[发明专利]基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组及其控制方法

说明书

本发明涉及液压设备技术领域，公开了一种基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组及其控制方法，控制阀组包括液压系统和电控系统，液压系统包括每一个液压缸对应的四个流量控制阀以及相应辅助的压力补偿器，单向阀，安全阀，液压锁等，电控系统包括核心控制器，倾角传感器，磁致伸缩位移传感器，压力传感器，比例阀线圈放大器，泵车遥控器手柄以及泵车控制器，其中核心控制器的速度及压力闭环控制采用线性自抗扰控制(LADRC)算法。

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，尤其是涉及一种基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组及其控制方法。

背景技术

作为土木建筑工程主要施工作业设备的混凝土泵车，其臂架的运动控制目前基本都采用液压传动及控制技术。液压传动及控制技术成为促进混凝土泵车舒适、可靠、节能和智能化等主流方向不断发展的基础条件。根据不同的工作原理和控制方式可将液压系统分为阀控系统和泵控系统。阀控系统具有控制精度高和响应速度快等优点，但是能量损失大，以及系统容易发热，是其最大的缺点。

在泵车臂架液压系统中起到核心控制作用的是多路换向阀以及平衡阀，这套液压系统方案技术已经成熟，结构简单，价格也相对低廉，但存在一些问题。第一，由于多路方向阀距离油缸较远，臂架油缸响应滞后，操作反馈感较差，油缸动作落后于控制手柄信号0.5-1秒；第二，每个缸采用两个平衡阀导致管路的数量过多，增加了沿程压力损失以及系统复杂度，展开和回收能耗高发热量大；第三，在控制臂架移动过程中臂架油缸负载变化复杂，难以做到精确控制；第四，控制阀组结构较为复杂，故障率较高且维修难度大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于设计一套基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组及其控制方法，通过新颖的液压和电控系统，实现对泵车臂架高效平稳的控制，降低作业过程中的能源损耗，改善泵车臂架的操纵感，进而从多方面降低泵车的作业成本，解决背景技术中提到的问题。

本发明提供如下的技术方案：

基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组包括液压系统和电控系统；

液压系统包括安装在每一个臂架之间的液压缸附近的一对无杆腔控制阀组以及有杆腔控制阀组，其中，无杆腔控制阀组连接液压缸无杆腔，有杆腔控制阀组连接液压缸有杆腔；每个阀组中包含两个插装式比例流量阀，分别为控制进油的进油比例流量阀和控制回油的回油比例流量阀；每个阀组中包含一个安全阀，用以实现油缸的超压保护；每个阀组的两个比例流量阀的无输入中位机能为单向导通，进油比例流量阀的导通方向为从工作口到高压油管路，回油比例流量阀的导通方向为从回油管路到工作口，在回油比例流量阀流向回油管路处以及进油比例流量阀流向液压缸工作腔处分别安装一个单向阀，用以实现油缸在指定位置的锁止；在进油比例流量阀的前端安装流量补偿器，用以提高在高压差下流量控制的线性度水平；

电控系统包括核心控制器、双输出通道的比例阀线圈放大器、发出速度控制指令的控制器手柄、接受速度指令在CAN总线发布的泵车控制器、倾角传感器、磁致伸缩位移传感器以及压力传感器，核心控制器安装在每一个液压缸附近，核心控制器负责电信号的采集、液压缸速度闭环以及液压缸油腔压力闭环算法解算、以及CAN总线信号的收发；每个阀组中安装一个对应插装阀品牌的双输出通道的比例阀线圈放大器，接收由核心控制器发送的CAN总线指令，产生用以控制阀块中进油比例流量阀以及回油比例流量阀的阀芯行程的激励电流；速度控制指令由泵车遥控器手柄发出，遥控器手柄通过WiFi与泵车控制器通讯，泵车控制器通过CAN总线发布臂架运动速度指令；

每一个液压缸对应的两臂架末端安装一对倾角传感器，每对倾角传感器发送的电压信号由核心控制器解算后通过三角函数关系换算即可得到液压缸的位移；每一个液压缸上安装一套磁致伸缩位移传感器用于采集液压缸的位移信息，每个阀组中与液压缸连接的工作油口处设有压力传感器，压力传感器发送的电压信号由核心控制器接收。