本发明涉及一种可回转工程机械回转控制方法 ， 具体地， 涉及一种可 回转工程机械回转恒功率控制方法。 在此基础上， 本发明涉及一种用于实 现所述回转恒功率控制方法的回转恒功率控制 系统。 此外， 本发明还涉及 一种包括所述回转恒功率控制系统的可回转工 程机械。 背景技术

可回转工程机械在工程机械领域应用广泛， 其主要分为上车和下车两 部分， 其中上车部分主要包括回转机构和安装在回转 机构的回转台上的作 业机构。 典型地例如汽车起重机， 在汽车起重机工作过程中， 为了扩大作 业范围， 增强作业的灵活性， 起重机吊臂通常安装在回转机构的回转台上， 这样在回转台受到驱动旋转时， 起重机吊臂起吊重物随同回转台旋转。

但是， 可回转工程机械在回转作业过程中， 常常因为种种原因 （例如 控制方法不完善、 轻载等） 出现回转速度过大等缺陷， 这是非常危险地。 众所周知地， 例如对于汽车起重机而言， 如果工作幅度较大， 回转台在吊 臂起吊有重物的状态下回转时会产生很大的向 心力， 这容易造成汽车起重 机侧倾、 甚至翻倒， 尤其是重物重量较大时更是如此。 为此， 现有技术中 主要通过限制可回转工程机械的最大回转速度 来克服上述缺陷。

例如， 中国发明专利申请 CN101219758A公开了一种防止可回转工程 机械倾覆的最大回转速度限制方法。 参见图 1和图 2所示， 在起重机的回 转机构工作时， 起重机的上车以角速度 ω旋转。 此时， 吊绳对起吊重物除 了产生方向向上的大小与重物的重力 G相等的拉力之外， 还产生水平方向 的指向回转中心的向心力， 该向心力的大小为 F = G x o) ² x ( L! + Lo ) , 其 中， 为重力线距离其踪迹最接近支腿的水平距离， L _Q 为支腿到起重机的 回转中心的距离， 两者相加为工作幅度。 该向心力对起重机产生的反作用 力产生使得起重机趋于倾覆的动态倾翻力矩。 为了防止动态倾翻力矩过大 而导致起重机倾覆， 所述限制方法主要包括如下步骤： 读取当前状态下该 回转工程机械的稳定力矩和静态倾翻力矩， 并根据两者的差值计算出动态 倾翻力矩空间 T _dmax ， 即 T _dmax =稳定力矩 -静态力矩； 根据所述动态倾翻力矩 空间 T _dmax ， 根据公式" ， 计算出最大允许回转速度 " _max ， 其 中 G为起重重量， L为工作幅度， H为动态力的作用距离； 上述三个参数 均通过起重机上相应的传感器获得； 根据最大允许回转速度《 _max 和回转减 速机的减速比 i，计算回转液压马达的最大允许转速 n _mmax; 控制回转液压马 达的转速在该最大允许转速 n _mmax 之下。

但是， 上述专利申请最大回转速度的限制方法以稳定 力矩和静态倾翻 力矩为基准值从 '倾覆' 的安全角度和静态的角度提出了回转机构的最 大 回转速度限制方法， 并未涉及到回转过程中相同工作幅度下不同重 量重物 之间的最大回转线速度的不同以及不同工作幅 度下相同重量重物之间的最 大回转线速度的不同， 实际上， 现有技术的上述控制方法仍然属于一种比 较粗糙的控制方法， 其无法根据起吊重物的重量以及工作幅度的不 同来针 对性地控制回转机构的转速， 因此控制的精细性和针对性不够。

有鉴于此， 需要提供一种新型的可回转工程机械回转控制 方法及其控 制系统。 发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种可 回转工程机械回转恒功 率控制方法， 该回转恒功率控制方法既能确保可回转工程机 械的安全工作， 又能根据可回转工程机械的起吊重物的重量以 及工作幅度来针对性地控制 回转机构的转速。

