一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法與流程
2023-09-19 09:03:35 1
本發明涉及液壓起豎系統控制技術領域，尤其涉及一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法。
背景技術：
液壓起豎系統利用液壓缸實現被翻轉設備的起豎與回平，在工程機械、國防軍工等領域有著十分廣泛的應用。但是在對起豎時間及起豎平穩性有嚴格要求的重載起豎應用場合，現有的液壓起豎系統在啟動建壓、換向閥動作的起豎初始瞬間，因液壓衝擊導致被翻轉設備衝擊、抖動等，對被翻轉設備及液壓系統均有不良影響。目前解決方案主要有減慢換向閥的換向速度，或通過電氣控制方式預防，如啟動時先輸出電磁閥控制信號，然後設置不同的壓力、流量斜坡輸出信號，利用比例壓力、比例流量斜坡輸出系統壓力流量，保證換向時系統處於無壓或低壓狀態提高平穩性，優點是簡潔、高效，但是降低了系統的響應速度。
針對現有方案中的不足，本發明提出一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法，系統壓力與負載初始匹配，利用比例調壓與泵恆扭矩控制相結合的壓力控制方式降低液壓起豎系統啟動衝擊，容積調速與節流調速相結合的控制方式實現全程快速平穩起豎。
技術實現要素：
鑑於上述的分析，本發明旨在提供一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法，用以解決現有液壓起豎系統起豎、回平啟動瞬間因液壓衝擊導致被翻轉設備衝擊、抖動等問題。
本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：
一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法，該起豎系統控制方法的步驟為：
S1、搭建液壓起豎系統；
S2、通過壓力複合調節進行建壓；
S3、通過單向比例調速控制液壓缸進行起豎作業；
S4、進行洩壓換向，並進行液壓缸鎖定，完成降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制過程。
步驟S1中，液壓起豎系統包括：能源模塊、調壓模塊、方向控制模塊、速度控制模塊、控制系統、液壓缸、平衡負負載模塊；
能源模塊與調壓模塊連接，且調壓模塊與方向控制模塊連接；
方向控制模塊、速度控制模塊、平衡負負載模塊均與液壓缸連接；
液壓缸設有鎖定模塊和平衡負負載模塊：鎖定模塊能夠同時鎖定液壓缸的有杆腔和無杆腔，平衡負負載模塊能夠平衡起豎過程中產生的負負載；
被起豎設備與液壓缸連接，且設有傾角傳感器。
能源模塊包括：三相異步電動機、軸向柱塞泵；軸向柱塞泵採用恆扭矩控制方式，且與三相異步電動機通過聯軸器連接；
調壓模塊採用比例溢流閥，且與能源模塊一起為液壓缸提高壓油液；
方向控制模塊採用電磁換向閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的方向控制；
速度控制模塊採用單向比例調速閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的速度控制；
控制系統通過傾角傳感器採集的角度反饋信號對比例溢流閥、電磁換向閥和單向比例調速閥進行邏輯控制，實現液壓缸推動被起豎設備起豎和回平。
步驟S2具體為：
調壓模塊的比例溢流閥不通電，空載啟動能源模塊的三相異步電動機；方向控制模塊的電磁換向閥通電，無壓或較低壓力快速平穩換向；
控制系統對調壓模塊的比例溢流閥輸出一階躍信號，系統初始建壓，該壓力為液壓缸推動被起豎設備初始啟動動作所需壓力的70％～80％；
此時，控制系統同時對調壓模塊的比例溢流閥速度控制模塊的單向比例調速閥輸出一小斜率的斜坡信號，逐漸提高液壓起豎系統的壓力的同時，增大單向比例調速閥通流面積；
此時，隨著系統壓力逐漸升高，當壓力上升至某一定值時，液壓缸開始緩慢伸出並推動被起豎設備，當控制系統只要檢測到傾角傳感器有微小角度信號後，控制系統對調壓模塊的比例溢流閥輸出一階躍信號至系統安全溢流設定壓力值，系統壓力完全由能源模塊的恆扭矩控制方式的軸向柱塞泵與負載自適應，完成系統初始複合調節建壓，液壓起豎系統完成平穩啟動。
步驟S3具體為：
傾角傳感器實時檢測被起豎設備的起豎角度，控制系統通過傾角傳感器反饋的角度信號對速度控制模塊的單向比例調速閥進行分段控制。
