本發明涉及電鏟控制，尤其涉及一種變頻調速電鏟的限位方法及變頻調速電鏟。

背景技術：

1、電鏟(又稱礦用機械正鏟式挖掘機)是一種電驅動的機械設備，主要用于露天礦的礦石開采、巖土剝離。參考圖1，圖1為現有技術的一種電鏟的結構示意圖，現有的電鏟主要包括回轉機構、推壓機構、提升機構、行走機構。電鏟在作業時，鏟斗在推壓機構和提升機構的聯合作用下進行運動，完成物料挖取。其中，在變頻調速電鏟中，提升機構的運動由提升機構對應的變頻器驅動提升機構中的電動機完成，推壓機構的運動由推壓機構對應的變頻器驅動推壓機構中的電動機完成。

2、提升機構和推壓機構兩個機構協同動作，完成物料挖取。在作業時，若提升機構持續向上運動，提梁就可能碰到天輪，嚴重時可能使天輪損壞，若提升機構持續下降，鏟斗落地提升鋼絲繩就會因太松而從繩槽中跳出，從而損害鋼絲繩，因此提升機構需要設置上下限位以進行保護；由于推壓機構采用齒輪齒條結構，當斗桿運行到齒條的盡頭(推壓斗桿前后擋板)，就會對推壓減速機造成沖擊，損壞推壓大小齒輪，因此推壓機構也需要設置前后限位以進行保護。

3、目前，在進行提升機構和推壓機構的限位保護時，分別在提升機構和推壓機構的傳動鏈上安裝用于位置檢測的絕對值編碼器，同時針對提升機構，基于一個固定提升運行速度設置若干個預減速點和一個限位點，當提升機構運行到預減速點時按當前速度的百分數進行降速，當提升機構運行到限位點時將速度設定設置為零，針對推壓機構，基于一個固定推壓運行速度設置若干個預減速點和一個限位點，當推壓機構運行到預減速點時按當前速度的百分數進行降速，當推壓機構運行到限位點時將速度設定設置為零。

4、然而，上述的限位保護方法在實際應用時，由于預減速點和限位點是按照一個固定運行速度設置的，當電鏟以相對較低的速度運行時，超過預減速點后會存在低速運行段，由于低速運行段的存在，降低了電鏟運行速度，影響了電鏟生產效率；更重要的是此時電鏟到達限位點的速度與預先設定的不同，最終的停止運行位置也不同，無法保證電鏟的精準停車；當電鏟以相對較大的速度運行時，電鏟到達限位點的速度偏高，導致最終的停止運行位置會超出限位，起不到限位保護作用。

技術實現思路

1、為解決上述現有技術中存在的部分或全部技術問題，本發明提供一種變頻調速電鏟的限位方法及變頻調速電鏟。

2、本發明的技術方案如下：

3、第一方面，提供了一種變頻調速電鏟的限位方法，所述方法包括：

4、預先設置機構的位置零點、相對位置零點的正向和反向、以及位于正向上的第一限位點和位于反向上的第二限位點；

5、響應于機構的動作，實時獲取機構的運行距離和運行速度，當機構正向運行，且機構相對其位置零點的正向運行距離滿足條件“s正向≥s第一限位點-s機構”時，將機構對應的變頻器速度給定設為零，當機構反向運行，且機構相對其位置零點的反向運行距離滿足條件“s反向≤s第二限位點+s機構”時，將機構對應的變頻器速度給定設為零；

6、其中，s正向表示機構相對其位置零點的正向運行距離，s第一限位點表示機構的第一限位點相對其位置零點的距離，s機構表示將變頻器速度給定設為零后機構的繼續運行距離，s反向表示機構相對其位置零點的反向運行距離，s第二限位點表示機構的第二限位點相對其位置零點的距離，s正向、s第一限位點和s機構取為正數，s反向和s第二限位點取為負數。

