一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統及方法技術方案

本發明專利技術涉及一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統及方法，控制系統包括：控制部件、發動機和至少一個用于為動力頭執行部件供油的主泵，發動機與主泵連接，控制部件能夠將基于發動機扭矩得到的控制電流與基于發動機功率曲線得到的目標電流進行整合，以對主泵進行控制。本發明專利技術的控制系統能夠盡量避免轉速波動對控制效果的影響，同時減少在旋挖鉆機工作過程中的發動機掉速值，保持發動機工作穩定性，從而改善鉆進作業的穩定性；從而可以較好地解決旋挖鉆機發動機和液壓泵功率匹配的問題，使液壓泵能夠充分利用發動機功率，不僅可以提高旋挖鉆機鉆孔的作業效率，同時使發動機運行在燃油經濟區域，最大化的合理利用發動機功率，減少能源浪費。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及作業機械控制
，尤其涉及一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統及方法。
技術介紹
旋挖鉆機動力頭系統是指旋挖鉆機鉆孔作業時驅動動力頭回轉進給，進而帶動鉆桿和鉆頭工作的整個動力驅動系統，包括發動機、液壓泵、多路閥、動力頭馬達、動力頭、鉆桿和鉆頭等。旋挖鉆機鉆孔作業過程中動力傳遞路線為發動機通過聯軸器帶動液壓泵旋轉，液壓泵輸出的流量經過多路閥后驅動動力頭馬達，動力頭馬達通過減速機增大扭矩帶動鉆桿，鉆桿的轉動帶動鉆頭工作。在動力頭進行鉆進作業的過程中，由于受到土質、巖石等影響，負載會出現大幅度的波動，因此現有旋挖鉆機動力系統一般采用相比液壓泵較大的發動機裝機功率，以增強旋挖鉆機在負載急劇變化時工作的穩定性，但采用裝機功率較大的發動機使整機成本上升，同時也造成了發動機功率浪費。如旋挖鉆機采用較小裝機功率的發動機，在旋挖鉆機工作過程中，由于負載較大，發動機掉速較大并且容易出現熄火現象，對旋挖鉆機鉆孔作業及發動機壽命產生很大影響。為了盡量減少旋挖鉆機動力頭系統在工作時發動機功率的浪費，一般采用功率匹配系統來使工程機械中發動機和液壓泵功率匹配，從而使液壓泵能充分利用發動機功率，同時使發動機運行在燃油經濟區域，從而最大化地合理利用發動機能量。傳統的功率匹配調節方法，大多需要檢測發動機轉速運行情況，根據發動機掉速來控制液壓泵的吸收功率，以減小發動機的功率儲備，從而防止發動機過載。在發動機的功率與液壓泵功率實時調節時，需要根據工況進行分類，將發動機劃分不同的工作區間，相應地調節泵的吸收功率，使發動機穩定運行在目標工作點附近。考慮到發動機轉速自身波動特性的影響，現有方案必須在檢測掉速的過程中，給定一個較大的參考設定值，即當檢測到發動機的目標轉速與實際轉速的差值達到某一參考設定值以后，才對變量泵的功率進行控制，這樣的控制方法無形中擴大了檢測掉速的范圍，同時帶來了嚴重的控制滯后性，從而增加了控制難度。同時現有方案一般采用分檔模式控制，不同檔位采用不同液壓泵電流進行功率匹配，控制電流在主泵功率不大于發動機功率時一般不變，考慮到負載波動情況，一般不同模式下主泵功率遠小于發動機功率，同時主泵雙彈簧擬合恒功率特性并不能保持功率恒定，尤其在負載較大時功率下降幅度較大，因此現有技術方案在解決功率匹配方面進一步受到了限制。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統及方法，能夠在旋挖鉆機動力頭系統工作的過程中，使控制動力頭執行部件的液壓泵更加合理地利用發動機的功率。為實現上述目的，本專利技術第一方面提供了一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，包括：控制部件1、發動機8和至少一個用于為動力頭執行部件17供油的主泵，所述發動機8與所述主泵連接，所述控制部件1能夠將基于所述發動機8扭矩得到的控制電流與基于所述發動機8功率曲線得到的目標電流進行整合，以對所述主泵進行控制。進一步地，所述發動機8上設有電控單元4，所述控制部件1能夠通過所述電控單元4獲取所述發動機8的實際扭矩百分比，并根據所述實際扭矩百分比與預設的極限扭矩百分比之間的偏差得到所述控制電流。進一步地，所述控制部件1包括PID控制單元19，所述PID控制單元19能夠對所述實際扭矩百分比與所述極限扭矩百分比的偏差進行PID控制以得到所述控制電流。進一步地，還包括用于檢測所述主泵的工作壓力的檢測部件，所述控制部件1能夠根據所述主泵的工作壓力和所述發動機8的極限扭矩得到所述目標電流，所述極限扭矩通過所述發動機8的功率曲線的最大扭矩乘以所述極限扭矩百分比得到。進一步地，還包括用于為其它執行部件18供油的副泵11，所述副泵11與所述主泵同軸設置，所述檢測部件還用于檢測所述副泵11的工作壓力，所述控制部件1能夠根據所述主泵的工作壓力、所述副泵11的工作壓力和所述發動機8的極限扭矩得到所述目標電流。進一步地，還包括功率調節器5和正控制口調節器6，所述控制部件1能夠根據整合后的電流通過所述功率調節器5和/或所述正控制口調節器6對所述主泵進行控制。進一步地，還包括比例減壓閥，所述控制部件1能夠將整合后的電流輸出給所述比例減壓閥，并通過所述功率調節器5對所述主泵進行功率控制和/或通過所述正控制口調節器6對所述主泵進行排量控制。為實現上述目的，本專利技術第二方面提供了一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制方法，包括：基于發動機8的扭矩得到控制電流；基于所述發動機8的功率曲線得到目標電流；將所述控制電流與所述目標電流進行整合；根據整合后的電流對主泵進行控制。進一步地，所述基于發動機8扭矩得到控制電流的步驟具體包括：獲取所述發動機8的實際扭矩百分比；根據所述實際扭矩百分比與預設的極限扭矩百分比的偏差得到控制電流。進一步地，所述根據所述實際扭矩百分比與預設的極限扭矩百分比的偏差得到控制電流的步驟具體包括：對所述實際扭矩百分比與所述極限扭矩百分比的偏差進行PID控制得到控制電流。