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一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的橋梁施工裝置的制造方法

文檔序號(hào):9861134閱讀:320來(lái)源:國(guó)知局
一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的橋梁施工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁施工領(lǐng)域,具體涉及一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的橋梁施工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁施工是指按照設(shè)計(jì)內(nèi)容,建造橋梁的過(guò)程,主要指橋梁施工技術(shù)與施工組織、施工管理、施工質(zhì)量等內(nèi)容。
[0003]在橋梁施工領(lǐng)域,橋梁施工裝置,尤其是吊車、業(yè)車、平車等是重要的橋梁施工裝置。如何進(jìn)一步降低橋梁施工裝置的工作能耗并提高效率,是人們一直關(guān)心的問題。現(xiàn)在的吊車,基本都是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的,而現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜、控制不夠精準(zhǔn)、輸出扭矩不足等問題,因此我們可以從這個(gè)方面著手改善橋梁施工裝置的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題,本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、控制精確、性能穩(wěn)定且輸出扭矩大的橋梁施工裝置。
[0005]本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]—種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的橋梁施工裝置,包括吊車和與吊車相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)吊車,其特征是,發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分,所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥、動(dòng)力活塞、燃燒室、噴油器、掃氣口,液壓部分包括壓縮腔、栗腔、回位腔以及液壓回路,所述壓縮腔設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部,在其上設(shè)置有第一油口、第二油口,所述第一油口、第二油口分別通過(guò)第一控制閥和第二控制閥與壓縮蓄能器相連,所述栗腔通過(guò)單向閥分別與低壓油路和高壓油路相連,高壓油路用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油,低壓油路上設(shè)置有回位控制閥和低壓蓄能器,回位控制閥上旁路設(shè)置有回油單向閥;所述回位腔與高壓蓄能器直接連接,在所述高壓蓄能器到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥,起動(dòng)工況和失火工況時(shí)減壓閥保持開啟,正常工況時(shí)減壓閥關(guān)閉;所述壓縮蓄能器與高壓蓄能器通過(guò)油管路相連通,且所述壓縮蓄能器與高壓蓄能器之間的油管路上設(shè)置有啟動(dòng)閥,用于啟動(dòng)工況時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,正常工況時(shí)啟動(dòng)閥關(guān)閉;所述高壓油路連接有一負(fù)載蓄能器,減壓閥后引出有一路與所述壓縮蓄能器相連;發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊,液壓球囊內(nèi)充滿預(yù)先注入的壓力油,其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器相連,液壓球囊與低壓蓄能器之間還設(shè)置有彈簧式安全閥;所述液壓球囊的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口,其所在直線與液壓球囊相切,死區(qū)油口和壓縮蓄能器通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥相連,在失火工況,當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口與液壓球囊之間的死區(qū)位置時(shí),通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥使活塞組件回到第二油口與第一油口之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域以開始下一個(gè)行程;所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng),包括高壓油栗、共軌管、電控噴油器、壓力傳感器以及電子控制單元,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),在輸油栗的作用下,燃油經(jīng)過(guò)濾清器進(jìn)入高壓油栗,經(jīng)過(guò)高壓油栗的壓縮后,低壓油變?yōu)楦邏河?,并被高壓油栗輸入共軌管,在共軌管中,電子控制單元接收壓力傳感器的反饋并控制限壓閥,以調(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定,隨后將高壓油輸入電控噴油器內(nèi),等待電子控制單元的噴油指令;
[0007]所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng),位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)并發(fā)出活塞組件到達(dá)上止點(diǎn)位置、下止點(diǎn)位置和前饋位置時(shí)的信號(hào),前饋位置位于上止點(diǎn)位置與下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè),用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥的關(guān)閉,前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定;所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá),通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩保持輸出油液壓力的恒定;液壓變量馬達(dá)由輸出高壓油液驅(qū)動(dòng),并通過(guò)減速裝置與負(fù)載聯(lián)接,其排量隨工作壓力的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié);
[0008]所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng):
[0009]起動(dòng)控制系統(tǒng),用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制:當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后,打開啟動(dòng)閥和減壓閥,壓縮蓄能器由于與高壓蓄能器連通而壓力升高,發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高;發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn),則將第一控制閥和第二控制閥打開,活塞組件在壓縮蓄能器的作用下,開始?jí)嚎s行程,如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn),首先打開回位控制閥,將栗腔和壓縮腔內(nèi)的液壓油由低壓油路放出,使活塞組件在高壓蓄能器壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置,關(guān)閉回位控制閥,再開始?jí)嚎s行程;當(dāng)活塞到達(dá)前饋位置時(shí),第二控制閥關(guān)閉,當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后,第一控制閥關(guān)閉,回位控制閥打開,活塞組件重新回到下止點(diǎn)后,關(guān)閉回位控制閥,活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán),該過(guò)程中記錄活塞組件到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)的壓力和溫度值,當(dāng)頻率閥開啟信號(hào)再次發(fā)出,判斷上一循環(huán)記錄的缸壓和溫度是否滿足柴油的著火條件,如果缸內(nèi)壓力和溫度不滿足著火條件,則重復(fù)以上所述的工作過(guò)程,直到壓力和溫度滿足著火條件后,開始進(jìn)入正常工作的控制過(guò)程;
[0010]正常工作控制系統(tǒng),用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制:進(jìn)入正常工況后,關(guān)閉啟動(dòng)閥和減壓閥,第一控制閥保持常開狀態(tài),當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后,第二控制閥打開,壓縮蓄能器內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥進(jìn)入壓縮腔,推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)?shù)谝挥涂诖蜷_后,第二控制閥關(guān)閉,壓縮腔和壓縮蓄能器之間由第一油口連通,當(dāng)活塞組件到達(dá)噴油位置時(shí),觸發(fā)傳感器,產(chǎn)生噴油信號(hào),并控制噴油量使得壓縮時(shí)間和膨脹時(shí)間之比等于液壓栗兩個(gè)沖程的容積變化之比,從而使得膨脹流量與壓縮流量相等,以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng),由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)程,在上止點(diǎn)附近,燃料燃燒放熱,活塞組件在氣缸壓力的作用下回到下止點(diǎn),并在第二控制閥再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn);
