动力分配系统及其控制方法、混凝土泵车、工程机械的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供了一种动力分配系统及其控制方法、混凝土泵车、工程机械。该动力分配系统包括：发动机（10）；第一分动装置（20），输入轴连接至发动机（10）的输出轴；转速调节装置（30），连接至第一分动装置（20），并通过转速调节装置（30）的输出轴输出可调节的转速；第二分动装置（40），输入轴连接至转速调节装置（30）；执行机构（50），连接至第二分动装置（40）；以及控制单元（60），根据接收到的发动机（10）、执行机构（50）的工作信息，控制转速调节装置（30）输出至第二分动装置（40）的转速。根据本发明的动力分配系统，能够解决现有技术中柴油发动机负荷率不稳定，能量耗费较大的问题。
【专利说明】动力分配系统及其控制方法、混凝土泵车、工程机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压机械领域，具体而言，涉及一种动力分配系统及其控制方法、混凝土泵车、工程机械。
【背景技术】
[0002]混凝土泵车施工过程中，柴油发动机的有效输出功率由液压泵输出给泵送系统、分配系统、搅拌清洗系统和臂架系统，各系统在不同工况下消耗功率不同。
[0003]图1为混凝土泵车的系统结构图。主泵52’、恒压泵53’、齿轮泵54’和臂架泵51’串联在一起。泵车在施工过程中，柴油发动机10’通过传动轴和分动箱20’将扭矩传递给串泵。串泵上的主泵52’驱动泵送负载，恒压泵53’驱动分配负载，齿轮泵54’驱动搅拌清洗负载，臂架泵51’驱动臂架支腿负载，柴油发动机10’的转速由串泵速度决定。
[0004]由于串泵的速度由当前工况下的负载所需功率所决定，因此混凝土泵车在施工过程中，柴油发动机的转速会随串泵所需的速度而变化，导致柴油发动机负荷率不稳定，能量耗费较大，且会降低柴油发动机的使用寿命。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种动力分配系统及其控制方法、混凝土泵车、工程机械，以解决现有技术中柴油发动机负荷率不稳定，能量耗费较大的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种动力分配系统，包括:发动机；第一分动装置，第一分动装置的输入轴的第一端连接至发动机的输出轴；转速调节装置，连接至第一分动装置的输出轴，并通过转速调节装置的输出轴输出可调节的转速；第二分动装置，第二分动装置的输入轴连接至转速调节装置的输出轴；执行机构，连接至第二分动装置的输出轴；以及控制单元，根据接收到的发动机、执行机构的工作信息，控制转速调节装置输出至第二分动装置的转速。
[0007]进一步地，转速调节装置为液压调速装置。
[0008]进一步地，转速调节装置包括:变量液压泵，连接至第一分动装置的输出轴，并将第一分动装置的输出轴的机械能转化为液压能；定量马达，与变量液压泵管路连接，并输出机械能；第二分动装置的输入轴连接至定量马达的输出轴，控制单元分别连接至定量马达和变量液压泵，并控制变量液压泵的输出排量。
[0009]进一步地，转速调节装置包括:定量液压泵，连接至第一分动装置的输出轴，并将第一分动装置的输出轴的机械能转化为液压能；变量马达，与定量液压泵管路连接，并输出机械能；第二分动装置的输入轴连接至变量马达的输出轴，控制单元分别连接至变量马达和定量液压泵，并控制变量马达的输出排量。
[0010]进一步地，转速调节装置包括:变量液压泵，连接至第一分动装置的输出轴，并将第一分动装置的输出轴的机械能转化为液压能；变量马达，与变量液压泵管路连接，并输出机械能；第二分动装置的输入轴连接至变量马达的输出轴，控制单元分别连接至变量马达和变量液压泵，并控制变量马达的输出排量。
[0011]进一步地，执行机构包括连接至第二分动装置的输出轴的串泵，串泵包括相互串接的至少两个泵，至少两个泵选自:臂架泵，控制臂架支腿负载；主泵，控制泵送负载；恒压泵，控制分配负载；以及齿轮泵，控制搅拌清洗负载。
