本发明涉及工程机械液压回转设备领域，更具体地，涉及一种液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置及方法。
背景技术
随着国民经济的高速发展，工程机械行业发展迅猛，而回转机构运行性能的好环直接影响到工程机械设备的性能和安全。目前，大量的工程机械设备都采用了液压回转马达驱动回转机构进行工作，即利用液压油的压力驱动液压回转马达去实现回转机构的各项作业活动。
在现有技术中，工程机械回转机构的制动过程主要是通过回转液压阀回中位时，液压回转马达的回油腔油路关闭，回转机构由于惯性还会继续顺势转动，使得液压回转马达的回油腔油压升高而产生了回转制动力矩实现回转机构的制动。也就是说，回转机构是利用液压回转马达回油腔的背压进行制动，背压是由回转机构继续转动而产生，背压值从小增长到大需要时间，从而导致回转机构的制动不及时、定位不精确。同时，当回转机构的转动速度被制动到零时，此时液压回转马达的两工作油腔之间的油压差仍很大，使得回转机构不能立即停止运动，而是进行了反向转动。在工程机械回转机构制动过程中，这一反向转动的回摆现象一般会重复出现多次，从而导致回转机构在回转制动过程中运行不平稳，严重影响了设备的性能和作业效率，也给设备运行和工程建设施工带来了很大的安全隐患。因此，针对工程机械回转机构的制动不及时、定位不精确，并在回转制动过程中存在反向回摆的现象，迫切需要找到一种技术能够实现回转机构的快速制动并有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
技术实现要素：
为了解决现有工程机械回转制动过程中存在的上述技术问题，本发明提供了一种液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置及方法，旨在实现回转机构的快速制动并有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
工程机械液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置及方法，包括：压力油源、回转控制阀、增压活塞缸、增压阀、回转马达、油压检测模块、控制器模块和蓄能器等；其中，所述压力油源提供的高压油连通至所述回转控制阀的高压油进油口，所述回转控制阀的油液回油口与回油路连通，所述回转控制阀的2个工作油口与所述回转马达的2个工作油腔分别连通；所述压力油源提供的高压油也连通至所述蓄能器，所述蓄能器与所述增压活塞缸的增压无杆腔连通，所述增压活塞缸的增压有杆腔与所述增压阀的增压进油口连通，所述增压阀的2个工作油口也与所述回转马达的2个工作油腔分别连通，所述增压阀用于所述回转马达的第一工作油腔或第二工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔连通或切断，所述增压活塞缸用于将所述蓄能器的油液压力进行升高增压；所述油压检测模块与所述回转马达的2个工作油腔分别连接，所述油压检测模块用于分别检测所述回转马达的2个工作油腔的油压情况；所述控制器模块与所述回转控制阀、增压阀和油压检测模块连接，所述控制器模块能够根据所述回转控制阀的回转制动信息和所述油压检测模块的油压变化信息，通过切换所述增压阀的工作状态，控制所述回转马达的第一工作油腔或第二工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔连通或切断，从而实现回转马达机构的快速制动并有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
在上述技术方案中，优选地，所述蓄能器的油路上还设置有手动卸压球阀和安全溢流阀，所述手动卸压球阀用来对该油路进行手动卸压，所述安全溢流阀用来设定该油路的安全压力；所述压力油源与所述蓄能器之间还设置有单向阀，所述单向阀的入口与所述压力油源连通，所述单向阀的出口与所述蓄能器连通。
在上述技术方案中，优选地，所述油压检测模块包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别设置于所述回转马达的第一工作油腔和第二工作油腔。
