本发明涉及斗轮堆取料机械设备领域，具体涉及一种堆取料机变桨液压系统及闭环控制系统。

背景技术：

堆取料机是利用斗轮连续取料，然后利用设备自带的皮带输送机连续堆放物料的轨道式装卸机械。 主要由斗轮机构、回转机构、俯仰机构、大车行走机构、尾车、带式输送机及上部钢结构等组成。 堆取料机的俯仰机构有机械式和液压式两种。 倾斜机构因其结构紧凑、配置灵活、工作可靠、组装方便等优点而得到广泛应用。

变桨机构与主机的连接示意图如图1所示，包括悬臂机构1、液压缸2、变桨铰点3、支撑铰座4和转盘5。通过液压缸2，悬臂1绕俯仰铰接点3转动，调节斗轮的高度，使斗轮能够对不同高度的料堆进行堆放和回收物料。 同时，变桨机构还需要支撑料斗轮、悬臂机构和配重装置的重量。 液压缸2上的负载力随着动臂1位置的变化而变化，导致液压系统的压力和流量不断变化。 当悬臂1处于最低接地位置时，即液压缸2与水平面夹角为θ1时，液压缸2所受的载荷为正，载荷最大。 此时无杆室内压力最大； 当悬臂1上升时，液压缸2产生负载荷，产生拉应力时，液压缸2最高位置与水平面的夹角为θ2。

另外，现有堆取料机变桨液压系统示意图如图2所示。异步电机6驱动恒压变量泵7作为动力源； 恒压变量泵7的输出压力随外部负载变化。 实际运行中，当泵输出压力始终小于泵上调压阀设定的压力值时，斜盘位于最大摆角处，泵具有最大排量。 此时恒压变量泵7相当于定量泵； 通过调节比例换向阀13和单向节流阀14的开度来控制液压缸2的流量； 但这种变桨液压系统是节流控制系统，存在节流和溢流损失，效率低，系统温度升高。

目前，大多数工作面依靠手动操作来调节悬臂的高度。 但操作人员很难通过目视准确判断悬臂运动的垂直高度是否已到达指定位置，影响堆垛和取料的效率。 堆取料机悬臂俯仰过程中，一般要求液压缸2的运动速度控制在0.7m/min左右。 同时，要求严格控制悬臂1运动的垂直高度，即液压缸2的垂直位移。 变桨机构上负载的不断变化导致液压系统的压力、流量和活塞速度不断变化。 液压系统的控制方式为开环控制，决定了该液压系统无法实现对液压缸2的速度和悬臂1的垂直位移的精确控制。

现场调试时，需要精确调节比例换向阀13和单向节流阀14的开度。 当悬臂1上升时，带动液压缸2的活塞伸出。 比例换向阀13的开度越大，活塞伸出得越快。 但现有的恒压变量泵结构复杂，变量机构惯量大，响应速度慢。 此时恒压变量泵7不再能够提供活塞运动速度所需的流量，造成泵出口处出现真空，也无法提供液控单向阀19的反向开启压力，导致活塞短时间暂停，液压缸“爬行”。 》现象。当悬臂1下降时，带动液压缸2的活塞回缩，在外载荷作用下，液压缸无杆腔产生较大的背压。如果比例换向阀的阀开度13和单向节流阀14较小，无杆腔油不能快速流回油箱，这将进一步增加无杆腔的背压，对系统的可靠性和安全性构成威胁。

为此，有必要研究一种新型堆取料机变桨液压系统及其控制方法，能够有效减少系统能量损失，实现液压缸速度和悬臂垂直位移的精确控制。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点大连焊工招聘，本实用新型的目的是提供一种堆取料机变桨液压系统，以解决现有堆取料机变桨液压系统能量利用率低、无法准确定位的问题。调整液压系统。 针对流量问题，通过控制变桨液压缸的速度和悬臂垂直位移来满足设计要求，确保堆取料机高效、稳定、可靠地运行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种堆取料机变桨液压系统，其特征在于包括：

