一種卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置,實時檢測卷揚載荷，當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置，利用馬達排量的控制電流與負(fù)載的函數(shù)關(guān)系，通過檢測吊重量，使不同載荷對應(yīng)不同馬達排量，解決了馬達下降穩(wěn)定性與下降速度的矛盾關(guān)系，實現(xiàn)了卷揚系統(tǒng)重載穩(wěn)定，輕載高速的作業(yè)需求。
【專利說明】一種卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種卷揚下降時馬達排量的控制方法及
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]開式液壓系統(tǒng)為液壓泵從油箱吸油，經(jīng)控制閥到執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油返回油箱，油液可以在油箱中冷卻，是液壓系統(tǒng)常用的方式。采用開式液壓系統(tǒng)的起重機卷揚系統(tǒng)，往往會出現(xiàn)下落抖動和下落慢的現(xiàn)象，而這兩種現(xiàn)象是一個矛盾的關(guān)系，影響下降速度及下降穩(wěn)定性的兩個主要指標(biāo)在于，液壓馬達排量壓力切斷點和平衡閥的阻尼匹配，可以通過調(diào)高液壓馬達壓力切斷值和阻尼比來提高速度，但是這都是以犧牲穩(wěn)定性來達到目的，重載時平衡閥和液壓馬達之間壓力達到一定值時，就會出現(xiàn)卷揚下降抖動現(xiàn)象。液壓馬達壓力切斷和平衡閥阻尼比是通過相互的作用配合完成工作，兩者的匹配關(guān)系決定了卷揚的工作效率和穩(wěn)定性。
[0003]目前的起重機液壓系統(tǒng)中，多采用傳感器檢測馬達承重腔壓力，通過程序判斷，壓力達到設(shè)定值的時候，將馬達排量電流減小為零。但利用傳感器檢測承重腔的壓力作為判斷依據(jù)，實際過程中壓力往往跳動較大，容易出現(xiàn)誤判斷，導(dǎo)致工作速度的浪費，且由于程序判斷一旦達到設(shè)定壓力值時，就使馬達排量減小為零，不能根據(jù)載荷進行自適應(yīng)調(diào)整，這樣載荷減小時馬達排量仍然以較大的排量進行匹配，造成輕載時低速運行，使工作效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置，使不同載荷對應(yīng)不同馬達排量。
[0005]一種卷揚下降時馬達排量的控制方法，包括:實時檢測卷揚載荷；當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，當(dāng)檢測到卷揚載荷小于等于預(yù)設(shè)的空載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最大值；當(dāng)檢測到卷揚載荷大于等于預(yù)設(shè)的重載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述線性負(fù)斜率函數(shù)為:
/m =600-2^s令，Im為馬達排量控制電流，單位為mA ;KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷，單

m
位為t ;Pm為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
[0009]一種卷揚下降時馬達排量的控制裝置，包括:載荷檢測裝置，用于實時檢測卷揚載荷；電流調(diào)整裝置，用于當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，當(dāng)所述載荷檢測裝置檢測到卷揚載荷小于等于空載值時，所述電流調(diào)整裝置調(diào)整馬達排量控制電流為最大值；當(dāng)所述載荷檢測裝置檢測到卷揚載荷大于等于重載值時，所述電流調(diào)整裝置調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，還包括電流函數(shù)設(shè)置裝置，用于預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述線性負(fù)斜率函數(shù)為:L = 600-2^ Iffl為馬達排量控制電流，單位為mA ；KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷，單

m
位為t ;Pm為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
[0013]本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置，利用馬達排量的控制電流與負(fù)載的函數(shù)關(guān)系，通過檢測吊重量，使不同載荷對應(yīng)不同馬達排量，解決了馬達下降穩(wěn)定性與下降速度的矛盾關(guān)系，實現(xiàn)了卷揚系統(tǒng)重載穩(wěn)定，輕載高速的作業(yè)需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制方法的一個實施例的流程圖；
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制裝置的一個實施例的示意圖；
[0017]圖3為采用本發(fā)明的控制方法的載荷與馬達排量控制電流對應(yīng)關(guān)系的示意圖。

