多臂架数字液压系统及多臂架控制方法与流程

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种多臂架数字液压系统及多臂架控制方法。

背景技术：

传统混凝土泵车的臂架动作是由多路阀控制的，其液压系统构成基本上是油泵提供压力油，再通过多路阀分配给各液压执行装置(简称执行元件)。常见泵车具有n节臂架(n为大于等于3的正整数)，驱动节臂架展动的执行元件为油缸,每个油管都具有进油口和出油口，这样就需要为每个油缸配备两条油管至多路阀上，n个节臂架就需要布置2n个油管从臂架延伸到泵车车身上的多路阀上。

这样的缺点在于，2n个油管长度长，又需要经过相邻臂架铰转的结合部位，易产生摩擦，因此布置及其复杂、效果又不好。

另一方面，随着现代化施工对泵车臂架动作精量控制的要求，混凝土泵车的多路阀已普遍采用负载敏感多路阀，然而油管的长度的直接影响了液压系统的灵敏度——管路太长使得系统灵敏度大幅度降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多臂架数字液压系统，其能够高效、快捷地完成对多臂架的操控，精度准确、控制方便，且这样的多臂架数字液压系统结构简单、操作方便，能够明显地提高机械设备的效率，制造方便，有利于大规模流水线生产。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述多臂架数字液压系统的多臂架控制方法，其能够较好地改善现有技术中多臂架操作时的精度低、结构复杂所引起的控制效果差的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种多臂架数字液压系统,其包括主进油路、主回油路、控制装置和至少一个运动执行单元；

至少一个运动执行单元并联地设置在主进油路和主回油路上；

运动执行单元包括液压执行装置和第一数字液压控制阀块；

液压执行装置的进口通过第一数字液压控制阀块与主进油路连接；液压执行装置的出口与主回油路连接；

第一数字液压控制阀块与控制装置连接，控制装置被构造为通过调控第一数字液压控制阀块以实现对液压执行装置的运动的精准控制。

为了解决背景技术中提到的上述问题，发明人经过大量实验和研究发明了一种多臂架数字液压系统，其包括主进油路、主回油路、控制装置和至少一个运动执行单元。

其中运动执行单元的液压执行装置的进口通过第一数字液压控制阀块与主进油路连接；液压执行装置的出口与主回油路连接。第一数字液压控制阀块与控制装置连接而调控第一数字液压控制阀块以实现对液压执行装置的运动的精准控制。因为第一数字液压控制阀块具有低流速开阀、高流速维持和低流速关阀并最终完全关闭的特点，使其能够精确地完成流速控制的任务。进一步地，至少一个运动执行单元并联地设置在主进油路和主回油路上的设置方式，使得能够在维持主进油路、主回油路两个较长的油管的前提下，通过较短的管路就能将液压执行装置与主进油路/主回油路连接，改善了现有技术需要全部装置通过大长度的管路连接带来的设备复杂、易磨损的问题。综上，这样的多臂架数字液压系统结构简单、操作方便、维护简单、精度准确，能够较好地改善现有技术结构复杂、维护不方便的问题，且制造方便，有利于大规模流水线生产。

