CN100522670C - 铁水包车的液压自动调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁水包车的液压自动调平方法，首先依车身平面将其划分为X方向和Y方向并设置与之对应的两个倾角传感器，在铁水包车上轮胎与车体之间设置四组悬挂油缸及与之对应的位置传感器；控制单元通过倾角传感器和位置传感器循环、实时采集车身的水平位置信号和悬挂油缸的位置信号，由倾角值判断出某一时刻下车身最高的支撑点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差；以最高点为基准点并保持不动，通过控制悬挂油缸的升降，调节其它三点按只上升不下降方法向最高点靠拢，直至车身达到水平。本发明能根据行驶过程中的实际情况自动调节铁水包车车身姿态，避免发生倾斜或重心偏离的情况。

Description

铁水包车的液压自动调平方法

技术领域

本发明主要涉及到工程机械的控制技术领域，特指一种铁水包车的液压自动调平方法。

背景技术

现有技术中，冶金用铁水包车是一种特殊用途的专用运输车辆，主要用于钢铁冶炼生产过程中的高温液态铁水运输。在使用过程中，当铁水包车行驶在不平的路面上或者转向时，铁水包车上罐装的铁水会发生倾斜，重心偏离。这种情况是很不利的，严重时可能造成重大的事故。而到目前为止，常规的解决办法，只是在铁水包车上装设简单控制的悬挂油缸，实现车身的上升和下降，还没有能根据路面的实际状况进行实时调节，以尽量保持车身的水平的自动调平系统。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、结构简单紧凑、安装方便、能够根据行驶过程中的实际情况实时自动调节铁水包车车身姿态，精确度高、安全性好，从而避免发生倾斜或重心偏离情况的铁水包车的液压自动调平方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种铁水包车的液压自动调平方法，其特征在于步骤为：

(1)、首先依车身平面将其划分为X方向和Y方向并设置与之对应的两个倾角传感器，在铁水包车上轮胎与车体之间设置四组悬挂油缸及与之对应的位置传感器；

(2)、控制单元通过倾角传感器和位置传感器循环、实时采集车身的水平位置信号和悬挂油缸的位置信号，由X向和Y向倾角值的正负判断出某一时刻下车身最高的支撑点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差；

(3)、以最高点为基准点并保持不动，通过控制悬挂油缸的升降，调节其它三点按只上升不下降方法向最高点靠拢；

(4)、循环步骤(1)至(3)，直至车身达到水平。

所述步骤(3)中，按照同侧两点同步驱动法进行调平，即先对X或Y方向中一个方向上较低的两点进行控制实现调平，当该方向调平结束后，再进行另一个方向水平的调节。

当对同侧两点的悬挂油缸同步驱动进行调平时，采用“主从方式”进行同步控制驱动，即以其中一个悬挂油缸的输出为理想输出，而另一个的悬挂油缸受到控制来跟踪这一的理想输出，达到两缸同步驱动。

一种铁水包车的液压自动调平系统，其特征在于：它包括主控制单元、四组电控流量调节阀、用来采集车身水平位置信号的两个倾角传感器以及分别装设于铁水包车上轮胎与车体之间的四组悬挂油缸和与悬挂油缸对应的位置传感器，所述倾角传感器和位置传感器分别与主控制单元的输入端相连，主控制单元的输出端通过四组电控流量调节阀分别与四组悬挂油缸相连，悬挂油缸与液压控制机构相连。

所述倾角传感器和位置传感器分别依次通过信号放大器和模数转换单元与主控制单元的输入端相连。

所述主控制单元的输出端依次通过模数转换单元和功率放大器与悬挂油缸相连。

所述液压控制机构主要包括变量泵、过滤器、溢流阀、单向阀和安全阀，变量泵与油箱相连，变量泵通过过滤器和电控流量调节阀与悬挂油缸相连，其中变量泵与电控流量调节阀之间设有溢流阀，电控流量调节阀与悬挂油缸之间设有单向阀和安全阀。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的铁水包车的液压自动调平方法能够实时自动调节铁水包车的车身姿态，使其尽量保持水平，从而避免了铁水包车转向或行驶在不平路面时车身倾斜的不利状况；

2、本发明铁水包车的液压自动调平方法，在调平过程中悬挂油缸只上升不下降，可以避免如果下降调节时铁水包车车身自重及其承载较重，较大惯性力将使车身产生振动，因此油缸这样动作，车身运动较平稳，且速度较慢，有利于车身调平；