【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]如圖1所示，卷揚下降時馬達排量的控制方法具有下述的步驟:
[0020]步驟101，實時檢測卷揚載荷。
[0021]步驟102，當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
[0022]本發(fā)明中的馬達為液壓馬達，馬達承重腔是指在開式系統(tǒng)中，吊重卷揚馬達在起升和下落時始終是一個腔受力，該腔承受的載荷反作用于液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓力，該腔稱之為馬達承重腔。
[0023]在起重機的卷揚系統(tǒng)中采用馬達驅(qū)動卷揚，通過馬達將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能以扭矩形式輸出，在通過卷揚鋼絲繩將扭矩轉(zhuǎn)化為鋼絲繩拉力將重物提起。馬達起到能量轉(zhuǎn)化作用，馬達輸出的扭矩由公式:T = PV, P為壓力，V為馬達排量，壓力由負(fù)載決定，即由吊重決定，馬達排量是可變值，通常可由馬達排量控制電流決定。
[0024]根據(jù)馬達的類型不同，可以采用多種方式控制馬達的排量，例如，可以采用馬達內(nèi)的電磁閥或液壓系統(tǒng)中的比例控制電磁閥等等，可以通過控制馬達內(nèi)的電磁閥或比例控制電磁閥的電流，即馬達排量控制電流，控制馬達排量。
[0025]根據(jù)馬達輸出的扭矩由公式:T = PV可知，當(dāng)載荷產(chǎn)生的壓力大于一壓力切斷設(shè)定值時，馬達處于最大排量或某一趨向最大排量的值，壓力切斷設(shè)定值為馬達壓力切斷設(shè)定值。
[0026]本發(fā)明的空載值和重載值可以根據(jù)不同的工況進行預(yù)先設(shè)置，當(dāng)載荷為重載值時，載荷產(chǎn)生的壓力小于等于馬達壓力切斷設(shè)定值。當(dāng)檢測到卷揚載荷小于等于預(yù)設(shè)的空載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最大值；當(dāng)檢測到卷揚載荷大于等于重載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，線性負(fù)斜率的斜率為常值，且隨著輸入量增加，輸出量減少的一種控制關(guān)系，即當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
[0028]本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制方法，能夠在較大阻尼比的情況下，輕載的時候，通過最大程度減小馬達排量來滿足高速要求，而重載的時候又根據(jù)載荷使馬達排量適當(dāng)?shù)脑龃?，使之保持與載荷有一個穩(wěn)定性的匹配，達到重載穩(wěn)定的要求，這樣就實現(xiàn)了一種跟據(jù)載荷調(diào)節(jié)速度，達到重載穩(wěn)定，輕載高速的作業(yè)要求，使馬達在重載工作的情況下，卷揚在下落時速度連續(xù)平穩(wěn)，無異響。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，線性負(fù)斜率函數(shù)為:L =6W) - 2/C、Im為馬達排





m
量控制電流，單位為mA ；KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷,單位為t ；Pm為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
[0030]以能量守恒定律Τπωπ = PmQ為基礎(chǔ)公式，進行推導(dǎo)，把卷揚系統(tǒng)中的各個參數(shù)進行整合，可以得出以下式子:
[0031]KsF = PfflVffl (I)
[0032]根據(jù)馬達的樣本(例如，力士樂樣本)可以得出馬達排量與電流的近似函數(shù)關(guān)系:
[0033]Vm = -0.5Im+300 (2)
[0034]通過整合式⑴、式(2)，最后得出程序的控制函數(shù)關(guān)系:
[0035]L = 600 — 2Ks * y- (3 )


m
[0036]其中:Im—馬達排量控制電流，mA ;KS—系統(tǒng)參數(shù)，包含卷筒半徑，滑輪倍率，減速機傳動比及各傳動副效率等參數(shù)的整合；F—為卷揚載荷，該力是卷筒上鋼絲繩經(jīng)過滑輪組以后，由拉力傳感器檢測的拉力值，單位為噸(t) ;Pm—程序需要控制的目標(biāo)壓力，該壓力實際上是一個現(xiàn)場整定的量，該值越大速度越快，但越容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，
[0037]該參數(shù)反應(yīng)的是調(diào)節(jié)函數(shù)的斜率，MPa。600為經(jīng)驗值，可以根據(jù)不同的馬達型號或類型進行調(diào)整。
[0038]如圖3所示，F(xiàn)s為預(yù)設(shè)的空載值，F(xiàn)i為設(shè)定的重載值:
[0039](I)當(dāng)檢測到F<FS時，該段視為空載狀態(tài)，即該段不會發(fā)生抖動現(xiàn)象，使馬達電流始終以最大電流輸出，保證空載高速性。
[0040](2)當(dāng)檢測到F>Fi時，該段視為重載狀態(tài)，此時馬達排量處于較大位置，該段也不會發(fā)生抖動現(xiàn)象，使馬達電流始終以較小電流輸出，保證重載的穩(wěn)定性。
[0041](3)當(dāng)隨著臂架角度逐漸減小或是增大，載荷進入到Fs〈F<Fi時，處于中等載荷階段，該段電流按照4 =600-2A『s 函數(shù)關(guān)系進行控制。