[0011 ]失火控制系統(tǒng),用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制:在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中,當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后,都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè),如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值,則檢測(cè)活塞組件的位置,如果活塞組件不在下止點(diǎn)位置,且缸溫缸壓小于失火值,則認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)在上一循環(huán)中發(fā)生失火,此時(shí)首先關(guān)閉第一控制閥,并打開減壓閥和回位控制閥,使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置,然后第一控制閥開啟,等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào),發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:1、液壓系統(tǒng)在壓縮和膨脹過(guò)程中均能向負(fù)載供油,并能有效防止系統(tǒng)之間不該出現(xiàn)的串壓串油現(xiàn)象;配合各個(gè)蓄能器來(lái)減小輸出流量脈動(dòng)、減低噪音;針對(duì)各個(gè)工況發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn),設(shè)計(jì)了新的控制系統(tǒng),能更精準(zhǔn)、有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行;2、在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間增加了前饋位置,在啟動(dòng)工況下活塞組件到達(dá)前饋位置時(shí)就關(guān)閉頻率閥,在到達(dá)上止點(diǎn)后再關(guān)閉開關(guān)閥,這樣既保證了壓縮行程的速度,又減小了膨脹行程的阻力,整體上提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率并減小行程時(shí)間;3、通過(guò)控制高壓蓄能器和壓縮蓄能器之間的啟動(dòng)閥,來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,而且不會(huì)對(duì)輸出油壓造成影響發(fā)生油壓脈動(dòng),正常工況后關(guān)閉啟動(dòng)閥,取代傳統(tǒng)的油站系統(tǒng)調(diào)高壓縮比的方法,具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn);4、為了避免回位控制閥的誤開以及提高失火判斷的精準(zhǔn)程度,采取缸溫缸壓和活塞組件的位置作為失火的主判斷依據(jù),同時(shí)考慮到缸溫下降的延遲性,加入頻率和頻率變化速率(或者位移變化率)的前饋信號(hào),即先判斷頻率和頻率變化率小于設(shè)定值,然后再判斷活塞是否在下止點(diǎn)位置,如果不在,則打開回位控制閥;5、設(shè)計(jì)了新的液壓球囊式緩沖裝置及其附屬的防超壓裝置,在起到緩沖和防超壓功能的同時(shí)還能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓損失起到一定的補(bǔ)充作用;6、通過(guò)死區(qū)油口和死區(qū)回位電磁閥的設(shè)置,可以有效解決活塞組件在死區(qū)位置很難回到下止點(diǎn)開始下一行程的問題,同時(shí)通過(guò)相切的油口設(shè)置來(lái)減少活塞組件進(jìn)入死區(qū)后的蠕動(dòng)時(shí)間,進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0014]圖1為該橋梁施工裝置發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖2為噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]圖3為理想下止點(diǎn)區(qū)域和死區(qū)的位置示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記:1-壓縮腔;2-第二控制閥;3-第一控制閥;4-壓縮蓄能器;5-第一油口;6-第二油口 ; 7-栗腔;8-高壓蓄能器;9-進(jìn)氣單向閥;10-動(dòng)力活塞;11-燃燒室;12-噴油器;13-掃氣口 ; 14-回位腔;15-回位活塞;17-回位控制閥;18-低壓蓄能器;19-壓縮活塞;21-回油單向閥;22-減壓閥;23-啟動(dòng)閥;24-負(fù)載蓄能器;25-高壓油路;26-低壓油路;27-液壓球囊;28-機(jī)械式安全閥;29-輸油栗;30-濾清器;31-高壓油栗;32-共軌管;33-電控噴油器;34-死區(qū)油口; 35-死區(qū)回位電磁閥;A-理想下止點(diǎn)區(qū)域;B-死區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0019]實(shí)施例1:如圖1-3所示的一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的橋梁施工裝置,包括吊車和與吊車相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)吊車,發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分,所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞1、燃燒室11、噴油器12、掃氣口 13、回位活塞15、壓縮活塞19,液壓部分包括壓縮腔1、栗腔7、回位腔14以及液壓回路,所述壓縮腔I設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部,在其上設(shè)置有第一油口 5、第二油口 6,所述第一油口 5、第二油口 6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連,所述栗腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連,高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油,低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18,回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥21;所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接,在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22;所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通,所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23;所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器24,所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連;所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0020]發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27,液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油,其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連,當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí),液壓球囊27能起到很好的緩沖作用,而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用;同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂,液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28,一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開,并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力,這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口 34,其所在直線與液壓球囊27相切,死區(qū)油口 34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連,在失火工況,當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口 6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí),通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥
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