作业机械的液压摆动控制设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080035999.3

申请日:

2010.08.18

公开号:

CN102472036A

公开日:

2012.05.23

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E02F 9/22申请日:20100818|||公开

IPC分类号:

E02F9/22; F15B11/00

主分类号:

E02F9/22

申请人:

卡特彼勒SARL公司

发明人:

芳野铁也; 秋山征一; 金绳裕也

地址:

瑞士日内瓦

优先权:

2009.11.26 JP 2009-268702

专利代理机构:

北京市金杜律师事务所 11256

代理人:

苏娟;朱利晓

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内容摘要

一种包括液压泵(1)、摆动马达(2)和摆动溢流阀(3a,3b)的作业机械。检测与摆动马达(2)的摆动运动有关的摆动操作量(P1),并且还检测从液压泵(1)供应到摆动马达的液压压力(P2)。根据摆动操作量(P1)设定摆动马达(2)所需的液压油的要求流量(FR),根据摆动溢流阀(3a,3b)的超载特征从液压压力(P2)评估溢流体积(FE)。根据从要求流量(FR)扣除溢流体积(FE)获得的值控制液压泵(1)的排放流量。

权利要求书

1: 一种作业机械的液压摆动控制设备, 包括 : 液压泵, 其安装在所述作业机械中 ; 摆动马达, 其接收来自所述液压泵的液压油供应并使所述作业机械摆动 ; 摆动溢流阀, 其在所述摆动马达的操作过程中限定连接在所述液压泵和所述摆动马达 之间的液压油回路中的液压油压力的上限 ; 液压压力检测装置, 其检测从所述液压泵供应到所述摆动马达的液压压力 ; 摆动操作量检测装置, 其检测与所述摆动马达的摆动运动有关的摆动操作量 ; 要求流量设定装置, 其根据所述摆动操作量检测装置检测的摆动操作量设定所述摆动 马达所需的液压油的要求流量 ; 溢流体积评估装置, 其根据所述液压压力检测装置检测的液压压力评估从摆动溢流阀 溢流的液压油溢流体积 ; 泵流量扣除装置, 其通过从所述要求流量设定装置设定的要求流量扣除所述溢流体积 评估装置评估的溢流体积计算合适流量 ; 排放流量控制装置, 其根据所述泵流量扣除装置计算的合适流量控制所述液压泵的排 放流量 ; 其中, 所述溢流体积评估装置根据所述液压压力和所述摆动溢流阀的超载特征评估所 述溢流体积。
2: 根据权利要求 1 所述的作业机械的液压摆动控制设备, 其中, 如果所述液压压力高 于所述摆动溢流阀的溢流压力, 则所述溢流体积评估装置将溢流体积评估为正值, 如果所 述液压压力低于所述摆动溢流阀的溢流压力, 则所述溢流体积评估装置将溢流体积评估为 负值。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的作业机械的液压摆动控制设备, 其中, 所述要求流量设定 装置将所述要求流量设定为从所述摆动操作量检测装置检测到摆动操作量起的经过时间 的函数, 并设定随着摆动操作量的增加而增加的所述要求流量的最大值。

