CN103671314A - 摆动支腿安装结构、控制装置、系统、控制方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

公开了一种摆动支腿安装结构，包括摆动支腿、机体和伸缩驱动装置，摆动支腿的一端铰接于机体，伸缩驱动装置铰接于所述摆动支腿和机体，其中，伸缩驱动装置包括第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4），第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者与机体铰接，另一者与摆动支腿铰接，其中，第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全缩回时，摆动支腿处于收回位置，第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全伸出时，摆动支腿处于展开位置，并且第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，摆动支腿处于从机体转动预设角度的位置。此外，还公开了一种液压控制装置、控制系统、工程机械和摆动支腿配合控制方法。

Description

摆动支腿安装结构、控制装置、系统、控制方法及工程机械

技术领域

本发明涉及一种摆动支腿安装结构，此外，本发明还涉及一种液压控制装置、控制系统、工程机械和摆动支腿配合控制方法。

背景技术

混凝土泵车等工程机械通常需采用支撑装置来实现工作时的支撑，以增强工作时的稳定性，避免作业负荷过大而造成倾覆。支撑装置一般包括前后各两对支腿，每个支腿均具有收起和支撑两种位置。当要移动时，需要收起支腿；施工时，需要展开支腿，实现支撑。

现有技术中，支腿式工程机械按照收起时所处的位置分为两类：一类是摆动式支腿，收起位置在车身侧面；另一种是伸缩式支腿，收起位置在车身底盘中。两种支腿方式各有优缺点，摆动式支腿能快速展开进行工作，但是其结构尺寸特性受作业场地限制，不能在狭窄的工地施工；伸缩式支腿受其外形尺寸影响，结构复杂，且必须使下车的重量很重。结合上述两种支腿的优缺点，现有的工程机械，如混凝土泵车一般采用前伸缩后摆动的支腿形式。图1中显示了现有技术中的一种摆动式支腿控制装置，包括支腿多路阀和液压油缸1，该液压油缸1的活塞杆和缸体用于分别与泵车底架和摆动支腿铰接，而由于摆动支腿的一端铰接于所述泵车底架，所以液压油缸1能够驱动摆动支腿收回和展开。这种摆动式支腿控制装置存在的缺陷在于：在许多工作空间狭小的场合，不允许支腿做大范围摆动，这时支腿无法完全展开，若凭操作手来主观判断支腿的展开角度，容易造成倾翻。

鉴于此，有必要提供一种新型的工程机械的摆动支腿安装结构，以克服或缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种安全可靠的工程机械的摆动支腿安装结构。

本发明的第二个目的是提供一种工程机械的液压控制装置。

本发明的第三个目的是提供一种工程机械的控制系统。

本发明的第四个目的是提供一种工程机械。

本发明的第五个目的是提供一种摆动支腿的配合控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种工程机械的摆动支腿安装结构，包括摆动支腿、机体和伸缩驱动装置，所述摆动支腿的一端铰接于所述机体，所述伸缩驱动装置铰接于所述摆动支腿和所述机体，以能够驱动所述摆动支腿至少在收回位置和展开位置之间运动，其中，所述伸缩驱动装置包括彼此连接的第一驱动缸和第二驱动缸，所述第一驱动缸和第二驱动缸中的一者与所述机体铰接，另一者与所述摆动支腿铰接，其中，所述第一驱动缸和第二驱动缸完全缩回时，所述摆动支腿处于所述收回位置；所述第一驱动缸和第二驱动缸完全伸出时，所述摆动支腿处于展开位置；所述第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从所述机体转动到预设角度的位置。

优选地，所述第一驱动缸和所述第二驱动缸同轴，所述第一驱动缸和所述第二驱动缸共用一个活塞杆，所述第一驱动缸的缸体铰接于所述机体，所述第二驱动缸的缸体铰接于所述摆动支腿。

此外，本发明还提供了一种用于上述技术方案中所述的工程机械的摆动支腿安装结构的液压控制装置，其中，该液压控制装置包括与油源连接的第一工作油路及第二工作油路，所述第一工作油路及所述第二工作油路分别连接所述摆动支腿安装结构的第一驱动缸的无杆腔和第二驱动缸的有杆腔，且所述第一驱动缸的有杆腔连接至所述第二工作油路，所述第二驱动缸的无杆腔可操作地与所述第一工作油路连通或断开。