控制堆取料机悬臂俯仰机构动作的主回路，为液控单向阀提供反向开启压力的液控单向阀控制回路，以及系统工作时给系统提供动力的手动控制。断电或故障。 电路; 其中机械设备制造，主回路包括与取料机悬臂俯仰机构连接的液压缸、与液压缸连接控制液压缸举升动作的第一电磁换向阀、以及控制取料机悬臂俯仰机构举升动作的第一电磁换向阀。液压缸。 第一单向阀与换向阀连接以防止油倒流，第一溢流阀与第一单向阀连接为主回路提供过压保护，第一单向阀与第一单向阀连接以防止油倒流。单向阀。 该阀连接有用于过滤油中杂质的过滤器，过滤器连接有定量泵，定量泵连接有变频电机，驱动定量泵为系统提供动力，其中两个连接分别到定量泵。 第一电磁换向阀连接液压控制单向阀，防止液压缸因内漏而滑落。 两个液压控制止回阀与每个液压控制止回阀一一对应地连接，以防止活塞杆膨胀或收缩。 利用操作的防爆阀和两组双溢流制动阀来实现在一定条件下，液压缸无杆室内的液压油一部分泄漏回油箱，一部分进入油箱。杆室补充杆室。 双溢流制动阀包括第二单向阀和第二溢流阀。 一定工况是指当液压缸的活塞杆承受一定的载荷并快速下降时，液压缸的无杆腔承受一定的载荷。 压力，同时其杆腔内形成真空状态； 液控止回阀控制电路包括由电机驱动并作为动力源的定量泵，与定量泵连接以避免油倒流。 三个单向阀，第三溢流阀与第三单向阀连接，用于为液控单向阀控制回路提供过压保护，第三溢流阀与液控单向阀连接控制每个第二电磁换向阀的阀与液控止回阀的启闭方向相反； 手动控制电路包括用于手动操作的手动泵，以及与手动泵连接用于为手动控制电路提供过压保护的第三阀。 四个溢流阀，一个控制液压缸举升动作的手动换向阀，一个防止液压缸因内漏而滑落的液压锁。

本实用新型的另一个目的是提供一种堆取料机变桨液压系统闭环控制系统，能够对堆取料机变桨液压系统进行闭环控制，其特征在于包括：

速度传感器，用于检测液压缸的速度信号；

角位移传感器用于检测液压缸的角位移信号；

两个A/D转换模块分别连接速度传感器和角位移传感器，将模拟信号转换为数字信号；

PLC可编程控制器与A/D转换模块连接，通过内置PID对输入的数字信号进行逻辑运算，输出数字控制信号给变频器； 同时，通过PLC可编程控制器28给出第三电磁换向阀和第二电磁换向阀的数字信号来控制第一电磁换向阀或第二电磁换向阀的换向方向，从而实现悬臂的举升动作；

AD/A转换模块与PLC可编程控制器连接，用于将数字信号转换为模拟信号；

变频器23，与D/A转换模块连接，用于根据PLC可编程控制器输出的模拟信号改变变频电机的工作电源频率模式，从而控制变频电机的转速。

以及用于检测变频电机速度信号的旋转编码器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型大大降低了能耗，提高了系统效率； 采用变频器控制变频电机的转速来驱动定量泵，使泵的输出流量适应系统要求，最大限度地减少溢流损失； 并且电磁换向阀的使用减少了节流损失，降低了油品的发热量；

2、由于现有变量泵斜盘的摆角只能限制在一定范围内，限制了调速范围，本实用新型采用变频电机驱动固定泵，将系统调速范围增大到克服上述缺陷；

3、本实用新型采用电磁换向阀，省去了对输送介质要求较高的比例换向阀，降低了对输送介质和过滤精度的要求。

4、避免了电机和液压泵的高速连续运转，从而有效降低系统噪音和零件磨损，提高液压系统的使用寿命和可靠性；

5、本实用新型省去了复杂变量机构的变量泵，提高了系统响应速度，结构更加合理；

6、本实用新型通过变频器内置PID逻辑计算，具有更好的控制特性电焊工厂，实现液压缸速度和悬臂垂直位移的精确闭环控制。

附图说明

图1是现有变桨机构与主机的连接示意图；

图2是现有堆取料机变桨液压系统示意图；

图3是堆取料机变桨液压系统示意图；

图4是闭环控制系统的控制原理框图。

图中： 1.悬臂机构； 2、液压缸； 3、俯仰铰点； 4、支撑铰链底座； 5、转盘； 6、异步电机； 7、恒压变量泵； 8、第四安全阀； 9、手动泵； 10.过滤； 11.第一单向阀； 12.第一安全阀； 13.比例换向阀； 14、单向节流阀； 15.电磁换向阀； 16、单向节流阀； 17、手动换向阀； 18、液压锁； 19、液控单向阀； 20、防爆阀门； 21、第二单向阀； 22、第二安全阀； 23、变频器VFD； 24、变频电机； 25、固定泵； 26、旋转编码器PG； 27、D/A转换模块； 28、PLC可编程控制器； 29.固定泵； 30. 电机； 31、第三单向阀； 32、第三安全阀； 33、第二电磁换向阀； 34、第一电磁换向阀； 35、A/D转换模块； 36、速度传感器； 37.角位移传感器。

