一种闭式回转控制系统及起重机技术方案

本发明专利技术公开了一种闭式回转控制系统及起重机，通过动态缓冲控制阀及动态制动器，实现回转系统的稳定启停；根据负载力矩所占百分比，对回转最大速度进行限制，同时实现回转速度在操控手柄后程仍线性变化，提升了速度限制过程中的操控性；根据手柄角度变化率对泵排量摆角控制阀电流进行补偿，根据油门踏板变化率对发动机转速或泵排量摆角控制阀电流进行补偿，实现控制过程的稳定控制；根据伸臂长度进行自由滑转速度补偿，实现自由滑转的稳定控制；重载及高速工况对回转速度变化响应过程进行补偿，实现稳定速度变化；监控泵排量摆角，实现安全控制，防止手柄回位后，泵排量摆角没回零位，引起动态制动器损坏或系统处于高压溢流状态。

A Closed Rotary Control System and Crane

【技术实现步骤摘要】
一种闭式回转控制系统及起重机
本专利技术属于工程机械
，特别涉及一种闭式回转控制系统及起重机。
技术介绍
起重机主功能主要包括卷扬、伸缩、变幅及回转，而卷扬和回转是起重机实际应用频率最高的两种动作，由于起重机惯性大，尤其当重载回转启停时，容易引起冲击问题，因此回转动作不仅影响起重机的稳定性，同时对起重机安全有较大影响，用户通常要求回转速度与当前负载情况匹配、微动性好、回转加速和减速平稳、自由滑转过程没有冲击，因此需要适宜的控制回路，同时匹配适宜的控制策略，实现回转过程的稳定控制。目前，起重机回转系统主要分为开式回转系统及闭式回转系统。开式回转系统主要用在中小吨位起重机，通常采用定量回转泵，借助于回转控制阀实现对回转马达的控制，通常该回转控制阀集成了回转换向（借助于换向阀）、马达补油（借助单向阀）、回转启停缓冲（借助溢流阀）、自由滑转（借助开关阀）等功能。对于中大吨位起重机，回转系统通常采用闭式系统，借助于独立的双向电控闭式变量泵，直接输出液压油作用到回转马达，在泵出口设定溢流阀，进行工作压力设定，同时借助于电控开关阀单独集成以实现自由滑转功能，通常对电控变量泵排量摆角控制实现回转速度及回转方向的控制，对于回转启停缓冲及过程稳定控制问题，闭式回转系统当前部分技术方案借助于缓冲溢流阀实现缓冲，或根据起重机当前的工作状态信号，利用预设映射关系表得出该工作状态下对应的电流调节系数，对比例电磁阀的电流进行相应调整，以保证起重机回转速度不会超过当前工作状态下的最大回转速度限制；或通过实时监测回转速度和发动机转速的变化情况，进行回转速度调节；或对回转加速度进行控制，实现吊重相适应的回转加速度；对于自由滑转，通常借助于开关阀实现马达两端连通，或通过调速阀进行调节，实现自由滑转的速度变化。现有技术存在以下缺陷：（1）对于闭式系统，如果借助于溢流阀进行缓冲，容易引起油液温升较快，降低系统效率；（2）借助于开关阀或调速阀实现自由滑转，没有考虑不同工况条件（如不同伸臂长度）的速度过程限制，自由滑转过程容易抖动；（3）仅仅根据当前工况进行最大回转速度限制，不能解决回转加速及减速过程中的抖动问题；同时只是根据工况限制最大速度，则会引起手柄控制区间减小，出现手柄后半程角度变化而速度不变情况，用户体验差；或对补偿的控制区间从原控制区间进行映射，计算量较大；（4）根据回转加速度、回转速度变化率或发动机转速变化率上进行回转速度控制，没有从操控者操控过程中进行补偿，因为不同负载的惯性，抖动已经产生时再进行稳定控制，稳定性差；（5）没有考虑在不同负载工况（如重载启动或高速回转降速）下，实现回转的稳定控制及响应问题。（6）回转手柄回位时，变量泵排量摆角没有监控，如果手柄已经回位，而泵排量摆角没回零位区间，容易引起安全问题。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种闭式回转控制系统及起重机。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种闭式回转控制系统，包括：电控变量泵、泵排量摆角控制阀、泵排量摆角传感器、回转马达、回转速度传感器、自由滑转控制阀、动态制动器、动态缓冲控制阀、先导系统、状态信息模块、油门踏板、操纵手柄、缓冲踏板、力限控制器、起重机控制器；所述油门踏板、操纵手柄、缓冲踏板、泵排量摆角传感器、回转速度传感器分别与起重机控制器信号输入端连接，起重机控制器信号输出端与先导系统相连；起重机的状态信息模块与力限控制器信号输入端连接，力限控制器信号输出端分别与泵排量摆角控制阀、自由滑转控制阀、动态缓冲控制阀相连；所述起重机控制器与所述力限控制器相互连接，实现信息交互；所述先导系统液压油经过动态缓冲控制阀与动态制动器相连。