一种闭式卷扬紧急刹车控制系统、设备及方法与流程

1.本发明涉及一种闭式卷扬紧急刹车控制系统、设备及方法，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.旋挖钻机、地下连续墙液压抓斗、双轮铣、双轮搅、起重机等依靠液压马达驱动卷筒，缠绕钢丝绳实现对工作装置提放的工程机械设备，为达到液压系统低压损以及低速较高稳定性的目的，卷扬系统往往采用闭式液压系统方案。
3.针对闭式卷扬系统，卷扬在负重高速下放过程中，如果泵与卷扬马达之间的管路发生爆裂，由于卷扬马达高压腔没有平衡阀，高压腔油路无法自动截止，为避免卷扬失速下滑，通常的做法是立即关闭安装在卷扬马达高压腔的防爆阀以及卷扬减速机制动，在此过程中，如果卷扬不做减速处理，卷扬马达、减速机、钢丝绳以及桅杆将承受很大的冲击载荷，轻则导致卷扬马达损坏、减速机损坏、钢丝绳断裂的事故，重则出现桅杆倾覆整车失稳的事故。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种闭式卷扬紧急刹车控制系统、设备及方法，当卷扬在负重高速下放过程中，如果泵与卷扬马达之间的管路发生爆裂，可使卷扬缓慢减速，延长卷扬制动距离，避免元件损坏、整车失稳等事故的发生。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种闭式卷扬紧急刹车控制系统，包括：获取模块，用于获取当前补油压力、马达转速；控制模块，用于根据当前补油压力、马达转速计算输出溢流阀控制信号及先导阀组控制信号；执行模块，用于接收溢流阀控制信号及先导阀组控制信号，实现对马达转速的控制。
6.进一步的，所述控制模块包括：模块a、模块b、模块c和模块d；模块a，用于判断获取模块输出的补油压力是否在预设的压力值范围，若是，卷扬正常执行提放动作；否则，先导阀组中控制防爆阀的两位四通换向阀ii失电，防爆阀关闭，并启用模块b；模块b，用于存储溢流阀的调控曲线。
7.模块c，用于判断获取模块输出的马达转速是否大于预设的最大转速值，若是，则按照模块b的调控曲线进行调控，否则将溢流阀调节至最大溢流压力；模块d，用于判断获取模块输出的马达转速是否小于预设的最小转速值，若是，则输出对应先导阀组中用于控制卷扬制动的启闭的两位四通换向阀i的控制电压，使得减速机制动器关闭，否则，溢流阀保持最大溢流压力。
8.进一步的，所述溢流阀采用比例溢流阀501时，所述调控曲线为时域非线性曲线i。
9.进一步的，所述溢流阀采用比例溢流阀501时，比例溢流阀501的控制电流调节为0ma时，比例溢流阀501对应最大溢流压力。
10.进一步的，所述溢流阀采用两级溢流阀时，所述调控曲线为时域方波曲线ii。
11.进一步的，所述溢流阀采用两级溢流阀时，先导阀组中用于调节两级溢流阀压力的两位四通换向iii控制电压为0v时，溢流阀对应最大溢流压力。
12.一种闭式卷扬紧急刹车控制设备，包括：闭式泵、外置补油泵、防爆阀、马达、减速机、先导阀组以及电控系统；所述闭式泵包括：内置补油泵、溢流阀i、第一单向阀；所述内置补油泵通过第一单向阀给闭式泵补偿油液；所述溢流阀i用于控制内置补油泵的压力；所述防爆阀安装在马达上，其包括溢流阀ii、逻辑控制阀、两位三通换向阀、第二单向阀；当两位三通换向阀处于右位时，逻辑控制阀截止马达高压腔的油液；当两位三通换向阀处于左位时，逻辑控制阀进出油口为通路；所述外置补油泵，用于当防爆阀关闭后，经过所述第二单向阀供油给马达低压腔，以防止马达吸空；所述先导阀组包括：两位四通换向阀i、两位四通换向阀ii、两位四通换向阀iii，所述两位四通换向阀i用于控制卷扬制动的启闭；所述两位四通换向阀ii用于控制防爆阀的启闭；所述两位四通换向阀iii用于溢流阀ii的压力调节；所述电控系统包括：压力传感器、转速传感器和控制器；压力传感器，用于采集内置补油泵的压力；转速传感器，用于采集马达转速；控制器，用于将传感器采集的数据通过算法进行分析，输出控制信号给先导阀组及溢流阀ii，完成对防爆阀启闭状态、减速机启闭状态以及第二溢流阀溢流压力的控制。
