一种链臂锯液压驱动系统、控制方法及链臂锯

技术领域

本发明涉及硬质材料切割作业领域，具体指一种链臂锯液压驱动系统、控制方法及链臂锯。

背景技术

随着石材开采及加工工艺的不断完善和实际需求，链臂锯的应用越来越广泛。目前，石材开采行业通用的链臂锯工艺的驱动装置主要有电力驱动和液压驱动，其中以液压驱动为主，该驱动系统即液压系统，目前石材矿山开采的链臂锯的液压系统为通用液压系统，无法满足石材开采切割过程中实时变化的要求，例如石材硬度不均衡，目前的链臂锯无法根据石材的硬度对切割速度进行实时变化调控，当石材硬度较大时，仍以较高速度对石材进行切割，造成刀齿过早老化，磨损和蹦刃，甚至系统的过载损坏；因此，针对上述缺陷，需要对现有技术进行改进。

目前，有技术采用电气控制的方法对链臂锯的切割参数进行调控，通过PLC连接无线通讯端和监控系统以及操作系统，对执行机构和动力驱动装置进行监控和动作指令的输入，以实现对切割参数的监控和调控，但该种调控方式受周围环境网络的影响，对于无线信号或网络信号较差的地区，该控制系统存在一定的不稳定因素，因此需要一种无需依赖周围环境便可实现切割参数实时调控的链臂锯液压驱动系统和控制方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种链臂锯液压驱动系统，并给出了该驱控系统的控制方法和使用该系统的链臂锯，液压驱动系统可以根据链臂锯负载的变化调节压力和流量，进而调节切割参数，实现了根据工况的切割参数的实时调控，且该调控无需借助电气系统，不受环境信号的影响，适用范围更加广泛。

作为本发明的第一方面，提出了一种链臂锯液压驱动系统，包括：

动力机构，其用于提供驱动力，包括用于为链臂锯的链条提供驱动力的链条动力机构和为臂锯提供驱动力的臂锯动力机构，所述臂锯动力机构包括液压泵；

控制机构，其与所述动力机构连接并包括第一控制机构和第二控制机构，其中所述第一控制机构包括控制阀组、测压软管和测压接头；

执行机构，其包括第一执行机构和第二执行机构，其中所述第一执行机构与所述第一控制机构连接，包括摆臂执行机构和行走执行机构；所述第二执行机构与所述第二控制机构连接，包括翻转执行机构和脚伸缩执行机构；

控制回路，其连接于臂锯动力机构与所述第一控制机构之间，包括以下单元：

获取单元：通过所述第一控制机构获取链臂锯实际负载压力；

比较单元：所述臂锯动力机构将实际负载压力与预设的第一负载压力阈值和第二负载压力阈值进行比较；

调整单元：对所述臂锯动力机构的液压泵的流量和压力调整：

当实际负载压力不大于所述第一负载压力阈值，为稳定输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化以使负载速度保持不变，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第一负载压力阈值，且不大于第二负载压力阈值，为速度波动输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的增加而相应变化以使负载降速，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第二负载压力阈值，为过载保护阶段，所述液压泵停止工作，待机保护；

进一步地，所述链条动力机构用于调节链条的速度和方向。

进一步地，所述第二控制机构包括换向阀组。

进一步地，所述控制机构为油缸或液压马达。

进一步地，所述控制回路还包括警报单元，其为所述调整单元处于过载保护阶段时触发。

作为本发明的第二方面，提出了一种链臂锯控制方法，其采用如上所述的链臂锯液压驱动系统对动力机构和控制机构通过控制回路进行调节并对执行机构的动作进行控制，该链臂锯系统包括：

动力机构，其用于提供驱动力，包括用于为链臂锯的链条提供驱动力的链条动力机构和为臂锯提供驱动力的臂锯动力机构，所述臂锯动力机构包括液压泵；

控制机构，其与所述动力机构连接并包括第一控制机构和第二控制机构，其中所述第一控制机构包括控制阀组、测压软管和测压接头；

执行机构，其包括第一执行机构和第二执行机构，其中所述第一执行机构与所述第一控制机构连接，包括摆臂执行机构和行走执行机构；所述第二执行机构与所述第二控制机构连接，包括翻转执行机构和脚伸缩执行机构；

