CN102677730B - 挖掘机自动怠速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种挖掘机自动怠速控制系统，为解决现有挖掘机自动怠速装置可靠性不高、制造成本高的缺点，构造一种挖掘机自动怠速控制系统，该系统包括油门手柄、油门拉杆、连接油门手柄和油门拉杆的油门拉线、串接于油门拉线上用于收紧或放松油门拉线的执行器、用于感测挖掘机先导手柄状态并控制执行器动作的控制器，执行器是由两摇杆、连接两摇杆的液压缸以及与两摇杆铰接的机架或其他固定部件形成四连杆机构，通过液压缸活塞杆的伸缩而改变两摇杆接线点间的距离而实现发动机的自动怠速和工作转速恢复控制。本发明是采用四连杆机构，具有结构简单，性能可靠，制造成本低等优点。

Description

挖掘机自动怠速控制系统

技术领域

本发明涉及发动机的油门控制，更具体地涉及一种挖掘机自动怠速控制系统。

背景技术

挖掘机施工机动灵活，施工效率高，是一种广泛用于建筑施工的工程机械，但挖掘机在施工过程中，有着频繁的短时待机时间。由于挖掘机处于挖掘工作状态时，发动机的油门都开得很大，若挖掘机在待机时也保持发动机高速转动，则造成燃油消耗大、使用成本高的问题。同时由于是短时频繁地待机，因此不能在待机期间关闭发动机，因为频繁地关闭启动发动机会降低发动机的使用寿命。因此在挖掘机短时待机期间通常的做法是通过减小发动机的油门，降低发动机的转速以实现节能的目的。

使用非电控发动机的挖掘机在待机时降低油门通常有两种途径，其一是由操作员进行手动操作减小油门，但由手动操作对操作者来说是一个频繁的动作，会增加操作员的工作负担；另外一种就是采用自动怠速控制系统，例如专利号为ZL200520050630.6、名称为《一种小型液压挖掘机的自动怠速装置》的中国专利文件公开了一种液压挖掘机自动怠速装置，其包括控制器和油门调节执行器，其中控制器用于感测挖掘机的工作操作先导手柄有无动作而判断挖掘机是否需要进入发动机怠速时间，若判断为发动机需要怠速时，则发出控制信号使执行器动作，放松油门拉线而减小发动机油门，使发动机进入怠速状态；若控制器感测到工作操作先导手柄有操作动作时，则执行器收紧油门拉线，使发动机油门回复到工作状态时的开度。在该专利文件所记载的技术方案中，执行器是一个串接在油门拉线中的液压缸，液压缸滑设于一个滑套中，液压缸的缸体和活塞杆连接油门拉线，通过液压缸活塞杆的伸缩而收紧或放松油门拉线，实现待机时自动放松油门拉线使其怠速，而工作时又自动收紧油门拉线使油门恢复到工作状态。但在此技术方案中，由于液压挖掘机的工作环境恶劣，多尘土，在滑套中易积聚尘土，因此液压缸的缸体在滑套中滑动容易受阻或被卡住，而缸体一旦被阻或被卡，则不能快速响应或不能响应自动怠速的指令，因此该自动怠速装置的可靠性不高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有挖掘机自动怠速装置可靠性不高、制造成本高的缺点而提供一种可靠性高易制作成本低的挖掘机自动怠速控制系统。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种挖掘机自动怠速控制系统，包括油门手柄、油门拉杆、连接油门手柄和油门拉杆的油门拉线、串接于油门拉线上用于收紧或放松油门拉线的执行器、用于感测挖掘机操作先导手柄状态并控制执行器动作的控制器，执行器包括两根摇杆和一个液压缸，每一摇杆上有第一铰接点、第二铰接点和接线点，接线点与油门拉线连接，第一铰接点为摇杆转动的铰接基点，摇杆在该第一铰接点与挖掘机机架或其他固定部件铰接，液压缸的缸体与其中一摇杆铰接于该摇杆的第二铰接点，液压缸的活塞杆与另一摇杆铰接于该摇杆的第二铰接点，所述液压缸的活塞杆的伸缩使得两摇杆的接线点间的距离增大或缩小。本发明通过液压缸的动作使得接线点两点之间的距离增长或缩短，等同于增加或缩短拉线的长度，从而在控制器感测到可让发动机怠速时，液压缸动作让两接线点间的距离增大，放松油门拉线，让油门拉杆从预定档位位置恢复到发动机怠速档位位置而实现发动机自动怠速，而在感测到挖掘机要进行挖掘动作时则使两接线点距离缩短而收紧油门拉线，使发动机的油门拉杆恢复到位于对应档位位置。