在本发明的一种实施例中：

上述多臂架数字液压系统还包括第一传感器装置；

第一传感器装置与控制装置连接；

第一传感器装置被构造为监测液压执行装置的移动，并将液压执行装置的移动参数发送给控制装置。

在本发明的一种实施例中：

上述第一传感器装置包括角度传感器和位置传感器；

角度传感器和位置传感器分别与控制装置连接；

角度传感器被构造为监测液压执行装置的移动角度，并将液压执行装置的移动角度参数发送给控制装置；

位置传感器被构造为监测液压执行装置的移动位移，并将液压执行装置的移动位移参数发送给控制装置。

在本发明的一种实施例中：

上述第一数字液压控制阀块包括过载保护单元。

在本发明的一种实施例中：

上述多臂架数字液压系统还包括第一电控开关阀；

第一电控开关阀的两端分别与主进油路和主回油路连接；

第一电控开关阀位于油泵和液压执行装置之间。

在本发明的一种实施例中：

上述第一数字液压控制阀块包括电比例流量阀单元、平衡阀单元和电控开关阀单元；

电比例流量阀单元的进口与主进油路连接，电比例流量阀单元的出口分别与平衡阀单元、电控开关阀单元连接；

平衡阀单元远离电比例流量阀单元的端部与液压执行装置连接；

电控开关阀单元远离电比例流量阀单元的端部与主回油路连接。

在本发明的一种实施例中：

上述多臂架数字液压系统还包括变量油泵；

变量油泵的进口通过过滤器与油箱连接，变量油泵的出口与主进油路连接；

变量油泵中设置有电比例流量控制器。

在本发明的一种实施例中：

上述多臂架数字液压系统还包括第一溢流阀；

第一溢流阀的两端分别与主进油路和主回油路连接；

第一溢流阀位于第一电控开关阀和液压执行装置之间。

在本发明的一种实施例中：

上述控制装置还包括控制器及遥控接收器；

控制器的一端与遥控接收器连接，遥控接收器被构造为通过接受遥控装置发出的信号；

控制器的另一端与第一数字液压控制阀块连接。

一种多臂架控制方法,该多臂架控制方法基于上述任一项的多臂架数字液压系统,多臂架控制方法包括以下步骤：

主进油路导通，油泵输出油液进入主进油路；主回油路导通；

控制装置操作第一数字液压控制阀块以调整液压执行装置的运动。

这样的多臂架控制方法基于上述的多臂架数字液压系统，因此具备多臂架数字液压系统的全部有益效果。进一步地，其能够较好地改善现有技术中多臂架操作时的精度低、结构复杂所引起的控制效果差的问题。

本发明实施例的有益效果是：

多臂架数字液压系统包括主进油路、主回油路、控制装置和至少一个运动执行单元。第一数字液压控制阀块与控制装置连接而调控第一数字液压控制阀块以实现对液压执行装置的运动的精准控制。至少一个运动执行单元并联地设置在主进油路和主回油路上的设置方式，使得能够在维持主进油路、主回油路两个较长的油管的前提下，通过较短的管路就能将液压执行装置与主进油路/主回油路连接，改善了现有技术需要全部装置通过大长度的管路连接带来的设备复杂、易磨损的问题。综上，这样的多臂架数字液压系统结构简单、操作方便、维护简单、精度准确。

多臂架控制方法基于上述的多臂架数字液压系统，因此具备多臂架数字液压系统的全部有益效果。这样的多臂架控制方法能够较好地改善现有技术中多臂架操作时的精度低、结构复杂所引起的控制效果差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多臂架数字液压系统的结构示意图；

图2为图1中第一数字液压控制阀块的结构示意图；

图3为图1的一个视角的局部放大图；

图4为多臂架数字液压系统的另一种结构示意图。

图标：100-多臂架数字液压系统；200-运动执行单元；300-油箱；10a-变量油泵；20a-电比例流量控制器；30-第一电控开关阀；40-第一溢流阀；50-液压中心回转接头；60-电滑环；70-泵车下车；80-电控线路；90-控制装置；10-泵车多节臂架；11-泵车臂架转台；12-回转装置数字液压控制阀；13-回转装置的液压马达；14-回转装置的制动油源梭阀；15-减压阀；16-液压执行装置；17-主回油路；18-主进油路；19-第一数字液压控制阀块；20-电比例流量阀单元；21-平衡阀单元；22-电控开关阀单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种多臂架数字液压系统100的结构示意图。图1中将多臂架泵车的主体部分做虚线处理以更好地示意多臂架数字液压系统100的结构。其中图1中的字母p代表主进油路18，字母t代表主回油路17。

从图1中可以看出一种多臂架数字液压系统100,其包括主进油路18、主回油路17、控制装置90和至少一个运动执行单元200。

至少一个运动执行单元200并联地设置在主进油路18和主回油路17上；运动执行单元200包括液压执行装置16和第一数字液压控制阀块19；液压执行装置16的进口通过第一数字液压控制阀块19与主进油路18连接；液压执行装置16的出口与主回油路17连接；第一数字液压控制阀块19与控制装置90连接，控制装置90被构造为通过调控第一数字液压控制阀块19以实现对液压执行装置16的运动的精准控制。

