CN102168434B - 一种主动式铲运机及其车架升降控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域，特别涉及一种主动式铲运机的车架升降控制装置，主动式铲运机包括液压泵、左仰俯油缸和右仰俯油缸，左俯仰油缸的上端和下端分别与车架和左行走装置铰接，右仰俯油缸的上端和下端分别与车架和右行走装置铰接，车架升降控制装置包括用于测量左仰俯油缸位置的左位置传感器、用于测量右仰俯油缸位置的右位置传感器、控制器、操作手柄和连接在液压泵与左仰俯油缸和右仰俯油缸之间油路上的电控液压控制阀；控制器的输入端与左位置传感器和右位置传感器相连，控制器的输出端与电控液压控制阀的控制端相连；控制器向电控液压控制阀输出控制信号。由于左位置传感器、右位置传感器和控制器的实时测量控制，因此精确地控制了车架的升降。

Description

一种主动式铲运机及其车架升降控制装置

技术领域

本发明涉及机械领域，更具体地说，涉及一种主动式铲运机的车架升降控制装置。此外，本发明还涉及一种包括上述主动式铲运机的车架升降控制装置的主动式铲运机。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，用于基础建设领域的工程机械种类越来越多，其中包括预定动力源的主动式铲运机，主动式铲运机是一种集挖土、运土、卸土、推土等多种功能于一体的工程机械。该种主动式铲运机包括左行走装置、右行走装置、铲运斗和车架，通常情况本领域的技术人员会将左行走装置和右行走装置设置为履带形式，以适应环境较为恶劣的施工现场；铲运斗与车架固定并且车架的后端与左行走装置和右行走装置的后端铰接；当主动式铲运机处于铲装工况时，使车架和与车架固定的铲运斗相对于左行走装置和右行走装置向下转动，从而使得铲运斗的前端与地接触，此时主动式铲运机向前运动，铲运斗就将土方切削铲装到铲运斗内；当铲运斗装满土方后，使车架和与车架固定的铲运斗向上转动，主动式铲运机由铲装工况转换为运输工况，此时铲运斗和车架与地面之间具有一定的距离，保证了主动式铲运机具有适当的通过性能，进而为远距离运输提供前提。

为了驱动车架相对于左行走装置和右行走装置向上或者向下转动，主动式铲运机包括左仰俯油缸、右仰俯油缸、液压泵和串联在液压泵与左仰俯油缸、右仰俯油缸之间油路上的液压控制阀，左俯仰油缸的上端和下端分别与车架和左行走装置铰接，右仰俯油缸的上端和下端分别与车架和右行走装置铰接，通过液压泵提供的压力油，左仰俯油缸和右仰俯油缸均为车架相对于左行走装置和右行走装置转动提供驱动力，也就是说为与车架固定的铲运斗的转动提供驱动力，而现有技术中液压泵提供压力油，液压控制阀控制液压系统压力油的流向，进而控制左仰俯油缸、右仰俯油缸的伸缩，由于液压控制阀需要人为控制开启或者关闭，因此往往不能精确、及时地控制液压系统中压力油的流向，从而不能精准、及时地控制主动式铲运机车架的升降，不容易掌握切削土方的厚度，且容易使得主动式铲运机车架向上或者向下转动的角度超过允许的范围，导致车架与左行走装置和右行走装置之间产生碰撞，或者是车架与地面之间产生碰撞，从而使得主动式铲运机的寿命缩短。

因此，如何使得主动式铲运机的车架升降控制精度较高，进而精准的控制车架及铲运斗的升降是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动式铲运机的车架升降控制装置，该主动式铲运机的车架升降控制装置的控制精度较高，能高精准的控制车架的升降。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种主动式铲运机的车架升降控制装置，所述主动式铲运机包括液压泵、左仰俯油缸和右仰俯油缸，所述左俯仰油缸的上端和下端分别与所述车架和左行走装置铰接，所述右仰俯油缸的上端和下端分别与所述车架和右行走装置铰接，所述车架升降控制装置包括用于测量左仰俯油缸位置的左位置传感器、用于测量右仰俯油缸位置的右位置传感器、控制器、操作手柄和连接在液压泵与左仰俯油缸和右仰俯油缸之间油路上的电控液压控制阀；所述控制器的输入端与所述左位置传感器和右位置传感器相连，所述控制器的输出端与电控液压控制阀的控制端相连；所述控制器根据左位置传感器的输入数据、右位置传感器的输入数据和操作手柄的位置向电控液压控制阀输出控制信号。