在本发明中，控制器包括先导手柄、压力开关、继电器、电磁阀、电源、供油装置，所述压力开关与继电器的电磁线圈串接后构成的支路与电源连接，继电器的触点与电磁阀的控制线圈串接后构成的支路与电源连接，电磁阀通过管路将液压缸与供油装置连接。压力开关通过梭阀与先导手柄的先导油路连接以检测驾驶员操纵先导手柄是否有动作，当驾驶员操纵先导手柄时，有压力油通过梭阀，当驾驶员没有操作先导手柄时，先导手柄处于中位，无压力油通过梭阀，有无压力油通过梭阀使得压力开关处于闭合或断开两种状态，而压力开关的闭合或断开两种状态又使得与之串接的继电器有通电与断电两种状态，继电器的通电与断电两种状态使得与继电器触点串接的电磁阀也具有两种状态，电磁阀的两种状态可使得液压缸的工作油腔与供油装置有两种连接关系实现液压缸的活塞杆的伸出或回缩，因此本控制器可通过感测先导手柄有无动作而判别是否需要发动机怠速进而通过执行器自动控制发动机是否怠速待机。供油装置可以是挖掘机的液压系统，也可以是使用单独的泵如先导泵向液压缸供油。

在本发明中继电器为延时继电器。在使用过程中，先导手柄有可能短暂停留在中位而致使无压力油通过梭阀而触动压力开关，继电器、电磁阀相继动作而使发动机怠速，而实际上这种短暂停留非常短，甚至短到发动机的转速还没降下来而又要提高到工作转速，因此先导手柄短暂停留在中位时应避免触发自动怠速控制系统，而使用延时继电器可避免这种情况下触发自动怠速控制系统，先导手柄停留在中位的时间必须大于延时继电器预设的时间方可触发自动怠速控制系统，延时继电器的延时长短可调。

在本发明两摇杆接线点之间的最大距离和最短距离的差值大于油门手柄拉动油门拉线可移动的最大距离。驾驶员操纵挖掘作业是先通过拨动油门手柄拉动油门拉线使油门拉杆处于对应开度，油门手柄处于不同的档位拉动油门拉线移动的距离不同，当油门手柄拨到最大档位时，油门拉线被拉动的距离也最大，油门拉杆也处于油门最大开度位置，当油门手柄拨到低档位时，油门手柄拉动油门拉线移动的距离相对小一点，因此当两摇杆接线点之间的最大距离和最短距离的差值大于油门手柄拉动油门拉线移动的最大距离时，即使油门手柄处于最大档位，液压缸的动作使两摇杆的接线点间的距离增大到最大时增大的距离可抵消油门手柄拉动油门拉线所移动的距离，而使发动机处于最高转速的工作状态也能进入怠速状态。

在本发明中所述的液压缸为弹簧回程单作用液压缸，使用弹簧回程单作用液压缸只需控制一路油路，从而简化管路降低成本，当然也可以使用双作用液压缸。

在本发明中所述接线点位于摇杆的一端，第一铰接点位于摇杆的另一端，第二铰接点位于摇杆的中部，两摇杆上的接线点同位于两摇杆第二铰接点连线的同一侧。此时液压缸活塞杆的伸出使接线点间的距离增大而发动机怠速，活塞杆的回缩使两接线点间的距离缩短而使发动机恢复到工作转速。

在本发明中，还可以是接线点位于摇杆的一端，第二铰接点位于摇杆的另一端，第一铰接点位于摇杆的中部，两摇杆上的接线点同位于两摇杆第一铰接点的同一侧。此时液压缸活塞杆的回缩使接线点间的距离增大而发动机怠速，活塞杆的伸出使两接线点间的距离缩短而使发动机恢复到工作转速。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：通过两摇杆、连接两摇杆的液压缸以及与两摇杆铰接的机架或其他固定部件形成四连杆机构，通过液压缸活塞杆的伸缩而改变两摇杆接线点间的距离而实现发动机的自动怠速和转速恢复控制，四连杆机构结构简单可靠，制造成本低等优点。本发明的控制器采用简单的开关控制电路，从而实现高稳定性与可靠性、制造成本低的优点，并且在工作过程中，液压缸除了两端铰接及连接相关管路外，不与其他部件接触，不会出现被卡或受阻的情况，而摇杆也是通过铰接安装，也不易被卡或受阻，可适应挖掘机的恶劣工作环境，因此该控制系统运行可靠的优点。