在此基础上， 本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种 可回转工 程机械回转恒功率控制系统， 该回转恒功率控制系统既能确保可回转工程 机械的安全工作， 又能根据可回转工程机械的起吊重物的重量以 及工作幅 度来针对性地控制回转机构的转速。

此外， 本发明还要解决的技术问题是提供一种可回转 工程机械， 该可 回转工程机械的回转控制系统不但能够确保可 回转工程机械的安全工作， 而且能根据可回转工程机械的起吊重物的重量 以及工作幅度来针对性地控 制回转机构的转速。

为了解决上述技术问题， 本发明提供一种可回转工程机械回转恒功率 控制方法， 其中， 该回转恒功率控制方法包括如下步骤： 第一步骤： 计算 出回转参考功率 P=MX g X V， 其中 M为起吊重物的质量， 单位为 Kg; g 为重力加速度常数， 即 g=9.8 N/Kg; V为重物回转线速度， 单位为 m/s， 在 可回转工程机械的工作幅度 R 所述可回转工程机械的回转台的半径 r时， V=3; 在所述工作幅度1 >所述回转台的半径 r时， V=3 Xr/R; 第二步骤： 计算出回转台转速 n=PX 9.549/T ， 其中 T 为所述可回转工程机械的回转 驱动装置所连接的减速机的额定输出转矩， 单位为 N * m; 所述回转台转速 n 的单位为转 /分； 第三步骤： 控制所述回转台的实际转速等于所述回转台 转速 n。

具体地， 所述回转驱动装置为回转液压马达， 在所述第三步骤中， 通 过控制向所述可回转工程机械的回转液压马达 的供油流量来控制所述回转 台的实际转速。

具体选择地， 在所述第三步骤中， 通过控制所述可回转工程机械的回 转换向阔的通流口径来控制向所述液压马达的 供油流量。

优选地， 在所述第三步骤中还包括实时地检测所述回转 台的实际转速 是否等于所述回转台转速 n。 在上述控制方法的基础上， 本发明提供一种可回转工程机械回转恒功 率控制系统， 包括回转泵， 该回转泵经由回转换向阔连接于用于通过减速 机驱动回转台的回转液压马达， 以向该回转液压马达供油而实现该回转液 压马达的正反转， 其中， 所述回转恒功率控制系统还包括控制器， 该控制 器电连接于所述回转换向阔， 所述控制器按照如下进程模式控制所述回转 台的实际转速： 首先， 计算出回转参考功率 P=M X g X V， 其中 M为起吊重 物的质量， 单位为 Kg; g为重力加速度常数， 即 g=9.8 N/Kg; V为重物回 转线速度， 单位为 m/s， 在所述可回转工程机械的工作幅度 R 该可回转工 程机械的回转台的半径 r时， V=3 _; 在所述工作幅度1^>所述回转台的半径 r时， V=3 Xr/R; 其次， 计算出回转台转速 n=P X 9.549/T «， 其中 Τ «为所 述回转液压马达所连接的所述减速机的额定输 出转矩,单位为 Ν · m _; 所述 回转台转速 n的单位为转 /分； 再次， 所述控制器控制所述回转换向阔的通 流口径以控制向所述回转液压马达的供油流量 ， 从而通过控制所述回转液 压马达的转速以使得所述回转台的实际转速等 于所述回转台转速 n。

具体选择地， 所述回转换向阔为电磁比例换向阔或电液比例 换向阔。 具体选择地， 所述回转泵为变量泵。

优选地， 所述回转恒功率控制系统还包括用于检测所述 回转台的实际 转速的转速传感器， 该转速传感器电连接于所述控制器， 以实时地检测所 述回转台的实际转速是否等于所述回转台转速 n。