优选地，所述第二驱动缸的无杆腔通过通断控制阀与所述第一工作油路连接。

此外，本发明还提供了一种工程机械的控制系统，其中，包括控制器、摆角传感器、倾角传感器和根据上述技术方案中所述的液压控制装置，所述摆角传感器用于检测所述工程机械的摆动支腿的摆角，所述倾角传感器用于检测所述工程机械的大臂倾角，且所述摆角传感器和所述倾角传感器电连接至所述控制器。

此外，本发明还提供了一种工程机械，包括机架，所述机架上设置有大臂，其中，所述工程机械包括根据上述技术方案中所述的工程机械的摆动支腿安装结构，该工程机械的摆动支腿安装结构通过根据上述技术方案中所述的工程机械的控制系统控制。

此外，本发明还提供了一种摆动支腿的配合控制方法，所述摆动支腿铰接于工程机械的机体上，其中，该控制方法包括：步骤a：使得摆动支腿向展开位置转动，并检测该摆动支腿相对于处于收回位置时的摆动支腿的摆角，以及使得工程机械的大臂向上运动，并检测该大臂的倾角；步骤b：当所述摆角≥预设角度θ₀且所述倾角β≥大臂安全倾角β₀时，使得所述摆动支腿支撑到地面上以支撑所述工程机械并锁定所述大臂。

优选地，所述摆动支腿与所述工程机械的机体之间设置有伸缩驱动装置，该伸缩驱动装置包括彼此连接的第一驱动缸和第二驱动缸，所述第一驱动缸和第二驱动缸中的一者与所述工程机械铰接，另一者与所述摆动支腿铰接，其中，所述第一驱动缸和第二驱动缸完全缩回时，所述摆动支腿处于所述收回位置，所述第一驱动缸和第二驱动缸完全伸出时，所述摆动支腿处于所述展开位置，并且所述第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从所述收回位置转动所述预设角度的中间位置，该控制方法包括：在步骤a中，控制所述第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出、另一者完全缩回，从而使得所述摆动支腿处于从所述收回位置转动到所述预设角度θ₀的位置。

通过上述技术方案，由于第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从所述机体转动预设角度的位置，也就是说第一驱动缸和第二驱动缸中的一者的最大行程是与该预设角度对应的，所以可以根据该摆动支腿支撑的物体（例如工程机械）确定出摆动支腿展开的最小安全角度（即当摆动支腿展开至大于或等于该最小安全角度时，该摆动支腿支撑的物体不会倾翻），从而根据该安全角度设计出第一驱动缸和第二驱动缸中的一者的尺寸，当第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出使得摆动支腿处于小支撑状态时就能够保证摆动支腿支撑的物体不会倾翻，简单可行地提高了该摆动支腿安装结构的安全可靠性。

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

附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的一种摆动式摆动支腿控制装置的示意简图。

图2是根据本发明的实施方式的摆动支腿安装结构的一部分的示意简图。

图3是根据本发明的实施方式的摆动支腿控制方法的示意性的流程图。

附图标记说明

1液压油缸               3第一驱动缸

4第二驱动缸              5双向液压锁

6通断控制阀              7第一工作油路

8第二工作油路            10工作油路

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，并不用于限制本发明。

参见图2，根据本发明的第一个方面，提供一种摆动支腿安装结构，该摆动支腿安装结构包括摆动支腿、机体和伸缩驱动装置，摆动支腿的一端铰接于机体，伸缩驱动装置铰接于摆动支腿和机体之间，以能够驱动摆动支腿至少在收回位置和展开位置之间运动。具体地，伸缩驱动装置包括彼此串联连接的第一驱动缸3和第二驱动缸4，优选地，第一驱动缸3与第二驱动缸4串连。第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者与机体铰接，另一者与摆动支腿铰接，其中，第一驱动缸3和第二驱动缸4完全缩回时，摆动支腿处于收回位置；第一驱动缸3和第二驱动缸4完全伸出时，摆动支腿处于展开位置；第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，摆动支腿处于从机体转动预设角度的位置。

