[發明專利]一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統

在審

• 申請號: 202210136355.8
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114439070A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 陳一民;蔣艷;宋力
• 申請（專利權）人: 西安方元明鑫精密機電制造有限公司
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;E02F3/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統，涉及工程車輛中挖掘機的技術領域，包括可編程控制器、電源管理系統、伺服驅動器、斗桿電動缸、鏟斗電動缸、動臂電動缸、電控箱，所述電源管理系統包括斷路器、電源保護器、電磁濾波器、接觸器、整流濾波電路、保護電路、IGBT、單片機、通訊電路、散熱模塊。本發明的有益效果是利用仿生算法進行三種電動缸速度和推力的多目標優化得出最優的功率匹配關系，從而大幅度提高了挖掘機的節能性以及經濟性，智能化程度高、工作平穩持久、安全可控、環境適應性更強。

技術領域

本發明專利提供一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統，涉及工程車輛技術領域。

背景技術

近年來，挖掘機在礦山、橋梁、農田改造、園林綠化、管道建設、石方工程、采石集料等領域有著廣泛的應用，隨著挖掘機應用領域的不斷擴大，對其作動系統的要求也不斷提高，電動缸是一種精度高、集成性高、環境適應性強、輕污染的電作動系統。目前市場上的挖掘機復雜多樣，都是靠油機作為動力源，存在能耗高、效率低、控制復雜、變參復雜、適應力較差等缺點，無法迅速適應多種惡劣環境，顯然，現有挖掘機的作動系統從開采效率、適應性、節能、智能化程度和性能上都遠不能滿足需求，因此，本發明提供一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統，該系統實現的關鍵是電源的輸入輸出的管理及匹配，采用蓄電池組供電，在電源功率有限的情況下進行功率的合理分配，具有開采效率高、環境適應性強、智能化程度高和節能的優點，很大程度上解決了現有作動系統無法滿足需求的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統，該系統具有開采效率高、環境適應性強、智能化程度高和節能的優點，是真正意義上的純全電化挖掘機用電動缸功率匹配控制系統。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統，其特征在于，包括可編程控制器、電源管理系統、斗桿驅動器、鏟斗驅動器、動臂驅動器、斗桿電動缸、鏟斗電動缸、動臂電動缸、電控箱，所述電源管理系統包括單片機、斷路器、接觸器、IGBT、電磁濾波器、電源保護器、整流濾波電路、保護電路、通訊電路、散熱模塊。

電動缸的工作原理是所述電機與齒輪箱或減速器之間設置聯軸器或鍵，將所述電機輸出的動力傳遞至絲杠副，所述絲杠副通過軸承座組件支撐旋轉，絲杠螺母在導向鍵約束下帶動推桿作直線運動，所述推桿帶動負載進行伸出、縮回運動；電機通過同步帶輪、齒輪、渦輪蝸桿等傳動機構帶動絲杠轉動，具有配合靈活、安裝容易，設定簡單、使用方便，另外還具有強度高、回程間隙小、壽命長、控制性能好、控制精度高、維護方便且成本低等特點。缸筒內壁對稱設有鍵槽，進行所述推桿軸向限位，在缸筒的兩端極限位置設有電氣限位的機械接口；絲杠副采用滾珠絲杠，將旋轉運動轉化為直線運動，在螺母和絲杠中間的滾動元件為滾珠，滾珠絲杠的優勢在于能夠提供超高的傳動效率。

所述電源管理系統的供電電源采用有濾波器的電源輸入接口，且內部設有電源轉換模塊，使挖掘機更適用于與各類電源匹配，在運行過程中有更好的抗干擾能力。電源管理系統還可以為驅動器提供動力電和控制電，并且對于系統的電源進行開關控制管理，對各輸入、輸出接口的電壓、電流等狀態信息進行監控。

所述可編程控制器實現三支電動缸的伸出與縮回并且能夠協同工作，控制器根據仿生算法進行三種電動缸速度、推力的多目標優化，得出最優的速度和推力，得出最優的功率匹配關系，從而使得功率輸出的效益最大化，可編程控制器可選擇的廠商有：匯川、安川、三菱、倫茨、西蒙子、倍福、貝加萊等。

所述驅動器的環境溫度適用于零下40攝氏度到零上65攝氏度，內置速度環、位置環可實現所述一種基于可編程控制器的挖掘機用電動缸功率匹配控制系統的速度及位置控制，通過內部最大電流的限制保護，可實現所述挖掘機的安全保護，通過所述電機驅動器將報警信號引出，外接報警指示燈。