优选地，所述主动式铲运机的车架升降控制装置还包括左蓄能器和右蓄能器，所述左蓄能器的蓄能腔与所述左仰俯油缸的无杆腔相通，所述右蓄能器的蓄能腔与所述右仰俯油缸的无杆腔相通。

优选地，所述左蓄能器和右蓄能器分别为蓄能液压缸，所述蓄能液压缸的无杆腔为蓄能腔。

优选地，所述主动式铲运机的车架升降控制装置还包括连接在左仰俯油缸与左蓄能器之间油路上的左蓄能器开关阀和连接在右仰俯油缸与右蓄能器之间油路上的右蓄能器开关阀，所述左蓄能器开关阀的控制端和右蓄能器开关阀控制端与所述控制器的输出端相连；所述控制器还向左蓄能器开关阀和右蓄能器开关阀输出控制信号。

优选地，所述主动式铲运机的车架升降控制装置还包括显示器，所述显示器与所述控制器的通信口相连，所述控制器将左位置传感器和右位置传感器检测到的数据进行处理，并把处理过的数据传输到显示器上。

优选地，所述控制器通过CAN总线分别与显示器和操作手柄相连。

优选地，所述主动式铲运机的车架升降控制装置包括两个所述电控液压控制阀，两个所述电控液压控制阀分别为左电控液压控制阀和右电控液压控制阀，左电控液压控制阀连接在液压泵和左仰俯油缸之间油路上，右电控液压控制阀连接在液压泵和右仰俯油缸之间油路上；所述控制器的输出端分别与左电控液压控制阀的控制端和右电控液压控制阀的控制端相连。

优选地，所述电控液压控制阀为比例阀。

优选地，所述比例阀为比例换向阀。

一种主动式铲运机，包括左行走装置、右行走装置、铲运斗、车架、左仰俯油缸和右仰俯油缸，所述铲运斗与车架固定，并且所述车架的后端与左行走装置和右行走装置的后端铰接，所述左俯仰油缸的上端和下端分别与所述车架和左行走装置铰接，所述右仰俯油缸的上端和下端分别与所述车架和右行走装置铰接，还包括上述任一项所述的主动式铲运机的车架升降控制装置。

相对上述背景技术，本发明提供的主动式铲运机包括液压泵、左仰俯油缸和右仰俯油缸，所述左俯仰油缸的上端和下端分别与所述车架和左行走装置铰接，所述右仰俯油缸的上端和下端分别与所述车架和右行走装置铰接，本发明所提供的主动式铲运机的车架升降控制装置包括左位置传感器、右位置传感器、控制器、操作手柄和连接在液压泵与左仰俯油缸和右仰俯油缸之间油路上的电控液压控制阀；控制器的输入端与左位置传感器和右位置传感器相连，控制器的输出端与电控液压控制阀的控制端相连；所述控制器根据左位置传感器的输入数据、右位置传感器的输入数据和操作手柄的位置数据向电控液压控制阀输出控制信号。当需要左仰俯油缸和右仰俯油缸收缩时，拨动操作手柄，控制器根据操作手柄的位置数据向电控液压控制阀输出控制信号，从而改变电控液压控制阀的位置，控制左仰俯油缸和右仰俯油缸收缩；左位置传感器和右位置传感器分别实时测量左仰俯油缸和右仰俯油缸的位置，并将信号传输到控制器中进行数据处理，控制器根据预定的策略判断左仰俯油缸和右仰俯油缸的位置，在左仰俯油缸和右仰俯油缸缩短至预定位置时，控制器能够向电控液压控制阀输出控制信号，改变电控液压控制阀的状态，使左仰俯油缸和右仰俯油缸停止动作；此时如果操作手柄依然保持在使左仰俯油缸和右仰俯油缸收缩的状态，操作手柄的操作无效，电控液压控制阀依然处于关闭状态，左仰俯油缸和右仰俯油缸处于停止状态，从而避免了液压系统的冲击力和机械碰撞的产生，起到了保护左仰俯油缸和右仰俯油缸的作用。同样，在左仰俯油缸和右仰俯油缸伸长时，控制器也能够以基本相同的方式使左仰俯油缸和右仰俯油缸停止动作。由于有左位置传感器、右位置传感器和控制器的实时测量和控制，因此该技术方案能够精确地控制左仰俯油缸和右仰俯油缸的伸缩的极限值，从而避免油缸的碰撞、车架与左行走装置和右行走装置碰撞，进而延长了主动式铲运机的寿命。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的主动式铲运机的车架升降控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种主动式铲运机的车架升降控制装置，该主动式铲运机的车架升降控制装置的控制精度较高，能高精准的控制车架的升降。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的主动式铲运机的车架升降控制装置的结构示意图。