传统混凝土泵车的臂架动作是由多路阀控制的，其液压系统构成基本上是油泵提供压力油，再通过多路阀分配给各液压执行装置16(简称执行元件)。常见泵车具有n节臂架(n为大于等于3的正整数)，驱动节臂架展动的执行元件为油缸,每个油管都具有进油口和出油口，这样就需要为每个油缸配备两条油管至多路阀上，n个节臂架就需要布置2n个油管从臂架延伸到泵车车身上的多路阀上。这样的缺点在于，2n个油管长度长，又需要经过相邻臂架铰转的结合部位，易产生摩擦，因此布置及其复杂、效果又不好。另一方面，随着现代化施工对泵车臂架动作精量控制的要求，混凝土泵车的多路阀已普遍采用负载敏感多路阀，然而油管的长度的直接影响了液压系统的灵敏度——管路太长使得系统灵敏度大幅度降低。

为了解决上述问题，发明人经过大量实验和研究发明了一种多臂架数字液压系统100，其包括主进油路18、主回油路17、控制装置90和至少一个运动执行单元200。

其中运动执行单元200的液压执行装置16的进口通过第一数字液压控制阀块19与主进油路18连接；液压执行装置16的出口与主回油路17连接。第一数字液压控制阀块19与控制装置90连接而调控第一数字液压控制阀块19以实现对液压执行装置16的运动的精准控制。因为第一数字液压控制阀块19具有低流速开阀、高流速维持和低流速关阀并最终完全关闭的特点，使其能够精确地完成流速控制的任务。进一步地，至少一个运动执行单元200并联地设置在主进油路18和主回油路17上的设置方式，使得能够在维持主进油路18、主回油路17两个较长的油管的前提下，通过较短的管路就能将液压执行装置16与主进油路18/主回油路17连接，改善了现有技术需要全部装置通过大长度的管路连接带来的设备复杂、易磨损的问题。

需要说明的是，在本实施例中多臂架包括四个泵车多节臂架10(即四个臂架)和一个泵车臂架转台11。四个泵车多节臂架10和一个泵车臂架转台11均具有运动执行单元200。

进一步地，泵车臂架转台11设置在泵车下车70上，四个泵车多节臂架10依次连接设置在泵车臂架转台11上。其中，泵车臂架转台11(负责带动臂架作360°水平回转)还包括回转装置数字液压控制阀12、回转装置的液压马达13、回转装置的制动油源梭阀14和减压阀15。该回转装置的液压马达13依次通过减压阀15、回转装置的制动油源梭阀14、回转装置数字液压控制阀12的一端与主进油路18连接；回转装置数字液压控制阀12的另一端与主回油路17连接。

回转装置数字液压控制阀12，负责控制转台电比例指令回转工作；回转装置的制动油源梭阀14，当液压马达启动时输出油压；减压阀15，把回转装置的制动油源梭阀14高压来油压力减到开启回转制动器所需的压力。

泵车下车70与泵车臂架转台11之间还设置有电滑环60，其用于连通泵车臂架转台11上下各路电路。进一地，控制装置90通过电控线路80进行输出控制信号和输入反馈信号，以控制各部件的动作。在泵车臂架转台11处还设置有液压中心回转接头50，其用于连通转台上下各路油道。

进一步地，在本实施例中，上述多臂架数字液压系统100还包括第一传感器装置(图中未示出)；第一传感器装置与控制装置90连接；第一传感器装置被构造为监测液压执行装置16的移动，并将液压执行装置16的移动参数发送给控制装置90。

可选地，在本实施例中，上述第一传感器装置包括角度传感器和位置传感器；角度传感器和位置传感器分别与控制装置90连接；角度传感器被构造为监测液压执行装置16的移动角度，并将液压执行装置16的移动角度参数发送给控制装置90；位置传感器被构造为监测液压执行装置16的移动位移，并将液压执行装置16的移动位移参数发送给控制装置90。

第一数字液压控制阀块19根据电控比例信号控制液压执行装置16的比例动作，同时位置传感器或角度传感器对比例动作量的检测反馈给控制装置90，形成闭环控制，提高了控制精度。

可选地，在本实施例中，上述第一数字液压控制阀块19包括过载保护单元，以实现过载保护。

图2为图1中第一数字液压控制阀块19的结构示意图。

请参照图1-图2，本实施例中，上述第一数字液压控制阀块19包括电比例流量阀单元20、平衡阀单元21和电控开关阀单元22；电比例流量阀单元20的进口与主进油路18连接，电比例流量阀单元20的出口分别与平衡阀单元21、电控开关阀单元22连接；平衡阀单元21远离电比例流量阀单元20的端部与液压执行装置16连接；电控开关阀单元22远离电比例流量阀单元20的端部与主回油路17连接。