分段控制的過程具體為：
在被起豎設備經過質心外翻點前單向比例調速閥閥口全開，系統按軸向柱塞泵恆扭矩控制模式輸出；
當被起豎設備快到質心外翻點時，控制系統輸出至比例調速閥斜坡減信號，控制信號減小至某一定值後保持穩定輸出，液壓缸因比例調速閥閥口開度減小實現減速，起豎系統由容積調速控制轉入節流調速；
當被起豎設備經過質心外翻點後，平衡負負載模塊在液壓缸的有杆腔建立背壓，平衡被起豎設備的外翻力矩；
當被起豎設備到達需要的起豎角度後，控制系統輸出斜坡減信號關閉單向比例調速閥。
步驟S4具體為：
控制系統輸出斜坡減信號至調壓模塊的比例溢流閥，降低液壓起豎系統的輸出壓力，控制系統輸出控制信號至方向控制模塊電磁換向閥切換至中位，鎖定模塊鎖定液壓缸的無杆腔和有杆腔；至此完成降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制。
一種實現該起豎系統控制方法的液壓起豎系統，該液壓起豎系統包括：能源模塊、調壓模塊、方向控制模塊、速度控制模塊、控制系統、液壓缸、平衡負負載模塊；
能源模塊與調壓模塊連接，且調壓模塊與方向控制模塊連接；
方向控制模塊、速度控制模塊、平衡負負載模塊均與液壓缸連接；
液壓缸設有鎖定模塊和平衡負負載模塊：鎖定模塊能夠同時鎖定液壓缸的有杆腔和無杆腔，平衡負負載模塊能夠平衡起豎過程中產生的負負載；
被起豎設備與液壓缸連接，且設有傾角傳感器。
能源模塊包括：三相異步電動機、軸向柱塞泵；軸向柱塞泵採用恆扭矩控制方式，且與三相異步電動機通過聯軸器連接；
調壓模塊採用比例溢流閥，且與能源模塊一起為液壓缸提高壓油液；
方向控制模塊採用電磁換向閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的方向控制；
速度控制模塊採用單向比例調速閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的速度控制；
控制系統通過傾角傳感器採集的角度反饋信號對所述比例溢流閥、電磁換向閥和單向比例調速閥進行邏輯控制，實現液壓缸推動被起豎設備起豎和回平。
本發明有益效果如下：
本發明通過系統壓力的複合調節，結合角度反饋信號與恆功率控制方式的切換，能夠有效解決由於液壓起豎系統起豎、回平啟動瞬間因液壓衝擊導致被翻轉設備衝擊、抖動等影響，在起豎平穩性要求較高的工作場合有較廣應用。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖說明
附圖僅用於示出具體實施例的目的，而並不認為是對本發明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。
圖1為一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法的控制框圖；
圖2為一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法的液壓起豎系統原理圖；
圖中：1-能源模塊、2-調壓模塊、3-方向控制模塊、4-速度控制模塊、5-控制系統、6-液壓缸、7-被起豎設備、8-傾角傳感器、9-鎖定模塊、10-平衡負負載模塊。
具體實施方式
下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，並與本發明的實施例一起用於闡釋本發明的原理。
一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法，該起豎系統控制方法的步驟為：
S1、搭建液壓起豎系統；
S2、通過壓力複合調節進行建壓；
S3、通過單向比例調速控制液壓缸6進行起豎作業；
S4、進行洩壓換向，並進行液壓缸6鎖定，完成降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制過程。
步驟S1中，液壓起豎系統包括：能源模塊1、調壓模塊2、方向控制模塊3、速度控制模塊4、控制系統5、液壓缸6、平衡負負載模塊10；
能源模塊1與調壓模塊2連接，且調壓模塊2與方向控制模塊3連接；
方向控制模塊3、速度控制模塊4、平衡負負載模塊10均與液壓缸6連接；
液壓缸6設有鎖定模塊9和平衡負負載模塊10：鎖定模塊9能夠同時鎖定液壓缸6的有杆腔和無杆腔，平衡負負載模塊10能夠平衡起豎過程中產生的負負載；
