臂架变幅控制系统和高空作业车辆的制作方法

1.本公开涉及液压控制技术领域，特别涉及一种臂架变幅控制系统和高空作业车辆。


背景技术：

2.高空作业车辆的作业过程往往涉及臂架变幅。臂架在变幅运动过程中，由于臂架自身的挠度、重力、惯性以及液压系统压力不稳定等因素，可能产生臂架振动的现象。臂架变幅动作启动或停止时，由于伴随着相关控制阀的开启或关闭动作，可能产生臂架的下沉或反弹现象。
3.为了控制臂架变幅，相关技术中，控制器根据臂架的角度和长度调整用于变幅控制的模拟信号作为控制阀开度的控制信号，以适应不同工况下的变幅运动速度。由于模拟信号控制精度的局限性，上述控制方式虽然可以完成臂架变幅的基本动作，但是对于缓解臂架在变幅动作过程中的振动现象，以及臂架在变幅动作启动或停止时的下沉或反弹现象的效果有限。


技术实现要素：

4.本公开的第一方面提供一种臂架变幅控制系统，包括：
5.液压源；
6.变幅油缸，被配置为驱动臂架变幅；
7.控制阀组，包括设置于所述液压源与所述变幅油缸的第一工作腔之间的第一控制阀组和设置于所述液压源与所述变幅油缸的第二工作腔之间的第二控制阀组，所述第一控制阀组通过第一工作口与所述第一工作腔连接，所述第二控制阀组通过第二工作口与所述第二工作腔连接，所述第一控制阀组被配置为控制所述第一工作口的压力和/ 或流量，所述第二控制阀组被配置为控制所述第二工作口的压力和/ 或流量；和
8.控制器，与所述第一控制阀组和所述第二控制阀组信号连接，被配置为根据所述臂架的变幅动作信息和所述臂架变幅控制系统内的压力和/或流量，分别向所述第一控制阀组和所述第二控制阀组发送用于调整所述第一工作口和所述第二工作口的压力和/或流量的变幅控制指令。
9.根据本公开的一些实施例，
10.所述第一控制阀组包括第一先导阀和第一液控阀，所述第一先导阀与所述控制器信号连接且与所述第一液控阀的控制口连接，所述第一控制阀组通过所述第一先导阀控制所述第一液控阀的阀芯位置以控制所述第一工作口的压力和/或流量；
11.所述第二控制阀组包括第二先导阀和第二液控阀，所述第二先导阀与所述控制器信号连接且与所述第二液控阀的控制口连接，所述第二控制阀组通过所述第二先导阀控制所述第二液控阀的阀芯位置以控制所述第二工作口的压力和/或流量。
12.根据本公开的一些实施例，所述控制阀组还包括设置于所述第一控制阀组与所述
变幅油缸的所述第一工作腔之间的平衡阀，所述平衡阀的控制口与所述变幅油缸的所述第二工作腔连接。
13.根据本公开的一些实施例，所述液压源与所述变幅油缸之间设置有负载反馈油路。
14.根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置为所述臂架启动变幅动作时，若所述第一工作口的压力低于所述第一工作腔的压力，向所述第一控制阀组发送第一控制指令以使所述第一工作口的压力升高，直至与所述第一工作腔的压力的差值小于或等于误差允许范围，所述变幅控制指令包括所述第一控制指令。
15.根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置为所述臂架进行变幅动作时，向所述第一控制阀组和所述第二控制阀组发送第二控制指令以使所述第一工作口的流量和所述第二工作口的流量保持稳定，所述变幅控制指令包括所述第二控制指令。
16.根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置为所述臂架停止变幅动作时，向所述第二控制阀组发送第三控制指令以使所述第二工作口的压力逐渐降低，所述变幅控制指令包括所述第三控制指令。
17.根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置为若所述液压源的出口压力大于或等于所述控制阀组的动作阈值，允许向所述第一控制阀组和所述第二控制阀组发送所述变幅控制指令。
