CN105544632B - 一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统 - Google Patents
一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统，包括主泵、先导泵、转斗控制阀、动臂控制阀、梭阀、转斗先导阀和动臂先导阀、设置在动臂下落先导油路上的第一换向阀及电磁阀、设置在动臂油缸回油油路与转斗油缸回油油路上的第二换向阀、设置在驾驶室内的自动放平开关、安装在转斗油缸活塞杆端部的位置触发器、位置检测装置和控制器。本发明减少了卸料后调整铲斗的步骤，驾驶员只需通过操作动臂下落，便可实现铲斗自动放平的状态，提高了整机的节能性以及作业效率和操作舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统，属于装载机技术领域。
背景技术
装载机是一种广泛用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口等工程的土方工程施工机械。它的作业对象主要是各种土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散状物料等，主要完成铲、装、运、卸等作业。轮式装载机的工作装置包括铲斗22、动臂20、安装在车架21上的动臂油缸、连杆18、摇臂19、转斗油缸。其中，动臂20一端与车架21铰接，一端与铲斗22连接，动臂20的区间部分与动臂油缸连接。摇臂19与动臂20通过销轴连接，摇臂19一端通过连杆18与铲斗22形成连杆结构，摇臂19另外一端与转斗油缸活塞杆连接，转斗油缸另一端与车架21铰接，整个机构实质是两个四杆机构。当转斗油缸闭锁时，操纵动臂油缸升降动臂20，至卸载高度时，闭锁动臂油缸，操纵转斗油缸动作摆动摇臂19，铲斗22在摇臂19和连杆18的作用下绕动臂20的铰接点旋转，完成物料卸载。
在操纵动臂油缸下降动臂时，铲斗斗口处于倾斜状态，若进行物料装载时，需要铲斗处于放平状态，因此，在下降动臂过程中，还要调整铲斗的位置。目前虽然有些装载机厂家会在转斗油缸上安装有水平尺作为参照来帮助驾驶员操纵铲斗，但由于不同驾驶员观察判断不同，存在误差较大的情况，因此多凭操作经验进行判断以减少调整时间，影响装载机的作业效率，也影响了操作的舒适性。有些厂家通过工作装置铰点尺寸设计，在动臂油缸行程最大时，操纵转斗油缸控制铲斗卸料达到最大角度，此时落下动臂至铲斗低位时，铲斗处于放平状态，但这种低位放平实现的前提是需将动臂举升至最高处。由于实际工作中，不一定要将动臂举升至最高点时再进行卸料操作，很多情况在最高点以下就已经满足卸料高度要求，因此此时再落下动臂至铲斗低位时，铲斗无法处于放平状态，因此这种设计在不同工况使用时受到限制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统，减少了卸料后调整铲斗的步骤，驾驶员只需通过操作动臂下落，便可实现铲斗自动放平的状态，提高了整机的节能性以及作业效率和操作舒适性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统，包括主泵、先导泵、转斗控制阀、动臂控制阀、梭阀、转斗先导阀、下落端连接有动臂下落先导油路的动臂先导阀、设置在动臂下落先导油路上的第一换向阀及电磁阀、设置在动臂油缸回油油路与转斗油缸回油油路上的第二换向阀、控制器、设置在驾驶室内的自动放平开关、安装在转斗油缸活塞杆端部的位置触发器和设置在转斗油缸上方的位置检测装置；转斗控制阀的第一转斗控制端、第二转斗控制端与转斗先导阀的卸料端、收斗端分别通过第一转斗先导油路、第二转斗先导油路相连接，所述梭阀的第一梭阀输入端、第二梭阀输入端分别与第一转斗先导油路、第二转斗先导油路相连接；第一换向阀的第一换向控制端与梭阀的梭阀输出端相连接，第一换向阀的第二油口与动臂下落先导油路相连接，第一换向阀的第三油口与电磁阀的第二油口连接，第一换向阀的第一油口与油箱相连接；第二换向阀的第二控制端与第一换向阀的第三油口相连接，第二换向阀的第一控制端与电磁阀的第三油口连接，电磁阀的第一油口与油箱相连接；控制器的第一输入端及第二输入端分别与自动放平开关及位置检测装置相连接；所述控制器