CN103696350B - 铣刨机洒水控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铣刨机洒水控制系统，包括设置在铣刨机本体上的液压控制回路及水路，所述水路包括水路管道，所述水路管道包括水泵及与水泵相连通的洒水设备，所述液压控制回路包括其进油口与出油口均与位于所述铣刨机本体上的液压油箱连通的液压油管道，所述液压油管道上自进油口一端起依次设有液压泵和用于驱动所述水泵与其同速运转的液压马达，其特征在于，所述液压控制回路中还设有用于调节所述液压马达转速的调节装置，所述调节装置与安装于所述铣刨机本体上的根据铣刨工况调控所述调节装置进而控制洒水量的控制装置电连接。采用本发明的铣刨机洒水控制系统可根据实际切削工况进行相适宜的洒水，节省水源。

Description

铣刨机洒水控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种铣刨机控制系统，特别涉及一种铣刨机洒水控制系统及其控制方法，以及具有该洒水控制系统的铣刨机。

背景技术

铣刨机是路面养护作业的主要机种之一，用于对沥青路面的车辙、痈包、龟裂等病害进行养护作业，其通过安装在铣刨转子罩壳内的铣刨转子对已损路面进行铣削，并通过皮带输料机对铣削的旧料进行清理和回收，以便铺设新路面。铣刨机还广泛应用于水泥路面的表面拉毛，即在旧的水泥路面表层切削1cm左右，从而获得平整、粗糙、清洁的表面，为接下来的沥青摊铺准备优质的表面。

在铣刨机工作的过程中，洒水系统起到十分重要的作用，包括减少灰尘、冷却与冲洗刀头、保护输料皮带。铣刨机的洒水系统由水箱、驱动马达、离心水泵、电磁水阀、水管、喷嘴等组成。在现有的铣刨机洒水系统里，液压马达以固定的转速驱动离心水泵，储存在水箱里的水经由离心水泵加压后以固定的喷洒流量从喷嘴喷出。但是铣刨机工作过程中对喷洒流量的需求是动态变化的，例如在切削深度大时就要求较大的喷洒流量，而切削深度小时就只需要较小的喷洒流量。现有洒水系统的喷洒流量为固定值，为了兼顾不同的工况，一般设计一个比较大的流量，而这势必会浪费宝贵的水资源，同时增加了加水次数，耽误施工进度。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种可根据不同切削深度而对洒水量实时变化的铣刨机洒水控制系统及其控制方法，以及提供一种具有该洒水控制系统的铣刨机。

为了解决上述问题，本发明提供一种铣刨机洒水控制系统，包括设置在铣刨机本体上的液压控制回路及水路，所述水路包括水路管道，所述水路管道包括水泵及与水泵相连通的洒水设备，所述液压控制回路包括其进油口与出油口均与位于所述铣刨机本体上的液压油箱连通的液压油管道，所述液压油管道上自进油口一端起依次设有液压泵和用于驱动所述水泵与其同速运转的液压马达，所述液压控制回路中还设有用于调节所述液压马达转速的调节装置，所述调节装置与安装于所述铣刨机本体上的根据铣刨工况调控所述调节装置进而控制洒水量的控制装置电连接。

作为优选，所述控制装置根据铣刨工况对输送至所述调节装置的电流进行调控，所述调节装置根据接收的电流大小对流入所述液压马达内的液压油流量进行调节从而达到对所述液压马达转速的调节。

作为优选，所述调节装置位于所述液压马达和液压泵之间，所述调节装置包括内部均设有线圈的电磁开关阀与比例调速阀，所述控制装置分别与所述比例调速阀和电磁开关阀电连接。

作为优选，所述控制装置包括可编程控制器，还包括均设置在所述铣刨机本体上的用于测量铣刨机左侧切削深度的左侧切深位移传感器、用于测量铣刨机右侧切削深度的右侧切深位移传感器以及用于测量铣刨机行驶速度的行驶速度传感器，所述行驶速度传感器安装于设置在铣刨机本体上的行走马达上；

所述可编程控制器分别与所述左侧切深位移传感器、右侧切深位移传感器和行驶速度传感器电连接以分别接收铣刨机左侧切削深度、铣刨机右侧切削深度和铣刨机行驶速度。

同时公开一种铣刨机，包括上述的铣刨机洒水控制系统，还包括所述铣刨机本体、设置在所述铣刨机本体上与所述水路管道一端连通的水箱，以及均设置在所述铣刨机本体上的铣刨鼓和皮带机；其中所述洒水设备包括用于对铣刨鼓冷却的铣刨鼓喷嘴和用于对皮带机清洗的皮带机喷嘴；所述水泵通过联轴器与液压马达连接。