说明书


作业机械的液压摆动控制设备

    【技术领域】
     本发明涉及用于作业机械的摆动运动的液压泵的功率控制器。背景技术 在作业机械、 例如液压挖掘机中, 液压油马达可使下部行走机构上的旋转上部结 构摆动。由于作业机械具有高的惯性矩, 在液压油马达起动和加速时液压油回路中的液压 压力变得极高并造成液压油的溢流损失。已经提出了用于减少这种溢流损失的多种技术。
     例如, 专利文献 1 公开了一种减小液压泵的排放流量以减少摆动马达的操作过程 中的溢流损失的技术。这种技术涉及检测来自链接到摆动杆的先导阀的先导压力、 检测流 量控制阀和摆动马达之间的回路上的液压压力、 以及根据这些值控制液压泵的旋转斜盘角 度。这种配置可减少溢流损失, 并且防止由热生成和高温造成摆动马达性能恶化。
     引用列表
     专利文献
     专利文献 1 日本专利公开 No.9-195322
     发明内容 本发明所要解决的问题
     专利文献 1 中描述的技术涉及控制液压泵的旋转斜盘, 使得针对流量需求 Qn, 从 液压泵排放流量 Qn+q, 其中流量 Qn+q 通过将摆动马达运动所要求的溢流流量 q 加上在摆 动马达起动和加速时的摆动速率下的流量需求 Qn 来获得。由于机械主体的摆动速率通常 根据机械主体体位大范围地波动, 因此很难从摆动杆的先导压力和溢流压力计算流量需求 Qn。
     摆动运动开始后摆动速率的波动通过图 4 中的实线 M1、 M2 显示。由于机械主体的 惯性矩随着前部作业设备 ( 例如吊杆装置、 臂装置和铲斗装置 ) 从机械主体的中心向前延 伸的最大延伸体位增加, 所以如实线 M1 所示的, 摆动速率不会增加。相反, 由于机械主体的 惯性矩随着前部作业设备缩回到机械主体的中心的最小延伸体位减小, 所以如实线 M2 所 示, 摆动速率趋于增加。在专利文献 1 描述的技术中, 难以使液压泵的排放流量跟随摆动速 率的这种波动。结果, 不能确切地根据机械主体体位确定流量需求 Qn。
     特别是, 在专利文献 1 描述的技术中, 由于溢流压力只在液压油从溢流阀溢流后 才反映到排放流量的控制, 所以控制的延迟太大而不能将实际溢流流量控制为 q。
     本发明的目的 ( 就该问题而言已经实现了 ) 在于提供一种作业机械的液压摆动控 制设备, 其在液压控制中具有提高的控制响应性, 用于减少摆动运动的加速过程中的溢流 损失。
     解决问题的方案
     为了实现所述目的, 根据权利要求 1, 本发明的作业机械的液压摆动控制设备包 括: 安装在作业机械中的液压泵 ; 接收来自液压泵的液压油供应并使作业机械摆动的摆动
     马达 ; 在摆动马达的操作过程中限定连接在液压泵和摆动马达之间的液压油回路中的液压 油压力上限的摆动溢流阀 ; 检测从液压泵供应到摆动马达的液压压力的液压压力检测装 置; 检测关于摆动马达的摆动运动的摆动操作量的摆动操作量检测装置 ; 根据摆动操作量 检测装置检测的摆动操作量设定摆动马达所需的液压油的要求流量的要求流量设定装置 ; 根据液压压力检测装置检测的液压压力评估从摆动溢流阀溢流的液压油溢流体积的溢流 体积评估装置 ; 通过从要求流量设定装置设定的要求流量扣除溢流体积评估装置评估的溢 流体积计算合适流量的泵流量扣除装置 ; 以及根据泵流量扣除装置计算的合适流量控制液 压泵的排放流量的排放流量控制装置, 其中溢流体积评估装置根据液压压力和摆动溢流阀 的超载特征评估溢流体积。
     注意, 溢流体积不仅可为正值, 还可为负值。换句话说, 在从液压泵延伸到摆动马 达的液压油回路中的液压压力超过溢流压力的状态下, 溢流压力被评估为处于正的范围, 而在从液压泵延伸到摆动马达的液压油回路中的液压压力不超过溢流压力的状态下, 溢流 压力被评估为处于负的范围。
     因此, 如果溢流压力是正的, 则合适流量将比要求流量小。而如果溢流压力是负 的, 则将从要求流量中减去一负值, 从而合适流量将比要求流量大。
     另外, 超载特征指的是, 在初级侧的液压压力 ( 初级压力 ) 超过溢流压力并且仍随 着溢流体积的增加而增加的现象中, 溢流体积和初级压力之间的对应关系。
     例如, 摆动溢流阀在小于溢流压力的初级压力下完全关闭并在等于或高于溢流压 力的初级压力下打开。摆动溢流阀所需的功能是控制溢流体积, 使得初级压力不超过溢流 压力。然而, 实际的初级压力随着溢流体积的增加而微微增加。通常在超过溢流压力的范 围内, 可以发现初级压力和溢流体积之间具有预定函数关系。 在本发明中, 从这种函数关系 评估溢流体积。
     另外, 根据权利要求 2, 并结合权利要求 1 的配置, 在本发明的作业机械的液压摆 动控制设备中, 如果液压压力高于摆动溢流阀的溢流压力, 溢流体积评估装置将溢流体积 评估为正值, 而如果液压压力低于摆动溢流阀的溢流压力, 则将溢流体积评估为负值。
     另外, 根据权利要求 3, 并结合权利要求 1 或 2 的配置, 在本发明的作业机械的液压 摆动控制设备中, 要求流量设定装置将要求流量设定为从摆动操作量检测装置检测到摆动 操作量起的经过时间的函数, 并设定随着摆动操作量的增加而增加的要求流量的最大值。
     本发明的有益效果
     根据本发明的作业机械的液压摆动控制设备 ( 权利要求 1), 通过从基于摆动操作 量设定的要求流量扣除待溢流的液压油体积获得一个值, 通过基于这个值控制液压泵的排 放流量, 可一致地保持摆动操作过程中的溢流体积。这可例如减小摆动运动开始时的溢流 损失并因此增加能量效率。
     根据本发明的作业机械的液压摆动控制设备 ( 权利要求 2), 如果液压压力低于溢 流压力, 则溢流体积被评估为负值, 因此, 合适流量可增加为高于要求流量。相应地, 在具 有高摆动速率的机械主体体位的状态, 液压油供应可在溢流体积被保持为最小的范围内增 加。 在具有低摆动速率的机械主体体位的状态, 液压油供应可减小, 以将溢流体积减小到最 小。不论机械主体体位如何都可保持最合适的摆动流量, 因此可以提高能量效率。
     另外, 根据本发明的作业机械的液压摆动控制设备 ( 权利要求 3), 通过将要求流量设定为从摆动操作开始的经过时间的函数, 可容易地一致控制摆动速率。 附图说明 图 1 是液压油回路图示, 显示了与包括根据本发明一种实施方式的液压摆动控制 设备的作业机械的摆动运动相关的回路的全部配置。
     图 2 是显示该液压摆动控制设备中的摆动溢流阀的超载特征的图表。
     图 3 是根据液压摆动控制设备的控制框图。
     图 4 是说明该液压摆动控制设备的操作的图表。
     具体实施方式
     下面将参照附图描述本发明的实施方式。
     1. 回路配置
     1-1. 摆动液压油回路 L1
     本发明适用于图 1 所示的液压挖掘机的液压油回路。附图示意性地说明了与摆动 马达 2 相关的回路并且省略了与其他致动器相关的回路, 摆动马达 2 使得液压挖掘机的旋 转上部结构在水平方向上相对于下部行走机构摆动。注意, 此液压挖掘机还包括其他致动 器, 例如与诸如吊杆装置和臂装置的通常前部作业设备的驱动相关的液压缸。 该液压油回路包括将液压油供应到摆动马达 2 的摆动液压油回路 L1、 负控制回路 L2 以及摆动马达 2 的操作先导回路 L3。
     液压泵 1、 摆动马达 2 和控制阀 12 设置在摆动液压油回路 L1 上。液压泵 1 是包括 调节器 1a 的可变容量泵。液压泵 1 由作为液压挖掘机主要驱动源的发动机 11 驱动, 并且 吸入存储在液压油箱 15 中的液压油以将其朝着摆动马达 2 排放。调节器 1a 是用于控制液 压泵 1 的旋转斜盘角度以充分地改变排放流量的装置。
     摆动马达 2 是用于使液压挖掘机摆动的液压油马达。摆动马达 2 包括两个液压油 端口 2a、 2b, 并且被构造成根据供应的液压油的流向将回转方向改变为正转或反转方向。 注 意, 摆动马达 2 的回转方向对应于液压挖掘机的摆动方向。
     控制阀 12 是电磁流量控制阀, 通过改变流量控制阀芯 ( 杆 ) 在多个位置之间的位 置可变地控制液压油的流量和流向。流量控制阀芯的位置包括用于将从液压泵 1 排放的液 压油供应到摆动马达 2 的第一液压油端口 2a 的位置、 用于将液压油供应到摆动马达 2 的第 二液压油端口 2b 的位置、 以及用于阻挡两个液压油端口 2a、 2b 的位置。以下将连接控制阀 12 和第一液压油端口 2a 的流径称为第一供应路径 L4, 将连接控制阀 12 和第二液压油端口 2b 的流径称为第二供应路径 L5。
