臂架回转速度的控制方法、装置、系统及工程机械与流程

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种臂架回转速度控制方法、装置、系统及工程机械。

背景技术：
随着建筑业、高铁等领域的迅速发展，具有臂架设备的各种施工车辆被广泛使用，在这类车辆上通常设有臂架，臂架包括多节节臂，相邻节臂通过连接轴铰接、且相邻两个节臂之间连接有臂架油缸，该臂架油缸可以驱动与该臂架油缸连接的两个相邻节臂绕连接轴旋转一定角度，实现节臂的折叠和打开。同时多个节臂组成的臂架通过转台固定在机座上，在转台的带动下臂架可绕垂直于水平面的竖轴进行360度的旋转(即水平回转)。具有这种臂架结构的工程机械常见有：泵车、消防车等。现有技术中控制臂架回转速度的原理为：控制装置通过调节控制电流的大小来控制回转比例阀(控制转台旋转速度的阀)阀门的开度，回转比例阀阀门的开度越大臂架回转的速度也相应越快，从而实现对臂架运转速度的控制。从这一控制过程可以看出，控制臂架运转速度是通过控制控制装置输出的控制电流的大小来实现的。在臂架水平回转过程中，为了避免臂架与施工场地的人和建筑物发生碰撞，需要需按照规范限定臂架的水平回转速度(即臂架水平回转时，处于末端位置的节臂最大水平运动速度不大于1.5m/s)，也就是说要预先限定回转比例阀的最大控制电流，其中：臂架的最大运转速度所对应的比例阀电流为最大控制电流。目前，对最大控制电流的设置，一般是采用以臂架全部展开(即全部节臂位于一条直线上)时的长度为旋转半径，计算最大旋转角速度的，并根据该最大旋转角速度得到回转比例阀的最大控制电流。但发明人发现：臂架在实际工作过程中，臂架在回转的时候，臂架可能没有全部打开，相应的此时臂架的末端相对转台的旋转半径较小，或者臂架距离转台最远的一端并不是最后一节节臂的尾端，若还以臂架全部展开(即全部节臂位于一条直线上)时的长度对应的最大旋转角速度来限定臂架的最大回转速度的话，会影响臂架的回转速度，进而会影响整个设备的是施工效率。

技术实现要素：
本发明实施例提供一种臂架回转速度控制方法、装置、系统及工程机械，用以解决现有技术中臂架回转速度设置较低，无法实时调节，进而影响整个设备的施工效率的问题。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案。本发明提供了一种臂架回转速度的控制方法，包括：获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流。本发明提供的臂架回转速度的控制方法，通过获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，并根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流，可以实现对回转比例阀的最大允许控制电流的不断调整，即可以根据臂架展开姿态的不同(旋转半径的不同)，实时的、适当的设置回转比例阀的最大允许控制电流，避免臂架未全部展开时，回转速度被限制过慢的现象的发生。所以，本发明提供的臂架回转速度的控制方法，可以实时调整回转比例阀的最大控制电流，在保证臂架回转的安全性的前提下，提高了臂架的回转效率，且便于操作。在一些可选的实施方式中，所述根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流具体包括：根据公式：得到所述最大允许控制电流，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，rmax为最大水平距离。在一些可选的实施方式中，所述根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离具体包括：根据公式：计算各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，其中：ri为第i节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，n为臂架中所包含的节臂的个数，Li为第i节节臂的臂长，为第i节节臂相对水平面的倾斜角度；将n节节臂中每节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离相互比较，得到所述最大水平距离。在一些可选的实施方式中，上述控制方法还包括：根据所述最大允许控制电流得到所述实际输出电流。在一些可选的实施方式中，所述根据所述最大允许控制电流得到所述实际输出电流具体包括：根据公式：I＝Ia+(Ix-Ia)×k％，得到实际输出电流，其中：k％为调节系数，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，rmax为最大水平距离，I为实际输出电流。本发明还提供了一种臂架回转速度的控制装置，包括：获得模块，用于获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；第一计算模块，用于根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；第二计算模块，用于根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流。在一些可选的实施方式中，所述第二计算模块具体用于：根据公式：得到所述最大允许控制电流，其中，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，rmax为最大水平距离。在一些可选的实施方式中，所述第一计算模块具体用于：根据公式：计算各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，其中：ri为第i节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，n为臂架中所包含的节臂的个数，Li为第i节节臂的臂长，为第i节节臂相对水平面的倾斜角度；将n节节臂中每节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离相互比较，得到所述最大水平距离。在一些可选的实施方式中，上述控制装置还包括：第三计算模块，用于根据所述最大允许控制电流得到所述实际输出电流。在一些可选的实施方式中，所述第三计算模块具体用于：根据公式：I＝Ia+(Ix-Ia)×k％，得到实际输出电流，其中：k％为调节系数，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，rmax为最大水平距离，I为实际输出电流。