专利名称：液压系统控制装置及其控制方法及包括该装置的挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种挖掘机液压控制装置，尤其是一种挖液压系统控制装置及其控制方法及包括该装置的挖掘机。
背景技术：
挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。随着社会发展及建设需要，挖掘机的使用范围越来越广，挖掘机在矿产开发、水利施工及道路修建等方面起到举足轻重的作用。现有的挖掘机一般通过液压系统进行控制，按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体，称为挖掘机的液压系统。其功能是，以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等将液压能转返为机械能，实现挖掘机的各种动作。常规的液压系统控制方式采用液控手柄作为输入，根据“手柄位移-先导压力”关系给出相应的先导压力，从而决定阀芯开度。由于手柄位移和先导压力的对应关系由液压系统本身决定，不可通过软件编程根据实际需要对其进行相应调整，所以这样的控制方式灵活性低，导致整机智能控制水平不高，无法适应不同操作手、不同工况对整机操作的个性要求，同时液压油温对整机速度的影响无法补偿。
发明内容
针对现有的挖掘机液压系统控制方式存在的上述问题，本发明提供一种挖液压系统控制装置及其控制方法及包括该装置的挖掘机。本发明解决技术问题所采用的技术手段为
一种液压系统控制装置，包括一控制阀门，所述控制阀门包括控制端，其中，还包括设定装置和控制装置，所述设定装置与所述控制装置连接，所述控制装置与所述控制阀门的控制端连接；
所述控制装置包括存放预置程序的储存部件和编程接口，所述编程接口与所述储存部件连接，用于对所述储存部件编程以改变所述储存部件中的预置程序； 所述控制装置接收所述设定装置输出的设定值；
所述控制装置以预置程序处理接收到的所述设定装置的设定值，并转换成控制阀门开度的控制信号输出至所述控制阀门。上述液压系统控制装置，其中，所述设定装置输出的设定值为在预定区间内变化的电压值。上述液压系统控制装置，其中，所述设定装置为与电位器连接的手柄，通过扳动所述手柄改变与所述手柄连接的所述电位器的输出电压值。上述液压系统控制装置，其中，所述设定装置为与电位器连接的脚踏，通过踩踏所述脚踏改变与所述脚踏连接的所述电位器的输出电压值。
上述液压系统控制装置，其中，所述控制装置包括电压电流转换部件、比例阀和先导管路；
所述电压电流转换部件的输入端与所述设定装置输出端连接； 所述比例阀的电流输出端与所述电压电流转换部件的输出端连接，所述比例阀的流体输入端与所述先导管路连接，所述比例阀的流体输出端与所述控制阀门的阀芯连接；
所述电压电流转换部件以所述储存部件内的预置程序将所述设定装置输出的电压转换成电流输出至所述比例阀，所述比例阀根据所述电压电流转换部件输出的电流值控制所述先导管路中的液压压力，并将先导管路中液压压力传递至所述控制阀门的阀芯以控制所述控制阀门的阀芯开合角度。一种液压系统控制方法，其中，包括上述的液压系统控制装置，具体包括如下步骤
步骤a、设定装置输出电压值；
步骤b、控制装置的电压电流转换部件接收设定装置输出的电压值，并根据控制装置储存部件中的预置程序的相应控制算法对接收到的电压值进行调整；
步骤C、电压电流转换部件处理成比例阀控制电流根据控制装置储存部件中的预置程序将经步骤b中调整过程调整后的电压值转换为比例阀控制电流；
步骤d、根据控制装置储存部件中的预置程序中的相应控制算法对步骤c中得到的比例阀控制电流进行修正；
步骤e、将经步骤d调整的比例阀控制电流输出至比例阀。
一种挖掘机，其中，至少包括4个上述的液压系统控制装置，所述至少4个液压系统控制装置的控制阀门至少包括所述挖掘机的动臂先导控制阀、铲斗先导控制阀、斗杆先导控制阀和回转先导控制阀。一种挖掘机，其中，至少包括2个上述的液压系统控制装置，所述至少2个液压系统控制装置的控制阀门至少包括所述挖掘机的左行走先导控制阀和右行走先导控制阀。本发明的有益效果是
对液压系统的控制更灵活，可满足不同的使用需求，通过修正比例阀控制电流使先导压力曲线平稳，实现精细化操作，通过对控制装置编程在预置程序中加大增益来减少液压油温低对工作装置速度的影响。