m
[0042]如圖2所示，卷揚下降時馬達排量的控制裝置包括:載荷檢測裝置21和電流調(diào)整裝置22。載荷檢測裝置21實時檢測卷揚載。載荷檢測裝置21可以包括拉力傳感器，用于測量載荷產(chǎn)生的拉力。
[0043]當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，電流調(diào)整裝置22通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)載荷檢測裝置21檢測到卷揚載荷小于等于空載值時，電流調(diào)整裝置22調(diào)整馬達排量控制電流為最大值。當(dāng)載荷檢測裝置21檢測到卷揚載荷大于等于重載值時，電流調(diào)整裝置22調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電流函數(shù)設(shè)置裝置23預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，線性負(fù)斜率函數(shù)為:4 = 2AImS馬達排





m
量控制電流，單位為mA ；KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷,單位為t ；Pm為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
[0047]本發(fā)明的卷揚下降時馬達排量的控制方法及裝置，利用馬達排量的控制電流與負(fù)載的函數(shù)關(guān)系，解決了馬達下降穩(wěn)定性與下降速度的矛盾關(guān)系，實現(xiàn)了卷揚系統(tǒng)重載穩(wěn)定，輕載高速的作業(yè)需求。馬達排量的控制電流是隨著載荷的變化而變化的，可以穩(wěn)定的性的前提下充分的放大了馬達的運行速度。在實驗時可以靈活的改變Fs、F1、Pffl的值，可以充分的匹配現(xiàn)場的實際情況，做到不浪費任何元件的使用價值。該項發(fā)明實現(xiàn)了卷揚系統(tǒng)重載穩(wěn)定，輕載高速的作業(yè)需求。
[0048]可能以許多方式來實現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。用于方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發(fā)明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發(fā)明實施為記錄在記錄介質(zhì)中的程序，這些程序包括用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機器可讀指令。因而，本發(fā)明還覆蓋存儲用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序的記錄介質(zhì)。
[0049]本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種卷揚下降時馬達排量的控制方法，其特征在于，包括: 實時檢測卷揚載荷； 當(dāng)檢測到卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 當(dāng)檢測到卷揚載荷小于等于預(yù)設(shè)的空載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最大值； 當(dāng)檢測到卷揚載荷大于等于預(yù)設(shè)的重載值時，調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于: 預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系； 當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 所述線性負(fù)斜率函數(shù)為:L ^6--~2Ks ;


m Iffl為馬達排量控制電流，單位為mA ；KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷，單位為t ；Pffl為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
5.一種卷揚下降時馬達排量的控制裝置，其特征在于，包括: 載荷檢測裝置，用于實時檢測卷揚載荷； 電流調(diào)整裝置，用于當(dāng)卷揚載荷位于預(yù)設(shè)的空載值和重載值之間時，通過調(diào)整馬達排量控制電流控制馬達排量，使馬達承重腔內(nèi)的壓力維持一恒定值。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 當(dāng)所述載荷檢測裝置檢測到卷揚載荷小于等于空載值時，所述電流調(diào)整裝置調(diào)整馬達排量控制電流為最大值； 當(dāng)所述載荷檢測裝置檢測到卷揚載荷大于等于重載值時，所述電流調(diào)整裝置調(diào)整馬達排量控制電流為最小值。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，還包括: 電流函數(shù)設(shè)置裝置，用于預(yù)設(shè)馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系； 當(dāng)卷揚載荷位于空載值和重載值之間，馬達排量控制電流與載荷的對應(yīng)關(guān)系為線性負(fù)斜率函數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)卷揚載荷越大時，馬達排量控制電流越小且馬達排量越大。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于: 所述線性負(fù)斜率函數(shù)為=6()?) - 2I今,



m Iffl為馬達排量控制電流，單位為mA ；KS為系統(tǒng)參數(shù)；F為卷揚載荷，單位為t ；Pffl為馬達承重腔內(nèi)的目標(biāo)壓力，單位為MPa。
【文檔編號】B66D1/48GK104150388SQ201410224842
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】劉希梁, 于源, 李鵬, 李候清 申請人:徐工集團工程機械股份有限公司