降低动臂振荡的控制策略制造技术

一种用于降低动臂(30)的动臂动态行为、同时提供平衡阀保护的液压系统(600)和方法，包括液压缸(110)、第一和第二平衡阀(300，400)、第一和第二控制阀(700，800)、以及第一和第二闭塞阀(350，450)。净负载(90)被液压缸的第一腔室(116，118)支承，液压缸的第二腔室(118，116)可以接收来自第二控制阀的波动液压流体流，以产生抵消动臂上的环境振动(960)的振动响应(950)。该方法可包括测量第二腔室的第一压力波动并降低第一腔室的第二压力波动的幅度。压力波动可以通过使压力波动与增益相乘和/或相移而变成流动指令。所述增益和/或相移可通过反馈进行调整。该反馈可以包括负载保持腔室的第二压力波动、液压致动器的位置、和/或操作员输入。基准信号可以通过移动平均滤波器进行滤波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请作为PCT国际专利申请于2014年11月7日提交，并要求享有2013年11月14日提交的美国专利申请系列号61/904,340的优先权，美国专利申请系列号61/904,340的公开内容通过全文引用的方式并入本文。
技术介绍
各种非公路车辆和公路车辆包括动臂。例如，某些混凝土泵车包括配置为支撑通道的动臂，通过该通道混凝土从混凝土泵车的基部被泵送到建筑工地上需要混凝土的位置。这种动臂可能是长而纤细，方便将混凝土泵送到距离混凝土泵车相当远的距离。此外，这样的动臂可以相对较重。动臂的相当大的长度和质量属性的组合可导致动臂呈现不期望的动态行为。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率可以是大约0.3赫兹(即每周期3.3秒)。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率可小于约1赫兹(即每周期1秒)。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率的范围是从约0.1赫兹至约1赫兹(即，每周期10秒至每周期1秒)。例如，当动臂在不同位置间移动时，致动该动臂的启动和停止负荷可诱发振动(即，振荡)。可激发动臂的其它负荷来源包括在混凝土沿动臂被泵送时混凝土的动量，启动和停止混凝土沿动臂的泵送，对抗动臂的风负荷和/或其它杂类负荷。其它具有动臂的车辆包括动臂上可能具有梯子的消防车、动臂带有水管以将水输送到需要位置上的消防车、使用动臂以移动铲斗的挖掘机、使用动臂在建筑物场所周围输送材料的伸缩臂叉车、可以使用动臂将材料从一个地方移动到另一个地方的起重机等。在某些动臂应用中，包括上面提到的那些，可以使用液压缸来致动所述动臂。通过致动液压缸，动臂可根据需要展开和缩回，达到动臂的所需位置。在某些应用中，可以使用平衡阀(counter-balance valve)，以控制液压缸的致动和/或防止液压缸发生非指令的运动(例如，由部件故障造成)。用于减少上述振荡的传统解决方案是典型的被动式(即，孔口)，其为一个特殊工作点而被调整，并往往会对效率具有负面影响。具有延伸动臂的许多机器/车辆由于安全和安全规范的原因使用平衡阀(CBVs)。这些平衡阀(CBVs)限制/阻滞液压控制阀在压力振荡下感应并动作的能力。在某些应用中，如混凝土泵车动臂，当机器(例如，动臂)名义上静止时，振荡由外部源(例如，泵送混凝土)引起。在这种情况下，平衡阀(CBVs)被关闭，并且主控制阀被隔离于振荡引起的振荡压力。有多种解决这个问题的常规解决方案，其通常依赖于接头位置传感器感测振荡(即，波动/脉动/波纹)并防止由于通过波动消除阀(ripple-cancelling valve)流动的漂移。一些解决方案还具有并行的液压系统，这些并行的液压系统当平衡阀(CBVs)在适当的位置时允许波动消除阀运行。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及用于降低动臂的动臂动态特性(例如，动臂跳动)同时为动臂提供平衡阀保护的系统和方法。本专利技术的另一个方面涉及控制动臂中的振动的方法。该方法可以包括：提供具有第一腔室和第二腔室的液压致动器；选择第一腔室或第二腔室作为锁定腔室；选择另一腔室作为作用/工作/主动腔室；锁定所述锁定腔室；并传送振动消除流体流到作用腔室。在某些实施例中，该方法还可以包括检测第一和第二腔室中的哪一个是负载保持腔室。负载保持腔室可以选择为锁定腔室，并防止液压致动器漂移。第一腔室的第一压力可以被至少间歇地测量，第二腔室的第二压力可以被至少间歇地测量。负载保持腔室可通过比较第一和第二压力来检测。可通过处于闭合构型的第一平衡阀防止液压流体离开锁定的腔室。振动消除流体流可经由处于打开构型的第二平衡阀被转移到作用腔室。在某些实施例中，所述方法还可包括提供适于加压和排放第一腔室的第一控制阀，并提供适于加压和排放第二腔室的第二控制阀。对第二平衡阀的先导部的加压可通过第一控制阀来完成，并因此将第二平衡阀配置成打开构型。产生振动消除流体流可通过第二控制阀来完成。在某些实施例中，所述方法还可包括测量负载保持腔室的压力波动并通过将振动消除流体流传送到作用腔室而降低压力波动的幅度。在某些实施例中，该方法还可包括测量作用腔室的第一压力波动和通过将振动消除流体流传送到作用腔室而降低负载保持腔室的第二压力波动的幅度。对作用腔室的第一压力波动的测量和振动消除流体流到作用腔室的传送可以在时间上分开进行。在某些实施例中，所述方法还可包括通过将第一压力波动的形状乘以增益和/或使第一压力波动的形状发生相移而将第一压力波动的形状转变成形成振动消除流体流的流/流动指令。增益可以是固定的增益和/或相移可以是恒定的相移。增益可以是可变的增益和/或相移可以是可变的相移。可变增益和可变相移中的至少一个可以通过反馈来调节。该反馈可以包括负载保持腔室的第二压力波动。该反馈可以包括液压致动器的位置。该反馈可包括操作者输入。在某些实施例中，所述方法还可以包括在将振动消除流体流传送到作用腔室之前开始产生基准信号，从在液压致动器测得的特性导出一变量，将基准信号和该变量求和并因此导出一控制变量，和/或利用控制变量形成振动消除流体流的流动特性。