此外， 本发明还提供一种可回转工程机械， 其中， 该可回转工程机械 包括权利要求 5至 8中任一项所述的回转恒功率控制系统。

具体选择地， 所述可回转工程机械为汽车起重机。

通过上述技术方案， 本发明的回转恒功率控制方法及其控制系统以 回 转参考功率作为基准进行控制， 通过总结实际回转作业参数计算出确保可 回转工程机械安全工作的回转参考功率 P,进而以该回转参考功率为基础计 算出回转台转速 n，进而控制回转台的实际转速等于按照回转� �考功率计算 出的回转台转速 n。 通过本发明的控制方法， 在不同工作幅度 R下， 即使 起吊重物的质量 M相同，其回转台转速 n也不一样；在相同工作幅度 R下， 不同的起吊重物的质量 M也会导致回转台转速 n不一样。 在质量确定的起 吊重物的某一工作幅度下， 回转机构始终以恒定的功率运行， 避免了回转 台转速的波动。 本发明的控制方法既能确保可回转工程机械的 安全工作， 又能根据可回转工程机械的起吊重物的重量以 及工作幅度来针对性地控制 回转机构的转速， 控制的精细性和针对性较好。 按照计算出的 n值回转运 行， 就实现了不同幅度下不同重量下回转性能的恒 功率控制。 也就是说， 本发明的控制方法及其控制系统能有效实现起 重机回转起重作业过程中根 据重物重量和工作幅度的不同， 实现重物回转作业速度 '轻快重缓、 近快 远慢' 的控制目标， 确保回转作业的高效和和整机结构强度的最大 利用。 本发明的可回转工程机械包括上述回转恒功率 控制系统， 因此其同样具有 上述优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施 方式部分予以详细说 明。 附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明 ， 但本发明的保护范围并不 局限于下述附图及具体实施方式。 在附图中：

图 1是现有技术的可回转工程机械最大回转速度� �制方法的流程框图。 图 2是图 1所示的现有技术显示的起重机上车回转时起� �机动态受力 示意图。

图 3是可回转工程机械例如起重机的回转机构在� �吊重物的状态下进 行回转的状态示意图。

图 4是本发明的可回转工程机械回转恒功率控制� �法的流程框图。 图 5是本发明的可回转工程机械回转恒功率控制� �统的结构原理图 附图标记说明：

1起吊重物; 2吊绳；

3吊臂； 4回转台；

5支腿； 6控制器；

7转速传感器； 8回转泵；

9电磁比例换向阔； 10回转液压马达；

11油箱； M重物质量；

V重物回转线速度; n回转台转速；

R工作幅度。 具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详 细说明， 应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释 本发明， 本发明的保护范围 并不局限于下述的具体实施方式。

首先需要说明的是， 尽管在下文的说明中主要以起重机为例进行描 述， 但对于本领域技术人员显然地， 本发明的回转恒功率控制方法及其控制系 统可以广泛地适用于各种需要起吊重物的可回 转工程机械， 例如单斗挖掘 机等。 此外， 在下文的说明中， 对于一些公知的技术内容将适当予以简略 描述。

参见图 3所示， 在可回转工程机械， 例如汽车起重机工作时， 安装在 回转台 4上吊臂 3跟随回转台 4一起旋转， 起吊重物 1通过吊绳 2悬吊在 吊臂 3 的端部， 为了增强汽车起重机回转工作时的稳定性， 汽车起重机在 起吊重物时一般需要通过支腿 5支撑到地面上。 在回转时， 回转台 4的回 转台转速为 n (通常也可以标记为 _n ， 即单位为转 /分）， 重物质量为 M， 重物回转线速度为 V，工作幅度为 R。这种回转状态对于本领域技术人员是 公知的， 对此不再赘述。

下面描述本发明的回转恒功率控制方法。 参见图 4所示， 本发明的回 转恒功率控制方法包括如下步骤：

首先， 在第一步骤 S101 中， 计算出回转参考功率 P=M X g X V， 在此 需要说明的是， 该回转参考功率的计算公式是发明人通过总结 工程回转作 业的实际参数并考虑起吊重物的惯性等因素得 出的参考公式， 并不严格符 合功率计算原理。

