挖掘机速度控制系统
三一重机挖掘机电控系统技术资料
三一重机挖掘机电控系统技术资料1简介：液压挖掘机电气控制系统主要是根据发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将检测数据输入给挖掘机的专用控制器（Electronic Power System）, 控制器综合各种测量值、设定值和操作信号后发出相关控制信息, 对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
电气控制系统具有以下功能:l 控制功能: 负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
l 检测和保护功能: 通过一系列的传感器、油压开关、熔断器和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
l 照明功能: 主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
l 其它功能: 主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
2系统组成及原理:SY200C6挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
2.1 电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源, 由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电, 以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器, 由钥匙开关控制, 以增加电源系统的安全性。
l蓄电池: 采用12V 120AH免维护型蓄电池, 2组串联。
l发电机：27V 35A交流发电机, 由柴油机自带, 内置硅整流电路及电压调节器, 带有频率输出。
D+为中性点电压输出端子, B+为电源输出端子, E为接地端子。
D+端子接充电报警灯, 在启动初状态, 当发电机电压尚未建立时D+端电压为0V, 充电报警灯亮, 蓄电池正电源通过报警灯灯丝流向D+端作为发电机的励磁电流, 使发电机迅速建立起电压并进入发电工作状态。
发电机进入发电状态后, D+端电压达24V, 充电报警灯熄灭。
l电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源, 由钥匙开关控制, 以增加电源系统的安全性。
用于挖掘机行走的一种高低速自动转换控制阀
万方数据
２００８，４ ＣＭ＆Ｍ
工程机械与维修
１９５
用于挖掘机行走的一种高低速自动转换控制阀
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 戴晴华， 陈克雷， 肖飞 江苏省昆山市三一重机有限公司,215300 工程机械与维修 CONSTRUCTION MACHINERY & MAINTENANCE 2008，""(4) 0次
图２中的Ａ１、Ｂ１油口是从左行走马 达Ａ、Ｂ主油口接过来的反馈油路：Ａ２、Ｂ２ Ｉ位，行走马达调节器大腔回油，活塞处于 调节器右侧，行走马达处于低速工作状
左行走马达
油口压力Ｐｏ的合力与弹簧力凡相等。当 行走马达由高速切换到低速引起系统压 力Ｐｏ下降时，即使Ｐｏ回落到传以下，由 于觑的存在，行走高低速先导控制阀也 不会马上切换到ＩＩ位。只有当Ｐｏ低于系 统设定的压力下限Ｂ时，当Ｐｏ＜Ｆｔ，行走
油口是从右行走马达Ａ、Ｂ主油口接过来
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
态。当用户设定行走马达为高速行走时，Ｐ 油口处的压力为先导压力觑。对于高、低 速调节阀来说，当系统压力的４油口压力 Ｐｏ和弹簧力的合力小于既时，该阀工作 在ｌＩ位，系统从Ａ（Ｂ）油口过来的主压力 油通过高、低速调节阀推动行走马达调节 器的活塞杆，使行走马达在大流量状态工 作，从而实现高速行走。 当高速行走时遇到诸如爬坡等障碍 时，行走马达所受到的阻力必然加大，行
右行走马达
既
８
高低速先导控制阀才会切换到ＩＩ位。 通过增加行走高、低速先导控制阀， 可实现利用行走马达的系统压力控制行 走马达Ｐ油口压力的通、断，从而解决遇 到爬坡时造成行走高低速频繁切换的问 题。 （作者地址：江苏省昆山市三一重机有限 公司 ２１５３００）
挖掘机自动控制系统原理
挖掘机自动控制系统原理
挖掘机自动控制系统主要基于传感器、执行器和控制器三个基本组成部分来实现。
1. 传感器：传感器用于感知挖掘机的工作状态和环境信息，如位置、速度、力量、姿态等。
常见的传感器包括位移传感器、速度传感器、力传感器、陀螺仪等。
2. 执行器：执行器用于控制挖掘机的运动和动作，包括马达、液压缸、电机等。
通过控制执行器的运动来驱动挖掘机进行挖掘、转向、提升等操作。