18.根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置为在所述臂架变幅控制系统启动的状态下，所述臂架启动变幅之前，或所述臂架停止变幅之后，向所述第二控制阀组发送待机控制指令以使所述第二工作口与回油管路连通。
19.本公开的第二方面提供一种高空作业车辆，包括本公开第一方面所述的臂架变幅控制系统。
20.本公开实施例提供的臂架变幅控制系统中，变幅油缸的第一工作腔和第二工作腔分别单独与第一控制阀组的第一工作口和第二控制阀组的第二工作口连接，通过调整第一工作口和第二工作口的压力和流量，可以单独控制变幅油缸的第一工作腔和第二工作腔的压力和流量，控制器根据臂架的变幅动作的需求，结合臂架变幅控制系统内的压力和/或流量向控制阀组发送变幅控制指令，可实现压力和流量的闭环控制，通过上述变幅控制指令控制高空作业车辆的臂架进行变幅运动，利于缓解臂架在臂架开始变幅动作以及停止变幅动作时，因变幅油缸的工作腔压力突变引起的臂架下沉或反弹现象，以及在变幅运动过程中由于臂架自身的挠度、重力、惯性以及液压系统压力不稳定产生的振动现象，提升臂架变幅动作的平顺性。
21.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本技术的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
23.图1为本公开一些实施例的臂架变幅控制系统的液压原理示意图。
24.图2为本公开一些实施例的臂架变幅控制方法的流程示意图。
25.图1和图2中，各附图标记分别代表：
26.1、控制阀组；111、第一先导阀；112、第一液控阀；121、第二先导阀；122、第二液控阀；2、变幅油缸；21、第一工作腔；22、第二工作腔；3、平衡阀；4、负载反馈油路；a、第一工作口；b、第二工作口。
具体实施方式
27.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。
29.在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
30.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
31.如图1所示，本公开的一些实施例提供一种臂架变幅控制系统，包括：液压源、变幅油缸2、控制阀组1和控制器。
32.变幅油缸2被配置为驱动臂架变幅，变幅油缸2可以有多个，各变幅油缸2并联设置。
33.控制阀组1包括设置于液压源与变幅油缸2的第一工作腔21之间的第一控制阀组和设置于液压源与变幅油缸2的第二工作腔22之间的第二控制阀组。第一控制阀组通过第一工作口a与第一工作腔 21连接，第二控制阀组通过第二工作口b与第二工作腔22连接。第一控制阀组被配置为控制第一工作口a的压力和/或流量，第二控制阀组被配置为控制第二工作口b的压力和/或流量。根据以上设置，变幅油缸2的第一工作腔21和第二工作腔22分别单独与第一控制阀组的第一工作口a和第二控制阀组的第二工作口b连接，通过调整第一工作口a和第二工作口b的压力和流量，可以单独控制变幅油缸2的第一工作腔21和第二工作腔22的压力和流量。为了提升控制精度，控制阀组1可采用数字控制插装阀的形式。
34.控制器与第一控制阀组和第二控制阀组信号连接。控制器被配置为根据臂架的变幅动作信息和臂架变幅控制系统内的压力和/或流量，分别向第一控制阀组和第二控制阀组发送用于调整第一工作口a 和第二工作口b的压力和/或流量的变幅控制指令。为了获取臂架的变幅动作信息，例如臂架启动变幅动作、臂架进行变幅动作、臂架停止变幅动作，可以通过采集控制手柄的控制信号实现。为了获取臂架变幅控制系统内的压力和流量，可以在液压回路中需要检测压力和流量的位置，例如第一工作口a和第二工作口b的位置设置压力检测装置和流量检测装置。以上控制器的功能可以采用基于can (controller area network，控制器局域网络)总线的阀门控制系统实现。