13.进一步的，所述溢流阀ii采用比例溢流阀，或采用两级溢流阀。
14.一种闭式卷扬紧急刹车控制方法，包括：获取当前的补油压力；当补油压力满足预设的压力值范围，卷扬正常执行提放动作；否则，防爆阀关闭，并进入子循环调控；所述子循环，检测卷扬马达转速是否大于预设的最大转速值nmax，若是，卷扬马达高压腔连通的溢流阀按控制策略进行压力调节，否则，将卷扬马达高压腔连通的溢流阀调节至最大溢流压力；接着检测卷扬马达转速是否小于预设转速nmin，若是，减速机制动器关闭，否则，卷扬马达高压腔连通的溢流阀保持最大溢流压力。
15.进一步的，所述述控制策略为按预设时域调控曲线调节溢流阀控制信号，实现对溢流阀压力的控制；所述调控曲线包括：时域非线性曲线i和时域方波曲线ii；当溢流阀采用比例溢流阀时，调用时域非线性曲线i，当溢流阀采用两级溢流阀时，调用时域方波曲线ii。
16.本发明所达到的有益效果：当卷扬马达高压腔的管路发生爆裂时，实现了对卷扬的平稳减速，延长了卷扬制动的距离，避免了元件损坏、桅杆倾覆整车失稳事故的发生。
附图说明
17.图1为本发明液压系统原理图一；图2为图1所示实施例的控制流程图；图3为图1所示实施例的比例溢流阀的调控曲线；图4为本发明液压系统原理图二；图5为图4所示实施例的控制流程图；图6为图4所示实施例的两级溢流阀的调控曲线。
18.附图标记：1—闭式泵；101—内置补油泵；102—溢流阀i；103—第一单向阀；2—压力传感器；3—卷扬马达；4—减速机；5—防爆阀；501—比例溢流阀；502—逻辑控制阀；503—两位三通换向阀；504—两级溢流阀；505—第二单向阀；6—先导阀组；601—两位四通换向阀i；602—两位四通换向阀ii；603—两位四通换向阀iii；7—转速传感器；8—控制器；9—外置补油泵。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.实施例一：如图1所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制系统，包括用于获取当前补油压力、马达转速的获取装置，用于经控制器计算后输出比例溢流阀501控制电流、两位四通换向阀i601控制电压、两位四通换向阀ii602控制电压的控制装置，及用于接收比例溢流阀501控制电流、两位四通换向阀i601控制电压、两位四通换向阀ii602控制电压的执行装置。控制模块的输入端与获取模块的输出端连接，控制模块的输出端与执行装置的输入端相连。
21.控制模块包括模块a、模块b、模块c；其中模块a，用于判断获取模块输出的补油压力是否在预设的压力值范围，若是，卷扬正常执行提放动作；否则，两位四通换向阀ii失电，防爆阀关闭，并启用模块b；模块b，用于存储比例溢流阀501的调控曲线。
22.模块c，用于判断获取模块输出的马达转速是否大于预设的最大转速值。若是，则按照模块b的调控曲线进行调控，否则将比例溢流阀501调节至最大溢流压力。
23.模块d，用于判断获取模块输出的马达转速是否小于预设的最小转速值，若是，则输出对应先导阀组的控制电压，使得减速机制动器关闭，否则，比例溢流阀501保持最大溢流压力。
24.如图3所示，所述调控曲线为时域非线性曲线i，溢流阀的控制电流调节为0ma时，溢流阀对应最大溢流压力。
25.如图1所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制设备，包括：闭式泵1、外置补油泵9、防爆阀5、卷扬马达3、减速机4、先导阀组6以及电控系统；闭式泵1包括：内置补油泵101、溢流阀i102、第一单向阀103；内置补油泵101通过第一单向阀103给闭式泵1补偿油液；所述溢流阀i102用于控制内置补油泵的压力；所述防爆阀5安装在卷扬马达3上，其包括比例溢流阀501、逻辑控制阀502、两位三通换向阀503、第二单向阀505；当两位三通换向阀503处于右位时，逻辑控制阀502截止卷扬