进一步的，所述起重机的状态信息模块包括伸臂长度信息模块、变幅角度信息模块、吊重信息模块、底盘倾斜角度信息模块、回转角度信息模块、支腿状态信息模块、配重配置状态信息模块，分别与力限控制器相连。另一方面，本专利技术还提供一种闭式回转控制方法，包括：获取起重机的当前状态信息，确定吊载重量、变幅角度、伸臂长度工况参数，根据当前工况参数得到当前工况所对应的手柄角度变化率预设值；获取操纵手柄角度变化信息，计算得出手柄角度变化率；获取起重机的当前状态信息，确定吊载重量、变幅角度、伸臂长度工况参数，根据当前工况参数得到当前工况所对应的手柄角度变化率预设值；获取操纵手柄角度变化信息，计算得出手柄角度变化率；当手柄角度变化率超过当前工况所对应的手柄角度变化率预设值时，力限控制器对最终输入到泵排量摆角控制阀电流的变化过程进行补偿控制，使输入到泵排量摆角控制阀的控制电流缓慢变化，补偿函数为：y=k1kx+b，x为手柄角度对应数值，y为泵排量摆角控制阀电流，k为手柄角度对应数值和泵排量摆角控制阀电流对应系数，k1为补偿系数，设定区间为[0.3，1]，b为手柄触发泵排量变化起始点所对应的泵排量摆角控制阀电流值，力限控制器根据当前手柄变化率值超出预设值比例所在区间，设定相对应补偿系数k1，当前手柄变化率值超出预设值比例越大越大，则k1值选取越小，越接近0.3；或在泵排量摆角控制电流变化过程时间延长，即当手柄角度变化率超出预设值时，进行手柄角度信号所对应数值变化过程补偿，补偿函数为：y1=k3k2x1，y1为手柄角度对应数值，x1为手柄角度，k2为手柄角度对应数值与手柄角度系数，k3为手柄角度对应数值补偿系数，设定区间为[0.5，1]根据手柄变化率值超出预设值比例所在区间，设定相应补偿系数k3；如果当前手柄角度变化率低于当前工况对应的手柄角度变化率预设值时，则力限控制器直接根据当前手柄角度信息控制输出相对应的电流，作用到泵排量摆角控制阀。一种闭式回转控制方法，包括：获取起重机的当前状态信息，根据起重机的当前状态信息，确定当前负载力矩；计算当前负载力矩所占额定起重力矩百分比，当负载力矩所占额定起重力矩百分比超过预设值时，则设定相应负载力矩占比下的最大限制回转速度，同时对控制区间设定补偿函数；力限控制器根据起重机控制器输入的手柄角度信号自动进行输入到泵排量摆角控制阀电流补偿，使整个操控区间输出到泵排量摆角控制阀电流等比例降低；具体补偿方法：当限定最大回转速度后，设置补偿函数，y2=k4kx+b，y2为补偿后输入到泵排量摆角控制阀电流值，k4为速度补偿系数，k4系数设定为当前负载力矩所占百分比下的最大限制回转速度与最大设计回转速度的比值。一种闭式回转控制方法，包括：当进行回转重载启动或回转高速动作减速操作时，对响应时间进行补偿：当进行重载回转启动时，由于惯性力矩大，则回转阻力大，回转马达入口需要建立较大的压力进行驱动，为保持响应时间不受负载影响，匹配建压时间以适应当前惯性力矩，即根据负载情况进行响应时间补偿，所述补偿函数为y3=k5k2x1，y3为补偿后手柄角度对应数值，k5为区间[1，2]的补偿系数，惯性力矩越大，则补偿系数k5值越大，越接近2；当进行较大速度下的回转减速时，因为较大的惯性力矩，为保持回转稳定，所对应的响应时间需要加长，上车回转减速时间加长，所述补偿函数为y4=k6k2x1，y4为补偿后手柄角度对应数值，k6为[0.3，1]区间的补偿系数，速度越大，则补偿系数k6值越小，越接近0.3。一种闭式回转控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭式回转控制系统，其特征在于，所述闭式回转控制系统包括：电控变量泵（1）、泵排量摆角控制阀（2）、泵排量摆角传感器（3）、回转马达（4）、回转速度传感器（6）、自由滑转控制阀（7）、动态制动器（5）、动态缓冲控制阀（8）、先导系统（11）、状态信息模块（9）、油门踏板（13）、操纵手柄（14）、缓冲踏板（15）、力限控制器（10）、起重机控制器（12）；所述油门踏板（13）、操纵手柄（14）、缓冲踏板（15）、泵排量摆角传感器（3）、回转速度传感器（6）分别与起重机控制器（12）信号输入端连接，起重机控制器（12）信号输出端与先导系统（11）相连；起重机的状态信息模块（9）与力限控制器（10）信号输入端连接，力限控制器（10）信号输出端分别与泵排量摆角控制阀（2）、自由滑转控制阀（7）、动态缓冲控制阀（8）相连；所述起重机控制器（12）与所述力限控制器（10）相互连接，实现信息交互；所述先导系统（11）液压油经过动态缓冲控制阀（8）与动态制动器（5）相连。

【技术特征摘要】