[0012]进一步地，第一分动装置的输入轴的第二端连接至车桥系统。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种动力分配系统的控制方法，包括:将转速调节装置驱动连接至发动机的输出轴；将执行机构驱动连接至转速调节装置的输出轴；获取发动机的输出转速；获取执行机构在当前工况下所需的转速；根据获取到的发动机的输出转速和执行机构的转速调节转速调节装置，使转速调节装置的输出转速与执行机构的所需转速相匹配。
[0014]进一步地，将转速调节装置驱动连接至发动机的输出轴的步骤包括:将发动机的输出轴连接至第一分动装置的输入轴，以及将转速调节装置的输入轴连接至第一分动装置的输出轴；将执行机构驱动连接至转速调节装置的输出轴的步骤包括:将转速调节装置的输出轴连接至第二分动装置的输入轴，以及将第二分动装置的输出轴连接至执行机构。
[0015]进一步地，转速调节装置包括变量液压泵和定量马达，变量液压泵与定量马达之间形成液压回路，变量液压泵的输入轴与第一分动装置的输出轴驱动连接，定量马达的输出轴与第二分动装置的输入轴驱动连接，根据获取到的发动机的输出转速和执行机构的转速调节转速调节装置，使转速调节装置的输出转速与执行机构的所需转速相匹配的步骤包括:根据执行机构的所需转速确定定量马达的输出转速；根据第二分动装置的输出转速、发动机的输出转速以及定量马达的排量确定变量液压泵的所需排量；调节变量液压泵的排量至所需排量。
[0016]进一步地，变量液压泵的所需排量通过如下方法获得:
[0018]其中I1为第一分动装置的传动比，I2为第二分动装置的传动比，Vgl为变量液压泵的排量，Vg2为定量马达的排量，np为第二分动装置的输出转速，ne为发动机的输出转速。
[0019]进一步地,发动机的输出转速根据动力分配系统的负载功率确定。
[0020]根据本发明的另一方面，提供了一种混凝土泵车，包括动力分配系统，该动力分配系统为上述的动力分配系统。
[0021]根据本发明的再一方面，提供了一种工程机械，包括动力分配系统，该动力分配系统为上述的动力分配系统。
[0022]应用本发明的技术方案，动力分配系统包括:发动机；第一分动装置，第一分动装置的输入轴的第一端连接至发动机的输出轴；转速调节装置，连接至第一分动装置的输出轴，并通过转速调节装置的输出轴输出可调节的转速；第二分动装置，第二分动装置的输入轴连接至转速调节装置的输出轴；执行机构，连接至第二分动装置的输出轴；以及控制单元，根据接收到的发动机、执行机构的工作信息，控制转速调节装置输出至第二分动装置的转速。由于控制单元可以事先根据执行机构所需的总功率来确定发动机的所需输出功率，并根据发动机的输出功率确定发动机的转速，因此，可以在确定发动机的所需输出功率后使发动机的转速恒定。在工作过程中，如果由于执行机构所需的转速发生变化，可以直接通过转速调节装置来对发动机输出的转速进行调整，使转速调节装置所输出的转速满足执行机构的工作需要，因此无需再对发动机的转速进行调整，也就避免了调节发动机转速的过程中所带来的发动机负荷不稳定的问题，减少了动力分配系统能量耗费过大的问题，延长了发动机的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0024]图1示出了现有技术中的动力分配系统的结构示意图；
[0025]图2示出了根据本发明的第一实施例的动力分配系统的结构示意图；
[0026]图3示出了根据本发明的第一实施例的动力分配系统的工作流程图；以及
[0027]图4示出了根据本发明的第二实施例的动力分配系统的结构示意图。
[0028]附图标记:10、发动机；20、第一分动装置；30、转速调节装置；40、第二分动装置；
50、执行机构；60、控制单元；70、车桥系统；31、变量液压泵；32、定量马达；33、变量马达；
51、臂架泵；52、主泵；53、恒压泵；54、齿轮泵。
【具体实施方式】
