减少液压器械中的挖掘力制造技术

为了避免在挖掘周期开始时动臂缸(108)盖端(152)中形成气穴，在由主动臂提升液压回路(134、156)供应的流体之前或除此之外，来自交替源(148、188)的流体被供应至盖端(152)。在一个实施例中，电子液压阀(184、202)、相关的传感器(274)和控制系统(190)确定挖掘操作的开始，并且利用中级压力下的流体来快速地提供流体至缸动臂(108)盖端(152)，以防止在来自主泵(132)的高压流体被带入汽缸(108)之前排空或形成气穴。开/关流体开关(184、202)在挖掘操作早期开启以处理动臂缸盖端(152)处的低压且提供交替的路径用于流体流入汽缸(108)作为对动臂(106)通过与作业表面(104)接触的斗杆(110)和铲斗(114)的运动被提升做出反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少液压器械中的挖掘力相关申请本申请是题为“用于控制作业器械的液压系统”(HydraulicSystemForControllingaWorkImplement)的第13/721719号美国专利申请的部分接续案并且要求其优先权，针对所有目的，该案以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及液压器械，尤其涉及提高具有动臂、斗杆和铲斗联动装置的机器的性能和燃料经济性，所述机器包括挖掘机和反铲装载机。
技术介绍
当操作液压装置时，当配置突然发生变化导致液压动臂缸排空时，可能会出现状况。例如，当挖掘铲斗在挖掘开始时与地面发生接触，包括器械重量支撑在内的铲斗反作用力会通过斗杆进行传递，并造成动臂以快于动臂缸能够反应的速度被推高。该向上的力可拉动动臂缸的杆和活塞，并在动臂缸的盖端造成低压情形。EP1416096A1公开了一种监测多种状况的系统，这些状况包括动臂缸盖端低压，以将油从回流管线抽取到动臂缸盖端。‘096参考文献没有公开液压回路、部件以及控制系统，其基于挖掘操作中的限定点为动臂缸盖端计量流体以减少或消除动臂缸的排空。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种在汽缸经历低压时将流体提供至器械中的汽缸的方法包括从第一流体源和第二流体源二者中将流体传送至汽缸的盖端，第一流体源在第一压力下提供流体，该第一压力高于来自第二流体源的第二压力。该方法还可以包括识别在将流体从第一流体源和第二流体源二者中传送至汽缸的盖端时发生的条件，并且响应于识别该条件，向阀发送信号，从而导致第二流体源与汽缸的盖端断开。根据本专利技术的另一个方面，一种减少挖掘机的动臂缸的盖端发生排空的方法可包括将汽缸的盖端连接至在第一压力下的第一流体源，以将流体从第一流体源传送至汽缸的盖端，确定挖掘操作正在进行中，并且，响应于确定挖掘操作正在进行中，将汽缸的盖端连接至在第二压力下的第二流体源，以将流体从第二流体源传送至汽缸的盖端。第二压力低于第一压力。在将汽缸的盖端连接至第二流体源后，识别一种条件并且响应于识别该条件将第二流体源与汽缸的盖端断开。根据本专利技术的又一个方面，一种用于将流体提供至器械中的汽缸的设备可包括在高压下提供流体的第一流体源、具有盖端的汽缸、通过滑阀可控制地耦接至第一流体源的盖端、盖端压力传感器以及控制斗杆位置传感器。第二流体源的压力低于第一流体源的压力。该设备还可以包括响应于电信号进行操作以选择性地将第二流体源连接至盖端的控制阀以及控制器，该控制器耦接至盖端压力传感器、控制斗杆位置传感器和控制阀，其中响应于识别一种条件，控制器产生电信号来关闭控制阀而将第二流体源断开。这些和其他益处将通过说明书、附图以及权利要求变得显而易见。附图说明图1是在工地上的器械的视图；图2是供图1中的挖掘机使用的电动液压回路的方框图；图3是供图1中的器械使用的另一电动液压回路的方框图；图4是供图1中的器械使用的液压回路的方框图；图5是适于结合图2和图3的电动液压回路使用的控制器的方框图；图6是一种减少液压器械中的挖掘力的方法的流程图；图7是详述图6所示的方法的流程图；以及图8是滑阀位移与滑阀开口标称值和修正值关系的曲线图。具体实施方式图1示出了在工地100上的示例性挖掘机102。尽管讨论并描述了挖掘机，但下面公开的技术和设备适用于任何使用动臂、斗杆和作业器械的应用或配置和/或任何数量的其他动臂/斗杆/铲斗机器，其包括但不限于铲车和反向铲，并可通过它们进行实施，且可包括可具有单一或多个操作动臂的汽缸的机器。示出了挖掘机102，其铲斗与作业表面104接触。该简图中示出了挖掘机102，其中器械120具有动臂106和使动臂106上升以及下降的动臂缸108。器械120还具有斗杆110及其对应的斗杆汽缸112以及作业器械(出于说明的目的，其示出为且以下简称为铲斗114)，以及铲斗汽缸116。各箭头表示可存在于器械120的挖掘操作期间的重力、汽缸力和反作用力。器械120，包括但不限于动臂106、斗杆110和铲斗114(及各自关联的汽缸、液压管线、枢轴等)的重量可由动臂缸108及由在与铲斗接触的点的作业表面104支撑在动臂枢轴118。理想地，至少在挖掘操作开始时，器械120的大部分重量可由动臂缸108承担，使得铲斗114的地面接合元件(未示出)可以用最小的摩擦力利索地进入作业表面104。然而，随着挖掘操作进行，以及通过卷曲铲斗114、通过朝向动臂106和动臂枢轴118向内牵引斗杆110或通过两者而使铲斗114插入并牵引穿过作业表面104，可以有向上的反作用力将铲斗114和斗杆110向上提升，从而引起，在图1中所示的视图中，动臂106绕动臂枢轴118逆时针转动。