图1是本发明的液压系统控制装置的结构示意图2是本发明的液压系统控制装置手柄/脚踏位移与电压的关系图； 图3是本发明的液压系统控制装置手柄/脚踏输出电压与比例阀电流的关系图； 图4是本发明的液压系统控制装置比例阀电流与先导管路压力的关系图； 图5是本发明的液压系统控制装置先导压力与控制阀门阀芯开度的关系图； 图6是本发明本发明的液压系统控制方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明一种液压系统控制装置，包括一控制阀门，控制阀门包括控制端，其中，还包括设定装置和控制装置，设定装置与控制装置连接，控制装置与控制阀门的控制端连接；
控制装置包括存放预置程序的储存部件和编程接口，编程接口与储存部件连接，用于对储存部件编程以改变储存部件中的预置程序； 控制装置接收设定装置输出的设定值；
控制装置以预置程序处理接收到的设定装置的设定值，并转换成控制阀门开度的控制信号输出至控制阀门。其中，设定装置输出的设定值为在预定区间内变化的电压值，在此基础上，设定装置可以是与电位器连接的手柄，通过扳动手柄改变与手柄连接的电位器的输出电压值，设定装置也可以是与电位器连接的脚踏，通过踩踏脚踏改变与脚踏连接的电位器的输出电压值。如图2所示手柄和脚踏输入信号为其角度位移，以相对应的电位器的电压值作为输出信号，中位电压为队，在手柄和脚踏[-s，+s]的位移区间内，其电压值由仏变化至队，位移与电压值一一对应，且变化一致，其对应关系由电动手柄和脚踏本身决定，无法修改。进一步的，其中，控制装置包括电压电流转换部件、比例阀和先导管路； 电压电流转换部件的输入端与设定装置输出端连接；
比例阀的电流输出端与电压电流转换部件的输出端连接，比例阀的流体输入端与先导管路连接，比例阀的流体输出端与控制阀门的阀芯连接；
电压电流转换部件以储存部件内的预置程序将设定装置输出的电压转换成电流输出至比例阀，比例阀根据电压电流转换部件输出的电流值控制先导管路中的液压压力，并将先导管路中液压压力传递至控制阀门的阀芯以控制控制阀门的阀芯开合角度。手柄/脚踏输出的电压与比例阀电流的对应关系可通过对储存部件内的预置程序进行重新编程来控制，如图3所示，出于实际操作的应用安全性考虑，设置[^ll ,U02]为死区，即当手柄/脚踏输出这个电压范围内电压电流转换部件无电流输出；[U1，Utll]和[^l2， U2]为手柄/脚踏信号控制的两个相反动作的电压输出，在[U1，U01]区间内比例阀电流随电压的降低而增大，在叫2，u2]区间内比例阀电流随电压的增大而增大。I1为比例阀起始电流，I2为提供给比例阀的最大电流。死区电压和输出电流都可通过对预置程序编程根据实际需要加以设定，从而灵活更改电压和比例阀电流的对应关系。如图4所示，先导管路的液压压力通过比例阀电流控制，在预置程序所设定的比例阀电流变化区间[I。，I2]内，比例阀输出先导管路液压压力由0变化至P。，
为比例阀动作的死区，先导压力和比例阀电流的对应关系由比例阀本身决定，不能修改。如图5所示，控制阀门的阀芯开度与先导管路的液压压力的对应关系由控制阀门的阀芯本身决定，由控制阀门的阀芯静态测试获得，W，P1]为阀芯动作死区，无法通过预置程序修改。在同时应用多个如上述的液压系统控制装置的情况下，对各个控制阀门的阀芯的控制都相对独立，可根据需要单独修改对某个或某几个控制阀门的阀芯的控制参数和曲线，在编程和调试中，可以通过软件进行手柄/脚踏输出电压和比例阀电流对应关系进行设定和修改，并结合比例阀电流和先导管路液压压力、先导管路液压压力和控制阀门的阀芯开度等多方面因素，最终实现对“手柄/脚踏位移-阀芯开度”的灵活控制。
进一步的，还可在设定装置上设置一精细化操作控制部件，需要使手柄位移与先导压力曲线比正常曲线更平缓。当精细化操作控制部件被触发后，通过预置程序控制使手柄/脚踏位移与输出电压的对应关系更平缓，精细化曲线如图7所示，经过这样的精细化处理后，可使手柄/脚踏位移与先导管路液压压力曲线平缓，实现精细化操作，精细化操作控制部件可以按键或者开关的形式实现。本发明还包括一种液压系统控制方法，其中，包括上述的液压系统控制装置，如图6所示，具体包括如下步骤
步骤a、设定装置输出电压值；即通过手柄/脚踏动作使与之相连的电位器输出电压值。步骤b、控制装置的电压电流转换部件接收设定装置输出的电压值，并根据控制装置储存部件中的预置程序的相应控制算法对接收到的电压值进行调整；如图8所示，调整控制装置接收到的电压可实现设定装置输出的电压与比例阀电流之间对应关系的变化，当液压油油温较低时，粘度大，流动性差，导致工作装置动作速度慢，这种情况下，可加大电压值曲线增益，可改善液压油温低时工作装置速度慢的状况，同时，预置程序可通过增设感应部件监控液压油温，待油温达到正常值后，重新调整增益，恢复正常曲线，即根据液压油温变化对整机速度进行补偿。