其控制步骤包括：

负载压力获取：通过所述第一控制机构获取链臂锯实际负载压力；

负载压力比较：所述臂锯动力机构将实际负载压力与预设的第一负载压力阈值和第二负载压力阈值进行比较；

臂锯动力机构调整：所述臂锯动力机构的液压泵的流量和压力调节根据实际负载进行调整：

当实际负载压力不大于所述第一负载压力阈值，为稳定输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化以使负载速度保持不变，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第一负载压力阈值，且不大于第二负载压力阈值，为速度波动输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的增加而相应变化以使负载降速，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第二负载压力阈值，为过载保护阶段，所述液压泵停止工作，待机保护。

进一步地，所述链条动力机构用于调节链条的速度和方向。

进一步地，所述第二控制机构包括换向阀组。

进一步地，所述控制机构为油缸或液压马达。

进一步地，所述控制回路还包括所述警报单元，其为所述调整单元处于过载保护阶段时触发。

作为本发明的第三方面，提出了一种链臂锯，该链臂锯的驱动系统采用上述链臂锯液压驱动系统，并通过上述的控制方法实现对链臂锯切割参数的调节和控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1液压驱动系统可以根据负载变化灵活匹配设备的切割参数，在一定装机功率下，低负载高速工作，高负载降速工作，从而，综合提高整机切割效率，提高易损件的使用寿命，提升设备的整体使用性能。

2链臂锯的切割参数的灵活匹配仅通过该液压驱动系统就可以实现，是继电气控制调控之后的又一种新的调控方式，且该调控方式不受环境信号的影响，适用场景更加广泛。

附图说明

图1为根据本发明实施例的液压系统模块结构示意图；

图2为根据本发明实施例的控制步骤示意图；

图3为根据本发明实施例1的液压系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明进行进一步说明。

实施例1

作为本实施例的第一方面，提出了一种链臂锯液压驱动系统，如图1所示，包括：

动力机构，其用于提供驱动力，包括用于为链臂锯的链条提供驱动力的链条动力机构和为臂锯提供驱动力的臂锯动力机构，所述臂锯动力机构包括液压泵；所述链条动力机构用于调节链条的速度和方向。

控制机构，其与所述动力机构连接并包括第一控制机构和第二控制机构，其中所述第一控制机构包括控制阀组、测压软管和测压接头；所述第二控制机构包括换向阀组。

执行机构，其包括第一执行机构和第二执行机构，其中所述第一执行机构与所述第一控制机构连接，包括摆臂执行机构和行走执行机构；所述第二执行机构与所述第二控制机构连接，包括翻转执行机构和脚伸缩执行机构；所述控制机构为油缸或液压马达，其中用于执行摆臂和行走机构的执行机构为液压马达，用于执行翻转机构和脚伸缩机构的执行机构分别为翻转油缸和支腿油缸；

控制回路，其连接于臂锯动力机构与所述第一控制机构之间，包括以下单元：

获取单元：通过所述第一控制机构获取链臂锯实际负载压力；

比较单元：所述臂锯动力机构将实际负载压力与预设的第一负载压力阈值和第二负载压力阈值进行比较；

调整单元：对所述臂锯动力机构的液压泵的流量和压力调整：

当实际负载压力不大于所述第一负载压力阈值，为稳定输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化以使负载速度保持不变，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第一负载压力阈值，且不大于第二负载压力阈值，为速度波动输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化以使负载降速，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第二负载压力阈值，为过载保护阶段，所述液压泵停止工作，待机保护；

为使得操作人员及时发现过载停机情况，该系统的控制回路还包括所述警报单元，其为所述调整单元处于过载保护阶段时触发，该报警单元应用于设备故障时的报警。

作为本发明的第二方面，提出了一种链臂锯控制方法，如图2所示，其采用如上所述的链臂锯液压驱动系统对动力机构和控制机构通过控制回路进行控制调节并对执行机构的动作进行控制，该链臂锯系统包括：

动力机构，其用于提供驱动力，包括用于为链臂锯的链条提供驱动力的链条动力机构和为臂锯提供驱动力的臂锯动力机构，所述臂锯动力机构包括液压泵；所述链条动力机构用于调节链条的速度和方向；

控制机构，其与所述动力机构连接并包括第一控制机构和第二控制机构，其中所述第一控制机构包括控制阀组、测压软管和测压接头；所述第二控制机构包括换向阀组；

执行机构，其包括第一执行机构和第二执行机构，其中所述第一执行机构与所述第一控制机构连接，包括摆臂执行机构和行走执行机构；所述第二执行机构与所述第二控制机构连接，包括翻转执行机构和脚伸缩执行机构；所述控制机构为油缸或液压马达，其中用于执行摆臂和行走机构的执行机构为液压马达，用于执行翻转机构和脚伸缩机构的执行机构分别为翻转油缸和支腿油缸；