在上述技术方案中，优选地，所述增压阀为三位三通电磁换向阀，所述增压阀的第一位工作状态将所述回转马达的第一工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔连通、第二工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔切断；所述增压阀的第二位工作状态将所述回转马达的第二工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔连通、第一工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔切断；所述增压阀的中位状态将所述回转马达的第一工作油腔和第二工作油腔都与所述增压活塞缸的增压有杆腔切断。
在上述技术方案中，优选地，所述回转控制阀为三位四通电磁换向阀，所述回转控制阀的第一位工作状态和第二位工作状态分别控制所述回转马达驱动回转机构进行顺时针和逆时针转动；所述回转控制阀在中位状态时，控制所述回转马达进行制动。
在上述技术方案中，优选地，所述控制器模块在回转马达机构的制动过程中根据所述回转控制阀由第一位工作状态或第二位工作状态切换到中位状态的制动信号立即控制所述增压阀将所述回转马达的背压制动油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔短时连通增压到最高油压，使得回转马达机构的制动力矩达到最大，实现快速制动；当回转马达机构的回转速度被快速制动到零、即将出现反向转动的回摆现象时，所述控制器模块立即根据所述油压检测模块检测到的所述回转马达背压制动油腔的油压下降作为信号来控制所述增压阀将所述回转马达的另一工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔也短时连通增压到最高油压，使得所述回转马达的2个工作油腔的油压差瞬间减小到接近于零，所述回转马达反向转动的驱动力矩大幅减小，从而实现回转马达机构的快速制动并有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
本发明所提供的技术方案具有的显著有益效果：
在工程机械进行回转制动的过程中，当回转马达机构由运行状态切换到进行制动的起始点，所述控制器模块立即控制所述增压阀将所述回转马达的背压制动油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔短时连通，所述增压活塞缸用于将所述蓄能器的油液压力进行升高增压，使得所述回转马达背压制动油腔的油压立即设定为最高，回转制动力矩达到最大，有效实现了回转马达机构的快速制动；
当回转马达机构的转动速度被快速制动到零、即将出现反向转动的回摆现象时，所述油压检测模块立即检测到所述回转马达背压制动油腔的油压在下降，并将其作为信号传递给所述控制器模块，所述控制器模块依此信号迅速控制所述增压阀将所述回转马达的另一工作油腔与所述增压活塞缸的增压有杆腔短时连通，所述回转马达另一工作油腔的油压也立即设定为最高，所述回转马达的2个工作油腔的油压差瞬间减小到接近于零，使得该回转马达机构在出现反向回摆的初始阶段就大幅度失去了反向转动的驱动力矩，从而实现了回转马达机构的快速制动并有效防止了快速制动过程中的反向回摆现象。
附图说明
图1为本发明所述液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置结构简图。
图2为本发明所述液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置控制框图。
图中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1-压力油源；
2-回转控制阀，201-高压油进油口，202-第一工作油口，203-第二工作油口，204-油液回油口，21-第一位工作状态，22-第二位工作状态，23-中位状态；
3-增压活塞缸，31-增压无杆腔，32-增压有杆腔；
4-增压阀，401-增压进油口，402-第一工作油口，403-第二工作油口，41-第一位工作状态，42-第二位工作状态，43-中位状态；
