[实用新型]一种可数字化液压智控系统及挖掘机

说明书

本申请公开了一种可数字化液压智控系统及挖掘机，智控系统包括动力源、液压介质源、泵送单元、第一控制阀、第二控制阀、液压执行元件及电控系统；第一控制阀设有供流介质容腔和回流介质容腔、供流介质进入通道和供流介质排出通道、回流介质进入通道和回流介质排出通道以及供流通断控制开关，供流通断控制开关控制供流介质排出通道的开闭，供流通断控制开关受驱动单元驱动；动力源与泵送单元传动设置，泵送单元对供流介质容腔泵送液压介质；供流介质排出通道的出口端和回流介质进入通道的入口端经单向油路分别与第二控制阀对应油口适配连通，回流介质排出通道的出口端与液压介质源连通。智控系统可实现流体功率单元与电子脉冲信号的线性对应关系。

技术领域

本申请属于流体传动技术领域，尤其属于液压传动技术领域，特别涉及一种可数字化液压智控系统及挖掘机。

背景技术

流体传动技术被广泛地应用于各行各业。尤其在工程机械领域中应用的更加普遍。工程机械具有工作效率高、作业能力强等优势而得以广泛的应用。虽然现有的工程机械已经能够满足绝大多数的工程的要求，但是现有的工程机械绝大多数都需要操作人员现场操控实施相关的作业，在某些特殊工况、高危应用场合下，甚至会给操作人员的生命带来极大的威胁，因现有的液压系统中的流量和压力在控制阀节流口处的非线性关系，流量或压力都难以建立与现代电控脉冲信号的线性对应关系，从而难以实现通过芯片的控制程序进行的智能化控制，最多能够通过遥感技术实现特定人员的远程模拟操控。通常的遥控或自动驾驶技术通常采用步进电机等易于数字化控制的电气元件实现驱动，但步进电机等电气元件的功率密度与液压技术相比较小，难以满足狭小空间下大功率密度的工况(例如，施工救援等)，因此，实现具有大功率密度的液压技术与数字化控制的电气元件衔接的数字液压已经成为一种发展方向。

数字液压目前业内有两种观点：一种是将液压系统中的流量通过高速开关阀离散为可控的数字量，以方便数字化控制；一种是通过数字电气控制液压元件的主要参数，称为数字液压。这两种液压数字化技术，由于高速开关阀技术的限制，难以实现大功率的工程液压技术的需要；另一种由于工作介质温度或密度的变化大，压力或者流量控制的准确度难以实时调整。虽然我们公司研发了“一种液压多参数(液压压力、温度、压力脉动、流量计流量脉动)复合检测的管接头”等传感器，对液压功能元件(液压泵、液压缸、液压马达)进出油口的压力p和流量q等可进行实时数据采集，这样液压元件的进出口的功率p·q 就可以及时掌握，进而为AI智控的液压系统提供了“眼睛”。但是，一个智控系统需要实现自主控制和自主健康管理，眼睛虽然提升了自主健康管理的水平，但只有眼睛还是不行的，执行单元还需要满足精确、可控的要求。以挖掘机为例，液压挖掘机的液压执行元件主要有两种：一是液压油缸，二是液压马达，由于传统的液压挖掘机液压执行元件负载口没有独立控制，各个液压执行元件负载口之间的压力p或流量q相互干扰，难以量化控制；因使用的液压控制阀数量多，控制阀位的节流口开度与实际流量或压力一般无线性关系，难以建立与当今离散化的电子电气控制信号建立对应关系，继而导致难以利用现有的编程、大数据和网络的智控系统中的数字信号对液压挖掘机进行数字化精确控制。

另外，现有技术中，液压执行元件(尤其是液压油缸)需要将非工作一侧的液压介质从其内部挤出，因节流口和管路元件的阻碍作用，使得挤出部分存在背压，而这种背压所产生的功率，在多数情况下，是一种阻碍液压执行元件的正常做功的无效或有害功耗，属于引起液压介质发热的一种无效功率；在另一种负载惯性或重力做功的工况下，液压执行元件(尤其是液压油缸)需要将非工作一侧的液压介质产生背压，起到缓冲负载惯性或重力的作用，传统做法是通过节流的形式实现液压执行元件的缓慢运行，这样势必也会使得这种节流的热损耗污染液压系统，造成液压系统油温过高而强制散热的功率损耗。因此，减少无效功率损耗或者加大液压功率回收的方法也成为当前节能环保的一种研究热点。