[0029]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]如图2至图4所示，根据本发明的实施例，动力分配系统包括:发动机10 ;第一分动装置20，第一分动装置20的输入轴的第一端连接至发动机10的输出轴；转速调节装置30，连接至第一分动装置20的输出轴，并通过转速调节装置30的输出轴输出可调节的转速；第二分动装置40，第二分动装置40的输入轴连接至转速调节装置30的输出轴；执行机构50，连接至第二分动装置40的输出轴；以及控制单元60，根据接收到的发动机10、执行机构50的工作信息，控制转速调节装置30输出至第二分动装置40的转速。此处的第一分动装置20为第一分动箱，第二分动装置40为第二分动箱。
[0031]该处的转速调节装置30可以为液压调速装置，也可以为机械调速装置，其目的是将执行机构50的转速调整所带来的发动机10转速变化转移至转速调节装置30，使得转速调节装置30可以在发动机10转速不变的情况下输出适合执行机构50需要的转速，以此来避免发动机10转速调整所带来的各种问题。
[0032]由于控制单元60可以事先根据执行机构50所需的总功率来确定发动机10的所需输出功率，并根据发动机10的输出功率确定发动机10的转速，因此，可以在确定发动机10的所需输出功率后使发动机10的转速恒定。在工作过程中，如果由于执行机构50所需的转速发生变化，可以直接通过转速调节装置30来对发动机10输出的转速进行调整，使转速调节装置30所输出的转速满足执行机构50的工作需要，因此无需再对发动机10的转速进行调整，也就避免了调节发动机10转速的过程中所带来的发动机10负荷不稳定的问题，减少了动力分配系统能量耗费过大的问题，延长了发动机10的使用寿命。
[0033]下面以混凝土泵车为例来对本发明加以说明。混凝土泵车的执行机构50包括连接至第二分动装置40的输出轴的串泵，该串泵包括相互串接的下列至少之二:臂架泵51，控制臂架支腿负载；主泵52，控制泵送负载；恒压泵53，控制分配负载；以及齿轮泵54，控制搅拌清洗负载。在本实施例中，上述的臂架泵51、主泵52、恒压泵53和齿轮泵54是通过第二分动装置40的输出轴串接在一起，从而形成串泵的。在混凝土泵车处于工作工程中时，发动机10通过转速调节装置30驱动串泵，此时发动机10的转速ne与串泵转速np (即第二分动装置40的输出转速)无关，可以保持恒定，串泵转速np通过转速调节装置30来调节。
[0034]在本实施例中，混凝土泵车的动力分配系统还可以包括车桥系统70，车桥系统70通过联轴器驱动连接至第一分动装置20的输入轴的第二端，并在混凝土泵车处于行驶状态时与第一分动装置20相连，使动力分配系统可以通过发动机10直接驱动车桥系统，从而带动工程机械运动。此种情况下，发动机10的转速由车桥系统70所决定。
[0035]如图2和图3所示，根据本发明的第一实施例，转速调节装置30包括:变量液压泵31，连接至第一分动装置20的输出轴，并将第一分动装置20的输出轴的机械能转化为液压能，使液压油形成高压油；定量马达32，与变量液压泵31管路连接，并在液压油的驱动下转动，通过输出轴输出机械能；第二分动装置40的输入轴连接至定量马达32的输出轴，控制单元60分别连接至定量马达32和变量液压泵31，并控制变量液压泵31的输出排量。
[0036]在本实施例中，混凝土泵车的动力分配系统的安装方法如下:
[0037]首先固定安装发动机10，然后通过联轴器将第一分动箱的输入轴的第一端连接至发动机10的输出轴上，并将第一分动箱的输入轴的第二端通过联轴器与车桥系统70进行连接。
[0038]然后将转速调节装置30的变量液压泵31的输入轴连接在第一分动箱的输出轴上，并将定量马达32与变量液压泵31之间通过液压管路连接形成闭式液压回路，然后将变量液压泵31通入油源。之后将第二分动箱的输入轴连接在定量马达32的输出轴上，并在第二分动箱的输出轴上串接臂架泵51、主泵52、恒压泵53以及齿轮泵54，然后将臂架泵51与臂架支腿负载相连接，使臂架泵51驱动臂架支腿负载动作，将主泵52与泵送负载连接，使主泵52驱动泵送系统执行泵送动作，将恒压泵53与分配负载连接，使恒压泵53驱动分配负载分配压力，最后将齿轮泵54与搅拌清洗负载相连接，使齿轮泵驱动搅拌清洗负载执行搅拌或者清洗动作。