被起豎設備7與液壓缸6連接，且設有傾角傳感器8。
能源模塊1包括：三相異步電動機、軸向柱塞泵；軸向柱塞泵採用恆扭矩控制方式，且與三相異步電動機通過聯軸器連接；
調壓模塊2採用比例溢流閥，且與能源模塊1一起為液壓缸6提高壓油液；
方向控制模塊3採用電磁換向閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的方向控制；
速度控制模塊4採用單向比例調速閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的速度控制；
控制系統5通過傾角傳感器8採集的角度反饋信號對比例溢流閥、電磁換向閥和單向比例調速閥進行邏輯控制，實現液壓缸6推動被起豎設備7起豎和回平。
步驟S2具體為：
調壓模塊2的比例溢流閥不通電，空載啟動能源模塊1的三相異步電動機；方向控制模塊3的電磁換向閥通電，無壓或較低壓力快速平穩換向；
控制系統5對調壓模塊2的比例溢流閥輸出一階躍信號，系統初始建壓，該壓力為液壓缸6推動被起豎設備7初始啟動動作所需壓力的70％～80％；
此時，控制系統5同時對調壓模塊2的比例溢流閥速度控制模塊4的單向比例調速閥輸出一小斜率的斜坡信號，逐漸提高液壓起豎系統的壓力的同時，增大單向比例調速閥通流面積；
此時，隨著系統壓力逐漸升高，當壓力上升至某一定值時，液壓缸6開始緩慢伸出並推動被起豎設備7，當控制系統5隻要檢測到傾角傳感器8有微小角度信號後，控制系統5對調壓模塊2的比例溢流閥輸出一階躍信號至系統安全溢流設定壓力值，系統壓力完全由能源模塊1的恆扭矩控制方式的軸向柱塞泵與負載自適應，完成系統初始複合調節建壓，液壓起豎系統完成平穩啟動。
步驟S3具體為：
傾角傳感器8實時檢測被起豎設備7的起豎角度，控制系統5通過傾角傳感器8反饋的角度信號對速度控制模塊4的單向比例調速閥進行分段控制。
分段控制的過程具體為：
在被起豎設備7經過質心外翻點前單向比例調速閥閥口全開，系統按軸向柱塞泵恆扭矩控制模式輸出；
當被起豎設備7快到質心外翻點時，控制系統5輸出至比例調速閥斜坡減信號，控制信號減小至某一定值後保持穩定輸出，液壓缸6因比例調速閥閥口開度減小實現減速，起豎系統由容積調速控制轉入節流調速；
當被起豎設備7經過質心外翻點後，平衡負負載模塊10在液壓缸6的有杆腔建立背壓，平衡被起豎設備7的外翻力矩；
當被起豎設備7到達需要的起豎角度後，控制系統5輸出斜坡減信號關閉單向比例調速閥。
步驟S4具體為：
控制系統5輸出斜坡減信號至調壓模塊2的比例溢流閥，降低液壓起豎系統的輸出壓力，控制系統5輸出控制信號至方向控制模塊3電磁換向閥切換至中位，鎖定模塊9鎖定液壓缸6的無杆腔和有杆腔；至此完成降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制。
一種實現該起豎系統控制方法的液壓起豎系統，該液壓起豎系統包括：能源模塊1、調壓模塊2、方向控制模塊3、速度控制模塊4、控制系統5、液壓缸6、平衡負負載模塊10；
能源模塊1與調壓模塊2連接，且調壓模塊2與方向控制模塊3連接；
方向控制模塊3、速度控制模塊4、平衡負負載模塊10均與液壓缸6連接；
液壓缸6設有鎖定模塊9和平衡負負載模塊10：鎖定模塊9能夠同時鎖定液壓缸6的有杆腔和無杆腔，平衡負負載模塊10能夠平衡起豎過程中產生的負負載；
被起豎設備7與液壓缸6連接，且設有傾角傳感器8。
能源模塊1包括：三相異步電動機、軸向柱塞泵；軸向柱塞泵採用恆扭矩控制方式，且與三相異步電動機通過聯軸器連接；
調壓模塊2採用比例溢流閥，且與能源模塊1一起為液壓缸6提高壓油液；
方向控制模塊3採用電磁換向閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的方向控制；
速度控制模塊4採用單向比例調速閥，實現對液壓起豎系統的起豎、回平的速度控制；
控制系統5通過傾角傳感器8採集的角度反饋信號對比例溢流閥、電磁換向閥和單向比例調速閥進行邏輯控制，實現液壓缸6推動被起豎設備7起豎和回平。
綜上所述，本發明實施例提供了一種降低液壓啟動衝擊的起豎系統控制方法，本發明通過系統壓力的複合調節，結合角度反饋信號與恆功率控制方式的切換，能夠有效解決由於液壓起豎系統起豎、回平啟動瞬間因液壓衝擊導致被翻轉設備衝擊、抖動等影響，在起豎平穩性要求較高的工作場合有較廣應用。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。