详细方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。 显然，所描述的实施例都是本实用新型的实施例。 以上是本实用新型的一些实施例，但不是全部实施例。 基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

随着大型机械设备机械化、自动化技术的不断发展，堆取料机的少用甚至无人化是未来的发展趋势，而堆取料机设备的机械化、自动化是实现这一趋势的必要条件。 针对上述背景，本实用新型提出了一种堆取料机俯仰液压系统，它是对现有堆取料机俯仰液压系统的改进。 具体地，现有堆取料机变桨液压系统的控制方式为开环控制。 其动力源一般采用异步电动机驱动恒压变量泵，通过调节比例换向阀和单向节流阀来调节阀门开度。 利用液压缸的流量来控制液压缸的伸缩速度； 根据操作者的目视判断来调节悬臂的高度。 同时，现有的斗轮堆取料机变桨液压系统还存在能量利用率低、液压缸速度和悬臂高度控制精度一般等问题。 无法实现堆取料机变桨液压系统液压缸速度和悬臂垂直位移的控制。 要求，从而影响堆取料机的工作效率和可靠性。

本实用新型提出了一种堆取料机变桨液压系统，利用变频器控制变频电机的转速来驱动定量泵，使泵的输出流量满足系统要求。 同时采用电磁换向阀控制液压缸的伸缩动作。 ，该系统是直接驱动式音量控制电液系统。 与现有堆取料机变桨液压系统相比，定量泵比变量泵更可靠，泵调速系统更节能。 这种新型液压系统具有灵活的变频电机控制、功耗低、效率高。 、噪音低、结构简单等优点； 变频电机驱动定量泵，增大系统调速范围； 将比例换向阀改为电磁换向阀，降低了对输送介质和过滤精度的要求； 电机工作方式由连续工作改为间歇工作，有效降低系统噪音和机器部件磨损，提高部件使用寿命。

本实用新型堆取料机变桨液压系统如图3所示，由主回路、液压单向阀控制回路、手动控制回路组成。

主电路用于控制堆取料机悬臂俯仰机构的动作，包括变频电机24、计量泵25、过滤器10、第一单向阀11、第一溢流阀12。 、第一电磁换向阀34、液控单向阀19、防爆阀20、第二单向阀21、第二溢流阀22和液压缸2； 变频电机24驱动定量泵25为系统提供动力，过滤器10用于过滤油中的杂质，第一单向阀11用于防止油回流，第一溢流阀12提供主回路过压保护，第一电磁换向阀34用于控制液压缸的举升动作。 控制单向阀19(包括液控单向阀19-1和液控单向阀19-2)用于防止液压缸因内漏而滑落。 当系统压力过高、管道破裂时，防爆阀20起到保护作用，防止活塞杆伸缩动作。 第二单向阀21和第二溢流阀22形成双溢流制动阀(双溢流制动阀包括第二单向阀21和第二溢流阀20)。 第二溢流阀22)，当液压缸活塞杆承受较大载荷并迅速下降时，无杆腔承受较大压力，有杆腔内形成真空。 此时，无杆腔内的液压油部分泄漏回油箱，无杆腔内的液压油部分泄漏回油箱。 它通过相应的第二单向阀进入杆腔，向杆腔补充水分。

液控单向阀控制回路用于为液控单向阀19-1、19-2提供反向开启压力。 它由定量泵29、电机30、第三单向阀31、第三安全阀32、第二电磁换向阀33组成。 电机30驱动定量泵29作为动力源，第三单向阀31用于防止油倒流，第三溢流阀32为液控单向阀回路提供过压保护。 其中，第二电磁换向阀33用于控制液控止回阀19-1、19-2的反向开闭。 之所以设计液控止回阀控制回路，是为了避免因外部负载变化而导致问题的发生。 液压系统无法提供液控单向阀19-1、19-2的反向开启压力，导致活塞在短时间内暂停，液压缸“爬行”。

