[发明专利]卷缆控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程领域，特别涉及卷缆控制系统和方法。

背景技术

电力牵引工程车辆多用于矿山工程和隧道工程，其具有环境适应性强、噪声低、零排放、使用及维护成本低、设备利用率及作业效率高等诸多优点，因此在各类矿山中得到广泛使用，并为企业赢得了良好的经济效益。

电力牵引工程车辆的动力源来自高压供电，工作过程中需拖动电缆行走，卷缆收放与车速同步技术是其关键核心技术。

卷缆收放与车速同步具有以下作用：一是保证电缆收放跟随车体移动；二是降低电缆破损率及安全隐患。由于工作环境恶劣，电缆长期拖拽与剐蹭，很容易损坏。电缆张力控制极为重要，电缆张力过大，则容易拉伸变形甚至扯断；电缆张力过小，则容易松动打结甚至遭到碾压；电缆张力波动较大，则会加剧电缆的甩动与磨损。

发明内容

本发明需要解决的一个问题是：卷缆在收缆或放缆过程中电缆张力不恒定。

根据本发明的第一方面，提供了一种卷缆控制系统，包括：编码器，用于测量卷扬旋转的角度值θ，并将所述角度值θ传输至控制器；加速度传感器，用于测量车辆行驶的加速度a，并将所述加速度a传输至所述控制器；第一压力传感器，用于测量马达第一油口的第一压力P₁，并将所述第一压力P₁传输至所述控制器；第二压力传感器，用于测量马达第二油口的第二压力P₂，并将所述第二压力P₂传输至所述控制器；以及控制器，根据所述角度值θ和所述加速度a获得期望的马达压差P_期望，并输出调节信号至液压控制装置，调节所述液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差P_实际基本等于期望的马达压差P_期望；其中，马达压差为第一压力P₁减去第二压力P₂的差值。

在一些实施例中，所述控制器根据所述角度值θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值P_R，根据所述加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值P_a；以及根据所述第一影响压力值P_R和所述第二影响压力值P_a获得期望的马达压差P_期望为P_期望＝P₀+P_R+P_a，其中P₀为卷扬空盘时的马达压差。

在一些实施例中，所述控制器根据所述角度值θ计算得到电缆缠绕总圈数N为其中表示对取整数；根据所述电缆缠绕总圈数N以及卷扬缠绕电缆的每层圈数N₀计算得到电缆缠绕的层数M为以及根据电缆缠绕的层数M、电缆直径D、卷扬空盘时的半径R₀以及卷扬空盘时的马达压差P₀计算得到第一影响压力值P_R为其中，所述卷扬规格尺寸包括：卷扬缠绕电缆的每层圈数N₀和卷扬空盘时的半径R₀。

在一些实施例中，所述控制器根据所述加速度a计算得到第二影响压力值P_a为P_a＝k×a；其中，k为第二影响压力值与加速度之间的比例系数。

在一些实施例中，所述控制器根据卷扬的加速收缆状态或减速放缆状态确定所述第二影响压力值P_a为正值，根据卷扬的加速放缆状态或减速收缆状态确定所述第二影响压力值P_a为负值。

在一些实施例中，所述控制器根据编码器测量的实时角度值逐渐增大判断卷扬为收缆状态，根据编码器测量的实时角度值逐渐减小判断卷扬为放缆状态；以及根据加速度为正值判断车辆加速行驶，根据加速度为负值判断车辆减速行驶，以确定卷扬收缆或放缆时为加速或减速。

根据本发明的第二方面，提供了一种卷缆控制方法，包括：实时获取卷扬当前的工作状况以及当前实际的马达压差；根据卷扬当前的工作状况计算当前期望的马达压差；以及调节驱动马达的液压油的流量与压力，使得当前实际的马达压差基本等于当前期望的马达压差。