35.本公开实施例提供的臂架变幅控制系统中，变幅油缸的第一工作腔和第二工作腔分别单独与第一控制阀组的第一工作口和第二控制阀组的第二工作口连接，通过调整第一工作口和第二工作口的压力和流量，可以单独控制变幅油缸的第一工作腔和第二工作腔的压力和流量，控制器根据臂架的变幅动作的需求，结合臂架变幅控制系统内的压力和/或流量向控制阀组发送变幅控制指令，可实现压力和流量的闭环控制，通过上述变幅控制指令控制臂架进行变幅运动，利于缓解臂架在臂架开始变幅动作以及停止变幅动作时，因变幅油缸的工作腔压力突变引起的臂架下沉或反弹现象，以及在变幅运动过程中由于臂架自身的挠度、重力、惯性以及液压系统压力不稳定产生的振动现象，提升臂架变幅动作的平顺性。
36.在一些实施例中，第一控制阀组包括第一先导阀111和第一液控阀112，第一先导阀111与控制器信号连接且与第一液控阀112的控制口连接，第一控制阀组通过第一先导阀111控制第一液控阀112 的阀芯位置以控制第一工作口a的压力和/或流量。第二控制阀组包括第二先导阀121和第二液控阀122，第二先导阀121与控制器信号连接且与第二液控阀122的控制口连接，第二控制阀组通过第二先导阀121控制第二液控阀122的阀芯位置以控制第二工作口b的压力和/或流量。根据以上设置，第一控制阀组包括第一液控阀和第一先导阀，第二控制阀组包括第二液控阀和第二先导阀，当臂架改变动作状态时，第一先导阀111和第二先导阀121根据变幅控制指令，阀芯位置发生变化，接通先导控制油路，分别向第一液控阀112和第二液控阀122输出与变幅控制指令对应的液控信号，从而通过控制第一液控阀112和第二液控阀122的阀芯位置控制第一工作口a和第二工作口b的压力以及流量。
37.在一些实施例中，控制阀组1还包括设置于第一控制阀组与变幅油缸2的第一工作腔21之间的平衡阀3，平衡阀3的控制口与变幅油缸2的第二工作腔22对应连接。
38.在一些实施例中，作为调节变幅油缸2的流量的具体方式之一，液压源与变幅油缸2之间设置有负载反馈油路4。液压源可以采用负载敏感泵。
39.为了满足第一控制阀组对变幅油缸2的第一工作腔21的控制条件，在一些实施例中，控制器被配置为臂架启动变幅动作时，若第一工作口a的压力低于第一工作腔21的压力，向第一控制阀组发送第一控制指令以使第一工作口a的压力升高，直至与第一工作腔21的压力的差值小于或等于误差允许范围，变幅控制指令包括第一控制指令。
40.为了缓解臂架进行变幅动作时的振动现象，在一些实施例中，控制器被配置为向第一控制阀组和第二控制阀组发送第二控制指令以使第一工作口a的流量和第二工作口b的流量保持稳定，变幅控制指令包括第二控制指令。
41.为了缓解臂架变幅动作结束时因第二工作口b压力突然降低导致的臂架反弹现
象，在一些实施例中，控制器被配置为臂架停止变幅动作时，向第二控制阀组发送第三控制指令以使第二工作口b的压力逐渐降低，变幅控制指令包括第三控制指令。
42.为了防止控制器在液压系统没有压力或压力不足的情况下接收变幅动作信息产生误动作，在一些实施例中，控制器被配置为若液压源的出口压力大于或等于控制阀组1的动作阈值，允许向第一控制阀组和第二控制阀组发送变幅控制指令。
43.在一些实施例中，控制器被配置为在臂架变幅控制系统启动的状态下，臂架启动变幅之前，或臂架停止变幅之后，向第二控制阀组发送待机控制指令，以使第二工作口b与回油管路连通。此时第二工作口b的压力不足以开启平衡阀3的控制口，在平衡阀3的作用下，变幅油缸2的第一工作腔21不能经平衡阀3排油，利于缓解臂架在静止状态下变幅油缸的活塞杆下沉的现象。