[0039]当上述连接结构完成之后，将控制单元60分别与发动机10、变量液压泵31、臂架支腿负载、泵送负载、分配负载以及搅拌清洗负载相连接，并通过控制单元60控制整个动力分配系统的工作。
[0040]混凝土泵车的动力分配系统的控制过程如下:
[0041]首先确定在混凝土泵车处于泵送工况时，各机构的所需负载。各机构的负载功率确定方法如下:
[0042]对于臂架支腿系统而言，需要先确定臂架工作所需的串泵转速，然后根据该转速确定要满足该转速的情况下臂架泵51所需求的流量Q3，然后根据臂架泵51的出口压力P3确定臂架支腿负载所需消耗的功率N3。
[0043]对于泵送系统而言，需要先确定泵送系统工作时所需的串泵转速，然后根据该转速确定要满足该转速的情况下主泵52所需求的流量Ql，然后根据主泵52的出口压力Pl确定泵送系统工作时所需要消耗的功率NI。[0044]对于分配系统而言，需要先确定分配系统工作时所需的分配压力P2，然后根据分配油泵流量Q2确定分配系统工作时所需要消耗的功率N2。
[0045]对于搅拌清洗系统而言，需要先确定搅拌清洗系统工作时所需的串泵转速，然后根据该转速确定要满足该转速的情况下齿轮泵54所需求的流量Q4，然后根据齿轮泵54的出口压力P4确定搅拌清洗系统工作时所需要消耗的功率N4。
[0046]根据上述各系统所需的负载功率可以确定混凝土泵车所需的负载功率N=N1+N2+N3+N4，然后控制单元可以根据该混凝土泵车的负载功率N确定合理的发动机转速116，在混凝土泵车的工作过程中发动机10可以以此转速恒速工作。
[0047]若泵车处于泵送工况下，则串泵转速np由主泵52的所需转速所决定；若泵车处于臂架支腿伸缩工况，则串泵转速np由臂架泵51的所需转速所决定；若泵车处于搅拌清洗工况，则串泵转速np由齿轮泵54的所需转速所决定。对于不同的工况，串泵转速np根据该工况下所需的转速最终确定。
[0048]在确定串泵转速np之后，由于定量马达32的排量Vg2 —定，且发动机10的输出转速ηε也已确定，此时可以根据下列公式确定变量液压泵31所需输出的排量Vgl，并通过控制单元60调节变量液压泵31至该所需排量Vgl，使发动机10输出的转速在到达串泵时，最终可以满足串泵的转速要求。
[0049]公式具体如下:
【权利要求】
1.一种动力分配系统，其特征在于，包括: 发动机(10)； 第一分动装置(20)，所述第一分动装置(20)的输入轴的第一端连接至所述发动机(10)的输出轴； 转速调节装置(30)，连接至所述第一分动装置(20)的输出轴，并通过转速调节装置(30)的输出轴输出可调节的转速； 第二分动装置(40)，所述第二分动装置(40)的输入轴连接至所述转速调节装置(30)的输出轴； 执行机构(50)，连接至所述第二分动装置(40)的输出轴；以及控制单元(60)，根据接收到的所述发动机(10)、所述执行机构(50)的工作信息，控制所述转速调节装置(30 )输出至所述第二分动装置(40 )的转速。
2.根据权利要求1所述的动力分配系统，其特征在于，所述转速调节装置(30)为液压调速装置。
3.根据权利要求2所述的动力分配系统，其特征在于，所述转速调节装置(30)包括: 变量液压泵(31)，连接至所述第一分动装置(20)的输出轴，并将所述第一分动装置(20)的输出轴的机械能转化为液压能； 定量马达(32)，与所述变量液压泵(31)管路连接，并输出机械能； 所述第二分动装置(40)的输入轴连接至所述定量马达(32)的输出轴，所述控制单元(60)分别连接至所述定量马达(32)和所述变量液压泵(31)，并控制所述变量液压泵(31)的输出排量。
4.根据权利要求2所述的动力分配系统，其特征在于，所述转速调节装置(30)包括: 定量液压泵，连接至所述第一分动装置(20)的输出轴，并将所述第一分动装置(20)的输出轴的机械能转化为液压能； 变量马达(33)，与所述定量液压泵管路连接，并输出机械能； 所述第二分动装置(40)的输入轴连接至所述变量马达(33)的输出轴，所述控制单元(60)分别连接至所述变量马达(33)和所述定量液压泵，并控制所述变量马达(33)的输出排量。