第一数字液压控制阀块19包含电比例流量控制功能，负载平衡控制功能及过载保护功能。其中电比例流量阀单元20，负责按电比例控制信号供给平衡阀液压油；

第一数字液压控制阀块19中的平衡阀单元21，由电比例流量阀单元20根据电比例信号通过平衡阀单元21供给液压执行装置16的进油口一定流量的液压油、平衡阀单元21根据液压执行装置16的进油口进油信号的反馈，相应地打开液压执行装置16的出油口出油通道到一定开度，形成工作流动，驱动液压执行装置16按比例控制工作；

第一数字液压控制阀块19中的电控开关阀单元22，当电比例流量阀单元20未接到供油指令时，电控开关阀单元22是常开状态，为平衡阀单元21过载溢流保证通往主回油路17油道畅通。当电比例流量阀单元20接到指令开始供油时，电控开关阀单元22关闭，形成比例供油通道。

第一数字液压控制阀块19具体原理是：由电比例流量阀单元20根据电比例信号通过平衡阀单元21供给液压执行装置16的进油口一定流量的液压油、平衡阀单元21根据该进油口进油信号的反馈，相应地打开液压执行装置16的出油口出油通道到一定开度，形成工作流动，驱动液压执行装置16按比例控制工作。

图3为图1的一个视角的局部放大图。

请参照图1-图3，从图中可以看出，在本实施例中，上述多臂架数字液压系统100还包括第一电控开关阀30；第一电控开关阀30的两端分别与主进油路18和主回油路17连接；第一电控开关阀30位于油泵和液压执行装置16之间。

在没有各液压执行装置16工作的电指令时，连接主进油路18、主回油路17的第一电控开关阀30打开，油泵进入怠速空循环状态，当液压执行装置16工作电指令比例信号发出时，第一电控开关阀30关闭，油泵根据工作电指令比例信号提供相应的流量(包含单个液压执行装置16和多个液压执行装置16的比例累加量)、并随着电比例信号变化相应变量。每个数字液压执行装置16得到的液压流量，只受到电控信号的比例控制，与本身负载及其他元件的负载变化无关。

可选地，在本实施例中，上述多臂架数字液压系统100还包括变量油泵10a；变量油泵10a的进口通过过滤器与油箱300连接，变量油泵10a的出口与主进油路18连接；变量油泵10a中设置有电比例流量控制器20a。电比例流量控制器20a根据需要由电比例信号调整油泵的流量；

从图3中还可以看出，在本实施例中，上述多臂架数字液压系统100还包括第一溢流阀40；第一溢流阀40的两端分别与主进油路18和主回油路17连接；第一溢流阀40位于第一电控开关阀30和液压执行装置16之间。

第一溢流阀40为系统电控压力控制的阀门，其根据控制电信号指令调整系统压力，并且当系统压力超载时提供溢流保护。

可选地，在本实施例中，上述控制装置90还包括控制器及遥控接收器；控制器的一端与遥控接收器连接，遥控接收器被构造为通过接受遥控装置发出的信号；控制器的另一端与第一数字液压控制阀块19连接。

图4为多臂架数字液压系统100的另一种结构示意图。

从图4中可以看出，这里的多臂架数字液压系统100引用在挖掘机的二段臂架上，其设置方式与图1的方式类似，不同之处在于图4中的具有两套液压马达系统以驱动挖掘机的运动。同样的，图4中的挖掘机本体也采用虚线虚化处理。

本发明还提供一种多臂架控制方法,该多臂架控制方法基于上述任一项的多臂架数字液压系统100,多臂架控制方法包括以下步骤：

主进油路18导通，油泵输出油液进入主进油路18；主回油路17导通；

控制装置90操作第一数字液压控制阀块19以调整液压执行装置16的运动。

这样的多臂架控制方法基于上述的多臂架数字液压系统100，因此具备多臂架数字液压系统100的全部有益效果。进一步地，其能够较好地改善现有技术中多臂架操作时的精度低、结构复杂所引起的控制效果差的问题。

多臂架控制方法基于上述的多臂架数字液压系统100，因此具备多臂架数字液压系统100的全部有益效果。这样的多臂架控制方法能够较好地改善现有技术中多臂架操作时的精度低、结构复杂所引起的控制效果差的问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。