附图说明

图1是实施例1中的挖掘机自动怠速控制系统的结构示意图；

图2是实施例2中的挖掘机自动怠速控制系统的结构示意图；

图3是三实施例3中的挖掘机自动怠速控制系统的结构示意图。

图中零部件名称及序号：

油门手柄1、第一软轴2、液压缸3、第一摇杆4、机架5、油门拉杆6、第二软轴7、第二摇杆8、电磁阀9、延时继电器10、先导手柄11、溢流阀12、先导泵13、液压油箱14、梭阀15、压力开关16。

具体实施方式

以下结合附图及实施例描述本发明挖掘机自动怠速控制系统的结构示意图。

实施例1：

如图1所示，本实施例中的挖掘机自动怠速控制系统包括油门手柄1、油门拉杆6、油门拉线、执行器、控制器，其中执行器包括第一摇杆4、第二摇杆8和液压缸3，在第一摇杆4的一端有接线点G，另一端有第一铰接点A，中部有第二铰接点E,第一摇杆4在第一铰接点A处与机架5铰接。第二摇杆8的一端也具有接线点H，另一端具有第一铰接点D,中部有第二铰接点F，第二摇杆8在其第一铰接点D处与机架5铰接，两摇杆的接线点G和接线点H位于两摇杆的第二铰接点E、F连线的同一侧。液压缸3的缸体在第一摇杆4的第二铰接点E处与第一摇杆4铰接，液压缸3的活塞杆在第二摇杆8的第二铰接点F处与第二摇杆8铰接。第一摇杆4、第二摇杆8、液压缸3、机架5构成四连杆机构。液压缸3为弹簧回程单作用液压缸，在液压缸活塞的一侧为工作油腔，在活塞的另外一侧放置有弹簧。油门拉线包括第一软轴2和第二软轴7，其中第一软轴2的一端连接油门手柄1，另一端连接接线点G，第二软轴7的一端连接接线点H，另一端连接发动机的油门拉杆6。

在本实施例中，控制器包括包括先导手柄11、压力开关16、延时继电器10、电磁阀9、电源、供油装置，压力开关16一端与电源相连，另一端与延时继电器10的电磁线圈串接后构成的支路与地连接，延时继电器10的触点与电磁阀9的控制线圈串接后构成的支路与电源连接，电磁阀9的左位通过管路B将液压缸与供油装置连接。供油装置包括先导泵13、液压油箱14、油箱回油管路C，其中先导泵13从液压油箱14抽取液压油向电磁阀9的左位供油，油箱回油管路C连通电磁阀9的右位与液压油箱14，在先导泵13的出油端与油箱回油管路C之间连接溢流阀12。液压缸的工作油腔通过管路B连接电磁阀。

梭阀与先导手柄的先导油路连接，压力开关通过梭阀来检测驾驶员是否操纵了先导手柄11，当驾驶员操纵先导手柄11进行挖掘时，有压力油通过梭阀15而作用于压力开关16，压力开关16处于闭合状态，延时继电器10的电磁线圈得电。延时继电器10处于断开状态，电磁阀9断电，此时电磁阀9处于左位。这时，液压油经先导泵13、电磁阀9的左位、油路B进入弹簧回程单作用液压缸3的工作油腔，使活塞杆收回，从而拉动第一摇4和第二摇杆8绕各自的第一铰接点转动一定角度，两摇杆转动过程中两接线点间的距离减小，同时通过第二软轴7拉动位于发动机上的油门拉杆6动作，进而确定发动机的油门开度与油门手柄所处档位对应一致。液压缸3的活塞杆回缩至尽头后，液压缸3工作油腔内压力迅速增大，使溢流阀12处于开启状态，先导泵13泵出的液压油经溢流阀12返回液压油箱14；

当驾驶员没有操纵先导手柄11时先导手柄处于中位，没有压力油通过梭阀15作用在压力开关16上。此时，压力开关16处于断开状态，使延时继电器10的电磁线圈断电。若先导手柄11处于中位的时长大于延时继电器的设定延时时长，继电器闭合使电磁阀9通电，电磁阀9处于右位。这时，在液压缸3内弹簧的作用下活塞杆伸出，推动两摇杆以各自的第一铰接点为回转中心转动一定的角度，两摇杆转动过程中两接线点间的距离增大。这样第一软轴和第二软轴被松开，油门拉杆6返回初始怠速位置，发动机处于怠速状态。同时，液压缸3工作油腔中的液压油经油路B、电磁阀9的右位、油箱回油管路C返回液压油箱14。这时，先导泵13泵出的液压油经溢流阀12返回液压油箱14。

