一种防爆阀的主动安全控制系统及方法与流程

本发明涉及工程机械，具体是一种防爆阀的主动安全控制系统及方法。

背景技术：

1、挖掘机动臂斗杆工作时一直动态运动，油缸管路多采用钢管加软管的连接方式，液压软管属于胶管范畴。为了保证挖掘机的挖掘力，一般工作装置主管路的压力很高，能达到34-38mpa。在一些碎石比较多的工况或者软管使用时间较长时，液压软管会因碰伤或者老化出现爆裂现象。管路爆裂时，动臂、斗杆会因为压力的消失迅速下落。据测试，38吨挖掘机的动臂全伸出、斗杆外摆至极限、铲斗外摆至极限，铲斗齿尖离地面垂直距离高达11m，迅速操作动臂下降手柄至动臂下降先导压力最大（0.5s内完成），动臂从最高点至地面的时间仅需2.6s左右。如果此时软管爆裂，工作装置会以极快的速度迅速掉落至地面，由于此时油缸完全泄压，下降时间会比操作手柄时的下降时间还短。

2、目前，挖掘机所使用的防爆阀控制方法是一种被动的控制方法，防爆阀安装在动臂油缸大腔或者斗杆油缸小腔上；动臂防爆阀和斗杆防爆阀效果一致。以动臂为例，防爆阀装在动臂油缸大腔油口，防爆阀主要有两种状态，一种状态是，在手柄有动臂下降动作时，防爆阀先导口建压，防爆阀主油路中锥阀（单向阀）打开，油缸大腔工作油经防爆阀回到主阀；第二种状态是，除了动臂下降动作以外，防爆阀先导口无压力，防爆阀主油路中锥阀（单向阀）处于关闭状态，主阀到油缸大腔油路导通，而油缸大腔到主阀油路关闭，即工作油可以经防爆阀进入动臂油缸大腔，但是油缸大腔工作油无法进入主阀。因此，在无动臂下降动作时，动臂大腔管路爆裂，管路压力瞬间降为零，因装在油缸大腔油口的防爆阀作用，油缸大腔处于保压状态，工作装置不会因此迅速下降，可有效避免伤人事件。然而，当操作手在做动臂下降的同时，动臂大腔管路爆裂，而操作手因突发情况未及时将动臂下降动作停止，此时工作装置就会迅速下降，风险极大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种操作简单、效果良好的一种防爆阀的主动安全控制系统及方法。

2、本发明是以如下技术方案实现的：一种防爆阀的主动安全控制系统，包括主阀，所述主阀连接有油缸，在需要进行安全控制的动作下，所述油缸的出油端通过防爆阀与主阀连接在一起，所述油缸的进油端设有压力传感器ⅱ，所述油缸连接有执行元件；所述主阀和防爆阀的先导油路均通过手柄控制，所述防爆阀的先导油路上设有电磁阀，还包括控制器，所述控制器的输入端连接压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ，所述压力传感器ⅰ设置在手柄上用于检测先导压力，所述控制器的输出端连接有电磁阀和仪表。