其中 M为起吊重物 1的质量， 单位一般为 Kg; g为重力加速度常数， 即 9.8N/Kg; V为重物回转线速度， 单位为 m/s。 根据工程作业实践以及国 家起重作业安全标准， 在各种工作幅度下， 重物回转线速度通常不应当大 于 3m/s， 从力学分析的角度而言， 对于同一质量的起吊重物而言， 工作幅 度 R (单位为 m) 越大， 产生的离心力 （反作用力即为向心力） 越大， 起 重机侧倾的可能性也就越大， 因此在工作幅度 R增大时， 重物回转线速度 理想地应当减小。 通过总结工程作业实践的现场作业参数发现， 从确保可 回转工程机械安全作业的角度出发， 一般在工作幅度 R 可回转工程机械 的回转台 4的半径 r (单位为 m) 时， 重物回转线速度为 3 m/s是普遍安全 地； 在工作幅度 R>回转台的半径 r时， 通过差值法计算出重物回转线速度 V=3 X r/R。 显然地， 在该第一步骤中计算出的回转参考功率的单位 为 W， 即 N * m/s (牛顿 ·米 /秒）

其次， 在第二步骤 S201中， 在所述回转参考功率 P的基础上， 计算出 回转台转速 n=PX 9.549/T额， 其中 Τ «为可回转工程机械的回转驱动装置所 连接的减速机的额定输出转矩， 单位为 Ν · m (牛顿 ·米） ，显然地， 通过 该公式计算出的所述回转台转速 n的单位为转 /分。 在该第二步骤中， 对于 本领域技术人员显然地， 在回转台 4运行过程中， 假设回转台转速为 n， 则 回转台的实际回转功率为 TX n/9.549, 其中 Τ为回转驱动装置所连接的减 速机提供的扭矩， η为回转台转速， 单位为转 /分)。 由于本发明的控制方法 是以起吊重物 1 为对象， 其将上述能够确保可回转工程机械 （例如汽车起 重机） 安全工作的回转参考功率作为控制基准， 通过调整回转台的实际转 速等于回转台转速 n使其达到恒功率状态， 因此 P= M X g X V =TX n/9.549， 从而回转台转速 η=Ρ Χ 9.549/Τ， 由于 Τ为回转机构的回转驱动装置所连接 的减速机实际提供的转矩。 根据国家标准 （GB3811-2008 ) , —般而言， 在 实际回转作业过程中， T=Tf (摩擦力矩） +Tw (风阻力矩） +Tp (坡度力矩） +Τν (动态回转距）。 由于在回转作业过程中， 回转驱动装置 （例如回转液 压马达） 的转矩一般不会超过其的额定转矩， 为了简化计算并确保可回转 工程机械的作业安全性， 使得回转台转速 η保持平稳， 采用回转驱动装置 所连接的减速机的额定输出转矩进行计算， 即 n=P X 9.549/T 。所述回转驱 动装置所连接的减速机的额定输出转矩根据回 转驱动装置的额定转矩进行 计算， 回转驱动装置 （例如回转液压马达） 的额定转矩对于所采用型号的 回转驱动装置是已知的， 公知地， 所述回转驱动装置的额定转矩乘以减速 机的传动比即为减速机的额定输出扭矩， 当然在考虑机械传动效率的情形 下还要乘以相应的机械效率系数， 一般齿轮减速机机械效率系数为 90%， 蜗轮蜗杆减速机机械效率系数为 70-90%。