3. 控制器：控制器是系统的中枢，接收传感器的信号并进行处理，然后输出控制信号给执行器。
控制器可以采用单片机、PLC、电脑等实现。
控制器根据预设的算法和控制策略，对传
感器信号进行处理和分析，然后根据结果生成相应的控制信号。
整个系统的工作原理可以简单描述为：传感器感知挖掘机的状态和环境信息，传输给控制器；控制器根据预设的算法和策略对传感器信号进行处理和分析，生成相应的控制信号；控制信号通过执行器驱动挖掘机的运动和动作，从而实现自动控制。
随着科技的发展，挖掘机自动控制系统采用了越来越先进的技术，如机器学习、人工智能等，以提高挖掘机的精度、效率和安全性。
韩国大宇挖掘机-Ⅲ 型 EPOS 系统
通知有前方动作。
当具备以上三个条件后, EPO S- 控制器将 根据主泵压力 (即行走负荷, 由压力传感器测得) , 来 实现 、 速切换, 当主泵的两个压力传感器中较大 者达到27M Pa 以上, 连续215s 后, 控掘机将切换成
速行驶; 当压力降到1310M Pa 以下, 连续215s 后, 将切换成 速行驶, 当压力在13～ 27M Pa 时, 将维 持原速。在满足了 速条件后, EPO S- 控制将输 出电流给高速伺服阀, 高速伺服阀的二次压力将推 动行走马达斜盘倾角改变活塞移动, 减小行走马达 的斜盘倾角, 以实现高速行驶。 412 自动怠速功能
所谓动力模式, 即可供选择的功率方式, 分 、 、 三速。当发动机起动后, 被自动设置为 速, 作 业时可根据需要按下监控板上的作业模式按键来选
器通过控制发动机控制马达来控制发动机转速, 油 择所希望的功率方式。动力模式的形成是由于 E2
门控制器的油门大小信号来自两个方面, 即来自燃 PO S— 控制器通过对发动机和主轴泵的控制, 使
图6
代表一种作业模式。EPO S— 控制器接受指令后, 便输出0—600mA 的电流, 给动臂优先液控阀, 液控 阀将输出0—219M Pa 的二次压力作用到动臂优先 阀 B P 上, 使 B P 阀产生节流作用, 从而多路阀的并 联通路变窄 (如图6示) , 在做复合动作时, 使液压油 优先通过动臂或铲斗, 使动臂或铲斗动作速度加快。 不同的作业模式, 动臂 (或铲斗) 与斗柄就会有不同 的速度比。 311 挖掘模式
图1
《建筑机械》1998年第8期
37
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挖掘机全功率控制系统原理框图
挖掘机全功率控制系统
在控制器内,已经把发动机特性曲 线输入到电脑板内部存贮器中。这条 曲线就是发动机油门开度与发动机对 应的理论转速之间的关系曲线,而发动 机转速传感器能够测出发动机实际的 转速。当操作人员给定了发动机的工 作模式后,也就相应给定了发动机的工 作转速,通过电脑板把一个相应的电信 号送给油门控制电机,使油门达到一定 的开度,同时电脑板也输出一个信号控 制比例电磁阀；当挖掘机开始工作后, 控制器对发动机转速进行实时采样,得 到发动机的实际转速,
功率控制过程简介
油 转速传感器 泵
发动机
执行器
控制阀
传感器 模拟量和开 关量显示 其它油路 手柄 控 制
反 控 制 馈
电脑板
油门拨盘
控 制 过 程 图
其它 传感器
经电脑板CPU单元对发动机理论转速和实际转速进行对比, 如果理论转速比实际转速小,说明发动机负荷小,也就是说 外负荷小,这时可以加快速度工作,也就是需要增大油泵排 量。此时,控制器就会增大控制比例电磁阀的电流来增大 油泵的排量；反之,如果理论转速比实际转速大,说明发动 机负荷大,亦即外负荷大,这时必须减小油泵排量,此时,控 制器就会通过减小控制比例电磁阀的电流来减小油泵的排 量。通过检测手柄压力传感器,实现自动怠速及自动怠速 解除功能；通过检测其它传感器,实现模拟量和开关量的 显示和实现故障报警功能。
通信接口电路
功率输出驱动保护电路
功率输出电路 驱动接口电路
中 央 处 理 器（带 12 位 A/D 功能的 MCU 片上系统） 驱动电路 模拟量信号采样调理及保护电路 开关量信号采样调理及保护电路
驱 动 器
油门执 行机构
电磁比例阀 电源电路
1～n 路
接模拟量传感器
挖掘机沃尔沃 EC210B-04电子控制系统
Vehicle Electronic Control Sys一te统m汽车机检测械设备电ww子w.al控lCA制Rtoo系l.c统om
旋转器 开关
开关
液压破碎锤
增压剪切器
选择 大臂浮子 开关 开关
发动机 转速 开关
行走
自动怠速 起动 流量 控制
选择 选择
开关 控制 压力
开关 开关
340mA
1900 rpm 发动机 ECU 动力换档阀
(4) 用起动钥匙不能关闭发动机时
中立／高速 紧急开关
VECU
手动 (Off VECU)
自动／手动 开关
电阻箱
Volvo Construction Equipment Korea Ltd.
800 / 1900 rpm
发动机 ECU 340mA
换档阀
发动机
Volvo Construction Equipment Korea Ltd.