的输出端与电磁阀控制端相连接用于控制电磁阀动作；先导泵的输出端与转斗先导阀和动臂先导阀相连接，所述动臂先导阀的动臂下落先导油路还与动臂控制阀的第一动臂控制端相连接，所述第二动臂控制端与动臂先导阀的举升端相连接；主泵的输出端与转斗控制阀的第二油口和第五油口相连接，所述转斗控制阀的第六油口与动臂控制阀的第二油口及第五油口相连接，动臂控制阀的第六油口与油箱相连接，所述动臂控制阀的第三油口与动臂油缸的大腔相连接，动臂控制阀的第四油口与动臂油缸的小腔相连接(大腔就是油缸的没有活塞杆的,相反小腔就是有活塞杆的)；所述转斗控制阀的第三油口与第二换向阀的第三油口相连接，转斗控制阀的第四油口与第二换向阀的第四油口相连接，第二换向阀的第六油口与转斗油缸的大腔相连接，第二换向阀的第七油口与转斗油缸的小腔相连接。
上述转斗油缸缸体上固定有安装架，所述位置检测装置设置在安装架的末端。
上述第一换向阀、第二换向阀和电磁阀均设有用于阀芯复位的弹簧。
上述位置检测装置采用的是接近开关或者位置传感器。
上述自动放平开关采用常闭式控制。
本发明考虑到在自动放平开关出现故障时仍能实现装载机铲斗的自动放平功能，因此自动放平开关采用常闭式控制。即使用时，按下自动放平开关，无信号输出。其中控制器包含有三个端口。X1和X2位输入端口，X3为输出端口。X1接收自动放平开关的信号，X2接收位置检测装置的信号，X3输出信号控制电磁阀动作。
在铲斗卸料完毕后，此时位置检测装置与位置触发器没有重合，控制器X2端口无信号输入，X1端口无信号输入，因此控制器X3端口有信号输出，电磁阀换向，此时第二换向阀Da端与油箱接通。操作动臂落下，先导油压力推动动臂控制阀移动，同时作用于第二换向阀Db端。由于第二换向阀Da端与油箱接通，第二换向阀换向。主泵输出的工作油经转斗控制阀和动臂控制阀进入动臂油缸小腔中，动臂油缸大腔工作油通过动臂控制阀和第二换向阀进入转斗油缸大腔中，转斗油缸小腔油路通过第二换向阀与油箱接通，此时动臂油缸与转斗油缸同时动作。当转斗油缸伸出至位置触发器与位置检测装置重合时，位置检测装置输出信号，控制器X2端口有信号输入，X3端口无信号输出，电磁阀复位，第二换向阀两侧控制端油路接通，由于Da端侧有弹簧作用，第二换向阀换向，动臂油缸大腔中的工作油经第二换向阀流至油箱中，转斗油缸停止动作。此时动臂下落至低位时，铲斗处于水平状态。
单手柄先导控制的装载机在操作单动作时，由于手柄具有的万向节结构，使得手柄可360度旋转，可能在操作手柄时有一定的角度偏差，此时动臂先导油路与转斗先导油路均有压力输出。若驾驶员单独操作转斗油缸动作时，由于先导手柄角度偏差使得动臂下落先导油路有压力输出，此时第二换向阀换向，主泵输出的工作油经转斗控制阀后被第二换向阀节流或者截断，导致转斗油缸动作缓慢或者无动作。为避免这种情况发生，本发明所述装置中的第一换向阀和梭阀的布置即可满足上述要求。梭阀输出转斗先导压力至第一换向阀Ca端，第一换向阀Cb端连接动臂下落先导油路。当操作转斗先导阀时，由于手柄角度偏差引起动臂下落先导油路有压力的情况发生时，经过第一换向阀两端压力比较，由于先导手柄输出压力与手柄倾斜角度有正比关系，所以梭阀转斗先导油路压力大于动臂下落先导油路压力，第一换向阀右移换向。此时动臂下落先导油被第一换向阀截断，无法到达第二换向阀Db端，Db端通过第一换向阀与油箱接通，第二换向阀不换向，主泵输出的工作油经由转斗控制阀进入转斗油缸，铲斗动作正常。
本发明的有益效果是：通过利用动臂下落时的自重，推动转斗油缸动作，进而实现铲斗转动至放平的位置。即减少了操作转斗油缸的步骤，省去了单独驱动转斗油缸的动力使用，又实现了动臂下落时其重力势能的利用。对整机的节能效果，工作效率以及操作舒适性均有提高的作用。
附图说明
图1为本发明中位状态时液压原理图；
图2为本发明自动放平作用时液压原理图；
图3为本发明铲斗达到水平状态时液压原理图；
图4为本发明控制误操作时液压原理图；
图5为本发明位置触发器与位置检测装置相对布置图。