進一步地，所述基于所述發動機8的功率曲線得到的目標電流的步驟具體包括：根據所述發動機8的功率曲線的最大扭矩乘以所述極限扭矩百分比得到極限扭矩；檢測所述主泵的工作壓力；根據所述主泵的工作壓力和所述發動機8的極限扭矩得到所述目標電流。進一步地，所述基于所述發動機8的功率曲線得到的目標電流的步驟具體包括：根據所述發動機8的功率曲線的最大扭矩乘以所述極限扭矩百分比得到極限扭矩；檢測所述主泵和與所述主泵連接的副泵11的工作壓力；根據所述主泵的工作壓力、所述副泵11的工作壓力和所述發動機8的極限扭矩得到所述目標電流。進一步地，所述根據整合后的電流對主泵進行控制的步驟具體包括：將整合后的電流輸出給比例減壓閥；通過所述比例減壓閥對功率調節器5進行功率控制；通過所述比例減壓閥對正控制口調節器進行排量控制；將所述功率調節器5對應的排量與所述正控制口調節器對應的排量進行對比，選取對應排量較小的控制方式對所述主泵進行控制。進一步地，還包括：根據所述發動機8的不同轉速，預設相應的所述極限扭矩百分比。基于上述技術方案，本專利技術實施例的旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，能夠盡量避免轉速波動對控制效果的影響，同時減少在旋挖鉆機工作過程中的發動機掉速值，以保持發動機工作穩定性，從而改善鉆進作業的穩定性；而且能夠較好地解決旋挖鉆機發動機和液壓泵功率匹配的問題，使液壓泵充分利用發動機功率，不僅可以提高旋挖鉆機鉆孔的作業效率，同時可使發動機運行在燃油經濟區域，最大化的合理利用發動機功率，減少能源浪費。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本申請的一部分，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1為本專利技術提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統的一個實施例的硬件結構框圖；圖2為本專利技術提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統的一個實施例的控制原理圖；圖3為在旋挖鉆機動力頭系統的一個實施例中發動機極限扭矩曲線示意圖；圖4為旋挖鉆機動力頭系統的一個實施例中旋挖鉆機主泵的功率曲線示意圖；圖5為旋挖鉆機動力頭系統的一個實施例中旋挖鉆機主泵的功率擬合曲線示意圖；圖6為本專利技術提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制方法的一個實施例的流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，包括：控制部件(1)、發動機(8)和至少一個用于為動力頭執行部件(17)供油的主泵，所述發動機(8)與所述主泵連接，所述控制部件(1)能夠將基于所述發動機(8)扭矩得到的控制電流與基于所述發動機(8)功率曲線得到的目標電流進行整合，以對所述主泵進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，包括：控制部件(1)、發動機(8)和至少一個用于為動力頭執行部件(17)供油的主泵，所述發動機(8)與所述主泵連接，所述控制部件(1)能夠將基于所述發動機(8)扭矩得到的控制電流與基于所述發動機(8)功率曲線得到的目標電流進行整合，以對所述主泵進行控制。2.根據權利要求1所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，所述發動機(8)上設有電控單元(4)，所述控制部件(1)能夠通過所述電控單元(4)獲取所述發動機(8)的實際扭矩百分比，并根據所述實際扭矩百分比與預設的極限扭矩百分比之間的偏差得到所述控制電流。3.根據權利要求2所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，所述控制部件(1)包括PID控制單元(19)，所述PID控制單元(19)能夠對所述實際扭矩百分比與所述極限扭矩百分比的偏差進行PID控制以得到所述控制電流。4.根據權利要求2所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，還包括用于檢測所述主泵的工作壓力的檢測部件，所述控制部件(1)能夠根據所述主泵的工作壓力和所述發動機(8)的極限扭矩得到所述目標電流，所述極限扭矩通過所述發動機(8)的功率曲線的最大扭矩乘以所述極限扭矩百分比得到。5.根據權利要求4所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，還包括用于為其它執行部件(18)供油的副泵(11)，所述副泵(11)與所述主泵同軸設置，所述檢測部件還用于檢測所述副泵(11)的工作壓力，所述控制部件(1)能夠根據所述主泵的工作壓力、所述副泵(11)的工作壓力和所述發動機(8)的極限扭矩得到所述目標電流。6.根據權利要求1所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制
\t系統，其特征在于，還包括功率調節器(5)和正控制口調節器(6)，所述控制部件(1)能夠根據整合后的電流通過所述功率調節器(5)和/或所述正控制口調節器(6)對所述主泵進行控制。7.根據權利要求6所述的提高旋挖鉆機動力頭工作速度的控制系統，其特征在于，還包括比例減壓閥，所述控制部件(1)能夠將整合后的電流輸出給所述比例減壓閥，并通過所述功率調節器(5)對所述主泵進行功率控制和/或通過所述正控制口調節器(6)對所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫輝，郜星，劉凱磊，
申請(專利權)人：徐工集團工程機械股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32