     连接到液压油箱 15 的两个流径从第一供应路径 L4 和第二供应路径 L5 分岔。摆 动溢流阀 3a 和 3b 设置在两个流径中的一个中, 真空调节阀 14a 和 14b 设置在两个流径中 的另一个中。
     摆动溢流阀 3a 和 3b 各自限定从第一供应路径 L4 和第二供应路径 L5 流入的液压 油的上限压力 P0( 溢流压力 ), 并且如果等于或高于上限压力 P0 的液压压力工作, 则打开阀 元件以将液压油排放到液压油箱 15。摆动溢流阀 3a 和 3b 具有图 2 所示的超载特征。
     超载特征指的是, 在初级侧的液压压力 ( 初级压力, 在摆动马达 2 的远离摆动溢流
     阀 3a 和 3b 的一侧的液压压力 ) 超过上限压力 P0 并且仍随着溢流体积的增加而增加的现 象中, 溢流体积和初级压力之间的对应关系。
     例如, 在初级压力小于溢流压力 P0 时, 摆动溢流阀 3a 和 3b 完全关闭阀元件以使 溢流流量为零, 并且在初级压力在等于或高于溢流压力 P0 的范围时, 打开阀元件。通常, 摆 动溢流阀 3a 和 3b 所需的功能是在阀元件打开时控制溢流体积, 使得初级压力不会超过溢 流压力 P0。然而, 实际的初级压力随着溢流体积的增加微微增加。通常, 在超过溢流压力 P0 的范围内, 可以发现初级压力和溢流体积之间具有预定函数关系。 在本发明中, 从这种函数 关系评估溢流体积。
     真空调节阀 14a、 14b 防止在摆动马达 2 减速和制动时生成真空, 并且如果回路压 力减小, 则其工作以利用来自液压油箱 15 的液压油重新填充摆动马达 2 的液压油排放侧的 回路。压力传感器 5( 液压压力检测部件 ) 在液压泵 1 和控制阀 12 之间设置在摆动液压油 回路 L1 上。该压力传感器 5 检测摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2。压力传感器 5 检测的 液压压力 P2 被输入将在下文描述的控制器 10。
     1-2. 负控制回路 L2
     主溢流阀 13 设置在摆动液压油回路 L1 的中心旁路。主溢流阀 13 被设置成提取 中心旁路的液压压力作为所谓的负控制压力。上面描述的负控制回路 L2 在主溢流阀 13 上 游从中心旁路分支并连接到梭阀 18。
     梭阀 18 是选择较高压力的选择阀并包括两个输入端口 18a、 18b。该梭阀 18 选择 性地输出来自两个系统的液压压力的较高液压压力。 梭阀 18 的输出端口连接到调节器 1a。
     梭阀 18 的一个输入端口 18a 连接到上面描述的负控制回路 L2。 即, 总的负控制压 力被引入该输入端口 18a。另一输入端口 18b 连接到电磁比例减压阀 17。
     电磁比例减压阀 17 是通过将在后文描述的控制器 10 控制的比例减压阀, 并且通 过将从先导泵 16 供应的液压油引导到另一输入端口 18a 来强制地改变负控制压力。注意, 该电磁比例减压阀 17 在阀元件的开口度增加时提高二级压力 ( 下游侧的液压压力 )。
     1-3. 操作先导回路 L3
     操作先导回路 L3 是连接控制阀 12 的流量控制阀芯的两端和远程控制阀 19 的先 导回路。在远程控制阀 19 中, 生成与输入到摆动杆 ( 未显示 ) 的操作量相应的摆动先导压 力 ( 所谓的远程控制压力 ), 并且摆动先导压力根据操作方向被引导到流量控制阀芯的任 一端。
     远程控制阀 19 中包括用于检测摆动先导压力的梭阀 20 和摆动操作压力传感器 4( 摆动操作量检测装置 )。梭阀 20 是选择引入到流量控制阀芯的两端的摆动先导压力的 较高压力的高压选择阀。
     摆动操作压力传感器 4 检测梭阀 20 选择的摆动先导压力 P1( 摆动操作量 )。这允 许摆动操作压力传感器 4 检测与摆动杆的操作量对应的摆动先导压力 P1 而不管其操作方 向。这里检测的摆动先导压力 P1 被输入控制器 10。
     2. 控制器配置
     控制器 10 是包括微型计算机的电子控制装置, 并且被设置成 LSI 装置, 公知的微 处理器、 ROM、 RAM 等集成在该 LSI 装置中。
     控制器 10 连接到摆动操作压力传感器 4 和上面描述的压力传感器 5, 并且根据来自传感器 4、 5 的输入信息控制电磁比例减压阀 17 的开口度, 如图 1 所示。控制器 10 包括 要求流量设定单元 6( 要求流量设定装置 )、 溢流体积评估单元 7( 溢流体积评估装置 )、 泵 流量扣除单元 8( 泵流量扣除装置 ) 和排放流量控制单元 9( 排放流量控制装置 )。即, 在控 制器 10 中, 对用于执行图 3 示意性示出的控制的软件进行编程。下面将参照图 3 详细描述 控制电磁比例减压阀开口度的方法。
     要求流量设定单元 6 根据通过摆动操作压力传感器 4 检测的摆动先导压力 P1 设定 摆动马达 2 所需的液压油的要求流量 FR。要求流量设定单元 6 包括时钟 21 和流量设定器 22, 其将要求流量 FR 设定为从摆动操作开始的经过时间 T 的函数。在检测到增加的摆动先 导压力 P1 后, 时钟 21 开始通过计时器计时, 并输出所述经过时间 T。流量设定器 22 接着根 据经过时间 T 基于图 3 所示的经过时间 T 和要求流量 FR 的关联映射设定要求流量 FR, 并将 要求流量输出到泵流量扣除单元 8。
     在流量设定器 22 的关联映射中, 当经过时间 T 为 0 ≤ T ≤ T1 时, 要求流量 FR 的增 量 ΔFR 被设定为固定的预定值 a1( 即 a1 = FR1/T1)。当经过时间 T 为 T1 < T 时, 要求流量 FR 的增量 ΔFR 为零。
     注意, 时间 T1 被设定为等于液压挖掘机的前部作业设备具有最大延伸体位时摆动 速率增加到最大值所要求的时间。 溢流体积评估单元 7 根据通过压力传感器 5 检测的摆动液压油回路 L1 的液压压 力 P2 评估从摆动溢流阀 3a 和 3b 溢流的液压油的溢流体积 FE。溢流体积评估单元 7 包括 评估溢流体积设定器 23、 最小溢流体积设定器 24 和扣除器 25。
     评估溢流体积设定器 23 存储映射, 该映射限定液压压力 P2 和评估溢流体积 F 之 间的对应关系, 如图 3 所示。该映射根据摆动溢流阀 3a 和 3b 的超载特征形成。
     在该映射中, 当液压压力 P2 等于摆动溢流阀 3a 和 3b 的溢流压力 P0 时, 评估溢流 体积 F 被设定成 F = 0。当液压压力 P2 小于溢流压力 P0(P2 < P0) 时, 评估溢流体积 F 取负 值。此时, 将评估溢流体积 F 的绝对值设定为随着液压压力 P2 的减小而增加。
     替代地, 当液压压力 P2 超过溢流体积 P0(P2 > P0) 时, 评估溢流体积 F 取正值。此 时, 评估溢流体积是反映摆动溢流阀 3a 和 3b 的超载特征的值。例如, 如果根据图 2 所示的 摆动溢流阀 3a 和 3b 的超载特征在初级压力 PA、 PB 和 PC 处溢流流量分别为 FA、 FB 和 FC, 则评 估溢流体积 F 也在映射中的液压压力 PA、 PB 和 PC 处分别设定为 FA、 FB 和 FC。
     最小溢流体积设定器 24 设定当摆动马达 2 起动和加速时希望从摆动溢流阀 3a 和 3b 溢流的最小溢流体积。不管摆动速率和从摆动操作开始的经过时间 T 如何, 这里设定的 最小确保溢流体积 FMIN 始终是固定的。
     扣除器 25 通过从评估溢流体积设定器 23 设定的评估溢流体积 F 扣除由最小溢流 体积设定器 24 设定的最小确保溢流体积 FMIN 来计算溢流体积 FE。这里计算的溢流体积 FE 被输入到泵流量扣除单元 8。
     泵流量扣除单元 8 通过从要求流量设定单元 6 设定的要求流量 FR 扣除由溢流体积 评估单元 7 评估的溢流体积 FE 计算合适流量 FD。这里计算的合适流量 FD 被输入到排放流 量控制单元 9。注意, 从液压泵 1 排放的实际排放流量使用作为目标值的该合适流量 FD 控 制。
     公式 1
     FD = FR-FE
     = FR+FMIN-F
     排放流量控制单元 9 根据通过泵流量扣除单元 8 计算的合适流量 FD 控制液压泵 1 的排放流量。排放流量控制单元 9 通过打开和关闭其阀以产生用于从液压泵 1 排放合适流 量 FD 所要求的负控制压力, 控制电磁比例减压阀 17。
