一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置及方法与流程

本发明属于挖掘机电液控制技术领域，具体涉及一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置及方法。

背景技术：

21世纪至今，随着我国经济的快速发展，国家基础建设和矿山开采等领域发展迅猛，挖掘机需求量持续攀升。液压破碎锤是一种新型的破碎工具，具有噪声小、破碎性能优越、节能环保等特点。从衡量破碎锤行业发展的关键技术指标挖掘机配锤率来看，2006年以来我们破碎锤率仅为6.2％，到2016年仅仅十年的时间中国的挖掘机破碎锤率发展到了20％，据统计欧美等发达国家挖掘机破碎锤率达到35％，日韩等国更是高达60％，因此我国液压破碎锤具有巨大的发展空间。

近年来，我国环保部门开始加强对环保的督查力度，严格控制工程中对炸药的使用量，因此挖掘机搭载破碎锤在工程建设和矿山开采中的具有越来越重要的作用。

目前，国内外厂家对破碎锤的功率控制比较局限，无法实现功率的自动切换，因此破碎工况的功率匹配往往为了满足破碎工况时挖掘机其他动作的功率需求，需要提升系统功率，造成破碎工作时产生不必要的溢流浪费，无法实现较好的节能效果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置及方法，通过主控制器采集设于液压系统中的压力传感器信号，基于该压力传感器信号有效识别破碎工况下破碎作业和非破碎作业状态，并对两种不同作业状态的功率控制进行自动切换，从而满足不同工况下功率需求不同的需求，通过功率自适应能够有效提升挖掘机节能效果。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置，包括：

主控制器；

发动机控制器，所述发动机控制器与所述主控制器相连；

转速传感器，所述转速传感器用于监测挖掘机中的发动机的转速，其输出端与所述发动机控制器的输入端相连；

第一主泵压力传感器和第二主泵压力传感器；所述第一主泵压力传感器和第二主泵压力传感器分别用于设于挖掘机上的第一主泵和第二主泵的出油口处，分别检测第一主泵和第二主泵出油口处的压力，二者的输出端均与所述主控制器的输入端相连；

回转先导压力传感器，所述回转先导压力传感器用于设于挖掘机的回转先导回路中，采集回转先导回路输出的油压；

破碎先导压力传感器，所述破碎先导压力传感器用于设于挖掘机的破碎先导回路中，采集破碎先导回路输出的油压；

第一主泵比例阀和第二主泵比例阀，所述第一主泵比例阀和第二主泵比例阀分别用于与挖掘机中的第一主泵和第二主泵相连，二者的控制端均与所述主控制器的输出端相连，根据主控制器输出的控制信号控制第一主泵和第二主泵的排量。

优选地，所述第一主泵压力传感器、第二主泵压力传感器、回转先导压力传感器和破碎先导压力传感器均采用电压型传感器，输出0.5-4.5v的电压信号。

优选地，所述第一主泵压力传感器、第二主泵压力传感器、回转先导压力传感器和破碎先导压力传感器均采用电流型传感器，输出4-20ma的电流信号。

第二方面，本发明提供了一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制方法，包括以下步骤：

(1)当操作人员打开先导安全电磁阀，先导安全电磁阀得电，与先导安全电磁阀相连的液压先导回路被接通；

(2)当操作人员启动挖掘机的发动机后，发动机控制器从转速传感器获取到发动机的转速信号并将该转速信号通过总线发送到主控制器；

(3)当主控制器判定出发动机已启动，主控制器开始检测设于破碎先导回路输出端处破碎先导压力传感器输出的压力信号，如果破碎先导压力传感器输出的压力值大于或者等于挖掘机主阀中破碎先导阀芯的开启压力时，则主控制器自动进入破碎模式，并将与第二主泵相连的第二主泵比例阀的电流值调整到预定目标值，在调整的过程中，主控制器实时采集第二主泵压力传感器输出的压力信号，以判定第二主泵的排量是否达到设定的要求，所述第二主泵压力传感器设于第二主泵的出油口处，所述第二主泵用于为破碎回路供油；

(4)当主控制器检测到回转先导压力传感器输出的压力值大于主阀中回转先导阀芯开启压力时或者第一主泵压力传感器的信号大于第一主泵空载压力值后，且主控制器检测到破碎先导压力传感器输出的压力值小于破碎先导阀芯的开启压力时，主控制器进入标准工作模式，主控制器将第二主泵比例阀以及第一主泵比例阀的电流值调整到预定目标值，所述第一主泵压力传感器设于第一主泵的出油口处，所述第一主泵用于为回转回路供油，所述第一主泵比例阀于第一主泵相连，控制第一主泵的排量。