5-回转马达，51-第一工作油腔，52-第二工作油腔；
6-油压检测模块，61-第一压力传感器，62-第二压力传感器；
7-控制器模块；
8-蓄能器；
9-手动卸压球阀；
10-安全溢流阀；
11-单向阀。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1为本发明所述液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置结构简图；图2为本发明所述液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置控制框图。
如图1所示，根据本发明的实施例的液压回转马达的增压式快速制动防摆控制装置，包括：压力油源1、回转控制阀2、增压活塞缸3、增压阀4、回转马达5、油压检测模块6、控制器模块7和蓄能器8等；压力油源1提供的高压油连通至回转控制阀2的高压油进油口201，回转控制阀2的油液回油口204与回油路连通，回转控制阀2的第一工作油口202与回转马达5的第一工作油腔51连通，回转控制阀2的第二工作油口203与回转马达5的第二工作油腔52连通；压力油源1提供的高压油也连通至蓄能器8，蓄能器8与增压活塞缸3的增压无杆腔31连通，增压活塞缸3的增压有杆腔32与增压阀4的增压进油口401连通，增压阀4的第一工作油口402与回转马达5的第一工作油腔51连通，增压阀4的第二工作油口403与回转马达5的第二工作油腔52连通，增压阀4用于回转马达5的第一工作油腔51或第二工作油腔52与增压活塞缸3的增压有杆腔32连通或切断，增压活塞缸3用于将蓄能器8的油液压力进行升高增压；油压检测模块6包括第一压力传感器61和第二压力传感器62，第一压力传感器61与回转马达5的第一工作油腔51连接，第二压力传感器62与回转马达5的第二工作油腔52连接，第一压力传感器61用于检测回转马达5的第一工作油腔51的油压情况，第二压力传感器62用于检测回转马达5的第二工作油腔52的油压情况；控制器模块7与回转控制阀2、增压阀4和油压检测模块6连接，回转控制阀2将回转马达5的回转制动情况传递给控制器模块7，油压检测模块6将第一压力传感器61和第二压力传感器62所检测到的回转马达5的第一工作油腔51和第二工作油腔52的油压变化情况也传递给控制器模块7，控制器模块7能够根据回转控制阀2的回转制动信息和油压检测模块6的油压变化信息，通过切换增压阀4的工作状态，从而控制回转马达5的第一工作油腔51或第二工作油腔52与增压活塞缸3的增压有杆腔32连通或切断，最终实现回转马达机构的快速制动并有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
在本实施例中，蓄能器8的油路上还设置有手动卸压球阀9和安全溢流阀10，手动卸压球阀9用来对该油路进行手动卸压，安全溢流阀10用来设定该油路的安全压力（本实施例为10mpa）；压力油源1与蓄能器8之间还设置有单向阀11，单向阀11的入口与压力油源1连通，单向阀11的出口与蓄能器8连通，单向阀11用于保证压力油源1只能向蓄能器8单向供油。
在本实施例中，增压阀4为o型机能的三位三通电磁换向阀，增压阀4的第一位工作状态41将回转马达5的第一工作油腔51与增压活塞缸3的增压有杆腔32连通、第二工作油腔52与增压活塞缸3的增压有杆腔32切断；增压阀4的第二位工作状态42将回转马达5的第二工作油腔52与增压活塞缸3的增压有杆腔32连通、第一工作油腔51与增压活塞缸3的增压有杆腔32切断；增压阀4的中位状态43将回转马达5的第一工作油腔51和第二工作油腔52都与增压活塞缸3的增压有杆腔32切断。
在本实施例中，回转控制阀2为o型机能的三位四通电磁换向阀，当回转控制阀2在第一位工作状态21时，压力油源1提供的高压油进入回转马达5的第一工作油腔51驱动回转机构进行顺时针转动；当回转控制阀2在第二位工作状态22时，压力油源1提供的高压油进入回转马达5的第二工作油腔52驱动回转机构进行逆时针转动；当回转控制阀2在中位状态23时，回转马达5的两工作油腔的油路被关闭，回转马达5驱动回转机构进行制动。
在本实施例中，增压活塞缸3是利用增压无杆腔31和增压有杆腔32两者之间的作用面积不等进行增压，其增压计算公式：
