地下自卸车制动举升液压系统及其控制方法与流程

本发明属于地下自卸车液压控制。更具体地说，本发明涉及一种地下自卸车制动举升液压系统及其控制方法。

背景技术：

1、地下自卸车是地下矿山开采和巷道运输的关键装备，其作业环境具有空间狭小、通风条件差、坡度大等特点，对车辆制动系统的可靠性和安全性提出了极高要求。目前，国内地下行走设备已强制采用湿式制动器，湿式制动器相较于传统的钳盘式制动器，具有制动力矩大、耐高温、全封闭防尘以及免维护等显著优势，已成为地下矿山车辆制动系统的标准配置。湿式制动器在制动过程中，摩擦副浸没在冷却油液中，制动产生的热量需通过油液的循环流动及时带走，因此湿式制动器必须配备强制冷却系统。与此同时，地下自卸车为完成矿石物料的卸载，还需配备货箱举升系统，通过举升油缸实现货箱的翻举卸料功能。制动冷却系统与举升系统均需要液压动力源驱动，如何在有限的车载空间和动力取力口资源约束下，为这两个系统提供稳定可靠的液压动力，是地下自卸车液压系统设计的核心问题。

2、目前，地下自卸车普遍采用两套独立液压系统分别服务于制动系统和举升系统的方案。每个独立系统均需配置独立的液压泵、液压油箱、回油过滤器以及相应的管路和油液，这种双系统配置导致整车采购成本显著增加、车架空间占用大、整车重量上升、安装工时延长，同时备件种类和维保费用也成倍增加。当变速箱仅提供一个取力口时，制动系统和举升系统只能共用一个双联泵，而双联泵因其串联结构中前后泵腔之间的密封件在长期高压差工况下极易磨损，一旦密封失效便出现内泄串油故障，表现为一个泵腔的油液向另一个泵腔泄漏，导致两个回路的压力相互干扰，严重时制动系统建压不足、举升系统动作无力，双联泵的备件更换频率居高不下，已成为困扰行业的共性难题。

3、为缓解双联泵故障率高的问题，部分车型采用变速箱双取力口方案，分别为制动泵和举升泵各分配一个取力口，使两个系统各自使用独立的单联液压泵。该方案虽然规避了双联泵的内泄串油风险，但同时占用了变速箱仅有的两个取力口，当用户后续产生加装液力缓速器的需求时，已无多余的取力口和安装空间可供使用，严重限制了整车功能的扩展和升级。此外，无论是双联泵方案还是双取力口双泵方案，均未从根本上解决两套独立系统带来的成本高、重量大、管路复杂等问题。

4、为解决上述矛盾，行业内开始探索采用单一液压泵同时为制动蓄能、制动冷却和举升三个回路供油的集成化方案。然而，集成方案面临的核心技术难题在于：制动系统是车辆的安全功能，其蓄能器必须在压力下降时获得最优先、最迅速的流量补充，而举升系统的动作会瞬时拉低系统压力，若充液阀采用传统的固定压力区间控制逻辑，仅在蓄能器压力低于设定下限时才启动充液，响应存在滞后，且充液阀在充液状态与停止状态之间的频繁切换会产生液压冲击；更为关键的是，当紧急充液结束后，若充液阀一次性完全打开通向举升回路的供油口，瞬间释放的全流量将对举升系统造成剧烈冲击，同时可能再次拉低蓄能器压力，引发系统反复震荡。

技术实现思路

1、为了实现本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种地下自卸车制动举升液压系统，包括液压油箱、与液压油箱连通的单一液压泵、与液压泵出油口连通的高压滤油器、电控比例充液阀组、两个串联的蓄能器、脚制动阀、湿式制动器、散热器、溢流阀、低压滤油器、举升换向阀、举升油缸、限位阀、举升手控阀、系统压力传感器、制动压力传感器、手刹压力开关、油温传感器和液位传感器；其中，

2、所述电控比例充液阀组内部集成有控制器和比例电磁阀，并具有进油口、第一出油口、第二出油口、回油口、第一检测口和第二检测口；所述电控比例充液阀组的进油口与所述高压滤油器的出口连通；所述电控比例充液阀组的第一出油口与两个串联的蓄能器以及所述脚制动阀的进油口连通；所述电控比例充液阀组的第二出油口与所述举升换向阀的进油口连通；所述电控比例充液阀组的回油口与所述液压油箱连通；