本发明所提供的主动式铲运机包括液压泵13、左仰俯油缸7和右仰俯油缸8，左俯仰油缸7的上端和下端分别与车架和左行走装置铰接，右仰俯油缸8的上端和下端分别与车架和右行走装置铰接，本发明所提供的主动式铲运机的车架升降控制装置包括左位置传感器4、右位置传感5、控制器1、操作手柄2和电控液压控制阀6；电控液压控制阀6连接在液压泵13与左仰俯油缸7和右仰俯油缸8之间油路上；控制器1的输入端与左位置传感器4和右位置传感器5相连，控制器1的输出端与电控液压控制阀6的控制端相连；控制器1还与包括操作手柄2操纵装置相连，以能够根据操作手柄2的位置数据向电控液压控制阀6输出控制信号，控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的伸缩。左位置传感器4和右位置传感器5可以是接近开关、行程开关等用于检测左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的长度和用于检测左仰俯油缸7和右仰俯油缸8预定端的位置。

控制器1可以通过适当的策略控制电控液压阀6，比如，在控制器1中可以预置相应的参数，如设置左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的最高位置和最低位置的参数；左位置传感器4和右位置传感器5分别测量左仰俯油缸7的位置和右仰俯油缸8的位置，并将信号传输到控制器1中进行数据处理，然后处理后的数据与设定的参数进行比较，输出相应的控制信号给电控液压控制阀6，进而控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的伸缩；当然，也可以通过其它策略控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的伸缩。

该主动式铲运机的车架升降控制装置的工作原理是：当左仰俯油缸7和右仰俯油缸8由伸长状态开始转换为收缩状态时，拨动操作手柄2，控制器1根据操作手柄2的位置向电控液压控制阀6输出控制信号，从而左仰俯油缸7和右仰俯油缸8缩短，左位置传感器4和右位置传感器5分别实时测量左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的位置，并将信号传输到控制器1中进行数据处理，然后处理后的数据与设定的参数进行比较，当左仰俯油缸7或右仰俯油缸8缩短至最低位置时，控制器1根据左位置传感器4和右位置传感器5测量的数据向电控液压控制阀6输出控制信号，电控液压控制阀6处于关闭状态，左仰俯油缸7和右仰俯油缸8停止动作，此时如果操作手柄2依然保持在使左仰俯油缸7和右仰俯油缸8收缩的状态，操作手柄2的操作无效，电控液压控制阀6依然处于关闭状态，左仰俯油缸7和右仰俯油缸8处于停止状态，从而避免了液压系统的冲击力和机械碰撞的产生，起到了保护左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的作用，当然左仰俯油缸7和右仰俯油缸8由缩短状态向伸长状态转变时原理与上述由伸长状态转换为缩短状态时的原理一样。由于有左位置传感器4、右位置传感器5和控制器1的实时测量和控制，因此精确地控制了左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的伸缩，从而避免了左仰俯油缸的活塞杆与缸体碰撞、右仰俯油缸的活塞杆和缸体碰撞、车架与左行走装置和右行走装置碰撞，进而增加了主动式铲运机的寿命。

本领域技术人员还可以对上述实施例中的主动式铲运机车架升降装置作进一步的改进，还可以设置蓄能器，蓄能器能够减小液压冲击和压力脉动。本发明实施例中，可以包括左蓄能器11和右蓄能器12，左蓄能器11的蓄能腔与左仰俯油缸7的无杆腔相通，右蓄能器12的蓄能腔与右仰俯油缸8的无杆腔相通。当左仰俯油缸7和右仰俯油缸8受到较大的冲击力时，预定油腔内的压力会增加；由于左蓄能器11和右蓄能器12分别与左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的预定油腔相通，在预定油腔液压急聚增加时，蓄能器能够吸入部分液压油，从而可以吸收由于冲击造成的液压油压力突变，缓冲左仰俯油缸7和右仰俯油缸8所受的冲击力，从而当该主动式铲运机遇到冲击如在凹凸不平的路面行驶时，可以起到对车架的减震作用，从而使得主动式铲运机的舒适性得以提高。左蓄能器11和右蓄能器12可以分别为蓄能液压缸，蓄能液压缸的无杆腔为蓄能腔。