3、本发明铁水包车的液压自动调平方法，两悬挂油缸的“主从方式”同步驱动，这样调对车身结构造成的变形损害最小，不易形成“虚腿”调平精度较高；

4、本发明铁水包车的液压自动调平方法，在调平过程中，每次油缸上升的目标位置为理想调平位置的90％，然后进行多次循环控制进行调平，最终达到车身水平，这避免了上升过头引起的振荡，调平过程平稳；

5、本发明铁水包车的液压自动调平方法，在调平过程中对车身结构造成的变形损害最小，不易形成“虚腿”，也不会上升过头，调平过程中车身运动较平稳，振动小，精度较高，适用于铁水包车的运输状况，应用前景广泛。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明具体实施例中车身倾斜时的倾角示意图；

图3是本发明中两悬挂油缸“主从方式”同步控制原理示意图；

图4是本发明具体实施例的液压控制原理示意图；

图5是本发明中悬挂油缸在铁水包车上的安装结构示意图；

图6是图5中的局部放大示意图；

图7是本发明具体的调平流程图；

图例说明

1、主控制单元           2、悬挂油缸

3、电控流量调节阀       4、位置传感器

5、倾角传感器           6、信号放大器

7、模数转换单元         8、功率放大器

9、变量泵               10、过滤器

11、溢流阀              12、单向阀

13、安全阀              14、轮胎

15、车身                16、横摆臂

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种铁水包车的液压自动调平方法，其步骤为：(1)、首先依车身15平面将其划分为X方向和Y方向并设置与之对应的两个倾角传感器5，在铁水包车上轮胎与车体之间设置四组悬挂油缸2及与之对应的位置传感器4；(2)、主控制单元1通过倾角传感器5和位置传感器4循环、实时采集车身的水平位置信号和悬挂油缸2的位置信号，由X向和Y向倾角值的正负判断出某一时刻下车身15最高的支撑点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸2在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差；(3)、以最高点为基准点并保持不动，通过控制悬挂油缸2的升降，调节其它三点按只上升不下降方法向最高点靠拢；(4)、循环步骤(1)至(3)，直至车身15达到水平。其中，在步骤(3)中，按照同侧两点同步驱动法进行调平，即先对X或Y方向中一个方向上较低的两点进行控制实现调平，当该方向调平结束后，再进行另一个方向水平的调节。当对同侧两点的悬挂油缸2同步驱动进行调平时，采用“主从方式”进行同步控制驱动，即以其中一个悬挂油缸2的输出为理想输出，而另一个的悬挂油缸2受到控制来跟踪这一的理想输出，达到两缸同步驱动。

以具体实例对其进行详细说明，假定悬挂油缸2中A与B、C与D分别同在X方向上，A与C、B与D同在Y方向上，四点的高度为A>B>C>D。此时调平系统启动，主控制单元1的PLC将通过A/D和信号放大器6，循环读取车身15上X和Y两个方向的倾角传感器5和四个悬挂油缸2的位置传感器4各数据通道测量值。由X向和Y向倾角值的正负判断出车身15最高的支撑点A点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸2在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差。以最高点A点为基准点并保持不动，调节其它三点按只上升不下降方法向A点靠拢。具体来说，先对同在X方向上较低的两点C和D按“主从方式”同步驱动进行调节，调节的目标距离为前面计算得到的C点和A点距离差的90％，主控制单元1发出调平指令经D/A转换和放大处理后控制电控流量阀的阀口开度，进而控制相应悬挂油缸2的动作，由低位点向高位点趋近，进行多次循环，Y方向将达到水平，即C点达到A点高度，D点达到B点高度；再对同在Y方向上较低的两点B和D按“主从方式”同步驱动进行调节，调节的目标距离为前面计算得到的B点和A点距离差的90％，进行多次循环，X方向将达到水平，此时四个点位于同一高度，车身15达到水平。

如图1所示，本发明的铁水包车的液压自动调平系统，它包括主控制单元1、四组电控流量调节阀3、用来采集车身水平位置信号的两个倾角传感器5以及分别装设于铁水包车上轮胎与车体之间的四组悬挂油缸2和与悬挂油缸2对应的位置传感器4，倾角传感器5和位置传感器4分别与主控制单元1的输入端相连，主控制单元1的输出端通过四组电控流量调节阀3分别与四组悬挂油缸2相连，悬挂油缸2与液压控制机构相连。倾角传感器5和位置传感器4分别依次通过信号放大器6和模数转换单元7与主控制单元1的输入端相连。主控制单元1的输出端依次通过模数转换单元7和功率放大器8与悬挂油缸2相连。本实施例中，悬挂油缸2采用自带位置传感器的悬挂油缸2。参见图4所示，悬挂油缸2与液压控制机构相连，本实施例中，液压控制机构主要包括变量泵9、过滤器10、溢流阀11、单向阀12和安全阀13，变量泵9与油箱相连，变量泵9通过过滤器10和电控流量调节阀3与悬挂油缸2相连，其中变量泵9与电控流量调节阀3之间设有溢流阀11，电控流量调节阀3与悬挂油缸2之间设有单向阀12和安全阀13。参见图5和图6所示，四组悬挂油缸2分别装设于铁水包车四个轮胎14与车身15之间，本实施例中，悬挂油缸2一端固定于车身15底部，另一端固定于横摆臂16上，悬挂油缸2工作时，可带动车身15升降。

