一种单轨吊机车动力匹配控制方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及单轨吊技术领域，具体涉及一种单轨吊机车动力匹配控制方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着煤炭行业的发展，单轨吊机车在煤矿行业中的应用越来越广泛。但现有单轨吊普遍存在重载爬坡掉速、发动机冒黑烟等现象，其原因就是负载消耗高于发动机输出导致的。对于单轨吊而言负载消耗主要包括闭式柱塞泵消耗、辅助系统消耗、发动机附件消耗。其中辅助系统消耗、发动机附件消耗只随发动机转速变化而变化。闭式柱塞泵的消耗与发动机转速以及控制比例阀的输出压力有关。但现有技术中并没有控制负载消耗时刻低于发动机输出的控制方法，易导致负载扭矩大于发动机输出扭矩，出现发动机掉转速及冒黑烟等问题，或者设计时发动机扭矩输出余量预留较大，造成发动机能力浪费。


技术实现要素：

3.根据现有技术的不足，本发明提供一种单轨吊动力匹配控制方法、装置及存储介质，可实现单轨吊机车在行驶过程中根据负载大小调节闭式柱塞泵排量，从而改变负载消耗，使得负载消耗时刻低于发动机输出，进而提高发动机工作效率和使用寿命。
4.本发明通过以下技术方案实现上述目的：
5.一种单轨吊机车动力匹配控制方法，包括以下步骤：
6.获取发动机转速、发动机输出扭矩、主泵的输出压力和输出流量；
7.根据发动机转速、主泵的输出压力和输出流量计算负载扭矩，得到负载扭矩与发动机输出扭矩的比值；
8.负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，增大操作手柄幅度，控制比例减压阀的输入电流增大，主泵排量增大；当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，增大操作手柄幅度，执行模块越权控制比例减压阀的输入电流降低，主泵排量降低。
9.进一步的，比例减压阀的输入电流增大，发动机转速提高，比例减压阀输出控制压力增加，主泵排量增大；比例减压阀的输入电流减小，发动机转速降低，比例减压阀输出控制压力减小，主泵排量降低。
10.进一步的，负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，发动机转速控制曲线斜率大于比例减压阀控制曲线斜率；负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，比例减压阀控制曲线斜率为负。
11.进一步的，所述负载扭矩根据主泵输出扭矩、辅助系统消耗扭矩、发动机附件消耗扭矩计算得到。
12.进一步的，所述负载扭矩的计算公式如下：
13.t
l
＝t1+t2+t314.其中：t
l
为负载扭矩，t1为主泵输出扭矩，t2为辅助系统消耗扭矩，t3为发动机附件
消耗扭矩。
15.进一步的，所述主泵输出扭矩的计算公式如下：
[0016][0017]
其中：q为主泵输出流量，δp为主泵输出压差，n为发动机转速，η为主泵总效率。
[0018]
本发明还提供一种单轨吊机车动力匹配控制装置，所述控制装置包括：
[0019]
获取模块，用于获取发动机转速、发动机输出扭矩、主泵的输出压力和输出流量；
[0020]
对比模块，用于根据发动机转速、主泵的输出压力和输出流量计算负载扭矩，得到负载扭矩与发动机输出扭矩的比值；
[0021]
执行模块，用于控制比例减压阀的输入电流，当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，执行通用逻辑，控制比例减压阀的输入电流随手柄幅度正向变化；当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，增大操作手柄幅度，越权控制降低比例减压阀的输入电流。
[0022]
本发明还提供一种单轨吊机车，包括上述单轨吊机车动力匹配控制装置。
[0023]
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有单轨吊机车动力匹配控制程序，所述单轨吊机车动力匹配控制程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的单轨吊机车动力匹配控制方法。
[0024]
本发明有益效果：
[0025]
本发明通过研究一种单轨吊机车在行驶过程中根据运输实际工况需求，自动调节负载消耗的控制技术，通过改变主泵排量实现负载扭矩低于发动机输出扭矩并且保持一定比值，实现单轨吊机车在行驶过程中根据负载大小调节闭式柱塞泵排量，从而改变负载消耗，避免因负载扭矩过大造成发动机压转速、冒黑烟等现象最终实现单轨吊动力系统的最佳匹配，使得负载消耗时刻低于发动机输出，进而提高发动机工作效率和使用寿命。
附图说明
[0026]
图1为本发明中动力匹配控制技术逻辑简图；
[0027]
图2为本发明中手柄幅度—控制器输出关系图；
[0028]
图3为本发明中发动机转速降低时手柄幅度—控制器输出关系图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0030]
如图1所示，一种单轨吊机车动力匹配控制系统，包括操作手柄1、控制器2、压力传感器3、流量传感器4、比例减压阀5、闭式柱塞泵6、发动机7、发动机控制单元8；其中操作手柄1可同时控制发动机转速以及液压泵排量，所述发动机控制单元8用于检测发动机7的转速、输出扭矩等参数；压力传感器3、流量传感器4用于检测主泵的输出压力和流量；所述控制器2控制发动机7的转速以及比例减压阀5的输出；所述比例减压阀5输出压力信号控制闭式柱塞泵6的斜盘摆角进而调节主泵排量大小；
[0031]
其中操作手柄1通过电信号可同时控制发动机转速以及液压泵排量，所述发动机控制单元8用于检测发动机7的转速、扭矩等参数；压力传感器3、流量传感器4用于检测主泵的输出压力和流量；所述控制器2通过电信号控制发动机7的转速以及比例减压阀5的输出；所述比例减压阀5通过液压管路输出液压压力信号控制闭式柱塞泵6的斜盘摆角进而通过机械结构调节主泵排量大小。
[0032]
如图2所示，操作手柄1的幅度决定控制器2的输出控制信号大小，斜率决定控制信号的变化快慢；控制器2会根据公式t
l
＝t1+t2+t3以及压力传感器3、流量传感器4、发动机控制单元8反馈的数据计算当前负载扭矩t
l
，t
l
包括主泵输出扭矩t1、辅助系统消耗扭矩t2、发动机附件消耗扭矩t3，其中t2＝f1(n)，t3＝f2(n)；其中q-主泵输出流量，δp-主泵输出压差，n-发动机转速，η-主泵总效率；同时控制器2通过发动机控制单元8读出当前发动机转速下发动机7的输出扭矩t0；最终通过判断实现闭式柱塞泵6的不同变量控制；当时，操作手柄1通过控制器2同时控制发动机转速及比例减压阀的输出，此时发动机转速控制曲线斜率k1大于比例减压阀控制曲线斜率k2，实现负载扭矩建立慢、发动机输出性能提升快；当机车坡起或其它工况使得时，比例减压阀控制曲线斜率变为k3，k3为负值，此时比例减压阀5的控制信号减弱，输出减小，闭式柱塞泵6排量减小，负载扭矩消耗降低；待后，比例减压阀控制曲线斜率变为k4，此时发动机7输出性能已有提升，比例减压阀5的控制信号增强，输出增加，闭式柱塞泵6排量增加，保证机车动力实现高效匹配；
[0033]
如图3所示，当操作手柄1幅度变小、发动机转速降低时，控制器2的发动机转速控制曲线斜率k1小于比例减压阀控制曲线斜率k2，比例减压阀5的控制信号先于发动机转速的控制信号，使得负载扭矩快速降低，避免下坡时负载过大反拖发动机；
[0034]
综上，本发明研究的一种单轨吊机车动力匹配技术能够根据不同运输工况，调节负载大小，实现机车负载消耗与发动机输出相匹配，降低动力系统故障率。
[0035]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，仍属于本发明方案的范围内。