马达3高压腔的油液；当两位三通换向阀503处于左位时，逻辑控制阀502进出油口为通路；所述外置补油泵9，用于当防爆阀5关闭后，经过所述第二单向阀505供油给卷扬马达3低压腔，以防止卷扬马达3吸空；所述先导阀组6包括：两位四通换向阀i601、两位四通换向阀ii602，所述两位四通换向阀i601用于控制卷扬制动的启闭；所述两位四通换向阀ii602用于控制防爆阀的启闭。
26.所述电控系统包括：压力传感器2、转速传感器7和控制器8；压力传感器2，用于采集内置补油泵的压力；转速传感器7，用于采集马达转速；控制器8，用于将压力传感器2、转速传感器7采集的数据通过算法进行分析，输出控制信号给先导阀组6及比例溢流阀501，完成对防爆阀5启闭状态、减速机4启闭状态以及比例溢流阀501溢流压力的控制。
27.闭式泵1具有油口a、b、m、s、t；外置补油泵9具有油口s、p；防爆阀5具有油口a0、b0、a1、b1、x1、t、s和控制端y11；卷扬马达3具有油口a、b、t、e；先导阀组6具有油口p、t、a1、a2、控制端y01和控制端y02；减速机4具有油口br；防爆阀5油口b0、a0分别与卷扬马达3油口b、a相连，直接安装在卷扬马达3上；防爆阀5油口s与外置补油泵9油口p相连；外置补油泵9油口s与油箱相连；卷扬马达3油口t与油箱相连；转速传感器7安装在卷扬马达3的油口e上；闭式泵1油口a、b分别与防爆阀油口a1、b1相连；闭式泵1油口s、t与油箱相连；压力传感器2安装在闭式泵1油口m；防爆阀5油口x1与先导阀组6油口a2相连；防爆阀5油口t与油箱相连；减速机4油口br与先导阀组6油口a1相连；先导阀组6油口p与外部控制油路相连，油口t与油箱相连。
28.如图2所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制方法，包括：压力传感器2将检测到的压力值pb以电信号的形式传递给控制器，如果pb大于15bar，主卷正常执行下放动作，否则两位四通换向阀ii控制端y02失电，即两位四通换向阀ii 602换向至左位，油口a2与油口t相连，两位三通换向阀503换向至右位，防爆阀5油口a1与油口a0油路被截止；比例溢流阀501按时域非线性曲线i调控；转速传感器7将检测到的转速值nm以电信号的形式传递给控制器，如果卷扬马达3转速大于200rpm，重新按时域非线性曲线i调控，否则比例溢流阀501设置为0ma；转速传感器7将检测到的转速值nm以电信号的形式传递给控制器，如果卷扬马达3转速小于0.5rpm，两位四通换向阀i 601失电，减速机4制动器关闭，否则比例溢流阀501设置为0ma。
29.实施例二：与实施例一的区别在于将比例溢流阀501更换为两级溢流阀504，如图4所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制系统，包括用于获取当前补油压力、马达转速的获取装置，用于经控制器计算后输出两位四通换向阀iii603控制电压、两位四通换向阀i601控制电压、两位四通换向阀ii602控制电压的控制装置，及用于接收两位四通换向阀iii603控制电压、两位四通换向阀i601控制电压、两位四通换向阀ii602控制电压的执行装置。控制模块的输入端与获取模块的输出端连接，控制模块的输出端与执行装置的输入端相连。
30.控制模块包括模块a、模块b、模块c；其中模块a，用于判断获取模块输出的补油压力是否在预设的压力值范围，若是，卷扬正常执行提放动作；否则，两位四通换向阀ii失电，防爆阀关闭，并启用模块b；
模块b，用于存储两级溢流阀504的调控曲线。
31.模块c，用于判断获取模块输出的马达转速是否大于预设的最大转速值。若是，则按照模块b的调控曲线进行调控，否则将两级溢流阀504调节至最大溢流压力。
32.模块d，用于判断获取模块输出的马达转速是否小于预设的最小转速值，若是，则输出对应先导阀组的控制电压，使得减速机制动器关闭，否则，两级溢流阀504保持最大溢流压力。
33.如图6所示，所述调控曲线为时域方波曲线ii，当两位四通换向阀iii603的控制电压为24v时，两级溢流阀504对应二档溢流压力；当两位四通换向阀iii603的控制电压为0v时，两级溢流阀504对应一档溢流压力。