优选地，所述步骤(3)中的在调整的过程中，主控制器实时采集第二主泵压力传感器输出的压力信号，以判定第二主泵的排量是否达到设定的要求后还包括：

主控制器同时将第一主泵比例阀的电流值调整到零。

优选地，所述当主控制器判定出发送机已启动，具体为：

主控制器检测到发动机的转速大于设定阈值，则判定发动机已启动。

优选地，所述第一主泵空载压力值指的是整车没有任何动作时产生的空载油压。

优选地，所述第一主泵压力传感器、第二主泵压力传感器、回转先导压力传感器和破碎先导压力传感器均采用电压型传感器，输出0.5-4.5v的电压信号。

优选地，所述第一主泵压力传感器、第二主泵压力传感器、回转先导压力传感器和破碎先导压力传感器均采用电流型传感器，输出4-20ma的电流信号。

优选地，所述主控制器将第二主泵比例阀以及第一主泵比例阀的电流值调整到预定目标值，具体为：

所述主控制器将第二主泵比例阀以及第一主泵比例阀的电流值调整到预定目标值，以满足挖掘机进行回转和行走时所需的功率。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置及方法，通过主控制器采集破碎压力传感器或者回转压力传感器输出的压力值，并基于获得的压力值有效识别破碎工况下破碎作业和非破碎作业状态，并对两种不同作业状态的功率控制进行自动切换，从而满足不同工况下功率需求不同的需求，通过功率自适应能够有效提升挖掘机节能效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例的基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种实施例的基于破碎工况挖掘机功率自适应控制方法的流程示意图；

图中：

1.主控制器，2.第一主泵压力传感器，3.第二主泵压力传感器，4.回转先导压力传感器，5.破碎先导压力传感器，6.第一主泵比例阀，7.第二主泵比例阀，8.先导安全电磁阀，9.发动机控制器，10.转速传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

现有技术中的挖掘机大多包括：先导泵、第一主泵、第二主泵、液压先导回路、先导安全电磁阀、回转先导回路、破碎先导回路、主阀、回转回路和破碎回路；

所述先导泵与第一主泵、第二主泵串联设置；

所述先导安全电磁阀的输入端与所述先导泵的输出端相连，其输出端与液压先导回路的输入端相连；

所述液压先导回路的输出端分别与所述回转先导回路和破碎先导回路相连，当与回转先导回路相连的回路先导开关打开时，液压先导回路为回转先导回路供油，当与破碎先导回路相连的破碎先导开关打开时，液压先导回路为破碎先导回路供油；

所述主阀的输入端分别与所述回转先导回路和破碎先导回路相连，其输出端分别与所述回转回路和破碎回路相连，回转回路由第一主泵供油，所述破碎回路由第二主泵供油，具体地，所述主阀中包括破碎先导阀芯和回转先导阀芯，当回转先导阀芯被打开时，第一主泵中的油经主阀流入回转回路，当破碎先导阀芯被打开时，第二主泵中的油经主阀流入破碎回路，破碎锤就位于破碎回路上。

基于上述的挖掘机，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置，包括：

主控制器1；

发动机控制器9，所述发动机控制器9与所述主控制器1相连，优选地，二者通过总线相连；

转速传感器10，所述转速传感器10用于监测挖掘机中的发动机的转速，其输出端与所述发动机控制器9的输入端相连；

第一主泵压力传感器2和第二主泵压力传感器3；所述第一主泵压力传感器2和第二主泵压力传感器3分别用于设于挖掘机上的第一主泵和第二主泵的出油口处，分别检测第一主泵和第二主泵出油口处的压力，二者的输出端均与所述主控制器1的输入端相连；

回转先导压力传感器4，所述回转先导压力传感器4用于设于回转先导回路中，采集回转先导回路输出的油压；

破碎先导压力传感器5，所述破碎先导压力传感器5用于设于破碎先导回路中，采集破碎先导回路输出的油压；在具体实施时，所述破碎先导回路上连接有破碎脚踏开关，当操作工人员打开所述破碎脚踏开关时，破碎先导回路的油路被接通，即液压先导回路为破碎先导回路供油，破碎锤开始工作；

第一主泵比例阀6和第二主泵比例阀7，所述第一主泵比例阀6和第二主泵比例阀7分别用于与挖掘机中的第一主泵和第二主泵相连，二者的控制端均与所述主控制器1的输出端相连，根据主控制器1输出的控制信号控制第一主泵和第二主泵的排量；

