回转马达控制系统及控制方法与流程

本申请涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种回转马达控制系统及控制方法。

背景技术：

挖掘机作为一种最为常见的工程机械，体积质量较大，属于大转动惯量机械装备。为了防止挖掘机在倾斜路面因自身重力回转，以及外界环境风力等因素而引起的自行回转，确保其在停车时的平稳性和操作时的可靠性，必须考虑回转机构的制动。而由于液压系统的密封泄漏，单纯的液压制动不能进行长时间可靠的限位制动，因此必须考虑机械制动。

机械制动由机械制动器完成，其主要部件有制动缸、摩擦片、分离片和制动弹簧。摩擦片的内花键套装在回转马达缸体的外花键上，分离片的齿牙镶嵌在回转马达壳体的齿槽中。马达在非工作情况下，摩擦片和分离片交叠装，制动弹簧产生的压紧力，通过制动缸的传递，使摩擦片和分离片紧紧挤压在一起，并由此产生足够的摩擦力克服回转马达的回转力矩，起到机械制动的作用。机械制动时，为了防止机械制动器弹簧上闸制动过猛，避免制动时齿圈、齿轮件的冲击损坏，挖掘机回转机构的机械制动必须在液压制动之后的一小段时间(延迟5s左右)实施。

目前主要延迟制动方法是液压控制，即通过回转马达自带的延迟阀结构，由延迟阀内的节流缓冲作用，实现先导控制油的延缓通过，以此提供制动延迟过程。但对于液压控制方法而言，机械结构较为复杂，成本较高。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种回转马达控制系统及控制方法，以避免为实现回转机构的制动使目前挖掘机回转机构机械结构复杂度的问题。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请提供了一种回转马达控制系统，包括：回转马达、主泵、先导泵、油箱和制动活塞缸，以及用于与控制器连接的第一换向阀、第二换向阀和电控手柄；

所述电控手柄与所述第一换向阀和所述第二换向阀连接，以向所述第一换向阀和所述第二换向阀发送控制信号；

所述主泵与所述先导泵连接且二者均与所述第一换向阀连接，所述回转马达与所述第一换向阀连接以通过所述主泵向所述回转马达供油；

所述第二换向阀与所述先导泵及所述制动活塞缸的有杆腔连接，以通过所述先导泵向所述有杆腔供应先导油，并能够将所述有杆腔内的先导油送入所述油箱；

所述制动活塞缸与所述回转马达连接以用于对所述回转马达进行制动。

优选地，包括防摆阀，所述防摆阀与所述回转马达并联。

该技术方案的有益效果在于：通过设置防摆阀，可以防止回转马达在制动时产生的来回摇摆问题。

优选地，所述防摆阀有相互并联的两个。

该技术方案的有益效果在于：两个防摆阀分别为第一防摆阀和第二防摆阀；由于回转马达运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个防摆阀分别在回转马达产生顺时针转动或逆时针转动时防止回转马达在制动的过程中来回摆动。

优选地，包括连接所述回转马达和所述油箱的补油单向阀。

该技术方案的有益效果在于：通过设置补油单向阀可以从油箱侧吸取油液防止制动吸空问题。

优选地，所述回转马达具有两个油口，所述补油单向阀有两个，两个所述补油单向阀分别与两个所述油口连接。

该技术方案的有益效果在于：两个防摆阀分别为第一补油阀和第二补油阀；由于回转马达运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个补油阀分别在回转马达产生顺时针转动或逆时针转动时从油箱侧吸取油液防止制动吸空问题。

优选地，包括连接所述回转马达和所述油箱的安全溢流阀。

该技术方案的有益效果在于：通过设置安全溢流阀可以在系统压力超过安全设定时打开溢流，保证系统安全。

优选地，所述回转马达具有两个油口，所述安全溢流阀有两个，两个所述安全溢流阀分别与两个所述油口连接。

该技术方案的有益效果在于：两个防摆阀分别为第一安全溢流阀和第二安全溢流阀；由于回转马达运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个安全溢流阀分别在回转马达产生顺时针转动或逆时针转动时，在系统压力超过安全设定的情况下打开溢流，保证系统安全。

优选地，在所述制动活塞缸的无杆腔内安装有复位弹簧，以通过所述复位弹簧推动所述制动活塞缸的活塞杆实现对所述回转马达的制动。

该技术方案的有益效果在于：通过该复位弹簧，能够在制动活塞缸的有杆腔将先导油放出后推动制动活塞缸的活塞杆运动，并最终实现对回转马达的机械制动；当然，除弹簧外，还可以采用其他的弹性复位原件，或采用两个分别安装在无杆腔和活塞杆上的磁力原件之间产生的推动力实现活塞杆的运动。