     例如, 由于当摆动马达 2 运行时从液压油马达 1 排放的液压油被从控制阀 12 引入 到第一供应路径 L4 或第二供应路径 L5, 所以, 中心旁路的液压压力 ( 负控制压力 ) 减小, 相应地, 调节器 1a 被控制成根据减小的液压压力增加从液压泵 1 排放的排放流量。另一方 面, 控制器 10 通过将压力高于被引入到梭阀 18 的负控制压力的液压油从负控制回路 L2 引 入到梭阀 18, 强制增加负控制压力, 并且将来自液压泵 1 的排放流量改为减小。
     3. 操作
     当液压挖掘机 1 的摆动杆操作时, 通过摆动操作压力传感器 4 检测摆动先导压力 P1 并输入到控制器 10。摆动先导压力 P1 经过摆动先导回路 L3 传送到控制阀 12 并驱动流 量控制阀芯。这驱动摆动马达 2, 并且液压挖掘机开始摆动操作。摆动液压油回路 L1 上的 液压压力 P2 通过压力传感器 5 检测并输入到控制器 10。 控制器 10 的要求流量设定单元 6 测量在检测到增加的摆动先导压力 P1 后的经过 时间 T, 并将要求流量 FR 设定为经过时间 T 的函数。
     3-1. 前部作业设备具有标准延伸体位的情况
     在前部作业设备具有标准延伸体位的情况, 液压挖掘机以图 4 中的实线 M3 所示的 摆动速率摆动。而要求流量设定单元 6 在该实线 M3 下方的范围中设定要求流量 FR。溢流 体积评估单元 7 根据摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2 设定评估溢流体积 F, 并且从评估溢 流体积 F 扣除最小确保溢流体积 FMIN 来计算溢流体积 FE。
     如果摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2 高于摆动溢流阀 3a 和 3b 的溢流压力 P0, 则能量损失对应于溢流的液压油。 而评估溢流体积设定器 23 通过根据摆动溢流阀 3a 和 3b 的超载特征设定评估溢流体积 F 来精确地评估可以溢流的液压油体积。泵流量扣除单元 8 扣除可以从要求流量 FR 溢流的液压油体积以计算没有溢流的流量。由于合适的流量 FD 包 括最小确保溢流体积 FMIN, 所以, 从液压泵 1 排放的液压油的实际体积是通过将最小确保溢 流体积 FMIN 加上摆动操作要求的流量 ( 实线 M3) 所获得的值, 如图 4 中的虚线 M3 所示。
     3-2. 前部作业设备具有最大延伸体位的情况
     在前部作业设备具有最大延伸体位的情况, 液压挖掘机由于机械主体的高惯性矩 以图 4 中的实线 M1 所示的摆动速率摆动。由于通过要求流量设定单元 6 设定的要求流量 FR 与其摆动速率相比太大, 所以, 摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2 超过标准延伸体位时的 液压压力 P2。 相应地, 通过溢流体积评估单元 7 评估的溢流体积 FE 也增加, 且从液压泵 1 排 放的液压油的实际体积减小。
     泵流量扣除单元 8 计算溢流体积 FE。溢流体积 FE 像标准延伸体位时的情况那样, 是根据摆动溢流阀 3a、 3b 的过载特征通过将最小确保溢流体积 FMIN 加上评估为不溢流的流 量获得的。相应地, 液压泵 1 的排放流量是通过将最小确保溢流体积 FMIN 加上摆动操作所 需的流量 ( 实线 M1) 所获得的值, 如图 4 中虚线 M1′所示。
     3-3. 前部作业设备具有最小延伸体位的情况
     在前部作业设备具有最小延伸体位的情况, 液压挖掘机由于机械主体的低惯性矩 以图 4 中的实线 M2 所示的摆动速率摆动。由于通过要求流量设定单元 6 设定的要求流量 FR 与其摆动速率相比太小, 所以, 摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2 比在标准延伸体位时减 小得更多。相应地, 通过溢流体积评估单元 7 评估的溢流体积 FE 减小, 且从液压泵 1 排放 的液压油的实际体积增加。
     泵流量扣除单元 8 计算如在标准延伸体位那样计算溢流流量 FE。由于在液压压力 P2 小于溢流压力 P0 时, 由评估溢流体积设定器 23 设定的评估溢流体积 F 为负值, 在这种情 况下, 包括从液压泵 1 排放的评估最小溢流体积 FMIN 的液压油实际体积改为增加。相应地, 从液压泵 1 的排放流量为通过将最小确保溢流体积 FMIN 加上摆动操作要求的流量 ( 实线 M2) 获得的值, 如图 4 中的虚线 M2′所示。
     4. 有益效果
     如上所述, 根据所述液压摆动控制设备, 摆动操作过程中的溢流体积可以保持为 固定的最小确保溢流体积 FMIN, 且摆动操作起动和加速时造成的溢流损失可减小, 因此可提 高能量效率。
     在前部作业设备的摆动操作和相关操作过程中, 摆动液压油回路 L1 的液压压力 P2 减小并且评估溢流体积 F 减小, 因此, 保持最小确保溢流体积 FMIN。即, 液压泵 1 的排放流量 可针对其他致动器作业时摆动操作引起的流量波动自动修正, 因此可实现最合适的能量效 率。
     此外, 根据所述液压摆动控制设备, 在实际液压油溢流前可使用摆动溢流阀 3a 和 3b 的超载特征精确地评估溢流体积。 即, 不必测量实际的溢流流量, 并且不用通过控制延迟 和控制误差等待溢流来控制液压泵 1 的排放流量, 因此可以提高控制的响应。
     在控制器 10 中的液压泵 1 的排放流量的修正计算中, 液压摆动控制设备不仅可评 估来自摆动溢流阀 3a 和 3b 的溢流体积, 而且还将合适流量 FD 增加为大于要求流量 FR, 因 为如果液压压力 P2 小于溢流压力 P0, 则溢流体积被评估为负值。
     相应地, 在具有低惯性矩的体位 ( 具有高摆动速率的体位 ) 的状态下, 液压泵 1 的 排放流量可在溢流体积被保持为最小 FE 的范围内增加。另外, 在具有高惯性矩的体位 ( 具 有低摆动速率的体位 ) 的状态下, 液压泵 1 的排放流量可减小以将溢流体积减小为最小 FE。
     因此, 不论机械主体的体位如何, 都可确保液压泵 1 的最合适排放流量, 因此可提 高能量效率。由于要求流量 FR 被设定为从液压摆动控制设备中的摆动操作开始起的经过 时间 T 的函数, 所以, 可容易地一致控制摆动速率。
     5. 其他
     尽管已经描述了本发明的实施方式, 但本发明不限于上述的实施方式, 在不脱离 本发明的范围的情况下可以进行很多变型。例如, 在上面描述的实施方式中说明了一种液 压挖掘机, 其包括通过由远程控制阀 19 产生的摆动先导压力 P1 驱动控制阀 12 的流量控制 阀芯的液压摆动杆。替代地, 可使用包括电摆动杆的液压挖掘机。在这种情况下, 时钟 21 可在检测到来自杆的输入信号后开始通过计时器计时。
     要求流量 FR 的最大值根据摆动杆的操作量改变, 这种配置可结合到流量设定器 21 中。例如, 一种可能的测量是要将流量设定器 22 设定的要求流量 FR1 的值设定为摆动先导 压力 P1 函数。利用这种设定, 摆动速率可灵活地调节, 同时可不论机械主体的体位保持最合适的摆动流量。
     通过最小溢流体积设定器 24 设定的最小确保溢流体积 FMIN 可设定为任意值。因 此, 通过尽可能地减小最小溢流体积 FMIN, 溢流损失可减小到最终值。
     工业实用性
     本发明可用于例如液压挖掘机和液压起重机的配备有摆动马达的作业机械的整 个制造行业。
     附图标记列表
     1 液压泵
     2 摆动马达
     3a 和 3b 摆动溢流阀
     4 摆动操作压力传感器 ( 摆动操作量检测装置 )
     5 压力传感器 ( 液压压力检测装置 )
     6 要求流量设定单元 ( 要求流量设定装置 )
     7 溢流体积评估单元 ( 溢流体积评估装置 )
     8 泵流量扣除单元 ( 泵流量扣除装置 )
     9 排放流量控制单元 ( 排放流量控制装置 )
     10 控制器
     11 发动机
     12 控制阀
     13 主溢流阀
     14a 和 14b 真空调节阀
     15 液压油箱
     16 先导泵
     17 电磁比例减压阀
     18 梭阀
     19 摆动操作量远程控制阀 ( 远程控制阀 )
     20 梭阀
     21 时钟
     22 流量设定器
     23 评估溢流体积设定器
     24 最小溢流体积设定器
     25 扣除器
     L1 摆动液压油回路
     L2 负控制回路
     L3 操作先导回路
     L4 第一供应路径
     L5 第二供应路径