同时公开一种基于上述的铣刨机洒水控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：实时采集所述铣刨机的工况信息数值；

S2：根据所述工况数值计算出洒水量数值；

S3：根据洒水量数值调整液压油流量。

作为优选，步骤S1具体为实时采集所述铣刨机的左侧切削深度数值H_L、所述铣刨机的右侧切削深度数值H_R和所述铣刨机的行驶速度数值V。

作为优选，步骤S2具体包括：

S21：计算平均切削深度H：H=0.5×(H_L+H_R)；

S22：计算切削方量U：U=V×H×W，其中W为铣刨鼓的宽度；

S23：计算洒水量数值Q：Q=K1×U，其中K1为常数，其为0.06至0.1中的任一值。

作为优选，步骤S3具体为由可编程控制器根据洒水量数值Q实时控制对电磁开关阀的线圈电流及比例调速阀的线圈电流的大小以调整液压油流量。

作为优选，还包括:

步骤S211：判断当平均切削深度H小于一预设值时，保持洒水量数值Q为一恒定值，当平均切削深度大于或等于所述预设值时，执行步骤S22；

其中，所述预设值为0.02至0.3中的任一值，所述恒定值为0.015至0.02中的任一值。

本发明的有益效果在于，在铣刨机工作时，可编程控制器通过设定好的计算公式，利用各传感器分别测量出的H_L，H_R，V进行实时计算，通过传输电流的有无和大小分别对电磁开关阀的开启与闭合和比例调速阀的流量值进行调控，使流入液压马达的液压油流量得到限制，从而控制水泵的转速使流入洒水设备内的水量与切削深度适配，这样不仅节约了水资源，同时大大减少了加水次数，提高了施工进度。

附图说明

图1为本发明的铣刨机洒水控制系统一实施例的结构示意图。

图2为本发明的铣刨机洒水控制系统一实施例的控制流程图。

附图标记：

1-液压油箱；2-液压泵；3-液压油管道；4-电磁开关阀；5-比例调速阀；6-液压马达；7-水箱；8-水路管道；9-水泵；10-左侧切深位移传感器；11-绳套；12-可编程控制器；13-铣刨鼓喷嘴；14-铣刨鼓；15-皮带机喷嘴；16-皮带机；17-右侧切深位移传感器；18-行驶速度传感器；19-联轴器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的进行详细描述。

如图1所示，本发明的铣刨机洒水控制系统包括设置在铣刨机本体（图中未示出）上的液压控制回路和水路，其中水路包括设有水泵9及与水泵9相连通的洒水设备的水路管道8，该水路管道8一端连通水源；液压控制回路包括其进油口与出油口均与位于铣刨机本体上的液压油箱1连通的液压油管道3，该液压油管道3上自进油口一端起依次设有液压泵2和用于驱动水泵9与其同速运转的液压马达6，本实施例中，液压控制管道3的两端需浸入液压油中，方便液压泵2从液压油箱1里渉取液压油，并对液压油加压，且可防止液压油流经液压马达6后流入液压油箱1中时迸溅，造成资源浪费。

优选地，液压控制回路中还设有用于调节所述液压马达6转速的调节装置，该调节装置与安装于铣刨机本体上的可根据铣刨工况调控调节装置进而控制洒水量的控制装置电连接。具体为，该控制装置为根据铣刨工况通过输送相应的电流对调节装置进行调控的，调节装置根据接收的电流大小再对流入液压马达6内的液压油进行调节从而达到对液压马达6启动与转速的调节。

进一步地，该控制装置包括左侧切深位移传感器10、右侧切深位移传感器17、行驶速度传感器18以及可编程控制器12。其中左侧切深位移传感器10安装于铣刨机本体上，其一端设有一个绳套11，用于勾套在铣刨机本体的左侧板上，使左侧切深位移传感器10在左侧板运动时可以感应到左侧切削深度H_L。该左侧切深位移传感器10另一端与可编程控制器12电连接，以便将感测到的铣刨机左侧切削深度H_L传递至可编程控制器12中进行计算。右侧切深位移传感器17同样设置在铣刨机本体上，且具有一端与铣刨机本体的右侧板相勾套的绳套11，其另一端同样与可编程控制器12电连接，用于将感测到的铣刨机右侧切削深度H_R输送至可编程控制器12中进行计算。另外，铣刨机本体上还设有行走马达（图中未示出），该行走马达上固定装有测量铣刨机的行驶速度V的行驶速度传感器18，其一端也同样与可编程控制器12连接，用于传输数据V至可编程控制器12中。