本申请的另一个方面提供一种回转马达控制方法，所述回转马达控制方法应用上述的回转马达控制系统实现，所述回转马达控制方法包括：

接收并验证所述电控手柄发出的针对所述回转马达的止停信号；

在对所述止停信号验证成功后，向所述第二换向阀发送对应的松闸控制信号，以使所述先导泵中的先导油进入所述制动活塞缸的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态，以及

向所述第一换向阀发送对应的油路循环控制信号，以使所述主泵中的高压油由该第一换向阀流入所述回转马达，并在推动所述回转马达在所述机械刹车的松闸状态下顺时针或逆时针旋转后，所述高压油由所述第一换向阀回转至所述油箱中，进而通过油路循环实现所述回转马达的液压制动过程；

向所述的第二换向阀发送对应的断电控制信号，以使所述制动活塞缸的有杆腔在该第二换向阀断电后进行泄压，进而实现所述回转马达的机械制动。

优选地，所述向所述的第二换向阀发送对应的断电控制信号，包括：

在所述回转马达的液压制动过程结束之时或之后进行延时倒计时，并在所述延时倒计时完成后向所述的第二换向阀发送对应的断电控制信号，其中，所述延时倒计时的时间预先设置。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的回转马达控制系统，其去掉了回转马达自带的延迟阀(舍弃了延迟阀的结构形式)，同时其充分利用了挖掘机上现有的换向阀、电控手柄及控制器等元件，重新构建了回转马达控制系统；本发明实施例提供的回转马达控制系统，其进而简化了挖掘机的回转机构，降低了制造成本。本发明实施例提供的回转马达控制系统，其设计有回转马达、主泵、先导泵、制动活塞缸和油箱，以及用于与控制器连接的第一换向阀、第二换向阀和电控手柄；通过电控手柄手动控制，调整与其连接的第一换向阀、第二换向阀的转换，从而分步骤(两操作步骤之间设计延迟)实现机械制动；首先，利用第二换向阀控制使先导泵中的先导油进入制动活塞缸的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态；然后，利用向第一换向阀控制，以使主泵中的高压油由该第一换向阀流入回转马达，并在推动回转马达在机械刹车的松闸状态下顺时针或逆时针旋转后，高压油由第一换向阀回转至油箱中，进而通过油路循环实现回转马达的液压制动过程(同时参见本申请所提供的回转马达控制方法)。

本申请所提供的回转马达控制系统及控制方法，实现在合理时间内产生有效机械制动。

本申请的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本申请的具体实践可以了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的回转马达控制系统的结构示意图。

附图标记：

1-主泵；2-先导泵；

3-油箱；4-第一换向阀；

5-第一防摆阀；6-第二防摆阀；

7-第一安全溢流阀；8-第二安全溢流阀；

9-第一补油阀；10-第二补油阀；

11-制动活塞缸；12-第二换向阀；

13-cpu；14-电控手柄；

15-回转马达总成；16-回转马达。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，本申请的一个方面提供一种回转马达控制系统，包括：回转马达16、主泵1、先导泵2、、油箱3和制动活塞缸11，以及用于与控制器连接的第一换向阀4、第二换向阀12和电控手柄14；

电控手柄14与第一换向阀4和第二换向阀12连接，以向第一换向阀4和第二换向阀12发送控制信号；

主泵1与先导泵2连接且二者均与第一换向阀4连接，回转马达16与第一换向阀4连接以通过主泵1向回转马达16供油；

第二换向阀12与先导泵2及制动活塞缸11的有杆腔连接，以通过先导泵2向有杆腔供应先导油，并能够将有杆腔内的先导油送入油箱3；

制动活塞缸11与回转马达16连接以用于对回转马达16进行制动。

本申请实施例所提供的回转马达控制系统，去掉了回转马达自带的延迟阀，转而充分利用了挖掘机上的换向阀、电控手柄及控制器等元件功能，实现在合理时间内产生有效机械制动，进而简化了挖掘机的回转机构，降低了制造成本，并且提高了回转机构制动的控制精度。

优选地，本申请实施例所提供的回转马达控制系统，包括防摆阀，防摆阀与回转马达16并联。通过设置防摆阀，可以防止回转马达16在制动时产生的来回摇摆问题。

优选地，防摆阀有相互并联的两个。两个防摆阀分别为第一防摆阀5和第二防摆阀6；由于回转马达16运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个防摆阀分别在回转马达16产生顺时针转动或逆时针转动时防止回转马达16在制动的过程中来回摆动。