如上所述，由于第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从机体转动预设角度的位置，也就是说第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者的最大行程是与该预设角度对应的，所以可以根据该摆动支腿支撑的物体（例如工程机械）确定出摆动支腿展开的最小安全角度（即当摆动支腿展开至大于或等于该最小安全角度时，该摆动支腿支撑的物体不会倾翻），从而根据该安全角度设计出第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者的尺寸，当第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者完全伸出使得摆动支腿处于小支撑状态时就能够保证摆动支腿支撑的物体不会倾翻，简单可行地提高了该摆动支腿安装结构的安全可靠性。

其中，根据本发明的实施方式，第一驱动缸3和第二驱动缸4同轴，所述第一驱动缸3和第二驱动缸4共用一个固定的活塞杆，第一驱动缸3的缸体铰接于机体，第二驱动缸4的缸体铰接于摆动支腿。

需要说明的是，以上公开的实施方式仅出于示例的目的，并不限定本发明，驱动缸的其他变化形式都是可以的，只要能够实现本发明的用于使摆动支腿安装结构安全可靠的目的即可。

其中，第一驱动缸3和第二驱动缸4不受特别限制，例如可以是液压缸。

本发明的第二个方面提供了一种用于控制上述摆动支腿的液压控制装置，其中，该液压控制装置包括与油源连接的第一工作油路7及第二工作油路8，第一工作油路7及第二工作油路8分别连接摆动支腿安装结构的第一驱动缸3的无杆腔和第二驱动缸4的有杆腔，且第一驱动缸3的有杆腔连接至第二工作油路8，第二驱动缸4的无杆腔可操作地与第一工作油路7连通或断开。具体地，第二驱动缸4的无杆腔与第一工作油路7之间连接有第三工作油路10，第三工作油路10上设置有通断控制阀6。当将通断控制阀6切换为使第一工作油路7与第二驱动缸4的无杆腔连通、并且第一工作油路7和第二工作油路8分别作为回油油路和进油油路时，随着液压油通过第二工作油路8进入第一驱动缸3的有杆腔和第二驱动缸4的有杆腔，使得第一驱动缸3和第二驱动缸4共用的活塞杆相对于该第一驱动缸3缩回以及使得第一驱动缸3和第二驱动缸4共用的活塞杆相对于该第二驱动缸4缩回，且第一驱动缸3的无杆腔中的液压油通过第一工作油路7流出，第二驱动缸4的无杆腔中的液压油通过第第一工作油路7流出，以实现回油，从而可以实现第一驱动缸3和第二驱动缸4的完全缩回，使得摆动支腿处于回缩状态。

在第一驱动缸3和第二驱动缸4的完全缩回之后，当将通断控制阀6切换为使第一工作油路7与第二驱动缸4的无杆腔断开、并且第一工作油路7和第二工作油路8分别作为进油油路和回油油路时，可以实现在第二驱动缸4完全缩回时，第一驱动缸3完全伸出，使得摆动支腿处于小支撑状态。

同理，当将通断控制阀6切换为使第一工作油路7与第二驱动缸4的无杆腔连通、并且第一工作油路7和第二工作油路8分别作为进油油路和回油油路时，可以实现第一驱动缸3和第二驱动缸4的完全伸出，使得摆动支腿处于全支撑状态。

为了使油路更加稳定，第一工作油路7和第二工作油路8之间上可以设有双向液压锁5。由于双向液压锁5为本领域公知的惯用技术手段，这里不再对其具体结构进行赘述。

根据本发明的第三个方面，提供了一种工程机械的控制系统，其中，该工程机械的控制系统包括控制器、摆角传感器、倾角传感器和根据上述技术方案中所述的工程机械的液压控制装置，摆角传感器用于检测所述工程机械的摆动支腿的摆角，所述倾角传感器用于检测所述工程机械的大臂倾角，且所述摆角传感器和倾角传感器电连接至所述控制器。这样，该控制系统可以实时地检测摆动支腿的摆角和大臂的倾角，从而通过摆动支腿的摆角和大臂的倾角情况来安全地控制摆动支腿的工作。其中所述的大臂通常定义为与工程机械机体直接连接的臂架，且公知地，所述大臂倾角定义为大臂与水平面之间的夹角。

根据本发明的第四个方面，提供了一种工程机械，包括机架，该机架上设置有大臂，其中，该工程机械包括根据技术方案中所述的摆动支腿安装结构，该摆动支腿安装结构通过根据上述技术方案中所述的控制系统控制。该工程机械不受特别地限制，例如可以是混凝土泵车等。其中所述的大臂通常定义为与工程机械机体直接连接的臂架，且公知地，所述大臂倾角定义为大臂与水平面之间的夹角。

