卷纜控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械工程領(lǐng)域，特別涉及卷纜控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力牽引工程車輛多用于礦山工程和隧道工程，其具有環(huán)境適應(yīng)性強、噪聲低、零 排放、使用及維護成本低、設(shè)備利用率及作業(yè)效率高等諸多優(yōu)點，因此在各類礦山中得到廣 泛使用，并為企業(yè)贏得了良好的經(jīng)濟效益。
[0003] 電力牽引工程車輛的動力源來自高壓供電，工作過程中需拖動電纜行走，卷纜收 放與車速同步技術(shù)是其關(guān)鍵核心技術(shù)。
[0004] 卷纜收放與車速同步具有以下作用：一是保證電纜收放跟隨車體移動；二是降低 電纜破損率及安全隱患。由于工作環(huán)境惡劣，電纜長期拖拽與剮蹭，很容易損壞。電纜張力 控制極為重要，電纜張力過大，則容易拉伸變形甚至扯斷；電纜張力過小，則容易松動打結(jié) 甚至遭到碾壓；電纜張力波動較大，則會加劇電纜的甩動與磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明需要解決的一個問題是：卷纜在收纜或放纜過程中電纜張力不恒定。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種卷纜控制系統(tǒng)，包括：編碼器，用于測量卷揚 旋轉(zhuǎn)的角度值Θ，并將所述角度值Θ傳輸至控制器；加速度傳感器，用于測量車輛行駛的 加速度a，并將所述加速度a傳輸至所述控制器；第一壓力傳感器，用于測量馬達第一油口 的第一壓力P1，并將所述第一壓力P1傳輸至所述控制器；第二壓力傳感器，用于測量馬達第 二油口的第二壓力P2，并將所述第二壓力P2傳輸至所述控制器；以及控制器，根據(jù)所述角度 值Θ和所述加速度a獲得期望的馬達壓差Pwa，并輸出調(diào)節(jié)信號至液壓控制裝置，調(diào)節(jié)所 述液壓控制裝置輸出液壓油的流量與壓力，使得實際的馬達壓差基本等于期望的馬達 壓差Pwa ;其中，馬達壓差為第一壓力P :減去第二壓力P 2的差值。
[0007] 在一些實施例中，所述控制器根據(jù)所述角度值Θ、卷揚規(guī)格尺寸和電纜直徑D獲 得卷揚半徑的變化對馬達壓差的第一影響壓力值Pr，根據(jù)所述加速度a獲得車速變化對馬 達壓差的第二影響壓力值Pa;以及根據(jù)所述第一影響壓力值PjP所述第二影響壓力值Pji 得期望的馬達壓差Pwa為Pwa = Pc+PR+Pa，其中P。為卷揚空盤時的馬達壓差。
[0008] 在一些實施例中，所述控制器根據(jù)所述角度值Θ計算得到電纜纏繞總?cè)?shù)N為

?其中 表示對一取整數(shù)；根據(jù)所述電纜纏繞總?cè)?shù)N以及卷揚纏繞電 360° 纜的每層圈數(shù)N。計算得到電纜纏繞的層數(shù)M為
【以及根據(jù)電纜纏繞的層數(shù)M、電纜 直徑D、卷揚空盤時的半徑R。以及卷揚空盤時的馬達壓差P。計算得到第一影響壓力值P
其中，所述卷揚規(guī)格尺寸包括：卷揚纏繞電纜的每層圈數(shù)N。和卷揚空 盤時的半徑R。。
[0009] 在一些實施例中，所述控制器根據(jù)所述加速度a計算得到第二影響壓力值匕為P a=kXa ;其中，k為第二影響壓力值與加速度之間的比例系數(shù)。
[0010] 在一些實施例中，所述控制器根據(jù)卷揚的加速收纜狀態(tài)或減速放纜狀態(tài)確定所述 第二影響壓力值Pa為正值，根據(jù)卷揚的加速放纜狀態(tài)或減速收纜狀態(tài)確定所述第二影響壓 力值PaS負值。
[0011] 在一些實施例中，所述控制器根據(jù)編碼器測量的實時角度值逐漸增大判斷卷揚為 收纜狀態(tài)，根據(jù)編碼器測量的實時角度值逐漸減小判斷卷揚為放纜狀態(tài)；以及根據(jù)加速度 為正值判斷車輛加速行駛，根據(jù)加速度為負值判斷車輛減速行駛，以確定卷揚收纜或放纜 時為加速或減速。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種卷纜控制方法，包括：實時獲取卷揚當(dāng)前的工 作狀況以及當(dāng)前實際的馬達壓差；根據(jù)卷揚當(dāng)前的工作狀況計算當(dāng)前期望的馬達壓差；以 及調(diào)節(jié)驅(qū)動馬達的液壓油的流量與壓力，使得當(dāng)前實際的馬達壓差基本等于當(dāng)前期望的馬 達壓差。