基准信号可以通过移动的平均滤波器进行滤波。基准信号可从第一腔室测量的第一压力和从第二腔室测量的第二压力产生。液压致动器的第一腔室可以是头端腔室并且液压致动器的第二腔室可以是杆端腔室。液压致动器的第一腔室可以是杆端腔室，并且液压致动器的第二腔室可以是头端腔室。第一和第二腔室可以在外部负载切换方向时在头端腔室和杆端腔室之间切换。各个其它方面将在下面的说明中阐述。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前面的总体说明和以下详细说明只是示例性和说明性的，且并非对本文公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。附图说明图1是液压系统的示意图，其包括有一对平衡阀的液压缸并且配置有根据本专利技术的原理的具有一对控制阀的液压缸控制系统；图2是图1的示意图，但具有阻滞流体流向图1的平衡阀中的一个的先导部的阀；图3是适合与图1中的根据本专利技术的原理的液压缸控制系统一起使用的液压缸的示意图；图4是具有动臂系统的车辆的示意图，所述动臂系统由一个或多个缸致动并用根据本专利技术的原理的附图1的液压系统进行控制；图5是适于与图1中的根据本专利技术的原理的液压缸控制系统一起使用的控制系统的示意图；图6是表示图1的液压缸控制系统的模拟的曲线图；图7是适于与图1中的根据本专利技术的原理的液压缸控制系统一起使用的另一控制系统的示意图；图8是根据本专利技术的原理的用于减少动臂振荡的控制策略的示例方法的流程图；和图9是适于与图1中的根据本专利技术的原理的液压系统一起使用的旋转式致动器。具体实施方式根据本专利技术的原理，一种包括平衡阀300和400的液压系统适用于致动液压缸110，并进一步提供装置用于抵消液压缸110暴露于其中的振动。如图1中所示，示例性系统600被表示为具有液压缸110(即，液压致动器)、平衡阀300和平衡阀400。图1中的液压缸110和平衡阀300、400可以与现有技术的系统的那些相同。液压系统600因此可被改装为现有的和/或传统的液压系统。在图1中示出的描述实施例可以表示通过用阀组件690(下文详细描述)替换传统液压控制阀以及通过增加阀350和/或450被改装的现有技术液压系统。液压缸110和平衡阀300、400的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制动臂振动的方法，该方法包括：提供包括第一腔室和第二腔室的液压致动器；选择第一腔室和第二腔室中的一个作为锁定腔室；选择第一腔室和第二腔室中的另一个作为作用腔室；锁定所述锁定腔室；和将振动消除流体流传送到作用腔室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 US 61/904,3401.一种控制动臂振动的方法，该方法包括：提供包括第一腔室和第二腔室的液压致动器；检测第一腔室和第二腔室中的哪一个是负载保持腔室；选择第一腔室和第二腔室中的一个作为锁定腔室；选择第一腔室和第二腔室中的另一个作为作用腔室；锁定所述锁定腔室；测量负载保持腔室、作用腔室或者负载保持腔室与作用腔室两者的压力波动；和将振动消除流体流传送到作用腔室。2.根据权利要求1所述的方法，其中，负载保持腔室被选择作为锁定腔室，并且其中，锁定腔室防止液压致动器的漂移。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：至少间歇地测量第一腔室的第一压力；和至少间歇地测量第二腔室的第二压力；其中，通过比较所述第一压力和第二压力来检测负载保持腔室。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：提供至少间歇地流体连接到第一腔室的第一压力传感器；和提供至少间歇地流体连接到第二腔室的第二压力传感器；其中，第一压力传感器测量第一压力；并且其中，第二压力传感器测量第二压力。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一压力传感器持续地流体连接到第一腔室并且所述第二压力传感器持续地流体连接到第二腔室。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一压力传感器通过第一平衡阀至少间歇地流体连接到第一腔室，并且其中，所述第二压力传感器通过第二平衡阀至少间歇地流体连接到第二腔室。7.根据权利要求3所述的方法，还包括：提供间歇地流体连接到所述第一腔室和间歇地流体连接到第二腔室的压力传感器，所述压力传感器间歇地测量所述第一压力和间歇地测量所述第二压力。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：利用处于关闭构型的第一平衡阀阻止液压流体离开锁定腔室；其中，振动消除流体流经由处于打开构型的第二平衡阀被传输到作用腔室。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：提供适于对第一腔室加压和排放的第一控制阀；提供适于对第二腔室加压和排放的第二控制阀；利用第一控制阀对第二平衡阀的先导部加压，并由此将第二平衡阀配置成打开构型；以及利用第二控制阀产生振动消除流体流。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：在第一控制阀的壳体内设置第一压力传感器，并由此至少间歇地测量第一腔室的第一压力；以及在第二控制阀的壳体内设置第二压力传感器，并由此至少间歇地测量第二腔室的第二压力。11.根据权利要求2所述的方法，还包括：当测量压力波动时，测量负载保持腔室的压力波动；以及通过将振动消除流体流传送到作用腔室而减小负载保持腔室的压力波动的幅度。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·王，M·B·拉诺，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US