技术特征：
1.一种单轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取发动机转速、发动机输出扭矩、主泵的输出压力和输出流量；根据发动机转速、主泵的输出压力和输出流量计算负载扭矩，得到负载扭矩与发动机输出扭矩的比值；负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，增大操作手柄幅度，控制比例减压阀的输入电流增大，主泵排量增大；当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，增大操作手柄幅度，执行模块越权控制比例减压阀的输入电流降低，主泵排量降低。2.根据权利要求1所述的轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，比例减压阀的输入电流增大，比例减压阀输出控制压力增加，主泵排量增大；比例减压阀的输入电流减小，比例减压阀输出控制压力减小，主泵排量降低。3.根据权利要求1所述的轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，发动机转速控制曲线斜率大于比例减压阀控制曲线斜率；负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，比例减压阀控制曲线斜率为负。4.根据权利要求1所述的轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，所述负载扭矩根据主泵输出扭矩、辅助系统消耗扭矩、发动机附件消耗扭矩计算得到。5.根据权利要求1所述的轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，所述负载扭矩的计算公式如下：t
l
＝t1+t2+t3其中：t
l
为负载扭矩，t1为主泵输出扭矩，t2为辅助系统消耗扭矩，t3为发动机附件消耗扭矩。6.根据权利要求5所述的轨吊机车动力匹配控制方法，其特征在于，所述主泵输出扭矩的计算公式如下：其中：q为主泵输出流量，δp为主泵输出压差，n为发动机转速，η为主泵总效率。7.一种单轨吊机车动力匹配控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：获取模块，用于获取发动机转速、发动机输出扭矩、主泵的输出压力和输出流量；对比模块，用于根据发动机转速、主泵的输出压力和输出流量计算负载扭矩，得到负载扭矩与发动机输出扭矩的比值；执行模块，用于控制比例减压阀的输入电流，当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，执行通用逻辑，控制比例减压阀的输入电流随手柄幅度正向变化；当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，增大操作手柄幅度，越权控制降低比例减压阀的输入电流。8.一种单轨吊机车，其特征在于，包括权利要求7所述的单轨吊机车动力匹配控制装置。9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有单轨吊机车动力匹配控制程序，所述单轨吊机车动力匹配控制程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1-6中任一项所述的单轨吊机车动力匹配控制方法。

技术总结
本发明公开了一种单轨吊机车动力匹配控制方法、装置及存储介质，所述方法包括：获取发动机转速、发动机输出扭矩、主泵的输出压力和输出流量；根据发动机转速、主泵的输出压力和输出流量计算负载扭矩，得到负载扭矩与发动机输出扭矩的比值；负载扭矩与发动机输出扭矩的比值小于设定值时，增大操作手柄幅度，控制比例减压阀的输入电流增大，主泵排量增大；当负载扭矩与发动机输出扭矩的比值大于设定值时，增大操作手柄幅度，执行模块越权控制比例减压阀的输入电流降低，主泵排量降低。本发明通过改变主泵排量实现负载扭矩低于发动机输出扭矩并且保持一定比值，避免因负载扭矩过大造成发动机压转速、冒黑烟等现象最终实现单轨吊动力系统的最佳匹配。力系统的最佳匹配。力系统的最佳匹配。


技术研发人员：贾洋涛 金立源 宋雨 谭英林 陈辉 赵庆成 杨宏昊
受保护的技术使用者：徐州徐工能源装备有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/14