[0013] 在一些實施例中，實時獲取卷揚當(dāng)前的工作狀況以及當(dāng)前實際的馬達壓差的步驟 包括：獲得卷揚旋轉(zhuǎn)的角度值Θ、車輛行駛的加速度a、馬達第一油口的第一壓力P1以及馬 達第二油口的第二壓力P2，其中，馬達壓差為第一壓力P1減去第二壓力？2的差值；根據(jù)卷揚 當(dāng)前的工作狀況計算當(dāng)前期望的馬達壓差的步驟包括：根據(jù)所述角度值Θ和所述加速度a 獲得期望的馬達壓差P媚a。
[0014] 在一些實施例中，根據(jù)所述角度值Θ和所述加速度a獲得期望的馬達壓差Pwa的 步驟包括：根據(jù)所述角度值Θ、卷揚規(guī)格尺寸和電纜直徑D獲得卷揚半徑的變化對馬達壓 差的第一影響壓力值Pr，根據(jù)所述加速度a獲得車速變化對馬達壓差的第二影響壓力值Pa; 以及根據(jù)所述第一影響壓力值Pr和所述第二影響壓力值P a獲得期望的馬達壓差P *a為Pw望=PQ+PR+Pa，其中P。為卷揚空盤時的馬達壓差。
[0015] 在一些實施例中，根據(jù)所述角度值Θ、卷揚規(guī)格尺寸和電纜直徑D獲得卷揚半徑 的變化對馬達壓差的第一影響壓力值Pr的步驟包括：根據(jù)所述角度值Θ計算得到電纜纏 繞總?cè)?shù)N為
，其中
表示對
.取整數(shù)；根據(jù)所述電纜纏繞總?cè)?shù)N以 及卷揚纏繞電纜的每層圈數(shù)N。計算得到電纜纏繞的層數(shù)M為
；以及根據(jù)電纜纏繞 的層數(shù)M、電纜直徑D、卷揚空盤時的半徑R。以及卷揚空盤時的馬達壓差P。計算得到第一影 響壓力值匕為
丨其中，所述卷揚規(guī)格尺寸包括：卷揚纏繞電纜的每層圈 數(shù)Ν。和卷揚空盤時的半徑R。。
[0016] 在一些實施例中，根據(jù)所述加速度a獲得車速變化對馬達壓差的第二影響壓力值 步驟包括：根據(jù)所述加速度a計算得到第二影響壓力值P 3為P a= kXa ;其中，k為第 二影響壓力值與加速度之間的比例系數(shù)。
[0017] 在一些實施例中，根據(jù)所述加速度a獲得車速變化對馬達壓差的第二影響壓力值 Pa的步驟還包括：根據(jù)卷揚的加速收纜狀態(tài)或減速放纜狀態(tài)確定所述第二影響壓力值PaS 正值，根據(jù)卷揚的加速放纜狀態(tài)或減速收纜狀態(tài)確定所述第二影響壓力值匕為負值。
[0018] 在一些實施例中，根據(jù)卷揚的加速收纜狀態(tài)或減速放纜狀態(tài)確定所述第二影響壓 力值Pa為正值，根據(jù)卷揚的加速放纜狀態(tài)或減速收纜狀態(tài)確定所述第二影響壓力值P a為負 值的步驟包括：根據(jù)編碼器測量的實時角度值逐漸增大判斷卷揚為收纜狀態(tài)，根據(jù)編碼器 測量的實時角度值逐漸減小判斷卷揚為放纜狀態(tài)；以及根據(jù)加速度為正值判斷車輛加速行 駛，根據(jù)加速度為負值判斷車輛減速行駛，以確定卷揚收纜或放纜時為加速或減速。
[0019] 本發(fā)明中，控制器根據(jù)從編碼器獲得的角度值和從加速度傳感器獲得的加速度得 到期望的馬達壓差，并輸出調(diào)節(jié)信號至液壓控制裝置，調(diào)節(jié)液壓控制裝置輸出液壓油的流 量與壓力，使得實際的馬達壓差基本等于期望的馬達壓差Pwa，從而調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速及 背壓，消除電纜張力波動現(xiàn)象，保證車輛行駛過程中電纜張力恒定，實現(xiàn)卷纜收放與車速同 步，提高電纜使用安全性和使用壽命。
[0020] 通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其 優(yōu)點將會變得