一种柴油机单轨吊制动能量回收系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柴油机单轨吊制动能量回收系统及控制方法。首先，单轨吊制动能量回收系统通过二次元件将机车制动能转变成液压能存储于蓄能器中，蓄能器出口和制动液压缸安装有压力传感器，二次元件和负载分别装有速度传感器和倾角传感器，通过实时检测蓄能器内油液压力变化和单轨吊运行状态计算回收系统所能提供的减速度，并根据减速度大小制定不同的回收控制模式，通过制动液压缸上压力传感器反馈的压力信号，实时控制制动液压缸有杆腔内的油液压力，避免了单轨吊大坡度下坡制动时，蓄能器提供制动扭矩不足导致机车出现的加速现象，提高了蓄能器的能量回收效率和单轨吊制动的可靠性。的可靠性。的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机单轨吊制动能量回收系统及控制方法


[0001]本专利技术属于单轨吊机车
，具体涉及了一种柴油机单轨吊制动能量回收系统及控制方法

技术介绍

[0002]目前柴油机单轨吊的减速主要通过闸片与轨道侧面夹紧的动作实现，故负载高达几十吨的机车在制动过程中所具有的动能被浪费掉，同时该制动方式还会造成速度冲击、闸片发热、噪音污染等危害。近年来，国内外工程机械的液压能量回收系统主要是通过蓄能器进行储能，机车制动能在二次元件作用下转变成液压能存储于蓄能器中，同时二次元件在蓄能器提供的背压下产生制动扭矩，进而实现单轨吊制动。但是实际中若单轨吊下坡坡度较大，蓄能器的工作压力较低会导致机车制动过程二次元件提供的初始制动扭矩不足。如果回收系统不参与制动，只通过机械机构进行制动，则会造成巨大的能量浪费，通过增大蓄能器工作压力的方式虽然能够提高机车的初始制动力矩，但是会降低能量回收效率，并且蓄能器工作压力的大小也存在一定限制。若机车制动过程，蓄能器压力过大会使得机车在二次元件所施加的制动力矩下突然停止，影响制动的安全性。基于上述单轨吊能量回收过程中存在的问题，尚未有相关的解决方案，因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供了一种柴油机单轨吊制动能量回收系统及控制方法，通过对机械制动力的控制，保证机车的有效制动，提高蓄能器的回收效率。
[0004]本专利技术提出一种柴油机单轨吊制动能量回收控制方法，所述柴油机单轨吊包括制动系统及能量回收系统，能量回收系统包括二次元件以及分别与二次元件连接的两个蓄能器；
[0005]控制方法包括步骤：
[0006]a)获取两个蓄能器内油液压力，其中油液压力较大值记为P
moH
，对应蓄能器为第一蓄能器，油液压力较小值记为P
moL
，对应蓄能器为第二蓄能器；
[0007]b)当单轨吊制动时，根据当前系统状态计算能量回收系统通过第一蓄能器和第二蓄能器分别能提供的减速度ε
H
、ε
L
，同时获取单轨吊所需减速度ε
need
；
[0008]c)当ε
H
<ε
need
时，初始压力为P
moH
的第一蓄能器参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F(t)F
H
，F(t)为随着制动时间衰减的函数，F
H
为第一蓄能器参与能量回收，制动系统提供的补偿制动力；
[0009]d)当ε
L
≤ε
need
且ε
H
≥ε
need
时，控制初始压力为P
moL
的第二蓄能器参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F(t)F
L
，F
L
为第二蓄能器参与能量回收，制动系统提供的补偿制动力。
[0010]进一步的，第一蓄能器和第二蓄能器提供的减速度ε
H
，ε
L
的计算公式为其中i为L或H,D为二次元件排量，B为二次元件当量粘性阻尼系
数，m为机车总质量，g为重力加速度，r为驱动轮半径，J为二次元件转动惯量，ω为单轨吊运行速度，θ为运行坡度。
[0011]进一步的，当ε
L
>ε
need
时，能量回收系统不参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F
con
，F
con
为仅通过制动系统根据减速度ε
need
施加的制动力。
[0012]进一步的，能量回收系统不工作，机械机构根据减速度ε
need
施加的制动力F
con
的计算公式为F
con
＝[(mr2+J)ε
need
+mgrsinθ
‑
Bω]/(2rμ
z
)，B为二次元件当量粘性阻尼系数，m为机车总质量，g为重力加速度，r为驱动轮半径，J为二次元件转动惯量，μ
z
为摩擦闸片与轨道侧面的摩擦系数，ω为单轨吊运行速度，θ为运行坡度。
[0013]进一步的，第一蓄能器或第二蓄能器分别参与能量回收，机械机构提供的补偿制动力F
H
或F
L
的计算公式为F
i
＝[(ε
need
‑
ε
i
)(mr2+J)+mgsinθ
‑
Bω
‑
DP