EC210B-04-02
Control Circuit 控制电路图 一统汽车检测设备
JA2
JA26 JA49
JA25
JA1
JA48
JA24
23C1 23C2 23C3 23C4 23C5 23C6 23C7 23C10 23C11 23C8(A) 23C9(B)
EC210B-04-13
Machine Status Indication 机械状态指示装置
EC210B-04-14
Self Diagnosis Error Code 自诊断故障代码
EC210B-04-15
VECU 机械电子控制装置
EC210B-04-16
Display ECU - MDU 机械显示装置
挖掘机行走高低速切换控制方法及系统[发明专利]
![挖掘机行走高低速切换控制方法及系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/aab8ee2f89eb172dec63b77f.png)
专利名称：挖掘机行走高低速切换控制方法及系统专利类型：发明专利
发明人：李文举,张磊,魏焕焕,杨正维,李岳华
申请号：CN202011547006.2
申请日：20201224
公开号：CN112681446A
公开日：
20210420
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明还公开了一种挖掘机行走高低速切换控制方法，包括如下步骤：S1、检测挖掘机的行走速度，并与速度基准区段比较；S2、检测挖掘机行走马达的负载压力，并与压力基准区段比较；S3、检测行走马达的驱动状态信息；S4、当行走马达处于驱动状态、挖掘机的行走速度位于低速基准区段内且行走马达的负载压力位于低压基准区段内时，将行走马达的驱动模式控制为高速驱动模式；当行走马达处于驱动状态、挖掘机的行走速度位于高速基准区段内且行走马达的负载压力位于高压基准区段内时，将行走马达的驱动模式控制为低速驱动模式；否则，保持行走马达的当前驱动模式不变。
切换方便、平稳，可靠。
本发明还公开了一种挖掘机行走高低速切换系统。
申请人：中联重科土方机械有限公司,中联重科股份有限公司
地址：410000 湖南省长沙市高新开发区麓谷大道677号办公楼4015室
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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液压挖掘机的控制系统
无线遥控发射机对遥控系统的控制指令信号进 行编码、载波调制以及信号放大，然后通过其 自身的发射天线以无线电波的形式进行发射； 无线遥控接收机将接收到的无线电信号放大、 解调、译码、驱动后送给输出电路。工程车辆 上的各种机械转换元件在输出电路的控制下分 别驱动相应的执行元件及其传动机构，最终完 成各功能部件的预定动作，这些预定动作应能 够满足工程车辆正常工作要求。
液压挖掘机整机控制系统
1）液压油温度控制系统 2）液压挖掘机工况监测与故障查找系统 3）自动挖掘控制系统 4）无线遥控挖掘机
液压油温度控制系统
必要性：液压系统功率损失大部分转变为热量， 引起油温升高。其结果不仅使液压系统效率下 降，也加速油质恶化。据资料介绍，液压油温 度超过55度每升高9度，油液的使用寿命将缩 短一半。因此，应尽量避免液压油温度过高。
发动机的启动、熄火与油门控制、各工作装 置的控制、挡位控制、转向与制动控制等。
EPEC它是芬兰EPEC OY公司开发的一种控制系 统模块，是基于长期恶劣环境如高振动、大 温度变化和潮湿等条件下仍能正常可靠地工 作而开发的，具有高可靠性和安全性，目前 已广泛应用于工程机械、农业机械、工业设 备等诸多领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
现代先进工况监测与故障查找系统列举
德国 德马克公司 ETM 、 ECS 德国 O&K公司 BCS 日本 日立建机公司 Dr.EX故障诊断系统
德马克公司
中小型挖掘机采用ETM系统。优势：数字显示 向司机显示设备主要运行状况 大型矿用挖掘机采用ECS（电子监测）系统。 优势：①能使司机坐在驾驶室就能对设备所有 性能进行彻底检查。②允许维修人员进入系统 将上次维修后的故障信息记录打印分析
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正流量挖掘机的电控系统
• 本系统由KC-MB-10控制器、OPUS46显示、油门控制单元以及 一些必要的模拟量、开关量传感器、模式电磁阀组、开关阀等组 成。通过对发动机和液压泵系统进行综合控制，使二者达到最佳 匹配，以达到明显的节能效果。
• 该装置主要实现四种工作模式的选择，自动怠速功能、柴油机转 速控制等功能。
86.5 87.0 87.5 88.0 88.5 Time(secs)
挖掘机速度控制系统
负荷传感＋功率限制
泵压力没有达到设定值时
➢ 当泵的压力也即a腔压力小于设 定值时，LB阀处于图示位置， 通道b与右侧变量缸相通。此时 泵的排量由LS阀控制，其工作 原理见“负荷传感+电控调节 ”部分。
➢ 当泵的压力继续上升时，LS信 号继续增强使LS阀继续下移， 但此时a腔压力已经大于设定值 ， LB阀将向下移动，遮断通 道b与右侧变量缸的通路。此时 泵的排量改由LB阀控制。
专题2--压力补偿阀的布置方式
阀后补偿