3、所述脚制动阀的出油口与所述湿式制动器的活塞腔连通；

4、所述举升换向阀的回油口与所述散热器的进油口连通，所述散热器的出油口经所述溢流阀与所述湿式制动器的冷却腔进油口连通，所述湿式制动器的冷却腔出油口经所述低压滤油器与所述液压油箱连通；

5、所述举升换向阀的a口经所述限位阀与所述举升油缸的无杆腔连通，所述举升换向阀的b口与所述举升油缸的有杆腔连通，所述举升换向阀的控制口与所述举升手控阀连通；

6、所述系统压力传感器与所述电控比例充液阀组的第一检测口连通，用于检测系统压力；所述手刹压力开关与所述电控比例充液阀组的第二检测口连通，用于检测手刹制动状态；所述制动压力传感器与所述蓄能器出口或所述第一出油口与所述蓄能器之间的管路连通，用于检测蓄能器压力；所述油温传感器与所述湿式制动器的冷却腔出口或所述低压滤油器入口连通，用于检测冷却油温；所述液位传感器与所述液压油箱连通，用于检测油位。

7、本发明还提供了一种地下自卸车制动举升液压系统的控制方法，包括以下步骤：

8、电控比例充液阀组实时接收与蓄能器连通的制动压力传感器采集的压力信号，连续计算蓄能器压力在滑动时间窗口内的下降速率，并与预设的速率阈值进行比较；

9、当所述下降速率超过所述速率阈值，且蓄能器的绝对压力值跌破第一预设压力值时，电控比例充液阀组执行紧急充液模式，将液压泵输出的全部流量经由其第一出油口供给蓄能器，并同步阻断其第二出油口的供油通路；

10、在所述紧急充液模式维持过程中，电控比例充液阀组持续监测所述下降速率，当所述下降速率由超过所述速率阈值回落至低于所述速率阈值，同时蓄能器的绝对压力值仍未恢复至第二预设压力值时，电控比例充液阀组将液压泵输出的全部流量调降一个阶梯比例，并将该阶梯比例对应的流量从第一出油口切换至第二出油口输出，且在此后的每个监测周期内，只要所述下降速率保持低于所述速率阈值且所述绝对压力值仍低于所述第二预设压力值，电控比例充液阀组重复执行将液压泵输出的全部流量调降一个阶梯比例并将该阶梯比例对应的流量从第一出油口切换至第二出油口的动作，直至所述绝对压力值恢复至所述第二预设压力值以上时，将第一出油口剩余的流量以与阶梯调降相同的速率逐步转移至第二出油口，直至第一出油口完全关闭且第二出油口的供油通路完全打开；所述第二预设压力值高于所述第一预设压力值。

11、优选的是，当所述下降速率低于所述速率阈值，所述绝对压力值高于所述第二预设压力值，且举升换向阀处于中位时，电控比例充液阀组进一步检测制动器冷却腔出口油温；当所述油温超过预设温度阈值时，电控比例充液阀组将其第二出油口切换为节流连通状态，允许经由该第二出油口流出的油液在举升换向阀的中位回油通道内形成微循环流量，该微循环流量依次流经举升换向阀的回油口、散热器、湿式制动器冷却腔以及低压滤油器后返回液压油箱；

12、电控比例充液阀组还接收举升换向阀的阀芯位置信号，在所述电控比例充液阀组将其第二出油口切换为节流连通状态之前，电控比例充液阀组先判断蓄能器压力在设定时间范围内的变化率是否低于预设变化率阈值，以及举升换向阀的阀芯位置持续处于中位的时长是否超过预设时长阈值，当蓄能器压力变化率低于所述预设变化率阈值且阀芯处于中位的时长超过所述预设时长阈值时，电控比例充液阀组判定举升系统处于非工作状态，再执行所述节流连通状态的切换。

13、优选的是，电控比例充液阀组对每次进入所述节流连通状态的持续时长进行累计，并实时采集冷却循环的流量数据，电控比例充液阀组根据所述流量数据修正所述累计时长的阈值判定标准，当所述流量数据低于设定流量范围的下限值时，电控比例充液阀组降低所述累计时长的阈值，使维保提示信号的触发时机根据冷却循环流量的实际衰减程度进行动态调整。

14、优选的是，当举升手控阀发出举升指令，且蓄能器的绝对压力值高于第三预设压力值时，电控比例充液阀组根据所述绝对压力值与所述第三预设压力值的差值，线性调节其第一出油口与第二出油口的输出流量比例，所述差值越小，向第一出油口分配的流量比例越高；所述第三预设压力值高于所述第一预设压力值。