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资源描述

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1、10申请公布号CN102472036A43申请公布日20120523CN102472036ACN102472036A21申请号201080035999322申请日20100818200926870220091126JPE02F9/22200601F15B11/0020060171申请人卡特彼勒SARL公司地址瑞士日内瓦72发明人芳野铁也秋山征一金绳裕也74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人苏娟朱利晓54发明名称作业机械的液压摆动控制设备57摘要一种包括液压泵1、摆动马达2和摆动溢流阀3A,3B的作业机械。检测与摆动马达2的摆动运动有关的摆动操作量P1,并且还检测从液压泵1供应到摆。

2、动马达的液压压力P2。根据摆动操作量P1设定摆动马达2所需的液压油的要求流量FR,根据摆动溢流阀3A,3B的超载特征从液压压力P2评估溢流体积FE。根据从要求流量FR扣除溢流体积FE获得的值控制液压泵1的排放流量。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2012021386PCT申请的申请数据PCT/JP2010/0639312010081887PCT申请的公布数据WO2011/065073JA2011060351INTCL权利要求书1页说明书8页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图3页1/1页21一种作业机械的液压摆动控制设备,包括液压泵,其。

3、安装在所述作业机械中;摆动马达,其接收来自所述液压泵的液压油供应并使所述作业机械摆动;摆动溢流阀,其在所述摆动马达的操作过程中限定连接在所述液压泵和所述摆动马达之间的液压油回路中的液压油压力的上限;液压压力检测装置,其检测从所述液压泵供应到所述摆动马达的液压压力;摆动操作量检测装置,其检测与所述摆动马达的摆动运动有关的摆动操作量;要求流量设定装置,其根据所述摆动操作量检测装置检测的摆动操作量设定所述摆动马达所需的液压油的要求流量;溢流体积评估装置,其根据所述液压压力检测装置检测的液压压力评估从摆动溢流阀溢流的液压油溢流体积;泵流量扣除装置,其通过从所述要求流量设定装置设定的要求流量扣除所述溢流。

4、体积评估装置评估的溢流体积计算合适流量;排放流量控制装置,其根据所述泵流量扣除装置计算的合适流量控制所述液压泵的排放流量;其中,所述溢流体积评估装置根据所述液压压力和所述摆动溢流阀的超载特征评估所述溢流体积。2根据权利要求1所述的作业机械的液压摆动控制设备,其中,如果所述液压压力高于所述摆动溢流阀的溢流压力,则所述溢流体积评估装置将溢流体积评估为正值,如果所述液压压力低于所述摆动溢流阀的溢流压力,则所述溢流体积评估装置将溢流体积评估为负值。3根据权利要求1或2所述的作业机械的液压摆动控制设备,其中,所述要求流量设定装置将所述要求流量设定为从所述摆动操作量检测装置检测到摆动操作量起的经过时间的函。

5、数,并设定随着摆动操作量的增加而增加的所述要求流量的最大值。权利要求书CN102472036A1/8页3作业机械的液压摆动控制设备技术领域0001本发明涉及用于作业机械的摆动运动的液压泵的功率控制器。背景技术0002在作业机械、例如液压挖掘机中,液压油马达可使下部行走机构上的旋转上部结构摆动。由于作业机械具有高的惯性矩,在液压油马达起动和加速时液压油回路中的液压压力变得极高并造成液压油的溢流损失。已经提出了用于减少这种溢流损失的多种技术。0003例如,专利文献1公开了一种减小液压泵的排放流量以减少摆动马达的操作过程中的溢流损失的技术。这种技术涉及检测来自链接到摆动杆的先导阀的先导压力、检测流量。

6、控制阀和摆动马达之间的回路上的液压压力、以及根据这些值控制液压泵的旋转斜盘角度。这种配置可减少溢流损失,并且防止由热生成和高温造成摆动马达性能恶化。0004引用列表0005专利文献0006专利文献1日本专利公开NO9195322发明内容0007本发明所要解决的问题0008专利文献1中描述的技术涉及控制液压泵的旋转斜盘,使得针对流量需求QN,从液压泵排放流量QNQ,其中流量QNQ通过将摆动马达运动所要求的溢流流量Q加上在摆动马达起动和加速时的摆动速率下的流量需求QN来获得。由于机械主体的摆动速率通常根据机械主体体位大范围地波动,因此很难从摆动杆的先导压力和溢流压力计算流量需求QN。0009摆动运。

7、动开始后摆动速率的波动通过图4中的实线M1、M2显示。由于机械主体的惯性矩随着前部作业设备例如吊杆装置、臂装置和铲斗装置从机械主体的中心向前延伸的最大延伸体位增加,所以如实线M1所示的,摆动速率不会增加。相反,由于机械主体的惯性矩随着前部作业设备缩回到机械主体的中心的最小延伸体位减小,所以如实线M2所示,摆动速率趋于增加。在专利文献1描述的技术中,难以使液压泵的排放流量跟随摆动速率的这种波动。结果,不能确切地根据机械主体体位确定流量需求QN。0010特别是,在专利文献1描述的技术中,由于溢流压力只在液压油从溢流阀溢流后才反映到排放流量的控制,所以控制的延迟太大而不能将实际溢流流量控制为Q。00。

8、11本发明的目的就该问题而言已经实现了在于提供一种作业机械的液压摆动控制设备,其在液压控制中具有提高的控制响应性,用于减少摆动运动的加速过程中的溢流损失。0012解决问题的方案0013为了实现所述目的,根据权利要求1,本发明的作业机械的液压摆动控制设备包括安装在作业机械中的液压泵;接收来自液压泵的液压油供应并使作业机械摆动的摆动说明书CN102472036A2/8页4马达;在摆动马达的操作过程中限定连接在液压泵和摆动马达之间的液压油回路中的液压油压力上限的摆动溢流阀;检测从液压泵供应到摆动马达的液压压力的液压压力检测装置;检测关于摆动马达的摆动运动的摆动操作量的摆动操作量检测装置;根据摆动操作。