该调节装置包括均设置在液压油管道上的电磁开关阀与比例调速阀，其中比例调速阀5位于液压马达6和电磁开关阀4之间，电磁开关阀4与比例调速阀5内均具有线圈，且其设有线圈的一端均与可编程控制器12连接，通过可编程控制器12对电磁开关阀4的停电、供电及传输至比例调速阀5的线圈电流的大小的改变实现对液压马达6的启动与停止以及转速的调节，从而间接实现对水泵9的泵水量的调节。其中，本实施例的比例调速阀5具体为电液比例调速阀，其包括阀体、均位于阀体内部的定差减压阀、节流阀阀芯、推杆以及与位于所述阀体外且与所述节流阀阀芯电连接的绕有线圈的比例电磁铁（图中未示出），当电流流向所述线圈内，所述节流阀阀芯受电磁力影响而进行移动以控制供液压油流通的开口的大小，也就是所述节流阀阀芯根据线圈内电流的大小对开口进行调节，进而控制液压油流量。

本发明同时公开一种具有上述铣刨机洒水控制系统的铣刨机，包括铣刨机洒水控制系统、装设有铣刨机洒水控制系统的铣刨机本体和均设置在铣刨机本体上的与水路管道一端连通的水箱、用于切削的铣刨鼓14、皮带机16。

本铣刨机中的洒水设备为位于铣刨鼓14上方的用于为铣刨鼓14洒水降温的铣刨鼓喷嘴13和位于皮带机16上方用于为皮带机16冲洗杂质的皮带机喷嘴15，其中，铣刨鼓喷嘴13为并排设置的三个，当然可以根据铣刨鼓14的宽度另进行设置，皮带机喷嘴15亦可设置多个。另外，液压马达6是通过联轴器19驱动水泵9运转的。

本发明还同时公开一种铣刨机洒水系统的控制方法，包括三个步骤：S1：实时采集所述铣刨机的工况信息数值；S2：根据所述工况数值计算出洒水量数值；S3：根据洒水量数值调整液压油流量。

具体地，左侧切深位移传感器10、右侧切深位移传感器17、行驶速度传感器18分别对铣刨机的切深位移及行驶速度进行测量，然后将数据传输至可编程控制器12中，可编程控制器12将接收到的数据首先进行平均切削深度H的计算，即H=0.5*(H_L+H_R)，接着对单位时间内的平均切削方量U进行计算，即U=V*H*W（m³/min），其中W为铣刨鼓14的宽度。为了获得更好的降尘与冷却效果，铣刨机的洒水需求量Q与单位时间内的切削方量U成正比可使有益效果更为显著，即：

Q=K1*U=K1*V*H*W

其中K1是经验常数，一般使用制造商的推荐值，操作人员也可自行设定，其数值范围为0.06-0.1；该行驶速度V和平均切深位移H均为动态变量，通过可编程控制器12接收到的信息实时读取。

进一步地，比例调速阀5的液压油的流量与其内部线圈中的电流I成正比，也就是液压马达6的转速与比例调速阀5的线圈电流I成正比，而液压马达6的转速又与水泵9的输出流量（即洒水需求量Q）成正比，所以：比例调速阀5的线圈电流I=K2*Q。K2同为经验常数，数值范围优选为2-4。铣刨作业时，可编程控制器12从左侧切深位移传感器10和右侧切深位移传感器17中获取信息得出V和H计算出洒水需求量Q，然后通过线圈流量公式计算出具体数值实现对比例调速阀5的线圈电流I的实时控制，进而动态控制水泵9的泵水量。

优选地，当铣刨机从静止到刚刚进入工作时，其行驶速度V起伏较低，但此时同样需要一定的洒水需求量Q，因此需在可编程控制器12中输入一个预设值H_S，其优选范围为0.02m-0.3m，该数值为铣刨鼓14从接触地面开始至到达正常高速工作状态时的平均切削深度。在铣刨机的切削深度到达H_S的这段时间内，洒水需求量Q保持一个固定的恒定值Q_T，优选范围为0.015（m³/min）-0.02（m³/min）。避免造成对水资源的浪费，同时尽可能的减少加水次数，提高工作效率。