根据本发明的第五个方面，提供了一种摆动支腿的配合控制方法，所述摆动支腿铰接于工程机械的机体上，其中，该控制方法包括：步骤a：使得摆动支腿向展开位置转动，并检测该摆动支腿相对于处于收回位置时的摆动支腿的摆角，以及使得工程机械的大臂向上运动，并检测该大臂的倾角；步骤b：当所述摆角≥预设角度θ₀且所述倾角β≥大臂安全倾角β₀时，使得所述摆动支腿支撑到地面上以支撑所述工程机械并锁定所述大臂。在步骤b之后，可以激活除了大臂以外的其他臂架，使工程机械进行布料作业。此外，也可以使摆动支腿处于展开位置，然后再使工程机械进行布料作业。

这里，在步骤a中，所述预设角度θ⁰与大臂安全倾角β⁰之间具有对应关系，该对应关系可以通过如下方式确定：（1）使大臂处于大臂安全倾角β⁰，使工程机械的除了大臂以外的其它臂架处于水平状态，并计算确定出当前此时工程机械整机的重心坐标；（2）根据重心的坐标计算工程机械整机的稳心坐标；（3）根据安全系数和稳心坐标确定工程机械的安全作业面边界；（4）根据工程机械的安全作业面边界计算预设角度θ⁰。

在确定上述对应关系的所述方式中，工程机械整机的重心坐标（Xc，Yc）的计算公式为：Xc=（Gb×Xb+Gt×Xt)/Gtotal，Yc=（Gb×Yb+Gt×Yt)/Gtotal；工程机械整机的稳心坐标（Xs，Ys）的计算公式为：Xs=Gt×Xt/Gtotal，Ys=Gt×Yt/Gtotal。（Gb=所述工程机械的臂架重力，Gt=所述工程机械的下车重力，Gtotal=所述工程机械整机重力，（Xb，Yb）为所述工程机械的臂架的重心坐标，（Xt，Yt）为所述工程机械的下车的重心坐标）

且需要说明的是，作业边界是指当工程机械包括四个摆动支腿时，连接四个摆动支腿的末端点所确定的四边形的边界，也就是说，摆动支腿的位置与作业边界是相对应的。安全作业面边界是考虑一定的安全系数、工程机械整机的稳心、工程机械整机的重心后所确定的作业边界。且其中，安全系数=安全作业面边界与工程机械整机的重心之间距离的最小值/工程机械整机的重心与工程机械整机的稳心之间距离。这样，由于从以上过程可以得出安全系数和工程机械整机的稳心坐标，因此可以通过工况模拟实验，根据安全系数和稳心坐标确定工程机械的安全作业面边界，而对应于该安全作业面边界时的摆动支腿的摆角即为预设角度θ⁰，该预设角度θ⁰可以通过摆角传感器检测得出。可以理解的是，确定预设角度θ₀与大臂安全倾角β₀之间的对应关系方法显然不限于此，例如还可以通过工作模拟实验等来进行，且不管采用何种方法，其都将落入本发明的保护范围。

此外，摆动支腿与工程机械的机体之间设置有伸缩驱动装置，该伸缩驱动装置可以包括彼此连接的第一驱动缸3和第二驱动缸4，第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者与工程机械铰接，另一者与摆动支腿铰接，其中，第一驱动缸3和第二驱动缸4完全缩回时，摆动支腿处于收回位置，第一驱动缸3和第二驱动缸4完全伸出时，摆动支腿处于展开位置，并且第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，摆动支腿处于从收回位置转动预设角度θ₀的中间位置，且上述控制方法还可以包括：在步骤a中，控制第一驱动缸3和第二驱动缸4中的一者完全伸出、另一者完全缩回，从而使得摆动支腿处于从收回位置转动预设角度θ₀的中间位置。这实际上采用预设角度与驱动缸最大行程对应的设置，可以简单可行地使摆动支腿从收回位置转动到预设角度θ₀的中间位置。

此外，可以通过摆角传感器检测摆动支腿的摆角；以及通过大臂倾角传感器检测大臂的倾角。在未做其他说明的情况下，在步骤a中，大臂安全倾角β₀定义为如下角度：在摆动支腿处于预设角度θ₀并支撑工程机械的状态下时，不至于使工程机械发生倾翻的大臂的最小倾角。