7、在一些可選的實施方式中，所述機構包括：提升機構和/或推壓機構。

8、在一些可選的實施方式中，當所述機構為提升機構時，機構相對其位置零點的正向運行距離s正向利用以下公式計算：

9、

10、機構相對其位置零點的反向運行距離s反向利用以下公式計算：

11、

12、其中，n卷筒表示提升機構的提升卷筒轉速，d卷筒表示提升卷筒直徑，n1表示以位置零點為基準點提升機構上安裝的用于位置檢測的第一絕對值編碼器輸出的脈沖數，m1表示第一絕對值編碼器每圈脈沖數，i1表示第一絕對值編碼器軸到提升卷筒軸速比。

13、在一些可選的實施方式中，當所述機構為推壓機構時，機構相對其位置零點的正向運行距離s正向利用以下公式計算：

14、

15、機構相對其位置零點的反向運行距離s反向利用以下公式計算：

16、

17、其中，n齒輪表示推壓機構的推壓齒輪轉速，d齒輪表示推壓齒輪直徑，n2表示以位置零點為基準點推壓機構上安裝的用于位置檢測的第二絕對值編碼器輸出的脈沖數，m2表示第二絕對值編碼器每圈脈沖數，i2表示第二絕對值編碼器軸到推壓齒輪軸速比。

18、在一些可選的實施方式中，將變頻器速度給定設為零后機構的繼續運行距離s機構利用以下公式計算：

19、

20、其中，k機構表示預先確定的機構對應的變頻器的比例系數，ν機構表示機構的運行速度。

21、在一些可選的實施方式中，機構對應的變頻器的比例系數k機構利用以下公式確定：

22、

23、其中，t減速時間表示設置的變頻器的減速時間，ν最高運行速度表示設置的機構的最大運行速度。

24、第二方面，還提供了一種變頻調速電鏟，所述變頻調速電鏟使用上述的限位方法。

25、本發明技術方案的主要優點如下：

26、本發明的變頻調速電鏟的限位方法及變頻調速電鏟通過實時獲取機構的運行距離和運行速度，在機構的運行距離滿足設定條件時，將機構對應的變頻器速度給定設為零，能夠保證機構在設定的限位點上精準停車，避免機構超限而造成電鏟損壞，并且能夠使電鏟鏟斗在最大范圍內高速運行，提高電鏟的生產效率。

技術特征：

1.一種變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，所述機構包括：提升機構和/或推壓機構。

3.根據權利要求2所述的變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，當所述機構為提升機構時，機構相對其位置零點的正向運行距離s正向利用以下公式計算：

4.根據權利要求2所述的變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，當所述機構為推壓機構時，機構相對其位置零點的正向運行距離s正向利用以下公式計算：

5.根據權利要求1-4中任一項所述的變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，將變頻器速度給定設為零后機構的繼續運行距離s機構利用以下公式計算：

6.根據權利要求5所述的變頻調速電鏟的限位方法，其特征在于，機構對應的變頻器的比例系數k機構利用以下公式確定：

7.一種變頻調速電鏟，其特征在于，所述變頻調速電鏟使用如權利要求1-6中任一項所述的限位方法。

技術總結
本發明公開了一種變頻調速電鏟的限位方法及變頻調速電鏟，該方法包括：預先設置機構的位置零點、相對位置零點的正向和反向、以及位于正向上的第一限位點和位于反向上的第二限位點；響應于機構的動作，實時獲取機構的運行距離和運行速度，當機構正向運行，且機構相對其位置零點的正向運行距離滿足設定條件時，將機構對應的變頻器速度給定設為零，當機構反向運行，且機構相對其位置零點的反向運行距離滿足設定條件時，將機構對應的變頻器速度給定設為零。本發明能夠保證機構在設定的限位點上精準停車，避免機構超限而造成電鏟損壞，并且能夠使電鏟鏟斗在最大范圍內高速運行，提高電鏟的生產效率。

技術研發人員：雷正杰,范喜斌,楊哲,牛碩,賈澤儀,張博恒,潘麗珍,李芬,侯亞晨,賀志勇,賈媛媛,馬兵,劉曉星
受保護的技術使用者：太原重工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28