另外，还可以增加左蓄能器开关阀9和右蓄能器开关阀10，左蓄能器开关阀9的控制端和右蓄能器开关阀10的控制端与控制器1的输出端相连，并且左蓄能器开关阀9连接在左仰俯油缸7与左蓄能器11之间油路上，右蓄能器开关阀10连接在右仰俯油缸8与右蓄能器12之间油路上。在控制器1中设置左蓄能器开关阀9和右蓄能器开关阀10的开启和关闭参数范围，左位置传感器4和右位置传感器5分别检测到的左仰俯油缸7位置的信号和右仰俯油缸8位置的信号会传输到控制器1中进行数据处理，然后处理后的数据与左蓄能器开关阀9的开启和关闭参数范围和右蓄能器开关阀10的开启和关闭参数范围进行比较，当左位置传感器4检测的信号和右位置传感器5检测的信号处理后的数据分别在左蓄能器开关阀9的开启参数范围内和右蓄能器开关阀10的开启参数范围内时，左蓄能器开关阀9和右蓄能器开关阀10打开，左蓄能器11和右蓄能器12处于工作状态，可以起到对左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的缓冲作用，此时包括上述主动式铲运机的车架升降控制装置的主动式铲运机处于车架升高的状态即处于运输工况，需要对车架进行减震处理，以提高主动式铲运机的舒适性能，当左仰俯油缸7和右仰俯油缸8缩短，当左位置传感器4检测的信号和右位置传感器5检测的信号处理后的数据分别在左蓄能器开关阀9的关闭参数范围内和右蓄能器开关阀10的关闭参数范围内时，左蓄能器开关阀9和右蓄能器开关阀10关闭，左蓄能器11和右蓄能器12处于非工作状态，从而不能对左仰俯油缸7和右仰俯油缸8起到缓冲的作用，此时包括上述主动式铲运机的车架升降控制装置的主动式铲运机处于铲装工况时，在铲装过程中，即使遇到冲击也需要有力稳定向前行驶，因此不需要减震缓冲装置，这样才可以保证铲装的顺利和有效的进行。

为了更加精确、有效的观察到车架的升降情况，还可以增加显示器3，显示器3与控制器1的通信口相连。这样就可以将左位置传感器4和右位置传感器5分别检测到的左仰俯油缸7的位置的信号和右仰俯油缸8的位置的信号经控制器1处理后传输给显示器3，将左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的位置即包括上述主动式铲运机的车架升降控制装置的主动式铲运机的车架的位置显示在显示器3上，这样就可以使得操作人员更直观、更精确的观测到车架的升降情况。

对于上述实施例中，通常情况控制器1通过CAN总线分别与显示器3和操作手柄2相连。这样就可以使得显示器2与控制器1之间的连接和操作手柄2与控制器1之间的连接比较简单、通信比较方便。

由于使用一个电控液压控制阀6同时控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8，而往往由于左仰俯油缸7和右仰俯油缸8所承受的压力不相同，进而使得左仰俯油缸7和右仰俯油缸8伸长和缩短的速度不相同，因此这就给同时控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8带来难度，因此，可以包括两个电控液压控制阀6，两个电控液压控制阀6分别为左电控液压控制阀和右电控液压控制阀，左电控液压控制阀连接在液压泵13和左仰俯油缸7之间油路上，右电控液压控制阀连接在液压泵13和右仰俯油缸8之间油路上；控制器1的输出端分别与左电控液压控制阀的控制端和右电控液压控制阀的控制端相连，控制器1分别向左电控液压控制阀和右电控液压控制阀输出控制信号。这样就可以实现分别控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8，使左仰俯油缸7和右仰俯油缸8分别进行伸缩，进而使左仰俯油缸7和右仰俯油缸8具有合适的长度；通过设置适当的策略，通过控制器1可以使左仰俯油缸7和右仰俯油缸8长度保持相同或基本相同；比如，根据左位置传感器4输入的数据和右位置传感器5输入的数据，可以判断左仰俯油缸7和右仰俯油缸8之间的长度差，在二者长度差达到预定值时，控制器1向左电控液压控制阀和右电控液压控制阀输出不同的控制信号，进而使左仰俯油缸7进行伸缩，或使右仰俯油缸8进行伸缩，从而使左仰俯油缸7和右仰俯油缸8长度保持相同或基本相同。