本发明还提供了一种臂架回转速度的控制系统，包括：角度检测装置，用于检测当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；与所述角度检测装置信号连接的控制装置，所述控制装置用于根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；还用于根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流。在一些可选的实施方式中，所述控制装置根据所述最大允许控制电流得到所述实际输出电流。本发明还提供了一种工程机械，包括：转台，控制转台旋转的回转比例阀，安装于所述转台的臂架，还包括上述任一项所述的臂架回转速度的控制系统。附图说明图1为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制方法流程图；图2为本发明实施例提供的计算原理示意图；图3为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制装置结构示意图；图4为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制系统结构示意图。附图标记：11-第一节节臂12-第二节节臂13-第三节节臂14-第四节节臂15-第五节节臂2-获得模块3-第一计算模块4-第二计算模块5-角度采集装置6-控制装置7-回转比例阀为倾斜角具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明专利保护的范围。在臂架水平回转过程中，为了避免臂架与施工场地的人和建筑物发生碰撞，需要需按照规范限定臂架的水平回转速度(即臂架水平回转时，处于末端位置的节臂最大水平运动速度不大于1.5m/s)，也就是说要预先限定回转比例阀的最大控制电流，目前，对最大控制电流的设置，一般是采用以臂架全部展开(即全部节臂位于一条直线上)时的长度为旋转半径，计算最大旋转角速度的，并根据该最大旋转角速度得到回转比例阀的最大控制电流。但发明人发现：臂架在实际工作过程中，臂架在回转的时候，臂架可能没有全部打开，相应的此时臂架的末端相对转台的旋转半径较小，若还以臂架全部展开(即全部节臂位于一条直线上)时的长度对应的最大旋转角速度来限定臂架的话，会影响整个设备的是施工效率。基于上述原因，如图1所示，图1为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制方法流程图；本发明提供了一种臂架回转速度的控制方法，包括：步骤S101：获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；步骤S102：根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；有时臂架未全部打开，即臂架离转台最远的一端不一定为臂架的末端，如图2所示，图2为本发明实施例提供的计算原理示意图；以臂架包括5节节臂为例，依次为第一节节臂11、第二节节臂12、第三节节臂13、第四节节臂14以及第五节节臂15，如图2所示，此时臂架中离转台最远的一端为第四节节臂14的末端；步骤S103：根据最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流。本发明提供的臂架回转速度的控制方法，通过获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，并根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；根据最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流，可以实现对回转比例阀的最大允许控制电流的不断调整，即可以根据臂架展开姿态的不同，适当的设置回转比例阀的最大允许控制电流，避免臂架未全部展开时，回转速度被限制过慢的现象的发生。所以，本发明提供的臂架回转速度的控制方法，可以实时调整回转比例阀的最大控制电流，在保证臂架回转的安全性的前提下，提高了臂架的回转效率，且便于操作。进一步的，上述步骤S103中：根据最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流具体包括：根据公式：得到所述最大允许控制电流(也即在实际操作中，经控制单元运算所允许驱动比例电磁阀的最大的电流，此时臂架最远端的线速度是最大允许值)，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，rmax为最大水平距离。上述最大水平距离可以根据多种方式获得，一种具体实施方式中，如图2所示，建立如图所述XY直角坐标系，上述步骤S102中：根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离具体包括：根据公式：计算各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，其中：ri为第i节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，n为臂架中所包含的节臂的个数，Li为第i节节臂的臂长，为第i节节臂相对水平面的倾斜角度；上述公式中值可能为负值。如图2所示，第一节节臂11的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第二节节臂12的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第三节节臂13的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第四节节臂14的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第五节节臂15的末端与转台的中心线之间的水平距离为：将n节节臂中每节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离相互比较，得到最大水平距离。如图2所示，最大距离为r4。则回转比例阀当前的最大控制电流为为了在提高回转速度的前提下，保证臂架回转的安全性以及控制精度，上述控制方法还包括：根据最大允许控制电流得到所述实际输出电流。一种具体的实施方式中，上述根据最大允许控制电流得到所述实际输出电流具体包括：根据公式：I＝Ia+(Ix-Ia)×k％，得到实际输出电流，其中：k％为调节系数，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，rmax为最大水平距离，I为实际输出电流。