moi
]/(2rμ
z
)，其中i为L或H，D为二次元件排量，B为二次元件当量粘性阻尼系数，m为机车总质量，g为重力加速度，r为驱动轮半径，J为二次元件转动惯量，μ
z
为摩擦闸片与轨道侧面的摩擦系数，ω为单轨吊运行速度，θ为运行坡度。
[0014]进一步的，关于制动时间的衰减函数F(t)计算公式为F(t)＝1
‑
λt或F(t)＝e
‑
λt
，其中λ为制动力衰减系数，取值范围为0.2～0.5。
[0015]本专利技术还提供一种柴油机单轨吊的制动能量回收系统，包括液压系统和控制系统；
[0016]所述液压系统包括第一蓄能器、梭阀、第二蓄能器，二次元件、第一电磁换向阀、第一单向阀、溢流阀、第二单向阀及第二电磁换向阀；第一蓄能器进口同时接第一电磁换向阀的A口和梭阀的P1口，第二蓄能器进口同时接第二电磁换向阀的A口和梭阀的P2口，梭阀的A口接溢流阀的进口，溢流阀的出口接油箱；第一电磁换向阀的P口和第一单向阀的出口相连，第二电磁换向阀的P口和第二单向阀的出口相连，第一单向阀和第二单向阀的进口同时接二次元件的出口；
[0017]所述控制系统包括第一压力传感器、第二压力传感器、倾角传感器、速度传感器及控制单元，第一压力传感器安装于第一蓄能器进口，用于检测第一蓄能器的进口压力；第二压力传感器安装于第二蓄能器进口，用于检测第二蓄能器的进口压力；倾角传感器安装于负载上，用于检测机车运行坡度；速度传感器安装于二次元件上，用于检测机车运行速度；
[0018]所述控制单元用于处理第一压力传感器、第二压力传感器、倾角传感器、速度传感器检测的参数，并在执行存储器中存储的计算机程序时实现柴油机单轨吊制动能量回收控制方法。
[0019]本专利技术还提供一种柴油机单轨吊，包括制动系统及能量回收系统，所述制动系统包括：制动液压缸、第一摩擦闸片、第二摩擦闸片、二次三通比例换向阀及第三压力传感器；第一摩擦闸片及第二摩擦闸片分别位于轨道两侧，并在制动液压缸驱动下夹紧或释放轨道；第三压力传感器用以检测制动液压缸有杆腔内油液压力，二位三通比例换向阀用于实时控制制动液压缸有杆腔内油液压力。
[0020]进一步的，所述能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油机单轨吊制动能量回收控制方法，其特征在于，所述柴油机单轨吊包括制动系统及能量回收系统，能量回收系统包括二次元件以及分别与二次元件连接的两个蓄能器；控制方法包括步骤：a)获取两个蓄能器内油液压力，其中油液压力较大值记为P
moH
，对应蓄能器为第一蓄能器，油液压力较小值记为P
moL
，对应蓄能器为第二蓄能器；b)当单轨吊制动时，根据当前系统状态计算能量回收系统通过第一蓄能器和第二蓄能器分别能提供的减速度ε
H
、ε
L
，同时获取单轨吊所需减速度ε
need
；c)当ε
H
<ε
need
时，初始压力为P
moH
的第一蓄能器参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F(t)F
H
，F(t)为随着制动时间衰减的函数，F
H
为第一蓄能器参与能量回收，制动系统提供的补偿制动力；d)当ε
L
≤ε
need
且ε
H
≥ε
need
时，控制初始压力为P
moL
的第二蓄能器参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F(t)F
L
，F
L
为第二蓄能器参与能量回收，制动系统提供的补偿制动力。2.根据权利要求1所述的一种柴油机单轨吊制动能量回收控制方法，其特征在于：第一蓄能器和第二蓄能器提供的减速度ε
H
，ε
L
的计算公式为其中i为L或H,D为二次元件排量，B为二次元件当量粘性阻尼系数，m为机车总质量，g为重力加速度，r为驱动轮半径，J为二次元件转动惯量，ω为单轨吊运行速度，θ为运行坡度。3.根据权利要求1所述的一种柴油机单轨吊制动能量回收控制方法，其特征在于，当ε
L
>ε
need
时，能量回收系统不参与能量回收，输出机械制动力F
mec
＝F
con
，F
con
为仅通过制动系统根据减速度ε
need
施加的制动力。4.根据权利要求3所述的一种柴油机单轨吊制动能量回收控制方法，其特征在于：能量回收系统不工作，机械机构根据减速度ε
need
施加的制动力F
con
的计算公式为F
con
＝[(mr2+J)ε
need
+mgrsinθ
‑
Bω]/(2rμ
z
)，B为二次元件当量粘性阻尼系数，m为机车总质量，g为重力加速度，r为驱动轮半径，J为二次元件转动惯量，μ
z
为摩擦闸片与轨道侧面的摩擦系数，ω为单轨吊运行速度，θ为运行坡度。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤裕，朱真才，沈刚，卢昊，彭玉兴，王威，柏德恩，周公博，王庆国，沙超，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：