车身的水平位置信号依车身15平面划分为X方向和Y方向，铁水包车在行驶过程中，主控制单元1的PLC将通过模数转换单元7(A/D)和信号放大器6，循环读取车身15的X和Y两个方向的倾角传感器5和四个油缸的位置传感器4中各数据通道的测量值。由X向和Y向倾角值的正负判断出车身15最高的支撑点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸2在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差。以最高点为基准点并保持不动，调节其它三点按只上升不下降方法向最高点靠拢。具体来说，如图2所示，在系统启动自检并设定调平的精度后，将通过倾角传感器5获取的X方向倾角为α和Y方向倾角β的值，以最高点B点为基准点，其它三点与B点的高度差可以表示为：aa′＝OAsinα，cc′＝OCsinβ，bb′＝OAsinα+OCsinβ，式中aa′为C点和B点的高度差；cc′为A点和B点的高度差；bb为0点和B点高度差。如图3和图7所示，调平方法采为两点同步调平的控制策略，即根据高度差的关系，首先调节X方向的水平，同步驱动0点和C点的悬挂油缸2进行调节，调节量都为aa′的90％，主控制单元1发出调平指令经D/A转换和放大处理后控制电控流量调节阀3的阀口开度，进而控制相应悬挂油缸2的动作，由低位点向高位点趋近，进行多次循环，C点到达B点的高度，0点到达A点的高度，这样在X方向将达到水平；然后调节Y方向的水平，同步驱动0点和A点的悬挂油缸2进行调节，调节量都为cc′的90％，进行多次循环，0点和A点也到达B点的高度，这样Y方向将达到水平。此时四个点位于同一高度，车身15达到水平。如图7所示，铁水包车自动调平过程中，同步驱动两个悬挂油缸2采用了“主从方式”进行控制调节，即通过内置的位置传感器4先确定两悬挂油缸5的实时位置，再以悬挂油缸2(A)的输出为理想输出，而另一个的液压缸悬挂油缸2(B)采用PID控制跟踪这一的理想输出，达到两缸同步驱动。即以其中一个悬挂油缸2的输出为理想输出，而另一个的悬挂油缸2根据油缸内置的位移传感器4计算出两点的位移差，并受到控制跟踪这一的理想输出，达到两缸同步驱动。另外，为了避免上升过头，每次应使上升的目标位置为理想调平位置的90％，然后进行多次循环控制调节，最终达到车身15水平。

Claims (3)

1、一种铁水包车的液压自动调平方法，其特征在于步骤为：

(1)、首先依车身平面将其划分为X方向和Y方向并设置与之对应的两个倾角传感器，在铁水包车上轮胎与车体之间设置四组悬挂油缸及与之对应的位置传感器；

(2)、控制单元通过倾角传感器和位置传感器循环、实时采集车身的水平位置信号和悬挂油缸的位置信号，由X向和Y向倾角值的正负判断出某一时刻下车身最高的支撑点，并由倾角的大小和四个悬挂油缸在X和Y方向上的实际物理距离，计算出其它三点和最高点的距离差；

(3)、以最高点为基准点并保持不动，通过控制悬挂油缸的升降，调节其它三点按只上升不下降方法向最高点靠拢；

(4)、循环步骤(1)至(3)，直至车身达到水平。

2、根据权利要求1所述的一种铁水包车的液压自动调平方法，其特征在于：所述步骤(3)中，按照同侧两点同步驱动法进行调平，即先对X或Y方向中一个方向上较低的两点进行控制实现调平，当该方向调平结束后，再进行另一个方向水平的调节。

3、根据权利要求2所述的一种铁水包车的液压自动调平方法，其特征在于：当对同侧两点的悬挂油缸同步驱动进行调平时，采用“主从方式”进行同步控制驱动，即以其中一个悬挂油缸的输出为理想输出，而另一个的悬挂油缸受到控制来跟踪这一的理想输出，达到两缸同步驱动。

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