【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿用自卸车转向，尤其涉及一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统及控制方法。
技术介绍
1、矿用自卸车是目前矿山智能化发展的核心，通过高速的5g通信网络，远程与无人驾驶技术不断发展，电装化、无人化、智能化是必然趋势。矿山自卸车要实现远程驾驶和无人驾驶，势必改变传统的控制方式。传统矿用自卸车转向，依靠驾驶员在驾驶室内转动方向盘，方向盘驱动全液压转向器，转向器驱动流量放大器，实现转向油缸的伸缩，达到转向的目的。
2、现有一些矿用自卸车为了实现线控操控，在原有全液压系统上，加装控制方向盘转动的电机等机构，代替驾驶员操作，此方法没有从根本上解决线控全液压转向问题，不仅增加了系统的复杂程度，也增加了故障点；也有一些厂商采用线控多路阀代替全液压液压转向系统，此类系统控制存在转向系统精度不够，转向系统冲击大的问题；还有厂商采用线控全液压转向器，但此类转向器成本高，供应周期长，存在技术壁垒。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统及控制方法，利用伺服电机的高频响特性，对伺服电机的转速和转矩进行控制，能够适应在不同转向工况下的压力与流量的变化，通过液压转向控制器不断控制转向阀块内部的电磁铁，来调节在不同工况下起始和终止转向时的转向冲击和抖动等现象，解决现有技术中存在的上述问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，包括油箱、电机泵系统和油路切换控制系统
4、进一步的，所述油路切换控制系统还包括第一过载阀、第二过载阀、第一补油阀和第二补油阀，所述第一过载阀和所述第一补油阀均一端与所述第一工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连接；所述第二过载阀和所述第二补油阀均一端与所述第二工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连接。
5、进一步的，所述第一液控单向阀和所述第二液控单向阀形成液压锁止回路。
6、本专利技术还提供一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
7、步骤s1：由远程驾驶端、无人驾驶端或电子方向盘转动，经过can总线通信，向液压转向控制器提供目标输入，其中，目标输入包含目标转向角度和目标转向角速度；
8、步骤s2：液压转向控制器接收目标输入后，通过将目标输入与车速信号、转向轮角度反馈信号、压力反馈信号、比例阀阀芯位置反馈信号进行实时比较与运算，计算出需要的流量与体积；
9、步骤s3：液压转向控制器分两路进行输出：第一路输出控制伺服电机的转速与扭矩，第二路输出控制转向阀块内部电磁铁，从而控制阀的开口油路的通断。
10、进一步的，所述步骤s3中，第一路输出为液压转向控制器对伺服电机控制器的转速与扭矩控制进行设定，转速对应流量设定，扭矩对应压力设定；伺服电机控制器驱动伺服电机旋转后带动定量液压泵旋转，伺服电机的编码器可以精确计量伺服电机的转数，通过采用定量液压泵可计算出流量与油液体积，从而实现流量闭环，其中，转速的设定根据转向角速度进行设定，总的转数根据转向角度和液压转向控制器的计算进行修正，最终液压油由定量液压泵提供给转向阀块；同时，根据液压转向控制器对伺服电机控制器设定的扭矩值，可实现压力闭环，转向阀块反馈的压力信号提供给伺服电机控制器，当压力达到设定值后，伺服电机进入恒扭矩控制区间，以保护系统防止过载。
11、进一步的，所述步骤s3中，第二路输出为液压转向控制器在发出转向命令时，同时打开第二二位二通电磁换向阀，蓄能器将接入主油路，比例换向阀其中一侧得电，打开比例换向阀，比例换向阀开度实时根据液压转向控制器命令改变；此时，第一二位二通电磁换向阀同时得电，油液经过第一二位二通电磁换向阀进入第一液控单向阀和第二液控单向阀；蓄能器在没有能源时作为备用液压动力源，在转向刚开始时作为提高转向响应的能源。
12、再进一步的，所述步骤s2中，转向轮角度反馈信号由转向油缸发送至液压转向控制器，压力反馈信号由伺服电机控制器发送至液压转向控制器，比例阀阀芯位置反馈信号由转向阀块发送至液压转向控制器。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
14、本专利技术的矿用自卸车伺服定量电控转向系统及控制方法采用伺服电机和定量液压泵作为转向主要控制方式，利用伺服电机的高频响特性，对伺服电机的转速和转矩进行控制，能够适应在不同转向工况下的压力与流量的变化，响应速度快，可以做恒功率、恒扭矩等控制，且伺服电机在不转向时可以降低转速和压力，节约能源；同时，通过液压转向控制器采集车速信号、转向轮角度反馈信号、压力反馈信号、比例阀阀芯位置反馈信号对转向角和角速度进行控制，转向精度高，通过液压转向控制器不断控制转向阀块内部的电磁铁，调节在不同工况下起始和终止转向时的转向冲击和抖动等现象，转向换向冲击小，死区小，采用比例阀控制可实现精确调节；本专利技术的矿用自卸车伺服定量电控转向系统可以通过can总线通信直接控制，实现远程控制和无人控制提供接口，为电控转向提供了接口。