该转动或提升可引起动臂缸杆(例如，图2的160)被强行拉出动臂缸108。如下面将要更充分地讨论，动臂缸杆160的该动作可导致动臂缸108的盖端中流体的短暂空隙166。存在这种状况时，短暂空隙166或不一致会导致可用的动臂缸108的盖端152内加压的流体的量不足，使得动臂缸暂时不再能够为器械120的重量提供提升和/或支撑。结果，至少一部分无支撑的器械重量会转移到铲斗/作业表面界面，并会使与铲斗114进入并通过作业表面104的移动相反的摩擦力或阻力大幅增大。操作者通常在挖掘时发出动臂提升指令，但系统的响应可能无法足够快到在这短暂的初始状态下(一般不超过2-3秒)使动臂缸运转，这可能至少部分归因于缺少以弥补短暂空隙166按需加压的流体。研究已经表明，在该2-3秒间隔期间这个额外的摩擦力会导致在挖掘机102的整个操作中燃料消耗显著增加。现有的动臂缸盖端止回阀，如图2的止回阀168，可安装以向动臂缸提供补充流体，但这些都通常太小而难以及时实现有意义的响应。另外，由于这些止回阀168连接至杆端汽缸至油箱管线162，所以供给流体的压力可能是不一致的或太低而无法压制住具有足够的流体体积的小尺寸的止回阀168。为了解决这种情况，可在挖掘机102中使用控制器和/或专用液压回路(未在图1中示出)以迅速响应与在动臂缸108的盖端中的气穴相关的条件并防止挖掘开始时过度的摩擦力，从而使得在一些机器中总燃料节约5％或以上。图2是用在图1的挖掘机中的电动液压回路130的方框图。回路130包括一个或多个主液压泵132。按照传统的方式，泵132可以经由流体管线134向具有单个阀138和140的斗杆滑阀136供给高压流体，单个阀138和140分别将泵132连接到斗杆汽缸112的盖端144和将杆端146连接到油箱管线148。泵132还可以使用阀154和管线156经由第一动臂缸阀芯150连接到动臂缸108的盖端152上。动臂缸108的杆端158可以经由管线162和阀164连接到油箱管线148上。止回阀168可以以常规的方式运行，以允许流体在油箱管线148和动臂缸管线156之间流动。如以上所讨论，这些止回阀通常在初始挖掘操作的瞬态过程中太小而难以有效或者如果增加尺寸则引起触感和操作问题。如图所示，当杆160在挖掘操作开始期间被拉出动臂缸108时，流体在动臂缸108的盖端152的供给无法通过阀154快速再补充并且可产生空隙区166。如上所讨论的，这个空隙166可能存在几秒钟，在这期间，动臂缸108几乎没有提供提升以支撑器械120。在图2的实施例中，空隙166可以使用次级动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种当汽缸(108)经历低压时将流体提供到器械(120)中的所述汽缸(108)的方法(300)，所述方法包括：从第一流体源(132)和第二流体源(148、188)二者中将流体传送至所述汽缸(108)的盖端(152)，所述第一流体源(132)在第一压力下提供流体，所述第一压力大于来自所述第二流体源(148、188)的第二压力；识别当将流体从所述第一流体源(132)和所述第二流体源(148、188)传送至所述汽缸(108)的所述盖端(152)时发生的条件；响应于识别所述条件，向阀(169、172、204)发送信号，从而导致所述第二流体源(148、188)与所述汽缸(108)的所述盖端(152)断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.01 US 13/9570521.一种当汽缸(108)经历低压时将流体提供到器械(120)中的所述汽缸(108)的方法(300)，所述方法包括：从第一流体源(132)和第二流体源(148、188)二者中将流体传送至所述汽缸(108)的盖端(152)，所述第一流体源(132)在第一压力下提供流体，所述第一压力大于来自所述第二流体源(148、188)的第二压力；识别当将流体从所述第一流体源(132)和所述第二流体源(148、188)传送至所述汽缸(108)的所述盖端(152)时发生的条件，所述条件指示所述汽缸的盖端处的压力超过所述第二压力；响应于识别所述条件，向阀(169、172、204)发送信号，从而导致所述第二流体源(148、188)与所述汽缸(108)的所述盖端(152)断开。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将次级阀芯(170)配置成响应于执行挖掘操作的指令以将汽缸与油箱之间的管线(174)连接至所述汽缸(108)的所述盖端(152)。3.根据权利要求2所述的方法，其中配置所述次级阀芯(170)包括响应于所述指令来采用电控阀(184)打开所述次级阀芯(170)。4.根据权利要求1所述的方法，其中传送来自所述第二流体源(148、188)的流体包括提供来自导向压力源的流体。5.根据权利要求4所述的方法，其中传送来自所述第二流体源(148、188)的流体包括响应于识别挖掘操作的开始来打开开/关阀，所述开/关阀连接在所述导向压力源和所述汽缸(108)的所述盖端(152)之间。6.根据权利要求5所述的方法，其还...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·劳伦斯，J·J·克朗，N·W·比格斯，K·A·基尔希，金绳裕也，芳野铁也，M·戈比布拉耶夫，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US