压力补偿阀可以布置在泵—操 纵阀—执行器—回油，整个液 压路线的任何处。
专题3--正流量控制系统电控
负流量控制系统输入信号xi的采样点在主阀的中位流量输出 端（主阀上的FL、FR口），相对于主阀的主油路来说是旁 通回路。
正流量控制系统的采样点为先导压力。输入信号xi的采样点
• 采取的方法：利用压力补偿器起均衡负荷作用，设计使得所 有阀杆进出口的压差都是相等的，与各执行器的负荷状况无 关。因为所有阀杆的进出口压差相等，所以各执行元件同时 动作时，通过各阀杆的流量只和该阀杆的行程（节流程度） 有关。当流量饱和时，与各执行元件负荷无关，根据各阀的 行程成等比例地减少去各路的流量。
在先导手柄的输出端（通过9个压力传感器） 。
正流量主阀上安装 的9个压力传感器， 用于检测先导压力
正流量主泵上只有 两个压力传感器 （前泵主压传感器
和后泵主压传感器）
各执行元件单 独动作时的速度由主 泵输出流量决定；复 合动作时总流量由泵 排量决定，相对速度 由阀芯的旁通阻尼分 配。
正流量系统与负流量系统的差别
专题1--流量饱和的基本概念
• 流量饱和：当多个执行元件同时动作，其流量需要超过泵的 供油流量
• 出现流量饱和的危害：只有低压执行元件能得到补偿，会出 现负荷较大的执行元件速度变慢，甚至停止。使得几个机构 不能同时动作，影响机械正常工作。
• 采取的对策：各执行元件都相应地减少供油量，对应各阀杆 操纵行程，按比例分配流量。
250
P2泵压力
200
150
100
20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@armH_n.RN_4
50
该 区 域 为 斗 杆out加速过 程
0
85.5
86.0
斗杆油缸大腔压力 根据斗杆油缸位移计算出来进入斗
杆油缸小腔的流量大于泵输出的流 400
量和！不准确！无法判定启动过程 350
20110414CLG925E_4.sif - CLG9的25流E@量ar损mR_失n.情RN况_4！
300
Computed(L/min)
斗 杆 油 缸 小 腔压力
250
200
150
20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@disp_arm.RN_4
100 50
1600 1200
正流量控制系统采用 控制器对整机进行新型 电气—液压控制，通过 发动机油门位置反馈、 发动机转速监控、功率 极限调节等电控手段 （ ESS 控 制 ） 和 主 泵 正 流量控制、使发动机功 率与液压泵功率实时匹 配，实现主机输出功率 对外负载的计算机控制， 达到挖掘机—外负载作 业系统的最优控制，是 挖掘机动力性和经济性 的完美结合。
85.5 86.0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30
计算曲线
Calculator_Arm out Q
根据斗杆油缸位移计算斗杆小腔进油流量
86.5
87.0
87.5
88.0
Time(secs)
Calculator_Q1+Q2
88.5
89.0
89.5
P1泵 流 量 +P2泵 流量
• 各种控制指令（包括显示屏控制指令）和检测信号以开关量或模 拟量）进入控制器后，控制器根据要求输出控制信号给受控元件， 达到控制的目的。
• 控制器将各种信号以CAN 2.0B通信的方式送入显示屏。通过显 示屏实现相关控制的操作、实时显示和报警信息提示。
1、模式按钮 2、转速调节旋钮 3、AI转速确认键 4、L转速确认键 5、S转速确认键 6、H转速确认键
40 35 30 25 20 15 10 5 0
2000
CLG925E最高档位斗杆out单动作测试 测试曲线 20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@P1.RN_4
P1泵压力
400
350
Computed(L/min)
300
20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@P2.RN_4
Q2(L/min) Q1(L/min)
armR_pi(MPa) disp_arm(mm) armR_n(MPa) armH_n(MPa) P2(MPa)
P1(MPa)
40 35 30 25 20 15 10 5 0
40 35 30 25 20 15 10 5 0
40 35 30 25 20 15 10 5 0
斗杆油缸位移
0 85.5
86.0
800
4Hale Waihona Puke 02.0 1.80 20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@armR_pi.RN_4
1.6
4
1.4
Ratio
3
1.2
2
1.0
2
斗 杆 out 先 导 控制 压力
0.8 0.6
1
0.4
0
0.2
85.5 86.0 86.5 87.0 87.5 88.0 88.5 89.0 89.5
0.0
300 250 200 150 100 50
0
300 250 200 150 100 50
0
Time(secs)
20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@Q1.RN_4
P1泵流量
20110414CLG925E_4.sif - CLG925E@Q2.RN_4
P2泵流量
Computed(L/min)