优选地，本申请实施例所提供的回转马达控制系统，包括连接回转马达16和油箱3的补油单向阀。通过设置补油单向阀可以从油箱3侧吸取油液防止制动吸空问题。

优选地，回转马达16具有两个油口，补油单向阀有两个，两个补油单向阀分别与两个油口连接。两个防摆阀分别为第一补油阀9和第二补油阀10；由于回转马达16运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个补油阀分别在回转马达16产生顺时针转动或逆时针转动时从油箱3侧吸取油液防止制动吸空问题。

优选地，本申请实施例所提供的回转马达控制系统，包括连接回转马达16和油箱3的安全溢流阀。通过设置安全溢流阀可以在系统压力超过安全设定时打开溢流，保证系统安全。

优选地，回转马达16具有两个油口，安全溢流阀有两个，两个安全溢流阀分别与两个油口连接。两个防摆阀分别为第一安全溢流阀7和第二安全溢流阀8；由于回转马达16运转时，可以产生顺时针转动或逆时针转动，因此利用两个安全溢流阀分别在回转马达16产生顺时针转动或逆时针转动时，在系统压力超过安全设定的情况下打开溢流，保证系统安全。

优选地，在制动活塞缸11的无杆腔内安装有复位弹簧，以通过复位弹簧推动制动活塞缸11的活塞杆实现对回转马达16的制动。通过该复位弹簧，能够在制动活塞缸11的有杆腔将先导油放出后推动制动活塞缸11的活塞杆运动，并最终实现对回转马达16的机械制动；当然，除弹簧外，还可以采用其他的弹性复位原件，或采用两个分别安装在无杆腔和活塞杆上的磁力原件之间产生的推动力实现活塞杆的运动。

本申请的另一个方面提供一种回转马达控制方法，回转马达控制方法应用权利要求上述本申请实施例所提供的回转马达控制系统实现，回转马达控制方法包括：

接收并验证电控手柄14发出的针对回转马达16的止停信号；

在对止停信号验证成功后，向第二换向阀12发送对应的松闸控制信号，以使先导泵2中的先导油进入制动活塞缸11的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态，以及

向第一换向阀4发送对应的油路循环控制信号，以使主泵1中的高压油由该第一换向阀4流入回转马达16，并在推动回转马达16在机械刹车的松闸状态下顺时针或逆时针旋转后，高压油由第一换向阀4回转至油箱3中，进而通过油路循环实现回转马达16的液压制动过程；

向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，以使制动活塞缸11的有杆腔在该第二换向阀12断电后进行泄压，进而实现回转马达16的机械制动。

通过本申请实施例所提供的回转马达控制方法，采用本申请实施例所提供的回转马达控制系统，不但能够用于取消了延迟阀的回转马达控制系统的制动控制，而且控制精度高，提高了挖掘机的电控集成性及自动化程度。

优选地，向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，包括：

在回转马达16的液压制动过程结束之时或之后进行延时倒计时，并在延时倒计时完成后向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，其中，延时倒计时的时间预先设置。

在本申请的一个或多个实施例中，回转马达控制方法应用回转马达控制系统实现，在具体实施时，回转马达控制系统可以自行根据预设的逻辑规则实现对回转马达16的机械制动控制，具体控制过程如下：

s11：电控手柄14分别向第一换向阀4和第二换向阀12发出的针对回转马达16的止停信号。

s12：第二换向阀12在接收到止停信号后，根据对应的预设规则将其确认为松闸控制信号，并根据该止停信号进行对应的松闸操作，以使先导泵2中的先导油进入制动活塞缸11的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态。

s13：第一换向阀4在接收到止停信号后，根据对应的预设规则将其确认为油路循环控制信号，并根据该止停信号进行对应的油路循环操作，以使主泵1中的高压油由该第一换向阀4流入回转马达16，并在推动回转马达16在机械刹车的松闸状态下顺时针或逆时针旋转后，高压油由第一换向阀4回转至油箱3中，进而通过油路循环实现回转马达16的液压制动过程。

s14：而后，在预设时间后，第二换向阀12进行断电操作，以使制动活塞缸11的有杆腔在该第二换向阀12断电后进行泄压，进而实现回转马达16的机械制动。

可以理解的是，上述的预设时间根据预先的多次实现进行设置，例如，若根据多次实现数据获知第二换向阀12完成松闸操作和第一换向阀4完成油路循环操作共同需要的时间为t1，则预设时间需设置为大于t1的时间t2，且为了实现延迟制动，t1与t2之间的差值可以等于预设延迟时间δt，即：t2＝t1+δt。

其中，松闸操作的具体过程举例为：信号传送到第二换向阀12的3sy电磁阀处，第二换向阀12换位，使得先导泵2送出的先导液压油进入制动活塞缸11的有杆腔，实施机械刹车的松闸状态。