9、量检测装置检测的摆动操作量设定摆动马达所需的液压油的要求流量的要求流量设定装置;根据液压压力检测装置检测的液压压力评估从摆动溢流阀溢流的液压油溢流体积的溢流体积评估装置;通过从要求流量设定装置设定的要求流量扣除溢流体积评估装置评估的溢流体积计算合适流量的泵流量扣除装置;以及根据泵流量扣除装置计算的合适流量控制液压泵的排放流量的排放流量控制装置,其中溢流体积评估装置根据液压压力和摆动溢流阀的超载特征评估溢流体积。0014注意,溢流体积不仅可为正值,还可为负值。换句话说,在从液压泵延伸到摆动马达的液压油回路中的液压压力超过溢流压力的状态下,溢流压力被评估为处于正的范围,而在从液压泵延伸到摆动马达的。

10、液压油回路中的液压压力不超过溢流压力的状态下,溢流压力被评估为处于负的范围。0015因此,如果溢流压力是正的,则合适流量将比要求流量小。而如果溢流压力是负的,则将从要求流量中减去一负值,从而合适流量将比要求流量大。0016另外,超载特征指的是,在初级侧的液压压力初级压力超过溢流压力并且仍随着溢流体积的增加而增加的现象中,溢流体积和初级压力之间的对应关系。0017例如,摆动溢流阀在小于溢流压力的初级压力下完全关闭并在等于或高于溢流压力的初级压力下打开。摆动溢流阀所需的功能是控制溢流体积,使得初级压力不超过溢流压力。然而,实际的初级压力随着溢流体积的增加而微微增加。通常在超过溢流压力的范围内,可以。

11、发现初级压力和溢流体积之间具有预定函数关系。在本发明中,从这种函数关系评估溢流体积。0018另外,根据权利要求2,并结合权利要求1的配置,在本发明的作业机械的液压摆动控制设备中,如果液压压力高于摆动溢流阀的溢流压力,溢流体积评估装置将溢流体积评估为正值,而如果液压压力低于摆动溢流阀的溢流压力,则将溢流体积评估为负值。0019另外,根据权利要求3,并结合权利要求1或2的配置,在本发明的作业机械的液压摆动控制设备中,要求流量设定装置将要求流量设定为从摆动操作量检测装置检测到摆动操作量起的经过时间的函数,并设定随着摆动操作量的增加而增加的要求流量的最大值。0020本发明的有益效果0021根据本发明的。

12、作业机械的液压摆动控制设备权利要求1,通过从基于摆动操作量设定的要求流量扣除待溢流的液压油体积获得一个值,通过基于这个值控制液压泵的排放流量,可一致地保持摆动操作过程中的溢流体积。这可例如减小摆动运动开始时的溢流损失并因此增加能量效率。0022根据本发明的作业机械的液压摆动控制设备权利要求2,如果液压压力低于溢流压力,则溢流体积被评估为负值,因此,合适流量可增加为高于要求流量。相应地,在具有高摆动速率的机械主体体位的状态,液压油供应可在溢流体积被保持为最小的范围内增加。在具有低摆动速率的机械主体体位的状态,液压油供应可减小,以将溢流体积减小到最小。不论机械主体体位如何都可保持最合适的摆动流量,。

13、因此可以提高能量效率。0023另外,根据本发明的作业机械的液压摆动控制设备权利要求3,通过将要求流说明书CN102472036A3/8页5量设定为从摆动操作开始的经过时间的函数,可容易地一致控制摆动速率。附图说明0024图1是液压油回路图示,显示了与包括根据本发明一种实施方式的液压摆动控制设备的作业机械的摆动运动相关的回路的全部配置。0025图2是显示该液压摆动控制设备中的摆动溢流阀的超载特征的图表。0026图3是根据液压摆动控制设备的控制框图。0027图4是说明该液压摆动控制设备的操作的图表。具体实施方式0028下面将参照附图描述本发明的实施方式。00291回路配置003011摆动液压油回路。

14、L10031本发明适用于图1所示的液压挖掘机的液压油回路。附图示意性地说明了与摆动马达2相关的回路并且省略了与其他致动器相关的回路,摆动马达2使得液压挖掘机的旋转上部结构在水平方向上相对于下部行走机构摆动。注意,此液压挖掘机还包括其他致动器,例如与诸如吊杆装置和臂装置的通常前部作业设备的驱动相关的液压缸。0032该液压油回路包括将液压油供应到摆动马达2的摆动液压油回路L1、负控制回路L2以及摆动马达2的操作先导回路L3。0033液压泵1、摆动马达2和控制阀12设置在摆动液压油回路L1上。液压泵1是包括调节器1A的可变容量泵。液压泵1由作为液压挖掘机主要驱动源的发动机11驱动,并且吸入存储在液压。

15、油箱15中的液压油以将其朝着摆动马达2排放。调节器1A是用于控制液压泵1的旋转斜盘角度以充分地改变排放流量的装置。0034摆动马达2是用于使液压挖掘机摆动的液压油马达。摆动马达2包括两个液压油端口2A、2B,并且被构造成根据供应的液压油的流向将回转方向改变为正转或反转方向。注意,摆动马达2的回转方向对应于液压挖掘机的摆动方向。0035控制阀12是电磁流量控制阀,通过改变流量控制阀芯杆在多个位置之间的位置可变地控制液压油的流量和流向。流量控制阀芯的位置包括用于将从液压泵1排放的液压油供应到摆动马达2的第一液压油端口2A的位置、用于将液压油供应到摆动马达2的第二液压油端口2B的位置、以及用于阻挡两。

16、个液压油端口2A、2B的位置。以下将连接控制阀12和第一液压油端口2A的流径称为第一供应路径L4,将连接控制阀12和第二液压油端口2B的流径称为第二供应路径L5。0036连接到液压油箱15的两个流径从第一供应路径L4和第二供应路径L5分岔。摆动溢流阀3A和3B设置在两个流径中的一个中,真空调节阀14A和14B设置在两个流径中的另一个中。0037摆动溢流阀3A和3B各自限定从第一供应路径L4和第二供应路径L5流入的液压油的上限压力P0溢流压力,并且如果等于或高于上限压力P0的液压压力工作,则打开阀元件以将液压油排放到液压油箱15。摆动溢流阀3A和3B具有图2所示的超载特征。0038超载特征指的是。

17、,在初级侧的液压压力初级压力,在摆动马达2的远离摆动溢流说明书CN102472036A4/8页6阀3A和3B的一侧的液压压力超过上限压力P0并且仍随着溢流体积的增加而增加的现象中,溢流体积和初级压力之间的对应关系。0039例如,在初级压力小于溢流压力P0时,摆动溢流阀3A和3B完全关闭阀元件以使溢流流量为零,并且在初级压力在等于或高于溢流压力P0的范围时,打开阀元件。通常,摆动溢流阀3A和3B所需的功能是在阀元件打开时控制溢流体积,使得初级压力不会超过溢流压力P0。然而,实际的初级压力随着溢流体积的增加微微增加。通常,在超过溢流压力P0的范围内,可以发现初级压力和溢流体积之间具有预定函数关系。。