3、其进一步是：所述油缸为动臂油缸时，防爆阀设置在动臂油缸的大腔，压力传感器ⅱ设置在动臂油缸的小腔，压力传感器ⅰ用于检测动臂下降先导压力。

4、所述油缸为斗杆油缸时，防爆阀设置在斗杆油缸的小腔，压力传感器ⅱ设置在斗杆油缸的大腔，压力传感器ⅰ用于检测斗杆内收的先导压力。

5、所述防爆阀的开启压力、手柄的开启压力和主阀开启压力依次递增。

6、所述电磁阀的动作由控制器根据压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ的信号控制。

7、一种防爆阀的主动安全控制系统的控制方法，在需要进行安全控制的动作下，包括动臂下降和斗杆内收，进行如下步骤：

8、s1、操作手柄，控制主阀的先导油控制主阀阀芯开启；

9、s2、电磁阀的开启需经控制器判定，满足要求方可开启；

10、s3、手柄动作使压力传感器ⅰ产生压力信号，该信号输入控制器；

11、s4、油缸进油端管路上的压力传感器ⅱ产生压力信号，该信号输入控制器；

12、s5、控制器判断压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ的压力信号；

13、s6、如满足判定要求则控制电磁阀开启，防爆阀打开，执行机构动作，油缸进油端进油，出油端经防爆阀和主阀返回油箱，动作结束；

14、s7、如不满足判定要求则控制电磁阀关闭，仪表报警同时油路不通，动作结束。

15、步骤s5中，压力传感器ⅰ采集到的压力信号记为a，若a≤手柄开启压力，则动作结束；若a＞手柄开启压力，则根据压力传感器ⅱ的压力信号进行下一步动作判断。

16、压力传感器ⅱ采集的油缸进油端压力信号记为b，正常动作时进油端压力值记为b1，若b＞b1，电磁阀开启；若b≤b1，电磁阀关闭。

17、本发明具有以下优点：本发明的一种防爆阀的主动安全控制系统及方法，通过控制器检测手柄动臂下降、斗杆内收动作和动臂油缸小腔压力、斗杆油缸大腔压力，精准识别动臂下降、斗杆内收动作及管路中实时压力的变化，通过程序判定，主动识别管路爆裂风险，及时停止车辆动作，降低在管路爆裂时因人为操作不及时造成的动作失控安全隐患。

技术特征：

1.一种防爆阀的主动安全控制系统，其特征在于：包括主阀，所述主阀连接有油缸，在需要进行安全控制的动作下，所述油缸的出油端通过防爆阀与主阀连接在一起，所述油缸的进油端设有压力传感器ⅱ，所述油缸连接有执行元件；所述主阀和防爆阀的先导油路均通过手柄控制，所述防爆阀的先导油路上设有电磁阀，还包括控制器，所述控制器的输入端连接压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ，所述压力传感器ⅰ设置在手柄上用于检测先导压力，所述控制器的输出端连接有电磁阀和仪表。

2.如权利要求1所述的一种防爆阀的主动安全控制系统，其特征在于：所述油缸为动臂油缸时，防爆阀设置在动臂油缸的大腔，压力传感器ⅱ设置在动臂油缸的小腔，压力传感器ⅰ用于检测动臂下降先导压力。

3.如权利要求1所述的一种防爆阀的主动安全控制系统，其特征在于：所述油缸为斗杆油缸时，防爆阀设置在斗杆油缸的小腔，压力传感器ⅱ设置在斗杆油缸的大腔，压力传感器ⅰ用于检测斗杆内收的先导压力。

4.如权利要求1所述的一种防爆阀的主动安全控制系统，其特征在于：所述防爆阀的开启压力、手柄的开启压力和主阀开启压力依次递增。

5.如权利要求1所述的一种防爆阀的主动安全控制系统，其特征在于：所述电磁阀的动作由控制器根据压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ的信号控制。

6.一种使用权利要求1所述的防爆阀的主动安全控制系统的方法，其特征在于：在需要进行安全控制的动作下，包括动臂下降和斗杆内收，进行如下步骤：

7.如权利要求6所述的防爆阀的主动安全控制系统的控制方法，其特征在于：步骤s5中，压力传感器ⅰ采集到的压力信号记为a，若a≤手柄开启压力，则动作结束；若a＞手柄开启压力，则根据压力传感器ⅱ的压力信号进行下一步动作判断。

8.如权利要求7所述的防爆阀的主动安全控制系统的控制方法，其特征在于：压力传感器ⅱ采集的油缸进油端压力信号记为b，正常动作时进油端压力值记为b1，若b＞b1，电磁阀开启；若b≤b1，电磁阀关闭。

技术总结一种防爆阀的主动安全控制系统及方法，主阀连接有油缸，在需要进行安全控制的动作下，油缸的出油端通过防爆阀与主阀连接在一起，进油端设有压力传感器Ⅱ；主阀和防爆阀的先导油路均通过手柄控制，防爆阀的先导油路上设有电磁阀，还包括控制器，控制器的输入端连接压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ，所述压力传感器Ⅰ设置在手柄上用于检测先导压力，输出端连接有电磁阀和仪表。本发明通过控制器检测手柄动臂下降、斗杆内收动作和动臂油缸小腔压力、斗杆油缸大腔压力，精准识别动臂下降、斗杆内收动作及管路中实时压力的变化，通过程序判定，主动识别管路爆裂风险，及时停止车辆动作，降低在管路爆裂时因人为操作不及时造成的动作失控安全隐患。技术研发人员：赵瑶瑶,苗衡,张磊受保护的技术使用者：徐州徐工挖掘机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9