1.一种闭式回转控制系统，其特征在于，所述闭式回转控制系统包括：电控变量泵（1）、泵排量摆角控制阀（2）、泵排量摆角传感器（3）、回转马达（4）、回转速度传感器（6）、自由滑转控制阀（7）、动态制动器（5）、动态缓冲控制阀（8）、先导系统（11）、状态信息模块（9）、油门踏板（13）、操纵手柄（14）、缓冲踏板（15）、力限控制器（10）、起重机控制器（12）；所述油门踏板（13）、操纵手柄（14）、缓冲踏板（15）、泵排量摆角传感器（3）、回转速度传感器（6）分别与起重机控制器（12）信号输入端连接，起重机控制器（12）信号输出端与先导系统（11）相连；起重机的状态信息模块（9）与力限控制器（10）信号输入端连接，力限控制器（10）信号输出端分别与泵排量摆角控制阀（2）、自由滑转控制阀（7）、动态缓冲控制阀（8）相连；所述起重机控制器（12）与所述力限控制器（10）相互连接，实现信息交互；所述先导系统（11）液压油经过动态缓冲控制阀（8）与动态制动器（5）相连。2.根据权利要求1所述的闭式回转控制系统，其特征在于，所述起重机的状态信息模块（9）包括伸臂长度信息模块、变幅角度信息模块、吊重信息模块、底盘倾斜角度信息模块、回转角度信息模块、支腿状态信息模块、配重配置状态信息模块，分别与力限控制器（10）相连。3.一种闭式回转控制方法，其特征在于，包括：获取起重机的当前状态信息，确定吊载重量、变幅角度、伸臂长度工况参数，根据当前工况参数得到当前工况所对应的手柄角度变化率预设值；获取操纵手柄角度变化信息，计算得出手柄角度变化率；当手柄角度变化率超过当前工况所对应的手柄角度变化率预设值时，力限控制器（10）对最终输入到泵排量摆角控制阀（2）电流的变化过程进行补偿控制，使输入到泵排量摆角控制阀（2）的控制电流缓慢变化，补偿函数为：y=k1kx+b，x为手柄角度对应数值，y为泵排量摆角控制阀电流，k为手柄角度对应数值和泵排量摆角控制阀电流对应系数，k1为补偿系数，设定区间为[0.3，1]，b为手柄触发泵排量变化起始点所对应的泵排量摆角控制阀电流值，力限控制器（10）根据当前手柄角度变化率值超出预设值比例所在区间，设定相对应补偿系数k1，当前手柄变化率值超出预设值比例越大，则k1值选取越小，越接近0.3；或在泵排量摆角控制电流变化过程时间延长，即当手柄角度变化率超出预设值时，进行手柄角度信号所对应数值变化过程补偿，补偿函数为：y1=k3k2x1，y1为手柄角度对应数值，x1为手柄角度，k2为手柄角度对应数值与手柄角度系数，k3为手柄角度对应数值补偿系数，设定区间为[0.5，1]，根据手柄变化率值超出预设值比例所在区间，设定相应补偿系数k3；如果当前手柄角度变化率低于当前工况对应的手柄角度变化率预设值时，则力限控制器（10）直接根据当前手柄角度信息控制输出相对应的电流，作用到泵排量摆角控制阀（2）。4.一种闭式回转控制方法，其特征在于，包括：获取起重机的当前状态信息，根据起重机的当前状态信息，确定当前负载力矩；计算当前负载力矩所占额定起重力矩百分比，当负载力矩所占额定起重力矩百分比超过预设值时，则设定相应负载力矩占比下的最大限制回转速度，同时对控制区间设定补偿函数；力限控制器（10）根据起重机控制器（12）输入的手柄角度信号自动进行输入到泵排量摆角控制阀电流补偿，使整个操控区间输出到泵排量摆角控制阀电流等比例降低；具体补偿方法：当限定最大回转速度后，设定补偿函数，y2=k4kx+b，y2为补偿后输入到泵排量摆角控制阀电流值，k4为速度补偿系数，k4系数设定为当前负载力矩所占百分比下的最大限制回转速度与最大设计回转速度的比值。5.一种闭式回转控制方法，其特征在于，包括：当进行回转重载启动或回转高速动作减速操作时，对响应时间进行补偿：当进行重载回转启动时，由于惯性力矩大，则回转阻力大，回转马达入口需要建立较大的压力进行驱动，为保持响应时间不受负载影响，匹配建压时间以适应当前惯性力矩，即根据负载情况进行响应时间补偿，所述补偿函数为y3=k5k2x1，y3为补偿后手柄角度对应数值，k5为区间[1，2]的补偿系数，惯性力矩越大，则补偿系数k5值越大，越接近2；当进行较大速度下的回转减速时，因为较大的惯性力矩，为保持回转稳定，所对应的响应时间需要加长，上车回转减速时间加长，所述补偿函数为y4=k6k2x1，y4为补偿后手柄角度对应数值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笑，周彬，李波，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32