15、优选的是，所述系统还包括液力缓速器，所述液力缓速器的供油口与电控比例充液阀组的第二出油口连通；当电控比例充液阀组接收到液力缓速器的工作请求信号时，电控比例充液阀组优先将液压泵输出的流量经由其第二出油口供给液力缓速器，同时利用蓄能器储存的压力油经由第一出油口维持制动系统的可用压力。优选的是，当电控比例充液阀组接收到液力缓速器的工作请求信号时，电控比例充液阀组优先将液压泵输出的流量经由其第二出油口供给液力缓速器，同时利用蓄能器储存的压力油经由第一出油口维持制动系统的可用压力。

16、优选的是，当液力缓速器工作请求信号触发时，电控比例充液阀组根据液力缓速器工作请求信号将其第二出油口的输出流量比例进行线性调节，同时电控比例充液阀组持续监测蓄能器压力的下降速率，当该下降速率超过预设速率阈值时，电控比例充液阀组自动减少其第二出油口的流量比例并相应增加其第一出油口的流量比例，以维持制动系统压力与液力缓速器供油需求之间的动态平衡。

17、优选的是，在液压泵启动后且车辆行驶前，电控比例充液阀组首先执行自检时序：短暂开启其第一出油口为蓄能器充液至所述第二预设压力值后关闭，然后监测蓄能器压力在预设时长内的下降速率，若该下降速率低于自检泄漏阈值，则判定回路密封性合格，电控比例充液阀组随后再次开启第一出油口将蓄能器充液至所述第二预设压力值，完成预充。

18、优选的是，所述预设的速率阈值设定在0.3mpa/s至0.8mpa/s的范围内，所述第一预设压力值设定在7mpa至11mpa的范围内。

19、优选的是，电控比例充液阀组还接收发动机转速信号、变速箱档位信号以及举升手控阀信号，所述发动机转速信号和变速箱档位信号通过车载总线传输至电控比例充液阀组，电控比例充液阀组根据所述发动机转速信号、变速箱档位信号和举升手控阀信号自动识别车辆当前处于行驶状态、作业状态或怠速状态；当识别为行驶状态时，电控比例充液阀组优先执行所述紧急充液模式的判定逻辑；当识别为作业状态时，电控比例充液阀组同时执行所述紧急充液模式的判定逻辑和所述阶梯比例调降与切换的流量分配逻辑，其中紧急充液模式的判定逻辑的优先级高于阶梯比例调降与切换的流量分配逻辑，当紧急充液模式的触发条件满足时电控比例充液阀组中断阶梯比例调降与切换并优先执行紧急充液模式；当识别为怠速状态时，电控比例充液阀组优先执行所述节流连通状态的切换逻辑；在三种状态的切换过程中，电控比例充液阀组保持蓄能器的绝对压力值不低于所述第一预设压力值。

20、优选的是，电控比例充液阀组在每个控制周期内按以下顺序执行判定：

21、电控比例充液阀组先判断蓄能器的绝对压力值是否低于所述第一预设压力值且蓄能器压力的下降速率是否超过所述速率阈值，当蓄能器的绝对压力值低于所述第一预设压力值且蓄能器压力的下降速率超过所述速率阈值时，电控比例充液阀组执行紧急充液模式，将其第二出油口的供油通路完全关闭；

22、当蓄能器的绝对压力值不低于所述第一预设压力值时，电控比例充液阀组再判断蓄能器压力的下降速率是否超过所述速率阈值，当超过所述速率阈值时，电控比例充液阀组增加其第一出油口的流量比例；

23、当蓄能器的绝对压力值不低于所述第一预设压力值且下降速率不超过所述速率阈值时，电控比例充液阀组判断举升换向阀是否处于中位，当举升换向阀处于中位时，电控比例充液阀组将第二出油口切换为节流连通状态，当举升换向阀不处于中位时，电控比例充液阀组根据蓄能器的绝对压力值与第二预设压力值的差值，线性调节其第一出油口与第二出油口的输出流量比例，所述差值越小，向第一出油口分配的流量比例越高。

24、本发明至少包括以下有益效果：本发明所述地下自卸车制动举升液压系统及其控制方法，通过动态阈值触发紧急充液并执行阶梯式流量归还，使单泵集成系统在实现制动蓄能毫秒级优先响应的同时，消除了传统开关式充液引发的压力冲击和系统震荡，以纯软件逻辑替代双联泵硬件方案，从根本上规避了内泄串油故障，降低了系统成本与重量。

25、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。