上述k％本领域技术人员可以根据实际需要设定。基于上述控制方法，可构建一种控制装置，如图3所示，图3为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制装置结构示意图，本发明还提供了一种臂架回转速度的控制装置，包括：获得模块2，用于获得当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；第一计算模块3，用于根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；有时臂架未全部打开，即臂架离转台最远的一端不一定为臂架的末端，如图2所示，图2为本发明实施例提供的计算原理示意图；以臂架包括5节节臂为例，依次为第一节节臂11、第二节节臂12、第三节节臂13、第四节节臂14以及第五节节臂15，如图2所示，此时臂架中离转台最远的一端为第四节节臂14的末端；第二计算模块4，用于根据所述最大水平距离得到回转比例阀当前的最大允许控制电流。上述第二计算模块4具体用于：根据公式：得到所述最大允许控制电流，其中，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，rmax为最大水平距离。上述最大水平距离可以根据多种方式获得，一种具体实施方式中，第一计算模块3具体用于：根据公式：计算各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，其中：ri为第i节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，n为臂架中所包含的节臂的个数，Li为第i节节臂的臂长，为第i节节臂相对水平面的倾斜角度；建立如图所述XY直角坐标系，如图2所示，第一节节臂11的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第二节节臂12的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第三节节臂13的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第四节节臂14的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第五节节臂15的末端与转台的中心线之间的水平距离为：将n节节臂中每节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离相互比较，得到最大水平距离。如图2所示，最大距离为r4。则回转比例阀当前的最大控制电流为为了在提高回转速度的前提下，保证臂架回转的安全性以及控制精度，上述控制装置还包括：第三计算模块，用于根据所述最大允许控制电流得到所述实际输出电流。具体的，所述第三计算模块具体用于：根据公式：I＝Ia+(Ix-Ia)×k％，得到实际输出电流，其中：k％为调节系数，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，rmax为最大水平距离，I为实际输出电流。上述k％本领域技术人员可以根据实际需要设定。基于上述控制方法，可以构造一种控制系统，如图4所示，图4为本发明实施例提供的臂架回转速度的控制系统结构示意图，本发明提供的臂架回转速度的控制系统，包括：角度检测装置5，用于检测当前工况下、臂架中各节臂相对水平面的倾斜角度，其中：所述倾斜角度为节臂绕其首端铰接点相对水平面逆时针旋转过的角度；与角度检测装置5信号连接的控制装置6，控制装置6用于根据各节臂的臂长以及获得的各节臂的倾斜角度确定当前工况下、各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，并得到其中的最大水平距离；有时臂架未全部打开，即臂架离转台最远的一端不一定为臂架的末端，如图2所示，图2为本发明实施例提供的计算原理示意图；以臂架包括5节节臂为例，依次为第一节节臂11、第二节节臂12、第三节节臂13、第四节节臂14以及第五节节臂15，如图2所示，此时臂架中离转台最远的一端为第四节节臂14的末端；还用于根据最大水平距离得到回转比例阀7当前的最大允许控制电流。上述控制装置具体用于：根据公式：得到实际输出电流，其中，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，i的取值为1…n，rmax为最大水平距离。上述最大水平距离可以根据多种方式获得，一种具体实施方式中，控制装置具体用于：根据公式：计算各节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，其中：ri为第i节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离，n为臂架中所包含的节臂的个数，Li为第i节节臂的臂长，为第i节节臂相对水平面的倾斜角度(0-360°全象限的)；建立如图所述XY直角坐标系，如图2所示，第一节节臂11的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第二节节臂12的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第三节节臂13的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第四节节臂14的末端与转台的中心线之间的水平距离为：第五节节臂15的末端与转台的中心线之间的水平距离为：将n节节臂中每节节臂的末端与转台的中心线之间的水平距离相互比较，得到最大水平距离。如图2所示，最大距离为r4。则回转比例阀7当前的最大控制电流为为了在提高回转速度的前提下，保证臂架回转的安全性以及控制精度，控制装置还用于根据最大允许控制电流得到实际输出电流。具体的，上述控制装置还具体用于：根据公式：I＝Ia+(Ix-Ia)×k％，得到实际输出电流，其中：k％为调节系数，Ix为最大允许控制电流，Ia为回转比例阀的开启电流，Ib为回转比例阀在臂架全部展开时，臂架末端限速条件下回转比例阀所允许的最大控制电流，Li为第i节节臂的臂长，n为臂架中所包含的节臂的个数，rmax为最大水平距离，I为实际输出电流。上述k％本领域技术人员可以根据实际需要设定。基于上述控制系统的优点，本发明还提供了一种工程机械，包括：转台，控制转台旋转的回转比例阀，安装于转台的臂架，还包括上述任一项所述的臂架回转速度的控制系统。上述工程机械可以为混凝土泵车、消防车等。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。