油路循环的具体过程举例为：信号传送到第一换向阀4的1sy电磁阀处，由电磁比例减压阀产生的二次先导压力推动第一换向阀4至左位工作，主泵1提供的高压油由第一换向阀4左位输送到回转马达总成15的a油口，在机械刹车松闸状态下，推动回转马达16顺时针旋转；回油由b油口至第一换向阀4左位通道回到油箱3，完成油路循环。由于回转马达16液压系统的对称性，回转马达16逆时针旋转时，传送到第一换向阀4的2sy电磁阀处完成油路循环。

断电操作的具体过程举例为：第二换向阀12断电，使得第二换向阀12左位工作，马达制动活塞缸11的有杆腔泄压，实施机械上闸，完成回转马达16的机械制动。

在本申请的实施例中，控制器与电控手柄14和第一换向阀4及第二换向阀12连接，可以具体为分别与回转马达控制系统中的第一换向阀4、第二换向阀12和电控手柄14无线或有线通信连接，该控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的自动机械制动控制，具体控制过程如下：

s21：控制器接收并验证电控手柄14发出的针对回转马达16的止停信号。

s22：控制器在对止停信号验证成功后，向第二换向阀12发送对应的松闸控制信号，以使先导泵2中的先导油进入制动活塞缸11的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态。

s23：控制器向第一换向阀4发送对应的油路循环控制信号，以使主泵1中的高压油由该第一换向阀4流入回转马达16，并在推动回转马达16在机械刹车的松闸状态下顺时针或逆时针旋转后，高压油由第一换向阀4回转至油箱3中，进而通过油路循环实现回转马达16的液压制动过程。

s24：控制器向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，以使制动活塞缸11的有杆腔在该第二换向阀12断电后进行泄压，进而实现回转马达16的机械制动。

为了在实现制动延迟的基础上，进一步提高制动延迟的精度，基于上述控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的机械制动控制的实施例，步骤s24具体可以包含有如下内容：

控制器在获知回转马达16的液压制动过程结束时，开始进行延时倒计时，并在延时倒计时完成后向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，其中，延时倒计时的时间预先设置。

可以理解的是，控制器可以特指挖掘机车载控制器cpu13。

另外，从软件层面来说，基于上述控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的自动机械制动控制的实施例，本申请还提供一种用于实现该回转马达控制方法中全部或部分内容的控制器，控制器具体包含有如下内容：

止停信号接收模块，用于接收并验证电控手柄14发出的针对回转马达16的止停信号。

松闸控制模块，用于在对止停信号验证成功后，向第二换向阀12发送对应的松闸控制信号，以使先导泵2中的先导油进入制动活塞缸11的有杆腔，进而实现机械刹车的松闸状态。

液压制动控制模块，用于向第一换向阀4发送对应的油路循环控制信号，以使主泵1中的高压油由该第一换向阀4流入回转马达16，并在推动回转马达16在机械刹车的松闸状态下顺时针旋转后，高压油由第一换向阀4回转至油箱3中，进而通过油路循环实现回转马达16的液压制动过程。

机械制动控制模块，用于向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，以使制动活塞缸11的有杆腔在该第二换向阀12断电后进行泄压，进而实现回转马达16的机械制动。

为了在实现制动延迟的基础上，进一步提高制动延迟的精度，机械制动控制模块具体可以包含有如下内容：

延迟单元，用于在获知回转马达16的液压制动过程结束时，开始进行延时倒计时，并在延时倒计时完成后向所述的第二换向阀12发送对应的断电控制信号，其中，延时倒计时的时间预先设置。

本申请上述所提供的控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的自动机械制动控制的方法实施例可以在客户端设备、服务器设备、计算机集群或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，服务器设备可以包括一个或多个处理器(处理器可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)、用于存储数据的存储器、以及用于通信功能的传输模块。本领域普通技术人员可以理解，前述的结构描述仅为举例，其并不对上述电子装置的结构造成限定。

存储器可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的回转马达控制方法对应的程序指令/模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的回转马达控制方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至服务器设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输模块用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器设备的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输模块包括一个网络适配器(networkinterfacecontroller，nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输模块可以为射频(radiofrequency，rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

从硬件层面来说，基于前述控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的自动机械制动控制的内容，本申请实施例还提供一种电子设备，包括显示屏、处理器以及存储处理器可执行指令的存储器。的显示屏可以包括触摸屏、液晶显示器、投影设备等显示信息内容的设备。的电子设备类型可以包括移动终端、专用车险设备、车机交互设备、个人电脑等。处理器执行指令时可以实现控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达16的自动机械制动控制的方法的全部或部分内容。

基于前述控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达的自动机械制动控制的内容，本申请的实施例还提供能够实现上述控制器控制回转马达控制系统实现对回转马达的自动机械制动控制的方法实施例中的全部或部分步骤的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的回转马达控制方法的全部。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管上述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。另外，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。