44.在一些实施例中，在上面所描述的控制器可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(programmablelogic controller，简称：plc)、数字信号处理器(digital signalprocessor，简称：dsp)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，简称：asic)、现场可编程门阵列 (field-programmable gate array，简称：fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
45.本公开的一些实施例还提供一种高空作业车辆，包括前述臂架变幅控制系统。前述臂架变幅控制系统可以缓解该高空作业车辆变幅动作过程中的振动现象，以及臂架在变幅动作启动或停止时的下沉或反弹现象，提升该高空作业车辆变幅动作的平顺性。
46.本公开的一些实施例还提供一种基于前述臂架变幅控制系统的臂架变幅控制方法，包括：根据用于表示臂架变幅动作的变幅控制信号，以及臂架变幅控制系统内的压力和/或流量，向第一控制阀组和/ 或第二控制阀组发送用于调整第一工作口a和第二工作口b的压力和/或流量的变幅控制指令。该臂架变幅控制方法基于前述臂架变幅控制系统进行，具有前述臂架变幅控制系统的相应优点。
47.在一些实施例中，向第一控制阀组和/或第二控制阀组发送变幅控制指令包括：若第一工作口a的压力低于第一工作腔21的压力，根据用于表示使臂架启动变幅动作的启动控制信号、第一工作口a 的压力和第一工作腔21的压力，向第一控制阀组发送第一控制指令，使第一工作口a的压力升高，直至与第一工作腔21的压力的差值小于或等于误差允许范围；根据用于表示使臂架进行变幅动作的运行控制信号、第一工作腔21的流量和第二工作腔22的流量，向第一控制阀组和第二控制阀组发送第二控制指令，使第一工作口a的流量和所述第二工作口b的流量保持稳定；根据用于表示使臂架停止变幅动作的停止控制信号和第二工作口b的压力，向第二控制阀组发送第三控制指令，使第二工作口b的压力逐渐降低。
48.在一些实施例中，向第一控制阀组和/或第二控制阀组发送变幅控制指令之前，若液压源的出口压力大于或等于控制阀组1的动作阈值，允许向第一控制阀组和第二控制阀组发送变幅控制指令。
49.在一些实施例中，臂架变幅控制方法还包括：向第一控制阀组和 /或第二控制阀组发送变幅控制指令之前，向第二控制阀组发送待机控制指令，使第二工作口b与回油管路连通；向第一控制阀组和/或第二控制阀组发送变幅控制指令之后，向第二控制阀组发送待机控制指令，使第二工作口b与回油管路连通。
50.下面以图2为例对基于前述臂架变幅控制系统的臂架变幅控制方法作进一步说明。以下实施例中，控制阀组1的动作阈值设置为 15bar，第一工作口a与第一工作腔21的压力的差值的误差允许范围设置为5bar。
51.获取液压源的出口压力，并判断液压源的出口压力是否大于或等于15bar；
52.若液压源的出口压力大于等于15bar，向控制阀组1发送用于使控制阀组1内各控制阀的阀芯位置回到初始位置的初始化控制指令，并允许向第一控制阀组和第二控制阀组发送变幅控制指令；
53.向第二控制阀组发送待机控制指令，使第二工作口b与回油管路连通；
54.判断是否采集到控制手柄的启动控制信号；
55.若采集到启动控制信号，判断第一工作口a的压力是否低于第一工作腔21的压力；
56.若第一工作口a的压力低于第一工作腔21的压力，向第一控制阀组发送第一控制指令，使第一工作口a的压力升高，直至与第一工作腔21的压力的差值小于或等于5bar；
57.采集控制手柄的运行控制信号，向第一控制阀组和第二控制阀组发送第二控制指令，使第一工作口a的流量和所述第二工作口b的流量保持稳定；
58.判断是否采集到控制手柄的停止控制信号；
59.若采集到停止控制信号，向第二控制阀组发送第三控制指令，使第二工作口b的压力逐渐降低；
60.向第二控制阀组发送待机控制指令，使第二工作口b与回油管路连通。
61.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。