34.如图4所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制设备，包括：闭式泵1、外置补油泵9、防爆阀5、卷扬马达3、减速机4、先导阀组6以及电控系统；闭式泵1包括：内置补油泵101、溢流阀i102、第一单向阀103；内置补油泵101通过第一单向阀103给闭式泵1补偿油液；所述溢流阀i102用于控制内置补油泵的压力；所述防爆阀5安装在卷扬马达3上，其包括两级溢流阀504、逻辑控制阀502、两位三通换向阀503、第二单向阀505；当两位三通换向阀503处于右位时，逻辑控制阀502截止卷扬马达3高压腔的油液；当两位三通换向阀503处于左位时，逻辑控制阀502进出油口为通路；所述外置补油泵9，用于当防爆阀5关闭后，经过所述第二单向阀505供油给卷扬马达3低压腔，以防止卷扬马达3吸空；所述先导阀组6包括：两位四通换向阀i601、两位四通换向阀ii602、两位四通换向阀iii603，所述两位四通换向阀i601用于控制卷扬制动的启闭；所述两位四通换向阀ii602用于控制防爆阀的启闭；所述两位四通换向阀iii603用于两级溢流阀504的压力调节。
35.所述电控系统包括：压力传感器2、转速传感器7和控制器8；压力传感器2，用于采集内置补油泵的压力；转速传感器7，用于采集马达转速；控制器8，用于将压力传感器2、转速传感器7采集的数据通过算法进行分析，输出控制信号给先导阀组6及两级溢流阀504，完成对防爆阀5启闭状态、减速机4启闭状态以及两级溢流阀504溢流压力的控制。
36.闭式泵1具有油口a、b、m、s、t；外置补油泵9具有油口s、p；防爆阀5具有油口a0、b0、a1、b1、x1、t、s和控制端y11；卷扬马达3具有油口a、b、t、e；先导阀组6具有油口p、t、a1、a2、控制端y01和控制端y02；减速机4具有油口br；防爆阀5油口b0、a0分别与卷扬马达3油口b、a相连，直接安装在卷扬马达3上；防爆阀5油口s与外置补油泵9油口p相连；外置补油泵9油口s与油箱相连；卷扬马达3油口t与油箱相连；转速传感器7安装在卷扬马达3的油口e上；闭式泵1油口a、b分别与防爆阀油口a1、b1相连；闭式泵1油口s、t与油箱相连；压力传感器2安装在闭式泵1油口m；防爆阀5油口x1与先导阀组6油口a2相连；防爆阀5油口t与油箱相连；减速机4油口br与先导阀组6油口a1相连；先导阀组6油口p与外部控制油路相连，油口t与油箱相连。
37.如图5所示，一种闭式卷扬紧急刹车控制方法，包括：压力传感器2将检测到的压力值pb以电信号的形式传递给控制器，如果pb大于15bar，主卷正常执行下放动作，否则两位四通换向阀ii控制端y02失电，即两位四通换向阀ii 602换向至左位，油口a2与油口t相连，两位三通换向阀503换向至右位，防爆阀5油口a1与油口a0油路被截止；
两级溢流阀 504按时域方波曲线ii调控；转速传感器7将检测到的转速值nm以电信号的形式传递给控制器，如果卷扬马达3转速大于200rpm，重新按时域方波曲线ii调控，否则两级溢流阀504切换至一档溢流压力，即两位四通换向阀iii603设置为0v；转速传感器7将检测到的转速值nm以电信号的形式传递给控制器，如果卷扬马达3转速小于0.5rpm，两位四通换向阀i 601失电，减速机4制动器关闭，否则两级溢流阀504切换至一档溢流压力。所述的一档溢流压力为两位四通换向阀iii603的控制电压为0v时，两级溢流阀504对应一档溢流压力。
38.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
39.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
40.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
41.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。