再次， 在第三步骤中 S301 , 控制回转台 4的实际转速等于所述回转台 转速 n。

从本发明的上述控制方法可以看出， 由于本发明的控制方法以回转参 考功率作为基准进行控制， 通过总结实际回转作业参数计算出确保可回转 工程机械安全工作的回转参考功率 P,进而以该回转参考功率为基础计算出 回转台转速 n，进而控制回转台 4的实际转速等于根据回转参考功率计算出 的回转台转速 n。 通过本发明的控制方法， 在不同工作幅度 R下， 即使起 吊重物 1的质量 M相同，其回转台转速 n也不一样；在相同工作幅度 R下， 不同的起吊重物 1的质量 M也会导致回转台转速 n不一样。 在质量确定的 起吊重物 1 的某一工作幅度下， 回转机构始终以恒定的功率运行， 避免了 回转台转速的波动。 本发明的控制方法既能确保可回转工程机械的 安全工 作， 又能根据可回转工程机械的起吊重物的重量以 及工作幅度来针对性地 控制回转机构的转速， 控制的精细性和针对性较好。 按照计算出的 n值回 转运行， 就实现了不同幅度下不同重量下回转性能的恒 功率控制。

在本发明的上述控制方法中， 上述回转驱动装置可以采用不同的驱动 装置， 相应地通过控制回转驱动装置的转速从而控制 回转台 4 的转速的方 法也不尽相同， 这对于本领域技术人员是显然地， 例如所述回转驱动装置 可以采用电机， 从而可以容易地通过控制电机转速来控制回转 台 4的转速。 但是， 在可回转工程机械中普遍采用液压回转机构， 因此， 优选地， 所述 回转驱动装置为回转液压马达 10， 在上述第三步骤 301中， 对于可回转工 程机械领域的技术人员是公知地， 回转台 4 的转速可以容易地通过控制向 回转液压马达 10的供油流量来实现。

适当参见图 5， 公知地， 可回转工程机械的回转机构转速计算公式（不 考虑各种机械效率） 如下： 回转泵最大输出流量： = V^ _Wl ， 其中 Vp为 回转泵 8的排量， _ηι 为用于驱动回转泵 8的发动机 （例如内燃机或电机） 的转速； 回转液压马达 10最大输出转速： n _m = ^， Vm为回转液压马达 10

V 的排量， 可根据电流大小随机变化； 此外， 公知地， 回转台 4一般经由减 速机构和大小回转齿轮由液压马达驱动，因此 回转台 4的转速： n =^ ， i Z ₁ 其中 i为为回转机构减速机传动比， Z2、 Z1为回转大小齿轮齿数。 上述可 回转工程机械的回转机构转速计算公式对于本 领域技术人员是熟知地， 当 然在考虑相应的机械效率的情形下， 上述公式还需要考虑相应的机械效率 系数。

通过上述公式可以看出， 只要控制回转液压马达 10的供油流量， 即可 有效地控制回转液压马达 10的转速， 从而控制回转台 4的转速， 使得回转 台 4的转速等于上述计算的回转台转速 n。

适当参见图 5， 在上述步骤 301中， 对于本领域技术人员而言， 一般可 以通过控制回转换向阔的开口来控制向液压马 达 10的供油流量， 为此回转 换向阔一般可以采用电磁比例换向阔 4， 以精确地实现流量控制。此外， 回 转泵 2可以为变量泵， 通过控制变量泵的输出流量可以起到更好地控 制效 果。

在本发明的上述控制方法中， 优选地， 上述第三步骤还包括实时地检 测所述回转台 4的转速是否等于所述回转台转速 n。这一般通过转速传感器 来检测。

以下描述本发明的可回转工程机械回转恒功率 控制系统， 需要说明的 是， 由于可回转工程机械中的回转机构普遍为液压 驱动式回转机构， 因此 本发明的可回转工程机械回转恒功率控制系统 为典型的液压回转控制系 统， 参见图 5， 与公知的回转机构类似， 该回转恒功率控制系统包括回转泵 8， 该回转泵 8经由回转换向阔连接于用于通过减速机驱动� �转台的回转液 压马达 10， 以向所述回转液压马达 10供油而实现该回转液压马达 10的正 反转， 具体的管路连接关系例如与油箱 11的连接等均是公知的， 在此不再 赘述。 其中， 该回转恒功率控制系统还包括控制器 6， 该控制器 6电连接于 所述回转换向阔， 所述控制器 6按照如下进程模式 （代表软件进程模块或 硬件模块） 控制可回转工程机械的回转台 4 的转速 （下述公式的参数的单 位同上述控制方法中所述）：