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1.一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，其特征在于，包括油箱、电机泵系统和油路切换控制系统，所述油箱通过所述电机泵系统与所述油路切换控制系统相连接，所述电机泵系统包括伺服电机、第一截止阀、定量液压泵和单向阀，所述伺服电机与所述定量液压泵连接后组成伺服电机泵，所述伺服电机泵的进油端通过所述第一截止阀与所述油箱相连接、泵油端通过所述单向阀与所述油路切换控制系统相连接，所述油路切换控制系统包括溢流阀、高压过滤器、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一二位二通电磁换向阀、比例换向阀、第二二位二通电磁换向阀、第二截止阀和蓄能器，所述高压过滤器一端与所述单向阀相连接，所述高压过滤器另一端分别通过进油油路与所述比例换向阀的P口、所述第一二位二通电磁换向阀的P口和所述第二二位二通电磁换向阀相连接，所述比例换向阀的P口与所述溢流阀的A口相连接，所述溢流阀的T口连接所述油箱，所述第二二位二通电磁换向阀通过所述第二截止阀与所述蓄能器相连接，其中，矿用自卸车转向系统的第一转向油缸的无杆腔和第二转向油缸的有杆腔依次通过第一工作油路和所述第一液控单向阀与所述比例换向阀的A口相连接，所述第二转向油缸的无杆腔和所
2.根据权利要求1所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，其特征在于，所述油路切换控制系统还包括第一过载阀、第二过载阀、第一补油阀和第二补油阀，所述第一过载阀和所述第一补油阀均一端与所述第一工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连接；所述第二过载阀和所述第二补油阀均一端与所述第二工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连接。
3.根据权利要求1所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，其特征在于，所述第一液控单向阀和所述第二液控单向阀形成液压锁止回路。
4.一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，第一路输出为液压转向控制器对伺服电机控制器的转速与扭矩控制进行设定，转速对应流量设定，扭矩对应压力设定；伺服电机控制器驱动伺服电机旋转后带动定量液压泵旋转，伺服电机的编码器可以精确计量伺服电机的转数，通过采用定量液压泵可计算出流量与油液体积，从而实现流量闭环，其中，转速的设定根据转向角速度进行设定，总的转数根据转向角度和液压转向控制器的计算进行修正，最终液压油由定量液压泵提供给转向阀块；同时，根据液压转向控制器对伺服电机控制器设定的扭矩值，可实现压力闭环，转向阀块反馈的压力信号提供给伺服电机控制器，当压力达到设定值后，伺服电机进入恒扭矩控制区间，以保护系统防止过载。
6.根据权利要求5所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，第二路输出为液压转向控制器在发出转向命令时，同时打开第二二位二通电磁换向阀，蓄能器将接入主油路，比例换向阀其中一侧得电，打开比例换向阀，比例换向阀开度实时根据液压转向控制器命令改变；此时，第一二位二通电磁换向阀同时得电，油液经过第一二位二通电磁换向阀进入第一液控单向阀和第二液控单向阀；蓄能器在没有能源时作为备用液压动力源，在转向刚开始时作为提高转向响应的能源。
7.根据权利要求4所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，转向轮角度反馈信号由转向油缸发送至液压转向控制器，压力反馈信号由伺服电机控制器发送至液压转向控制器，比例阀阀芯位置反馈信号由转向阀块发送至液压转向控制器。
...【技术特征摘要】
1.一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，其特征在于，包括油箱、电机泵系统和油路切换控制系统，所述油箱通过所述电机泵系统与所述油路切换控制系统相连接，所述电机泵系统包括伺服电机、第一截止阀、定量液压泵和单向阀，所述伺服电机与所述定量液压泵连接后组成伺服电机泵，所述伺服电机泵的进油端通过所述第一截止阀与所述油箱相连接、泵油端通过所述单向阀与所述油路切换控制系统相连接，所述油路切换控制系统包括溢流阀、高压过滤器、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一二位二通电磁换向阀、比例换向阀、第二二位二通电磁换向阀、第二截止阀和蓄能器，所述高压过滤器一端与所述单向阀相连接，所述高压过滤器另一端分别通过进油油路与所述比例换向阀的p口、所述第一二位二通电磁换向阀的p口和所述第二二位二通电磁换向阀相连接，所述比例换向阀的p口与所述溢流阀的a口相连接，所述溢流阀的t口连接所述油箱，所述第二二位二通电磁换向阀通过所述第二截止阀与所述蓄能器相连接，其中，矿用自卸车转向系统的第一转向油缸的无杆腔和第二转向油缸的有杆腔依次通过第一工作油路和所述第一液控单向阀与所述比例换向阀的a口相连接，所述第二转向油缸的无杆腔和所述第一转向油缸的有杆腔依次通过第二工作油路和所述第二液控单向阀与所述比例换向阀的b口相连接，所述第一工作油路和所述第二工作油路均与回油管路相连接，所述回油管路与所述油箱相连接，所述第一液控单向阀的k口和所述第二液控单向阀的k口均与所述第一二位二通电磁换向阀的a口连接，所述比例换向阀的t口和所述第一二位二通电磁换向阀的l口均与所述油箱相连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿用自卸车伺服定量电控转向系统，其特征在于，所述油路切换控制系统还包括第一过载阀、第二过载阀、第一补油阀和第二补油阀，所述第一过载阀和所述第一补油阀均一端与所述第一工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连接；所述第二过载阀和所述第二补油阀均一端与所述第二工作油路相连接，另一端与所述回油管路相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵国文，焦占丛，
申请(专利权)人：中工际华重工青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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