢測傳感器7檢測操作桿5的操作速率，并由檢測傳感器8檢測液壓泵2的排出壓力(見S1000)。如在S2000，根據操作桿5的操作速率計算液壓泵2所需要的排出流量Q1。即，由關系式或表格(未示出)計算相對于操作桿5操作速率的需要排出流量Q1。如在S3000，互相比較由檢測傳感器8檢測的實際壓力值的水平和預設壓力極限值的水平。如果實際壓力值超過壓力極限值，處理前進到下一步驟S4000，并且如果實際壓力值小于預設壓力極限值，處理前進到S5000。此時，作為實際壓力值，可使用由壓力乘以容積所獲得的扭矩值。壓力極限值意味著，壓力值設定為在不妨礙設備功能的情況下，減少到液壓致動器4 一側上的端口安全閥的流量的損失。如在S4000，如果在第一步驟S1000中由檢測傳感器8檢測的壓力值大于壓力極限值，將通過從根據操作速率所需要的流量Ql減去一個值所獲得的值設定為液壓泵的排出流量，所減去的值是將檢測壓力值與壓力極限值之間的差值乘以常數(增益系數)獲得的值((需要流量Ql-(檢測壓力值-壓力極限值)X增益系數))。如上所述，按照根據本發明另一實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統，在使由液壓致動器4驅動的上部擺動結構的擺 動運動加速的情況下，可通過將由檢測傳感器檢測的液壓泵2的排出壓力返回到液壓泵2的排出流量來減少供應到液壓致動器4的流量。工業適用性如從以上描述清楚的是，按照根據本發明實施例的用于建筑機械的液壓泵控制系統，在由液壓馬達使上部擺動結構的擺動運動加速的情況下，通過隨著時間的推移限制液壓泵的排出流量增加率防止流量的損失，來提高燃料消耗率。另外，甚至當操作員突然操作操作桿以使上部擺動結構擺動時，通過減少流量供應率可增強操作的感覺。如果流量增加率不大于預定值，設定不限制流量增加率的死區區域，并因此可根據操作員的意圖操作初始加速力。
權利要求
1.一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，包括可變排量液壓泵、連接到所述液壓泵的液壓致動器、當由與操作桿的操作速率成比例的信號壓力切換時控制供應到所述液壓致動器的液壓流體的控制閥、檢測所述操作桿的操作速率的檢測傳感器、以及根據所述檢測傳感器的檢測信號控制所述液壓泵的排出流量的控制單元，所述液壓泵控制系統包括 由所述檢測傳感器檢測所述操作桿的操作速率的第一步驟； 根據所述操作桿的操作速率計算所述液壓泵所需要的流量的第二步驟； 比較并確定所述計算的流量的水平和預設死區值的水平的第三步驟； 如果所述計算的流量超過所述死區值，根據所述計算的需要流量計算流量增加率的第四步驟； 比較并確定所述計算的流量增加率的水平和預設流量增加率極限值的水平的第五步驟； 如果所述計算的流量增加率超過所述流量增加率極限值，將所述液壓泵的排出流量設定為所述流量增加率極限值的第六步驟，所述流量增加率極限值小于所述液壓泵根據所述操作速率所需要的流量；以及 如果在所述第三步驟中所述計算的流量小于所述死區值，將所述液壓泵的排出流量設定為根據所述操作速率所需要的流量的第七步驟， 其中，在使由所述液壓致動器驅動的上部擺動結構的擺動運動加速的情況下，通過隨著時間的推移限制所述液壓泵的排出流量增加率，來減少供應到所述液壓致動器的流量。
2.如權利要求I所述的用于建筑機械的液壓泵控制系統，進一步包括安裝在所述可變排量液壓泵的排出流動通道中的檢測傳感器，以檢測所述液壓泵的排出壓力， 其中，使用所述檢測的壓力和所述液壓泵的容積來計算扭矩，并且減小所述液壓泵的容積，以便隨著時間的推移限制所述計算的扭矩值的增加率。
3.如權利要求2所述的用于建筑機械的液壓泵控制系統，其中，在控制所述可變排量液壓泵的排出流量的情況下，設定指定的壓力值，并且如果由所述檢測傳感器檢測的實際壓力值大于所述指定的壓力值，通過將所述實際檢測的壓力值與所述指定的壓力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小所述液壓泵的容積。
4.如權利要求2所述的用于建筑機械的液壓泵控制系統，其中，在控制所述可變排量液壓泵的排出流量的情況下，設定指定的扭矩值，并且如果計算的扭矩值大于所述指定的扭矩值，通過將所述計算的扭矩值與所述指定的扭矩值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小所述液壓泵的容積。
5.如權利要求2所述的用于建筑機械的液壓泵控制系統，其中，使用由所述檢測傳感器檢測的實際壓力值和所述液壓泵的排出流量來計算馬力，并減少所述液壓泵的排出流量，以便隨著時間的推移限制所述計算的馬力值的增加量。
6.如權利要求5所述的用于建筑機械的液壓泵控制系統，其中，在控制所述可變排量液壓泵的排出流量的情況下，設定指定的馬力值，并且如果計算的馬力值大于所述指定的馬力值，通過將所述計算的馬力值與所述指定的馬力值之間的差值乘以指定的常數，并將乘法運算的結果返回到液壓流量控制信號來減小所述液壓泵的排出流量。
7.一種用于建筑機械的液壓泵控制系統，包括可變排量液壓泵、連接到所述液壓泵的液壓致動器、當由與操作桿的操作速率成比例的信號壓力切換時控制供應到所述液壓致動器的液壓流體的控制閥、檢測所述操作桿的操作速率的檢測傳感器、檢測所述液壓泵的排出壓力的檢測傳感器、以及根據所述檢測傳感器的檢測信號控制所述液壓泵的排出流量的控制單元，所述液壓泵控制系統包括 由所述檢測傳感器檢測所述操作桿的操作速率和所述液壓泵的排出壓力的第一步驟； 根據所述操作桿的操作速率計算所述液壓泵所需要的流量的第二步驟； 比較并確定由所述檢測傳感器檢測的實際壓力值的水平和預設壓力極限值的水平的第二步驟； 如果在所述第三步驟中檢測的壓力值大于所述壓力極限值，將由從根據所述操作速率所需要的流量減去一個值所獲得的值設定為所述液壓泵的排出流量的第四步驟，所述減去的值是由所述檢測的壓力值與所述壓力極限值之間的差值乘以常數所獲得的值；以及如果在所述第三步驟中檢測的壓力值小于所述壓力極限值，將所述液壓泵的排出流量設定為根據所述操作速率所需要的流量的第五步驟，· 其中，在使由所述液壓馬達驅動的上部擺動結構的擺動運動加速的情況下，通過將所述液壓泵的檢測壓力返回到所述液壓泵的排出流量，來減少供應到所述液壓致動器的流量。
全文摘要
本發明公開了一種設置在諸如挖掘機的建筑機械上的液壓泵控制系統。根據本發明的用于建筑機械的液壓泵控制系統適于，能通過在初始階段將必要量的液壓流體從液壓泵供應到液壓馬達，以使上部框架相對于基部支架等的擺動加速，以使諸如驅動馬達的慣性本體旋轉，而減少流量損失。
文檔編號F15B21/08GK102893035SQ201080066909
公開日2013年1月23日 申請日期2010年6月24日 優先權日2010年6月24日
發明者辛興周, 鄭海均, 李相熙 申請人:沃爾沃建造設備有限公司