综上，由于第一驱动缸和第二驱动缸中任一者的最大行程与摆动支腿的预设角度θ₀之间具有对应的关系，当工程机械受地况的限制无法将摆动支腿全部展开时，控制摆动支腿的第一驱动缸和第二驱动缸中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，使得摆动支腿处于小支撑状态，这样既可以满足地况的要求，又保证了工程机械在小支撑状态下不至于倾翻。同时，在控制驱动缸的过程中，无需操作手主观判断摆动支腿的摆动角度，大大提高了操作的准确性，进一步提高了工程机械的安全性。

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。

Claims (8)

1.一种工程机械的摆动支腿安装结构，包括摆动支腿、机体和伸缩驱动装置，所述摆动支腿的一端铰接于所述机体，所述伸缩驱动装置铰接于所述摆动支腿和所述机体，以能够驱动所述摆动支腿至少在收回位置和展开位置之间运动，其特征在于，所述伸缩驱动装置包括彼此连接的第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4），所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者与所述机体铰接，另一者与所述摆动支腿铰接，其中，

所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全缩回时，所述摆动支腿处于所述收回位置；

所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全伸出时，所述摆动支腿处于展开位置；

所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从所述机体转动到预设角度的位置。

2.根据权利要求1所述的工程机械的摆动支腿安装结构，其特征在于，所述第一驱动缸（3）和所述第二驱动缸（4）同轴，所述第一驱动缸（3）和所述第二驱动缸（4）共用一个活塞杆，所述第一驱动缸（3）的缸体铰接于所述机体，所述第二驱动缸（4）的缸体铰接于所述摆动支腿。

3.一种用于权利要求1或2所述的工程机械的摆动支腿安装结构的液压控制装置，其中，该液压控制装置包括与油源连接的第一工作油路（7）及第二工作油路（8），所述第一工作油路（7）及所述第二工作油路（8）分别连接所述摆动支腿安装结构的第一驱动缸（3）的无杆腔和第二驱动缸（4）的有杆腔，且所述第一驱动缸（3）的有杆腔连接至所述第二工作油路（8），所述第二驱动缸（4）的无杆腔可操作地与所述第一工作油路（7）连通或断开。

4.根据权利要求3所述的液压控制装置，其特征在于，所述第二驱动缸（4）的无杆腔通过通断控制阀（6）与所述第一工作油路（7）连接。

5.一种工程机械的控制系统，其特征在于，包括控制器、摆角传感器、倾角传感器和根据权利要求3或4所述的液压控制装置，所述摆角传感器用于检测所述工程机械的摆动支腿的摆角，所述倾角传感器用于检测所述工程机械的大臂倾角，且所述摆角传感器和所述倾角传感器电连接至所述控制器。

6.一种工程机械，包括机架，所述机架上设置有大臂，其特征在于，所述工程机械包括根据权利要求1或2所述的工程机械的摆动支腿安装结构，该工程机械的摆动支腿安装结构通过根据权利要求6所述的工程机械的控制系统控制。

7.一种摆动支腿的配合控制方法，所述摆动支腿铰接于工程机械的机体上，其中，该控制方法包括：

步骤（a）：使得摆动支腿向展开位置转动，并检测该摆动支腿相对于处于收回位置时的摆动支腿的摆角，以及使得工程机械的大臂向上运动，并检测该大臂的倾角；

步骤（b）：当所述摆角≥预设角度（θ₀）且所述倾角（β）≥大臂安全倾角（β₀）时，使得所述摆动支腿支撑到地面上以支撑所述工程机械并锁定所述大臂。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述摆动支腿与所述工程机械的机体之间设置有伸缩驱动装置，该伸缩驱动装置包括彼此连接的第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4），所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者与所述工程机械铰接，另一者与所述摆动支腿铰接，其中，所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全缩回时，所述摆动支腿处于所述收回位置，所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）完全伸出时，所述摆动支腿处于所述展开位置，并且所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者完全伸出、另一者处于完全缩回的状态下，所述摆动支腿处于从所述收回位置转动所述预设角度（θ₀）的中间位置，该控制方法包括：

在步骤（a）中，控制所述第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）中的一者完全伸出、另一者完全缩回，从而使得所述摆动支腿处于从所述收回位置转动到所述预设角度（θ₀）的位置。

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