具体操作流程如图2所示：

将要开始铣刨作业时，洒水需求量Q为零，进入铣刨作业时，当切削深度H大于零时，洒水需求量Q为Q_T，输入至比例调速阀5的线圈电流I为K2*Q_T，此时电磁开关阀4开启，液压马达6按一定的转速驱动水泵9运转进行洒水作业，当平均切削深度H大于或等于H_S时，左侧切深位移传感器10与右侧切深位移传感器17分别对左右两侧的切深位移进行测量，并将获得的H_L、H_R输送至可编程控制器12计算出平均切削深度H。与此同时，行驶速度传感器18对行驶速度V也进行测量并将测量值输入到可编程控制器12内，可编程控制器12根据公式Q=K1*V*H*W，I=K2*Q分别对Q和I进行计算，从而控制水泵9的转速使产生与平均切削深度H和行驶速度V相适配的洒水流量。当要结束铣刨作业时，先将电磁开关阀4关闭，阻止液压油启动液压马达6使其带动水泵9，使洒水需求量Q为零，从而阻断对比例调速阀5的线圈提供电流，即I=0，此时铣刨机便停止切削，铣刨作业结束，若I与Q不为零时，说明铣刨作业未结束，系统自动返回至读取H_L、H_R的步骤。其中，当平均切削深度H不大于零时，返回上一步骤（即洒水需求量Q为零）；H小于H_S时同样返回上一步骤（即继续以恒定值Q_T进行洒水）。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铣刨机洒水控制系统，包括设置在铣刨机本体上的液压控制回路及水路，所述水路包括水路管道，所述水路管道包括水泵及与水泵相连通的洒水设备，所述液压控制回路包括其进油口与出油口均与位于所述铣刨机本体上的液压油箱连通的液压油管道，所述液压油管道上自进油口一端起依次设有液压泵和用于驱动所述水泵与其同速运转的液压马达，其特征在于，所述液压控制回路中还设有用于调节所述液压马达转速的调节装置，所述调节装置与安装于所述铣刨机本体上的根据铣刨工况调控所述调节装置进而控制洒水量的控制装置电连接，所述铣刨工况具体为实时采集所述铣刨机的左侧切削深度数值H_L、所述铣刨机的右侧切削深度数值H_R和所述铣刨机的行驶速度数值V；所述控制装置根据所述铣刨工况数值计算出洒水量数值，具体包括：

H＝0.5×(H_L+H_R)计算平均切削深度H；

U＝V×H×W，计算切削方量U，其中W为铣刨鼓的宽度；

Q＝K1×U，计算洒水量数值Q，其中K1为常数，其为0.06至0.1中的任一值。

2.根据权利要求1所述的铣刨机洒水控制系统，其特征在于，所述控制装置根据铣刨工况对输送至所述调节装置的电流进行调控，所述调节装置根据接收的电流大小对流入所述液压马达内的液压油流量进行调节从而达到对所述液压马达转速的调节。

3.根据权利要求2所述的铣刨机洒水控制系统，其特征在于，所述调节装置位于所述液压马达和液压泵之间，所述调节装置包括内部均设有线圈的电磁开关阀与比例调速阀，所述控制装置分别与所述比例调速阀和电磁开关阀电连接。

4.根据权利要求3所述的铣刨机洒水控制系统，其特征在于，所述控制装置包括可编程控制器，还包括均设置在所述铣刨机本体上的用于测量铣刨机左侧切削深度的左侧切深位移传感器、用于测量铣刨机右侧切削深度的右侧切深位移传感器以及用于测量铣刨机行驶速度的行驶速度传感器，所述行驶速度传感器安装于设置在铣刨机本体上的行走马达上；

所述可编程控制器分别与所述左侧切深位移传感器、右侧切深位移传感器和行驶速度传感器电连接以分别接收铣刨机左侧切削深度、铣刨机右侧切削深度和铣刨机行驶速度。

5.一种铣刨机，其特征在于，包括根据权利要求1-4任一项所述的铣刨机洒水控制系统，还包括所述铣刨机本体、设置在所述铣刨机本体上与所述水路管道一端连通的水箱，以及均设置在所述铣刨机本体上的铣刨鼓和皮带机；其中所述洒水设备包括用于对铣刨鼓冷却的铣刨鼓喷嘴和用于对皮带机清洗的皮带机喷嘴；所述水泵通过联轴器与液压马达连接。

6.一种基于权利要求1-4任一项所述的铣刨机洒水控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：实时采集所述铣刨机的工况信息数值，具体为实时采集所述铣刨机的左侧切削深度数值H_L、所述铣刨机的右侧切削深度数值H_R和所述铣刨机的行驶速度数值V；

S2：根据所述工况信息数值计算出洒水量数值，具体包括：

S21：计算平均切削深度H：H＝0.5×(H_L+H_R)；

S22：计算切削方量U：U＝V×H×W，其中W为铣刨鼓的宽度；

S23：计算洒水量数值Q：Q＝K1×U，其中K1为常数，其为0.06至0.1中的任一值；

S3：根据洒水量数值调整液压油流量。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，步骤S3具体为由可编程控制器根据洒水量数值Q实时控制对电磁开关阀的线圈电流及比例调速阀的线圈电流的大小以调整液压油流量。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括:

步骤S211：判断当平均切削深度H小于一预设值时，保持洒水量数值Q为一恒定值，当平均切削深度大于或等于所述预设值时，执行步骤S22；

其中，所述预设值为0.02至0.3中的任一值，所述恒定值为0.015至0.02中的任一值。