步骤C、电压电流转换部件处理成比例阀控制电流根据控制装置储存部件中的预置程序将经步骤b中调整过程调整后的电压值转换为比例阀控制电流。步骤d、根据控制装置储存部件中的预置程序中的相应控制算法对步骤c中得到的比例阀控制电流进行修正。步骤e、将经步骤d调整的比例阀控制电流输出至比例阀。本发明还包括一种挖掘机，其中，至少包括4个上述的液压系统控制装置，其中液压系统控制装置的设定装置为与电位器连接的手柄，至少4个液压系统控制装置的控制阀门至少包括挖掘机的动臂先导控制阀、铲斗先导控制阀、斗杆先导控制阀和回转先导控制阀。本发明还包括另一种挖掘机，其中，至少包括2个上述的液压系统控制装置，其中液压系统控制装置的设定装置为与电位器连接的脚踏，至少2个液压系统控制装置的控制阀门至少包括挖掘机的左行走先导控制阀和右行走先导控制阀。以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种液压系统控制装置，包括一控制阀门，所述控制阀门包括控制端，其特征在于， 还包括设定装置和控制装置，所述设定装置与所述控制装置连接，所述控制装置与所述控制阀门的控制端连接；所述控制装置包括存放预置程序的储存部件和编程接口，所述编程接口与所述储存部件连接，用于对所述储存部件编程以改变所述储存部件中的预置程序； 所述控制装置接收所述设定装置输出的设定值；所述控制装置以预置程序处理接收到的所述设定装置的设定值，并转换成控制阀门开度的控制信号输出至所述控制阀门。
2.如权利要求1所述液压系统控制装置，其特征在于，所述设定装置输出的设定值为在预定区间内变化的电压值。
3.如权利要求1所述液压系统控制装置，其特征在于，所述设定装置为与电位器连接的手柄，通过扳动所述手柄改变与所述手柄连接的所述电位器的输出电压值。
4.如权利要求1所述液压系统控制装置，其特征在于，所述设定装置为与电位器连接的脚踏，通过踩踏所述脚踏改变与所述脚踏连接的所述电位器的输出电压值。
5.如权利要求2所述液压系统控制装置，其特征在于，所述控制装置包括电压电流转换部件、比例阀和先导管路；所述电压电流转换部件的输入端与所述设定装置输出端连接； 所述比例阀的电流输出端与所述电压电流转换部件的输出端连接，所述比例阀的流体输入端与所述先导管路连接，所述比例阀的流体输出端与所述控制阀门的阀芯连接；所述电压电流转换部件以所述储存部件内的预置程序将所述设定装置输出的电压转换成电流输出至所述比例阀，所述比例阀根据所述电压电流转换部件输出的电流值控制所述先导管路中的液压压力，并将先导管路中液压压力传递至所述控制阀门的阀芯以控制所述控制阀门的阀芯开合角度。
6.一种液压系统控制方法，其特征在于，包括如权利要求5所述的液压系统控制装置， 具体包括如下步骤步骤a、设定装置输出电压值；步骤b、控制装置的电压电流转换部件接收设定装置输出的电压值，并根据控制装置储存部件中的预置程序的相应控制算法对接收到的电压值进行调整；步骤C、电压电流转换部件处理成比例阀控制电流根据控制装置储存部件中的预置程序将经步骤b中调整过程调整后的电压值转换为比例阀控制电流；步骤d、根据控制装置储存部件中的预置程序中的相应控制算法对步骤c中得到的比例阀控制电流进行修正；步骤e、将经步骤d调整的比例阀控制电流输出至比例阀。
7.一种挖掘机，其特征在于，至少包括4个如权利要求3所述的液压系统控制装置，所述至少4个液压系统控制装置的控制阀门至少包括所述挖掘机的动臂先导控制阀、铲斗先导控制阀、斗杆先导控制阀和回转先导控制阀。
8.一种挖掘机，其特征在于，至少包括2个如权利要求4所述的液压系统控制装置，所述至少2个液压系统控制装置的控制阀门至少包括所述挖掘机的左行走先导控制阀和右行走先导控制阀。
全文摘要
本发明公开了一种液压系统控制装置，包括一控制阀门，所述控制阀门包括控制端，其中，还包括设定装置和控制装置，所述设定装置与所述控制装置连接，所述控制装置与所述控制阀门的控制端连接；所述控制装置包括存放预置程序的储存部件和编程接口，所述编程接口与所述储存部件连接，用于对所述储存部件编程以改变所述储存部件中的预置程序；所述控制装置接收所述设定装置输出的设定值。本发明的有益效果是对液压系统的控制更灵活，可满足不同的使用需求，通过修正比例阀控制电流使先导压力曲线平稳，实现精细化操作，通过对控制装置编程在预置程序中加大增益来减少液压油温低对工作装置速度的影响。
文档编号E02F9/22GK102518168SQ20111040561
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者代晴华, 曹东辉, 石向星 申请人:上海三一重机有限公司