18、在本发明中,从这种函数关系评估溢流体积。0040真空调节阀14A、14B防止在摆动马达2减速和制动时生成真空,并且如果回路压力减小,则其工作以利用来自液压油箱15的液压油重新填充摆动马达2的液压油排放侧的回路。压力传感器5液压压力检测部件在液压泵1和控制阀12之间设置在摆动液压油回路L1上。该压力传感器5检测摆动液压油回路L1的液压压力P2。压力传感器5检测的液压压力P2被输入将在下文描述的控制器10。004112负控制回路L20042主溢流阀13设置在摆动液压油回路L1的中心旁路。主溢流阀13被设置成提取中心旁路的液压压力作为所谓的负控制压力。上面描述的负控制回路L2在主溢流阀13上游从中心。

19、旁路分支并连接到梭阀18。0043梭阀18是选择较高压力的选择阀并包括两个输入端口18A、18B。该梭阀18选择性地输出来自两个系统的液压压力的较高液压压力。梭阀18的输出端口连接到调节器1A。0044梭阀18的一个输入端口18A连接到上面描述的负控制回路L2。即,总的负控制压力被引入该输入端口18A。另一输入端口18B连接到电磁比例减压阀17。0045电磁比例减压阀17是通过将在后文描述的控制器10控制的比例减压阀,并且通过将从先导泵16供应的液压油引导到另一输入端口18A来强制地改变负控制压力。注意,该电磁比例减压阀17在阀元件的开口度增加时提高二级压力下游侧的液压压力。004613操作先。

20、导回路L30047操作先导回路L3是连接控制阀12的流量控制阀芯的两端和远程控制阀19的先导回路。在远程控制阀19中,生成与输入到摆动杆未显示的操作量相应的摆动先导压力所谓的远程控制压力,并且摆动先导压力根据操作方向被引导到流量控制阀芯的任一端。0048远程控制阀19中包括用于检测摆动先导压力的梭阀20和摆动操作压力传感器4摆动操作量检测装置。梭阀20是选择引入到流量控制阀芯的两端的摆动先导压力的较高压力的高压选择阀。0049摆动操作压力传感器4检测梭阀20选择的摆动先导压力P1摆动操作量。这允许摆动操作压力传感器4检测与摆动杆的操作量对应的摆动先导压力P1而不管其操作方向。这里检测的摆动先导。

21、压力P1被输入控制器10。00502控制器配置0051控制器10是包括微型计算机的电子控制装置,并且被设置成LSI装置,公知的微处理器、ROM、RAM等集成在该LSI装置中。0052控制器10连接到摆动操作压力传感器4和上面描述的压力传感器5,并且根据来说明书CN102472036A5/8页7自传感器4、5的输入信息控制电磁比例减压阀17的开口度,如图1所示。控制器10包括要求流量设定单元6要求流量设定装置、溢流体积评估单元7溢流体积评估装置、泵流量扣除单元8泵流量扣除装置和排放流量控制单元9排放流量控制装置。即,在控制器10中,对用于执行图3示意性示出的控制的软件进行编程。下面将参照图3详细。

22、描述控制电磁比例减压阀开口度的方法。0053要求流量设定单元6根据通过摆动操作压力传感器4检测的摆动先导压力P1设定摆动马达2所需的液压油的要求流量FR。要求流量设定单元6包括时钟21和流量设定器22,其将要求流量FR设定为从摆动操作开始的经过时间T的函数。在检测到增加的摆动先导压力P1后,时钟21开始通过计时器计时,并输出所述经过时间T。流量设定器22接着根据经过时间T基于图3所示的经过时间T和要求流量FR的关联映射设定要求流量FR,并将要求流量输出到泵流量扣除单元8。0054在流量设定器22的关联映射中,当经过时间T为0TT1时,要求流量FR的增量FR被设定为固定的预定值A1即A1FR1/。

23、T1。当经过时间T为T1T时,要求流量FR的增量FR为零。0055注意,时间T1被设定为等于液压挖掘机的前部作业设备具有最大延伸体位时摆动速率增加到最大值所要求的时间。0056溢流体积评估单元7根据通过压力传感器5检测的摆动液压油回路L1的液压压力P2评估从摆动溢流阀3A和3B溢流的液压油的溢流体积FE。溢流体积评估单元7包括评估溢流体积设定器23、最小溢流体积设定器24和扣除器25。0057评估溢流体积设定器23存储映射,该映射限定液压压力P2和评估溢流体积F之间的对应关系,如图3所示。该映射根据摆动溢流阀3A和3B的超载特征形成。0058在该映射中,当液压压力P2等于摆动溢流阀3A和3B的。

24、溢流压力P0时,评估溢流体积F被设定成F0。当液压压力P2小于溢流压力P0P2P0时,评估溢流体积F取负值。此时,将评估溢流体积F的绝对值设定为随着液压压力P2的减小而增加。0059替代地,当液压压力P2超过溢流体积P0P2P0时,评估溢流体积F取正值。此时,评估溢流体积是反映摆动溢流阀3A和3B的超载特征的值。例如,如果根据图2所示的摆动溢流阀3A和3B的超载特征在初级压力PA、PB和PC处溢流流量分别为FA、FB和FC,则评估溢流体积F也在映射中的液压压力PA、PB和PC处分别设定为FA、FB和FC。0060最小溢流体积设定器24设定当摆动马达2起动和加速时希望从摆动溢流阀3A和3B溢流的。

25、最小溢流体积。不管摆动速率和从摆动操作开始的经过时间T如何,这里设定的最小确保溢流体积FMIN始终是固定的。0061扣除器25通过从评估溢流体积设定器23设定的评估溢流体积F扣除由最小溢流体积设定器24设定的最小确保溢流体积FMIN来计算溢流体积FE。这里计算的溢流体积FE被输入到泵流量扣除单元8。0062泵流量扣除单元8通过从要求流量设定单元6设定的要求流量FR扣除由溢流体积评估单元7评估的溢流体积FE计算合适流量FD。这里计算的合适流量FD被输入到排放流量控制单元9。注意,从液压泵1排放的实际排放流量使用作为目标值的该合适流量FD控制。0063公式1说明书CN102472036A6/8页8。

26、0064FDFRFE0065FRFMINF0066排放流量控制单元9根据通过泵流量扣除单元8计算的合适流量FD控制液压泵1的排放流量。排放流量控制单元9通过打开和关闭其阀以产生用于从液压泵1排放合适流量FD所要求的负控制压力,控制电磁比例减压阀17。0067例如,由于当摆动马达2运行时从液压油马达1排放的液压油被从控制阀12引入到第一供应路径L4或第二供应路径L5,所以,中心旁路的液压压力负控制压力减小,相应地,调节器1A被控制成根据减小的液压压力增加从液压泵1排放的排放流量。另一方面,控制器10通过将压力高于被引入到梭阀18的负控制压力的液压油从负控制回路L2引入到梭阀18,强制增加负控制压。