手动控制电路用于在系统断电或出现故障时为系统提供电源； 包括第四溢流阀8、手动泵9、手动换向阀17和液压锁18，其中第四溢流阀8为手动控制回路提供超压保护，手动换向阀17用于控制液压缸的升降动作，并通过液压锁18防止液压缸因内漏而滑落。

上述液压系统的工作过程为：当悬臂机构1向上运动时，电磁铁YH1、YH4同时得电； 主回路中的变频电机24驱动定量泵25旋转，为系统提供动力，液压油依次通过过滤器10。 、第一止回阀11、左第一电磁换向阀34、液控止回阀19-1、两个防爆阀20-1、20-3分别进入液压缸2-1、2-在2的无杆腔内，压力油推动液压缸2-1、2-2的活塞向上运动堆取料机俯仰液压系统图，实现悬臂的上升。 液压缸2-1、2-2有杆腔内的油液经过两个防爆阀20-2、20-4、左位液控单向阀19-2和第一电磁换向阀34流回油箱； 液控单向阀控制回路为液控单向阀19-2提供反向开启压力。 马达30驱动定量泵29，作为液压控制单向阀控制回路的动力源。 油依次经过单个三通阀31和右侧的第二电磁换向阀33，流入液压控制单向阀19-2的控制油中。 端口，导致液压控制止回阀 19-2 反向打开。

当悬臂机构1进行下降动作时，电磁铁YH2、YH3同时得电； 主电路中的变频电机24驱动定量泵25旋转，为系统提供动力。 液压油经过过滤器10、第一单向阀11、第一电磁换向阀34右位、液控单向阀19-2、两个防爆阀20-2、20-2。 4个分别进入液压缸2-1和2-2的有杆室，并在悬臂活塞自重和压力油的推动作用下，液压缸2-1和2-2的活塞向下移动，实现悬臂的下降； 液压缸2-1、2-2无杆腔内的油液经过两个防爆阀20-1、20-3、液控单向阀19-1、第一电磁换向阀34流回油箱； 液控单向阀控制电路为液控单向阀19-1提供反馈。 电机30驱动定量泵29至开启压力，作为液压控制单向阀控制回路的动力源。 油依次经过第三单向阀31和第二电磁换向阀33左位，流入液控单向阀19-1的控制口，使液控单向阀19- 1 向相反方向打开。

在停电或系统故障等紧急情况下，操作人员手动实现手动泵9和手动换向阀17的动作； 当悬臂上升动作时，液压油从手动泵9流入手动换向阀17右侧位置，手动换向阀17、液压锁18和两个防爆阀20-1和20-3分别进入液压缸2-1和2-2的无杆室。 压力油推动液压缸2-1、2-2的活塞向上运动。 实现悬臂的上升； 液压缸2-1、2-2有杆腔内的油分别通过两个防爆阀20-2、20-4、液压锁18、手动换向阀17流回油箱。 当悬臂下降动作时，液压油从手动泵9流入手动换向阀17、液压锁18和两个防爆阀20-2、20-4左侧位置，并进入分别为液压缸2-1和2-2。 有杆腔。 在悬臂和活塞的自重以及压力油的推动下，液压缸2-1、2-2的活塞向下运动，实现悬臂的下降； 液压缸2-1、2-2无杆腔油。 液体分别经两个防爆阀20-1、20-3、液压锁18、左位手动换向阀17流回油箱。

上述过程对应的液压传动基本公式：

悬臂上升过程中液压缸的速度为：

悬臂下降过程中液压缸的速度为：

式中，q——液压缸输入的流量（m3/s）；

D——活塞直径（m）；

d——活塞杆直径（m）。

对于变桨液压缸，要求在举升过程中匀速运动。 根据上式可知，变桨液压缸的活塞面积D和活塞杆面积d均为常数。 调节液压缸的输入流量q，使v1=v2。 因此，通过改变泵的转速，可以改变液压缸的输入流量，从而控制液压缸的速度。