实施例2：

如图2所示，与实施例1相比，其不同点在于液压缸3，液压缸的工作油腔与弹簧腔的位置互换。在本实施例中，当液压缸的工作油腔进油时，活塞杆伸出使摇杆两接线点间的距离增大，发动机进入怠速状态，当液压缸3的工作油腔出油时，液压缸的活塞杆回缩，使摇杆接线点间的距离缩短而使发动机处于油门手柄所处档位对应转速下的工作状态。同时连接电磁阀的管路也要作相应调整，即当先导手柄11有操纵动作、压力开关闭合状态、延时继电器10的电磁线圈得电、延时继电器10处于断开状态，电磁阀9断电处于左位时，管路B通过电磁阀的左位连通油箱回油油路C，使液压缸3的工作油腔内的液压油流到液压油箱，活塞杆回缩拉动第一软轴和第二软轴，使发动机从怠速状态回到工作状态；当先导手柄11无操纵动作、压力开关断开、延时继电器10的电磁线圈断电、延时继电器10闭合，电磁阀9通电处于右位时，管路B通过电磁阀的右位连通先导泵13，向液压缸3的工作油腔内的泵送液压油使活塞杆伸出而放松第一软轴和第二软轴，使发动机从工作状态自动回到怠速状态。

实施例3：

与实施例1相比，其不同点在于摇杆上第一铰接点、第二铰接点在摇杆上的位置不同，摇杆与机架的铰接点可以和摇杆与液压缸的铰接点位置互换，即在本实施例中摇杆与机架铰接的第一铰接点位于摇杆的中部，与液压缸铰接的第二铰接点位于摇杆的端部，此时液压缸活塞杆的伸出使接线点间的距离缩短，发动机由怠速状态进入工作状态，液压缸活塞杆的回缩使得接线点间的距离加大，发动机由工作状态进入到怠速状态，此时连接电磁阀的管路如下，即当先导手柄有操纵动作、压力开关闭合、延时继电器得电处于断开状态，电磁阀断电处于左位时，管路B通过电磁阀的左位连通油箱回油油路，使液压缸的工作油腔内的液压油流到液压油箱，活塞杆伸出拉动第一软轴和第二软轴，使发动机从怠速状态回到工作状态；当先导手柄无操纵动作、压力开关断开、延时继电器断电、延时继电器闭合，电磁阀通电处于右位时，管路B通过电磁阀的右位连通先导泵13，向液压缸的工作油腔内的泵送液压油使活塞杆回缩而放松第一软轴和第二软轴，使发动机从工作状态自动回到怠速状态。

Claims (7)

1.一种挖掘机自动怠速控制系统，包括油门手柄、油门拉杆、连接油门手柄和油门拉杆的油门拉线、串接于油门拉线上用于收紧或放松油门拉线的执行器、用于感测挖掘机操作先导手柄状态并控制执行器动作的控制器，其特征在于所述执行器包括两根摇杆和一个液压缸，每一摇杆上有第一铰接点、第二铰接点和接线点，接线点与油门拉线连接，第一铰接点为摇杆转动的铰接基点，液压缸的缸体与其中一摇杆铰接于该摇杆的第二铰接点，液压缸的活塞杆与另一摇杆铰接于该摇杆的第二铰接点，所述液压缸的活塞杆的伸缩使得两摇杆的接线点间的距离增大或缩小。

2.根据权利要求1所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述控制器包括先导手柄、压力开关、继电器、电磁阀、电源、供油装置，所述压力开关与继电器的电磁线圈串接后构成的支路与电源连接，所述继电器的触点与电磁阀的控制线圈串接后构成的支路与电源连接，所述电磁阀通过管路将液压缸与供油装置连接，压力开关通过梭阀与先导手柄的先导油路连接。

3.根据权利要求2所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述的继电器为延时继电器。

4.根据权利要求1所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述两摇杆接线点之间的最大距离和最短距离的差值大于油门手柄拉动油门拉线可移动的最大距离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述的液压缸为弹簧回程单作用液压缸或为双作用液压缸。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述接线点位于摇杆的一端，第一铰接点位于摇杆的另一端，第二铰接点位于摇杆的中部，两摇杆上的接线点同位于两摇杆第二铰接点连线的同一侧。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的挖掘机自动怠速控制系统，其特征在于所述接线点位于摇杆的一端，第二铰接点位于摇杆的另一端，第一铰接点位于摇杆的中部，两摇杆上的接线点同位于两摇杆第一铰接点连线的同一侧。