5.根据权利要求2所述的动力分配系统，其特征在于，所述转速调节装置(30)包括: 变量液压泵(31)，连接至所述第一分动装置(20)的输出轴，并将所述第一分动装置(20)的输出轴的机械能转化为液压能； 变量马达(33 )，与所述变量液压泵(31)管路连接，并输出机械能； 所述第二分动装置(40)的输入轴连接至所述变量马达(33)的输出轴，所述控制单元(60)分别连接至所述变量马达(33)和所述变量液压泵(31)，并控制所述变量马达(33)的输出排量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的动力分配系统，其特征在于，所述执行机构(50)包括连接至所述第二分动装置(40)的输出轴的串泵，所述串泵包括相互串接的至少两个泵，所述至少两个泵选自: 臂架泵(51)，控制臂架支腿负载； 主泵(52)，控制泵送负载；恒压泵(53)，控制分配负载；以及 齿轮泵(54)，控制搅拌清洗负载。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的动力分配系统，其特征在于，所述第一分动装置(20)的输入轴的第二端连接至车桥系统(70)。
8.一种动力分配系统的控制方法，其特征在于，包括: 将转速调节装置(30)驱动连接至发动机(10)的输出轴； 将执行机构(50)驱动连接至所述转速调节装置(30)的输出轴； 获取所述发动机(10)的输出转速； 获取所述执行机构(50)在当前工况下所需的转速； 根据获取到的所述发动机(10)的输出转速和所述执行机构(50)的转速调节所述转速调节装置(30)，使所述转速调节装置(30)的输出转速与所述执行机构(50)的所需转速相匹配。
9.根据权利要求8所述的动力分配系统的控制方法，其特征在于， 所述将转速调节装置(30)驱动连接至发动机(10)的输出轴的步骤包括: 将发动机(10)的输出轴连接至第一分动装置(20)的输入轴，以及 将所述转速调节装置(30)的输入轴连接至所述第一分动装置(20)的输出轴； 所述将执行机构(50)驱动连接至所述转速调节装置(30)的输出轴的步骤包括: 将所述转速调节装置(30)的输出轴连接至第二分动装置(40)的输入轴，以及 将所述第二分动装置(40)的输出轴连接至所述执行机构(50)。
10.根据权利要求9所述的动力分配系统的控制方法，其特征在于，所述转速调节装置(30)包括变量液压泵(31)和定量马达(32)，所述变量液压泵(31)与所述定量马达(32)之间形成液压回路，所述变量液压泵(31)的输入轴与所述第一分动装置(20)的输出轴驱动连接，所述定量马达(32)的输出轴与所述第二分动装置(40)的输入轴驱动连接，所述根据获取到的所述发动机(10)的输出转速和所述执行机构(50)的转速调节所述转速调节装置(30)，使所述转速调节装置(30)的输出转速与所述执行机构(50)的所需转速相匹配的步骤包括: 根据所述执行机构(50)的所需转速确定所述定量马达(32)的输出转速； 根据所述第二分动装置(40)的输出转速、所述发动机(10)的输出转速以及所述定量马达(32)的排量确定所述变量液压泵(31)的所需排量； 调节所述变量液压泵(31)的排量至所述所需排量。
11.根据权利要求10所述的动力分配系统的控制方法，其特征在于，所述变量液压泵(31)的所需排量通过如下方法获得: 其中I1为第一分动装置的传动比，i2为第二分动装置的传动比，Vgl为变量液压泵的排量，Vg2为定量马达的排量，np为第二分动装置的输出转速，ne为发动机的输出转速。
12.根据权利要求11所述的动力分配系统的控制方法，其特征在于，所述发动机(10)的输出转速根据所述动力分配系统的负载功率确定。
13.—种混凝土泵车，包括动力分配系统，其特征在于，所述动力分配系统为权利要求I至7中任一项所述的动力分配系统。
14.一种工程机械，包括动力分配系统，其特征在于，所述动力分配系统为权利要求1至7中任一项所述的动 力分配系统。
【文档编号】E04G21/04GK103465784SQ201310414687
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】万梁, 陈祺, 王佳茜 申请人:中联重科股份有限公司