27、力,并且将来自液压泵1的排放流量改为减小。00683操作0069当液压挖掘机1的摆动杆操作时,通过摆动操作压力传感器4检测摆动先导压力P1并输入到控制器10。摆动先导压力P1经过摆动先导回路L3传送到控制阀12并驱动流量控制阀芯。这驱动摆动马达2,并且液压挖掘机开始摆动操作。摆动液压油回路L1上的液压压力P2通过压力传感器5检测并输入到控制器10。0070控制器10的要求流量设定单元6测量在检测到增加的摆动先导压力P1后的经过时间T,并将要求流量FR设定为经过时间T的函数。007131前部作业设备具有标准延伸体位的情况0072在前部作业设备具有标准延伸体位的情况,液压挖掘机以图4中的实线M3所。

28、示的摆动速率摆动。而要求流量设定单元6在该实线M3下方的范围中设定要求流量FR。溢流体积评估单元7根据摆动液压油回路L1的液压压力P2设定评估溢流体积F,并且从评估溢流体积F扣除最小确保溢流体积FMIN来计算溢流体积FE。0073如果摆动液压油回路L1的液压压力P2高于摆动溢流阀3A和3B的溢流压力P0,则能量损失对应于溢流的液压油。而评估溢流体积设定器23通过根据摆动溢流阀3A和3B的超载特征设定评估溢流体积F来精确地评估可以溢流的液压油体积。泵流量扣除单元8扣除可以从要求流量FR溢流的液压油体积以计算没有溢流的流量。由于合适的流量FD包括最小确保溢流体积FMIN,所以,从液压泵1排放的液压。

29、油的实际体积是通过将最小确保溢流体积FMIN加上摆动操作要求的流量实线M3所获得的值,如图4中的虚线M3所示。007432前部作业设备具有最大延伸体位的情况0075在前部作业设备具有最大延伸体位的情况,液压挖掘机由于机械主体的高惯性矩以图4中的实线M1所示的摆动速率摆动。由于通过要求流量设定单元6设定的要求流量FR与其摆动速率相比太大,所以,摆动液压油回路L1的液压压力P2超过标准延伸体位时的液压压力P2。相应地,通过溢流体积评估单元7评估的溢流体积FE也增加,且从液压泵1排放的液压油的实际体积减小。0076泵流量扣除单元8计算溢流体积FE。溢流体积FE像标准延伸体位时的情况那样,是根据摆动溢。

30、流阀3A、3B的过载特征通过将最小确保溢流体积FMIN加上评估为不溢流的流量获得的。相应地,液压泵1的排放流量是通过将最小确保溢流体积FMIN加上摆动操作所需的流量实线M1所获得的值,如图4中虚线M1所示。007733前部作业设备具有最小延伸体位的情况说明书CN102472036A7/8页90078在前部作业设备具有最小延伸体位的情况,液压挖掘机由于机械主体的低惯性矩以图4中的实线M2所示的摆动速率摆动。由于通过要求流量设定单元6设定的要求流量FR与其摆动速率相比太小,所以,摆动液压油回路L1的液压压力P2比在标准延伸体位时减小得更多。相应地,通过溢流体积评估单元7评估的溢流体积FE减小,且从。

31、液压泵1排放的液压油的实际体积增加。0079泵流量扣除单元8计算如在标准延伸体位那样计算溢流流量FE。由于在液压压力P2小于溢流压力P0时,由评估溢流体积设定器23设定的评估溢流体积F为负值,在这种情况下,包括从液压泵1排放的评估最小溢流体积FMIN的液压油实际体积改为增加。相应地,从液压泵1的排放流量为通过将最小确保溢流体积FMIN加上摆动操作要求的流量实线M2获得的值,如图4中的虚线M2所示。00804有益效果0081如上所述,根据所述液压摆动控制设备,摆动操作过程中的溢流体积可以保持为固定的最小确保溢流体积FMIN,且摆动操作起动和加速时造成的溢流损失可减小,因此可提高能量效率。0082。

32、在前部作业设备的摆动操作和相关操作过程中,摆动液压油回路L1的液压压力P2减小并且评估溢流体积F减小,因此,保持最小确保溢流体积FMIN。即,液压泵1的排放流量可针对其他致动器作业时摆动操作引起的流量波动自动修正,因此可实现最合适的能量效率。0083此外,根据所述液压摆动控制设备,在实际液压油溢流前可使用摆动溢流阀3A和3B的超载特征精确地评估溢流体积。即,不必测量实际的溢流流量,并且不用通过控制延迟和控制误差等待溢流来控制液压泵1的排放流量,因此可以提高控制的响应。0084在控制器10中的液压泵1的排放流量的修正计算中,液压摆动控制设备不仅可评估来自摆动溢流阀3A和3B的溢流体积,而且还将合。

33、适流量FD增加为大于要求流量FR,因为如果液压压力P2小于溢流压力P0,则溢流体积被评估为负值。0085相应地,在具有低惯性矩的体位具有高摆动速率的体位的状态下,液压泵1的排放流量可在溢流体积被保持为最小FE的范围内增加。另外,在具有高惯性矩的体位具有低摆动速率的体位的状态下,液压泵1的排放流量可减小以将溢流体积减小为最小FE。0086因此,不论机械主体的体位如何,都可确保液压泵1的最合适排放流量,因此可提高能量效率。由于要求流量FR被设定为从液压摆动控制设备中的摆动操作开始起的经过时间T的函数,所以,可容易地一致控制摆动速率。00875其他0088尽管已经描述了本发明的实施方式,但本发明不限。

34、于上述的实施方式,在不脱离本发明的范围的情况下可以进行很多变型。例如,在上面描述的实施方式中说明了一种液压挖掘机,其包括通过由远程控制阀19产生的摆动先导压力P1驱动控制阀12的流量控制阀芯的液压摆动杆。替代地,可使用包括电摆动杆的液压挖掘机。在这种情况下,时钟21可在检测到来自杆的输入信号后开始通过计时器计时。0089要求流量FR的最大值根据摆动杆的操作量改变,这种配置可结合到流量设定器21中。例如,一种可能的测量是要将流量设定器22设定的要求流量FR1的值设定为摆动先导压力P1函数。利用这种设定,摆动速率可灵活地调节,同时可不论机械主体的体位保持最说明书CN102472036A8/8页10。

35、合适的摆动流量。0090通过最小溢流体积设定器24设定的最小确保溢流体积FMIN可设定为任意值。因此,通过尽可能地减小最小溢流体积FMIN,溢流损失可减小到最终值。0091工业实用性0092本发明可用于例如液压挖掘机和液压起重机的配备有摆动马达的作业机械的整个制造行业。0093附图标记列表00941液压泵00952摆动马达00963A和3B摆动溢流阀00974摆动操作压力传感器摆动操作量检测装置00985压力传感器液压压力检测装置00996要求流量设定单元要求流量设定装置01007溢流体积评估单元溢流体积评估装置01018泵流量扣除单元泵流量扣除装置01029排放流量控制单元排放流量控制装置0。

36、10310控制器010411发动机010512控制阀010613主溢流阀010714A和14B真空调节阀010815液压油箱010916先导泵011017电磁比例减压阀011118梭阀011219摆动操作量远程控制阀远程控制阀011320梭阀011421时钟011522流量设定器011623评估溢流体积设定器011724最小溢流体积设定器011825扣除器0119L1摆动液压油回路0120L2负控制回路0121L3操作先导回路0122L4第一供应路径0123L5第二供应路径说明书CN102472036A101/3页11图1说明书附图CN102472036A112/3页12图2说明书附图CN102472036A123/3页13图3图4说明书附图CN102472036A13。

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