为了使上述个实施例中主动式铲运机的车架升降控制装置可以实现对左仰俯油缸7和右仰俯油缸8伸长和缩短的速度的控制，可以将电控液压控制阀6设置为比例阀，还为了使主动式铲运机的车架升降控制装置的结构较为简单，还可以将比例阀进一步设置为比例换向阀。

本发明还提供了一种主动式铲运机，包括左行走装置、右行走装置、铲运斗、车架、左仰俯油缸7、右仰俯油缸8和上述任一实施例所提供的主动式铲运机的车架升降控制装置，铲运斗与车架固定，并且车架的后端与左行走装置和右行走装置的后端铰接，左俯仰油缸7的上端与车架铰接，左仰俯油缸7的下端与左行走装置铰接，右仰俯油缸8的上端与车架铰接，右仰俯油缸8的下端与右行走装置铰接。由于该主动式铲运机应用了可以精确控制左仰俯油缸7和右仰俯油缸8的伸长和缩短的主动式铲运机的车架升降控制装置，因此，可以精确的控制车架的升降，从而避免了车架与左行走装置和右行走装置之间碰撞，或者是车架与地面之间碰撞，进而使增加了主动式铲运机的寿命。

以上对本发明所提供的主动式铲运机及其车架升降控制装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种主动式铲运机的车架升降控制装置，所述主动式铲运机包括液压泵、左仰俯油缸和右仰俯油缸，所述左俯仰油缸的上端和下端分别与所述车架和左行走装置铰接，所述右仰俯油缸的上端和下端分别与所述车架和右行走装置铰接，其特征在于，所述车架升降控制装置包括用于测量左仰俯油缸位置的左位置传感器、用于测量右仰俯油缸位置的右位置传感器、控制器、操作手柄和连接在液压泵与左仰俯油缸和右仰俯油缸之间油路上的电控液压控制阀；所述控制器的输入端与所述左位置传感器和右位置传感器相连，所述控制器的输出端与电控液压控制阀的控制端相连；所述控制器根据左位置传感器的输入数据、右位置传感器的输入数据和操作手柄的位置向电控液压控制阀输出控制信号。

2.如权利要求1所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，还包括左蓄能器和右蓄能器，所述左蓄能器的蓄能腔与所述左仰俯油缸的无杆腔相通，所述右蓄能器的蓄能腔与所述右仰俯油缸的无杆腔相通。

3.如权利要求2所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，所述左蓄能器和右蓄能器分别为蓄能液压缸，所述蓄能液压缸的无杆腔为蓄能腔。

4.如权利要求2所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，还包括连接在左仰俯油缸与左蓄能器之间油路上的左蓄能器开关阀和连接在右仰俯油缸与右蓄能器之间油路上的右蓄能器开关阀，所述左蓄能器开关阀的控制端和右蓄能器开关阀控制端与所述控制器的输出端相连；所述控制器还向左蓄能器开关阀和右蓄能器开关阀输出控制信号。

5.如权利要求4所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，还包括显示器，所述显示器与所述控制器的通信口相连，所述控制器将左位置传感器和右位置传感器检测到的数据进行处理，并把处理过的数据传输到显示器上。

6.如权利要求5所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，所述控制器通过CAN总线分别与显示器和操作手柄相连。

7.如权利要求1至6任一项所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，包括两个所述电控液压控制阀，两个所述电控液压控制阀分别为左电控液压控制阀和右电控液压控制阀，左电控液压控制阀连接在液压泵和左仰俯油缸之间油路上，右电控液压控制阀连接在液压泵和右仰俯油缸之间油路上；所述控制器的输出端分别与左电控液压控制阀的控制端和右电控液压控制阀的控制端相连。

8.如权利要求1至6任一项所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，所述电控液压控制阀为比例阀。

9.如权利要求8所述的主动式铲运机的车架升降控制装置，其特征在于，所述比例阀为比例换向阀。

10.一种主动式铲运机，包括左行走装置、右行走装置、铲运斗、车架、左仰俯油缸和右仰俯油缸，所述铲运斗与车架固定，并且所述车架的后端与左行走装置和右行走装置的后端铰接，所述左俯仰油缸的上端和下端分别与所述车架和左行走装置铰接，所述右仰俯油缸的上端和下端分别与所述车架和右行走装置铰接，其特征在于，还包括上述权利要求1至9任一项所述的主动式铲运机的车架升降控制装置。

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