首先， 计算出回转参考功率 P=M X g X V， 其中 M为起吊重物 1 的质 量， g为重力加速度常数， V为重物回转线速度， 在工作幅度 R 可回转工 程机械的回转台 4的半径 r时， V=3；在工作幅度 R >回转台的半径 r时， V=3 X r/R;

其次， 计算出回转台转速 n=P X 9.549/T ， 其中 T 为可回转工程机械 的回转液压马达所连接的减速机的额定转矩； 再次， 所述控制器 6控制所述回转换向阔的通流口径以控制向所� �回 转液压马达 10的供油流量， 以控制回转液压马达 10的转速， 从而控制回 转台 4的转速等于所述回转台转速 n。

在上述可回转工程机械回转恒功率控制系统中 ， 优选地， 所述回转换 向阔为电磁比例换向阔 9 (图 5中为三位四通电磁比例换向阔）或电液比例 换向阔。 公知地， 电磁比例换向阔或电液比例换向阔通过电控制 ， 不但能 够实现换向控制， 而且能够实现精确的流量控制。

优选地， 所述回转泵 8为变量泵。 此外， 优选地， 可回转工程机械回 转恒功率控制系统还包括用于检测所述回转台 4的转速的转速传感器 7，该 转速传感器 7电连接于所述控制器 6，以实时地检测所述回转台 4的转速是 否等于所述回转台转速 n。

在上述可回转工程机械回转恒功率控制系统的 技术方案的基础上， 本 发明还提供一种可回转工程机械， 该回转工程机械包括上述的回转恒功率 控制系统。 具体选择地， 所述可回转工程机械为汽车起重机， 当然也可以 是其它类型的起重机或可回转工程机械， 例如单斗挖掘机。

由上描述可以看出， 本发明优点在于： 本发明的控制方法及其控制系 统以回转参考功率作为基准进行控制， 通过总结实际回转作业参数计算出 确保可回转工程机械安全工作的回转参考功率 P,进而以该回转参考功率为 基础计算出回转台转速 n， 进而控制回转台 4的转速等于 n。 通过本发明的 控制方法， 在不同工作幅度 R下， 即使起吊重物 1的质量 M相同， 其回转 台转速 n也不一样； 在相同工作幅度 R下， 不同的起吊重物 1的质量 M也 会导致回转台转速 n不一样。在质量确定的起吊重物 1的某一工作幅度下， 回转机构始终以恒定的功率运行， 避免了回转台转速的波动。 本发明的控 制方法既能确保可回转工程机械的安全工作， 又能根据可回转工程机械的 起吊重物的重量以及工作幅度来针对性地控制 回转机构的转速， 控制的精 细性和针对性较好。 按照计算出的 n值回转运行， 就实现了不同幅度下不 同重量下回转性能的恒功率控制。 也就是说， 本发明的控制方法及其控制 系统能有效实现起重机回转起重作业过程中根 据重物重量和工作幅度的不 同， 实现重物回转作业速度 '轻快重缓、 近快远慢' 的控制目标， 确保回 转作业的高效和和整机结构强度的最大利用。 本发明的可回转工程机械包 括上述回转恒功率控制系统， 因此其同样具有上述优点。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方 式， 但是， 本发明并不 限于上述实施方式中的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本 发明的技术方案进行多种简单变型， 这些简单变型均属于本发明的保护范 围。

另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术 特 征， 在不矛盾的情况下， 可以通过任何合适的方式进行组合。 为了避免不 必要的重复， 本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行 任意组合， 只要 其不违背本发明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。