p31×a31=p32×a32
式中：p31为增压无杆腔31的压力值；a31为增压无杆腔31的作用面积；p32为增压有杆腔32的压力值；a32为增压有杆腔32的作用面积。
增压有杆腔32的作用面积a32小于增压无杆腔31的作用面积a31，从而导致增压有杆腔32的压力值p32大于增压无杆腔31的压力值p31，而增压无杆腔31是与蓄能器8连通，即增压活塞缸3的增压有杆腔32能够实现对蓄能器8油液压力的增压。增压活塞缸3实际增压的大小取决于增压无杆腔31与增压有杆腔32的作用面积比值a31/a32（本实施例增压活塞缸3的a31/a32为3/1，即能将蓄能器8的油液压力放大至3倍，由于蓄能器8的油液压力已被安全溢流阀10设定为10mpa，则增压活塞缸3的增压有杆腔32增压后的油液压力达30mpa）。
在本实施例中，当回转马达5驱动回转机构在顺时针方向转动的状态下进行制动时，回转马达5的第二工作油腔52为背压油腔；当回转马达5驱动回转机构在逆时针方向转动的状态下进行制动时，回转马达5的第一工作油腔51为背压油腔。
在本实施例中，仅以回转马达机构在顺时针转动状态下进行回转制动时的增压式快速制动防摆控制过程为例进行了详细说明，但本发明并不受此限制，本发明可用于回转马达机构在任意方向转动状态下进行快速制动防摆控制。
当回转控制阀2处于第一位工作状态21、增压阀4处于中位状态43时，压力油源1的高压油通过回转控制阀2的高压油进油口201和第一工作油口202进入到回转马达5的第一工作油腔51驱动回转机构进行顺时针方向转动，回转马达5的第二工作油腔52的油液通过回转控制阀2的第二工作油口203和油液回油口204完成回油。
当回转马达5驱动回转机构进行制动时，回转控制阀2由第一位工作状态21切换到中位状态23，第一工作油口202和第二工作油口203都被切断，回转马达4的第一工作油腔51和第二工作油腔52都分别形成封闭腔，但回转机构由于惯性还会继续顺时针方向转动，回转机构进行制动需要先产生反向（逆时针方向）的制动力矩才能进行制动，制动力矩大小取决于回转马达5的第二工作油腔52（即背压油腔）的油压大小。因此，控制器模块7此时（即回转马达机构由运行状态切换到进行制动的起始点）立即控制增压阀4切换到第二位工作状态42一段时间（本实施例约为0.11秒），将回转马达5的第二工作油腔52（即背压油腔）与增压活塞缸3的增压有杆腔32短时连通，由于增压活塞缸3已对蓄能器8进行了增压（本实施例中增压活塞缸3的增压有杆腔32增压后的油液压力约为30mpa），从而使得回转马达5的第二工作油腔52（即背压油腔）的油压立即设定为最高值（本实施例约为30mpa），回转的制动力矩瞬间达到了最大，有效实现了回转马达机构的快速制动。
当回转马达机构的转动速度被快速制动减小到零时，由于此时回转马达5的第二工作油腔52的油压很高（本实施例约为30mpa）、第一工作油腔51的油压较低，即回转马达5的第二工作油腔52与第一工作油腔51的之间的油压差很大，回转机构必将会在油压差所产生的反向力矩的作用下进行反向转动；一旦回转马达5驱动回转机构出现反向转动，则回转马达5的第二工作油腔52（即背压油腔）的油压将会立即下降，油压检测模块6的第二压力传感器62将会迅速检测到第二工作油腔52（即背压油腔）的油压在下降，并将其油压下降作为信号传递给控制器模块7，控制器模块7依此信号迅速控制增压阀4切换到第一位工作状态41一段时间（本实施例约为0.09秒），将回转马达5的第一工作油腔51与增压活塞缸3的增压有杆腔32短时连通，回转马达5的第一工作油腔51的油压也立即设定为最高值（本实施例约为30mpa），回转马达5的第二工作油腔52与第一工作油腔51的油压差瞬间减小到接近于零（即油压差所产生的反向力矩也瞬间减小到接近于零），从而使得该回转马达机构在出现反向回摆的初始阶段就大幅度失去了反向转动的驱动力矩，反向回摆的幅度得到明显抑制；依此过程，如图2所示，进行增压式快速制动防摆控制1次或多次（本实施例为1次），则可使得该回转马达机构能够实现快速制动、并能有效防止快速制动过程中的反向回摆现象。
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。