其控制步骤包括：

负载压力获取：通过所述第一控制机构获取链臂锯实际负载压力；

负载压力比较：所述臂锯动力机构将实际负载压力与预设的第一负载压力阈值和第二负载压力阈值进行比较；

臂锯动力机构调整：所述臂锯动力机构的液压泵的流量和压力调节根据实际负载进行调整：

当实际负载压力不大于所述第一负载压力阈值，为稳定输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化以使负载速度保持不变，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第一负载压力阈值，且不大于第二负载压力阈值，为降速输出阶段，所述液压泵的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述液压泵的流量及输出功率随实际负载的变化而相应变化以使负载降速，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第二负载压力阈值，为过载保护阶段，所述液压泵停止工作，待机保护。

作为过载保护及时发现的优化设计，该所述控制回路还包括有所述警报单元，当调整单元处于过载保护阶段时触发报警单元。

作为本发明的第三方面，提出了一种链臂锯，该链臂锯的驱动系统采用上述链臂锯液压驱动系统，并通过上述的控制方法实现对链臂锯切割参数的调节和控制。

如图3所示，给出了本实施例的液压驱动系统结构示意图，包括油箱1、空气过滤器2，液位液温计3，液位传感器4，温度传感器5，油箱加热器6，上述部件为液压泵的现有技术使用部件，其连接和使用在此不过多赘述，本液压驱动系统还包括以下部件：

第一液压泵12，其连接有用于该泵油过滤的第一吸油过滤器7和用于提供源驱动力的第一电机11，并与液压马达14连接，液压马达14配有用于其油过滤的回油过滤器8，并在过滤器和泵之间配有冷却器10；第一液压泵12与液压马达14连接，并在其之间配有第一测压软管和测压接头13，测压阀块15和压力传感器16，上述部件形成了动力机构的链条动力机构，可调节链条的速度和旋转方向。

第二液压泵17连接为其提供源动力的第二电机18，并配有第二吸油过滤器9，上述部件形成了动力机构的臂锯动力机构。

控制阀组19为第一控制机构的主要部件，其连接上述动力机构，且其配有第二测压软管和测压接头20以及压力表21，形成第一控制机构，该控制机构与臂锯动力机构之间形成控制回路。

控制阀组19分别与第一液压马达22-1和第二液压马达22-2和换向阀26连接，其中第一液压马达22-1为摆臂执行机构，其用于执行链臂锯的摆臂使其完成逐步切割动作，第二液压马达22-2连接有第二控制阀23，其构成链臂锯的行走执行机构，用于执行链臂锯的行走动作；换向阀26为第二控制机构的主要部件，其通过阀块25分别与翻转油缸27和支腿油缸29连接，其中翻转油缸27连接有控制阀28，其构成翻转执行机构，用于执行链臂锯的翻转，使链臂处于平行或垂直状态；支腿油缸29构成脚伸缩执行机构，其用于执行链臂锯的支撑腿的高度调节使其位置平衡；控制阀组19还连接有润滑泵24。

控制回路通过所述第一控制机构获取链臂锯实际负载压力，所述臂锯动力机构将实际负载压力与预设的第一负载压力阈值和第二负载压力阈值进行比较，其中第二负载压力阈值大于第一负载压力阈值；当实际负载压力不大于所述第一负载压力阈值，为稳定输出阶段，所述第二液压泵17的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述第二液压泵17的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化，控制阀组19相应进行调节，并进一步控制执行机构以使负载速度，即摆臂执行机构第一液压马达22-1的摆臂速度保持不变，且液压泵的输出功率不大于电机额定功率；

当实际负载压力大于所述第一负载压力阈值，且不大于第二负载压力阈值，为速度波动输出阶段，所述第二液压泵17的压力与所述实际负载压力的变化呈正相关变化，所述第二液压泵17的流量及输出功率随实际负载压力的变化而相应变化，实际负载压力增加，第二液压泵17的流量减小，以使负载降速，即摆臂执行机构第一液压马达22-1的摆臂速度降低，且该液压泵的输出功率不大于电机额定功率或维持在不大于额定功率的恒定功率；

当实际负载压力大于所述第二负载压力阈值，为过载保护阶段，所述第二液压泵17停止工作，待机保护，链臂执行动作待机保护。

为使得操作人员及时发现过载停机情况，该系统的控制回路还包括与警报装置连接，其为所述调整单元处于过载保护阶段时触发，该报警单元应用于设备故障时的报警。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。