例如图1中，液压缸与水平面的夹角为θ，则液压缸的垂直位移为：H=v·sinθ·t 式中，v——液压缸运动速度（m/s）； t——液压缸动作时间（s）。

其运动过程中，悬臂和液压缸的垂直位移相等； 当悬臂上升和下降时，液压缸与水平面的夹角θ不断变化。 角位移传感器37实时检测液压缸与水平面之间的角度信号，并调整液压缸与水平面之间的角度。 运动时间t即可实现对液压缸垂直位移的控制，从而实现悬臂垂直位移的精确控制。

本实用新型的另一个目的是提供一种堆取料机变桨液压系统闭环控制系统，能够对堆取料机变桨液压系统进行闭环控制，其特征在于包括：

速度传感器36，用于检测液压缸的速度信号；

角位移传感器37，用于检测液压缸的角位移信号；

两个A/D转换模块35-1和35-2分别与速度传感器和角位移传感器连接，将模拟信号转换为数字信号；

PLC可编程控制器28与A/D转换模块连接，通过内置PID对输入的数字信号进行逻辑运算，输出数字控制信号给变频器； 同时，通过PLC可编程控制器28提供第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的数字信号，用于控制第一电磁换向阀或第二电磁换向阀的方向，从而实现悬臂的举升动作；

AD/A转换模块27与PLC可编程控制器连接，用于将数字信号转换为模拟信号；

变频器23，与D/A转换模块连接，用于根据PLC可编程控制器输出的模拟信号改变变频电机24的工作电源频率，从而控制变频电机的转速。

旋转编码器26，用于检测变频电机的速度信号。

堆取料机变桨液压系统闭环控制系统具体控制框图如图4所示。PLC可编程控制器28输出数字控制信号，经D/A转换为数字信号模块27再输入至变频器23； 变频器23控制变频电机24的转速，从而控制定量泵25的转速。 同时PLC可编程控制器28给出第二电磁换向阀33和第一电磁换向阀34对应的数字信号，控制换向阀方向，实现悬臂的升降动作。 速度传感器36检测液压缸2。速度信号通过A/D转换模块35-1转换为数字信号。 角位移传感器37通过A/D转换模块35-2将检测到的液压缸2的角位移信号转换为数字信号，而旋转编码器26同时将可变频率电动机的检测到的速度信号返回PLC可编程控制器28，然后在PID逻辑操作后输出控制信号，并最终实现了对液压缸2速度和悬臂1的垂直位置的闭环控制。

当前实用程序模型的另一个对象是为堆栈器和回收器的螺距液压系统提供闭环控制方法，该方法可以在堆栈器和回收商的螺距液压系统上执行闭环控制。 其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.通过PLC可编程控制器输出数字控制信号。 通过D/A转换模块将数字控制信号转换为相应的模拟信号，然后输入转换器。 频转换器控制可变频率电动机的速度以实现定量泵。 控制旋转速度； 同时，PLC可编程控制器为第一个电磁倒车阀和第二个电磁逆转阀提供了数字信号，以控制第一个电磁倒车阀或第二个电磁倒车阀的方向。 行动;

步骤2.通过速度传感器将液压缸的检测到的速度信号通过A/D转换模块转换为数字信号，并通过A/D转换模块将检测到的液压缸的角位移信号转换为数字信号通过角位移传感器。 通过旋转编码器检测到可变频率电动机的速度信号。 以上三个信号被馈回PLC可编程控制器。 PLC可编程控制器在预设PID逻辑操作后输出相应的控制信号，以实现液压缸速度的控制。 和闭环控制悬臂机构的垂直位置。

该设计中提出的控制方法可监视液压缸的速度，液压缸的角位移以及可变频率电动机的速度，并将其馈回给PLC可编程控制器，并使用内置的PID逻辑操作以控制变频器的输入信号堆取料机俯仰液压系统图，以控制可变频率电动机的速度。 ，最终实现了对液压缸速度和悬臂垂直位移的闭环控制。 总而言之，实用程序模型具有简单控制方法的优势，可以确保堆叠器和回收商可以有效，稳定和可靠地运行。

以上仅是当前实用程序模型的首选特定实施例，但是当前实用程序模型的保护范围并不有限。 在当前公用事业模型披露的技术范围内，任何熟悉技术领域的人都可以根据当前的公用事业模型实施当前的实用程序模型。 新颖的技术解决方案及其创造性概念如果等效地替换或更改，则应包括在当前公用事业模型的保护范围中。