本发明实施例的优选实施方式中，所述转速传感器10、第一主泵压力传感器2、第二主泵压力传感器3、回转先导压力传感器4和破碎先导压力传感器5均采用电压型传感器，输出0.5-4.5v的电压信号，或者是电流型传感器，输出4-20ma的电流信号。

综上所述，本发明实施例中的基于破碎工况挖掘机功率自适应控制装置工作过程具体为：

(1)当操作人员打开先导安全电磁阀8后，先导安全电磁阀8得电，与先导安全电磁阀8相连的液压先导回路被接通，即先导泵向液压先导回路中供油；

(2)当操作人员启动挖掘机的发动机后，发动机控制器9从转速传感器10获取到发动机的转速信号并将该转速信号通过总线发送到主控制器1；

(3)当判定主控制器1已经被启动(即检测到发动机的转速大于设定阈值时，则判定发送机已经被启动，所述设定阈值根据实际情况去设定，比如可以设置为650rpm)，且破碎先导回路的油路被接通(具体实施时，通过操作工人员打开与破碎先导回路相连的破碎脚踏开关即可实现接通)，主控制器1开始检测破碎先导压力传感器5输出的压力信号，如果破碎先导压力传感器5检测到的压力值大于或者等于主阀中破碎先导阀芯的开启压力，则主控制器1自动进入破碎模式，即第二主泵通过主阀向破碎回路供油，将第二主泵比例阀7的电流值调整到预定目标值，此时第二主泵的功率控制用于满足破碎功率控制需求，在调整的过程中，主控制器1实时采集第二主泵压力传感器3输出的压力信号，以判定第二主泵的排量是否达到设定的要求；同时为了进一步实现节能，主控制器1同时将第一主泵比例阀6的电流值调整到零，将第二主泵的吸收功率降到最低；

(4)当主控制器1检测到回转先导压力传感器4检测到的压力值大于主阀中回转先导阀芯开启压力时或者第一主泵压力传感器2的信号大于第一主泵空载压力值后，所述第一主泵空载压力值指的是整车没有任何动作时产生的空载油压，一般为3mp左右，且主控制器1检测到破碎先导压力传感器5输出的压力值小于破碎先导阀芯的开启压力时，主控制器1进入标准工作模式(即保证挖掘机的回转和行走动作)，主控制器1将第二主泵比例阀7以及第一主泵比例阀6的值电流值调整到预定目标值，实现提升第一主泵和第二主泵的吸收功率，以满足标准工作模式下挖掘机的功率需求。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提供了一种基于破碎工况挖掘机功率自适应控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，当操作人员打开先导安全电磁阀8后，先导安全电磁阀8得电，与先导安全电磁阀8相连的液压先导回路被接通，即先导泵向液压先导回路中供油；

步骤2，当操作人员启动挖掘机的发动机后，发动机控制器9从转速传感器10获取到发动机的转速信号并将该转速信号通过总线发送到主控制器1；

步骤3，当判定主控制器1已经被启动(即检测到发动机的转速大于设定阈值时，则判定发送机已经被启动，所述设定阈值根据实际情况去设定，比如可以设置为650rpm)，且破碎先导回路的油路被接通(具体实施时，通过操作工人员打开与破碎先导回路相连的破碎脚踏开关即可实现接通)，主控制器1开始检测破碎先导压力传感器5输出的压力信号，如果破碎先导压力传感器5检测到的压力值大于或者等于主阀中破碎先导阀芯的开启压力，则主控制器1自动进入破碎模式，即第二主泵通过主阀向破碎回路供油，将第二主泵比例阀7的电流值调整到预定目标值，此时第二主泵的功率控制用于满足破碎功率控制需求，在调整的过程中，主控制器1实时采集第二主泵压力传感器3输出的压力信号，以判定第二主泵的排量是否达到设定的要求；同时为了进一步实现节能，主控制器1同时将第一主泵比例阀6的电流值调整到零，将第二主泵的吸收功率降到最低；

步骤4，当主控制器1检测到回转先导压力传感器4检测到的压力值大于主阀中回转先导阀芯开启压力时或者第一主泵压力传感器2的信号大于第一主泵空载压力值后，所述第一主泵空载压力值指的是整车没有任何动作时产生的空载油压，一般为3mp左右，且主控制器1检测到破碎先导压力传感器5输出的压力值小于破碎先导阀芯的开启压力时，主控制器1进入标准工作模式，主控制器1将第二主泵比例阀7以及第一主泵比例阀6的值电流值调整到预定目标值，以满足挖掘机进行回转和行走时所需的功率，实现提升第一主泵和第二主泵的吸收功率，以满足标准工作模式下挖掘机的功率需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。