图中：1、主泵，2、先导泵，3、转斗控制阀，4、动臂控制阀，5、梭阀，6、转斗先导阀，7、动臂先导阀，8、动臂油缸，9、第一换向阀，10、第二换向阀，11、电磁阀，12、转斗油缸，13、控制器，14、位置检测装置，15、自动放平开关，16、位置触发器，17、安装架，18、连杆，19、摇臂，20、动臂，21、车架，22、铲斗。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1和图5所示：本发明包括一种新型控制装载机铲斗自动放平的装置，包括在转斗先导油路上布置一梭阀5，梭阀5输入端A1和输入端B1分别与转斗先导油路连接。在动臂下落先导油路上布置第一换向阀9和电磁阀11，第一换向阀9控制端Ca与梭阀5输出端P1连接，第一换向阀9控制端Cb与动臂下落先导油路连接。在动臂油缸8回油油路与转斗油缸12油路上布置第二换向阀10，第二换向阀10控制端Db与第一换向阀9出油口A连接，第二换向阀10控制端Da与电磁阀11出油口A连接。电磁阀11控制端电连接于控制器13。在转斗油缸12活塞杆端部处布置位置触发器16，在转斗油缸12缸体上固定有安装架17，安装架17末端布置位置检测装置14，位置检测装置14电连接于控制器13。布置在驾驶室内的自动放平开关15电连接于控制器13。
本发明考虑到在自动放平开关出现故障时仍能实现装载机铲斗的自动放平功能，因此自动放平开关采用常闭式控制。即使用时，按下自动放平开关，无信号输出。其中控制器包含有三个端口。X1和X2位输入端口，X3为输出端口。X1接收自动放平开关的信号，X2接收位置检测装置的信号，X3输出信号控制电磁阀动作。其中控制器的信号输入与输出逻辑关系如下表所示：
如图2和图3所示：使用时，按下自动放平开关15。在铲斗22卸料完毕后，此时位置检测装置14与位置触发器16没有重合，控制器13的X2端口无信号输入，X1端口无信号输入，因此控制器13的X3端口有信号输出，电磁阀11换向，此时第二换向阀10的Da端与油箱接通。操作动臂20落下，先导泵2输出先导油，经过动臂先导阀7作用到动臂控制阀4的Ba端，同时经过第一换向阀9作用于第二换向阀10的Db端。由于第二换向阀10的Da端与油箱接通，第二换向阀10换向。主泵1输出的工作油经转斗控制阀3和动臂控制阀4进入动臂油缸8小腔中，动臂油缸8大腔工作油通过动臂控制阀4和第二换向阀10进入转斗油缸12大腔中，转斗油缸12小腔油路通过第二换向阀10与油箱接通，此时动臂油缸8与转斗油缸12同时动作。当转斗油缸12伸出至位置触发器16与位置检测装置14重合时，位置检测装置14输出信号，控制器13的X2端口有信号输入，X3端口无信号输出，电磁阀11复位，第二换向阀10的两侧控制端油路接通，由于Da端侧有弹簧作用，第二换向阀10换向，动臂油缸8大腔中的工作油经第二换向阀10流至油箱中，转斗油缸12停止动作。此时动臂20下落至低位时，铲斗22处于水平状态。
本发明所描述的原理不仅限于液压先导控制式装载机，同样适用于非液压先导式装载机使用。
如图4所示，该装置针对液压先导控制式装载机还设计有防误操作装置，该防误操作装置的使用方法是：当操作转斗先导阀6时，由于手柄角度偏差引起动臂下落先导油路有压力的情况发生时，布置在转斗先导阀6上的梭阀5输出转斗先导压力至第一换向阀9的Ca端，动臂下落先导油路压力作用在第一换向阀9的Cb端。由于先导手柄输出压力与手柄倾斜角度有正比关系，所以梭阀转斗先导油路压力大于动臂下落先导油路压力，第一换向阀9右移换向。此时动臂下落先导油被第一换向阀9截断，无法到达第二换向阀10的Db端，Db端通过第一换向阀9与油箱接通，第二换向阀10不换向，主泵1输出的工作油经由转斗控制阀3进入转斗油缸12，铲斗22动作正常。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种用于控制装载机铲斗自动放平的系统，其特征在于，包括主泵(1)、先导泵(2)、转斗控制阀(3)、动臂控制阀(4)、梭阀(5)、转斗先导阀(6)、动臂先导阀(7)、设置在动臂下落先导油路上的第一换向阀(9)及电磁阀(11)、设置在动臂油缸(8)回油油路与转斗油缸(12)回油油路上的第二换向阀(10)、控制器(13)、设置在驾驶室内的自动放平开关(15)、安装在转斗油缸(12)活塞杆端部的位置触发器(16)和设置在转斗油缸(12)上方的位置检测装置(14)；
所述转斗控制阀(3)的第一转斗控制端(Aa)、第二转斗控制端(Ab)与转斗先导阀(6)的卸料端、收斗端分别通过第一转斗先导油路、第二转斗先导油路相连接，所述梭阀(5)的第一梭阀输入端(A1)、第二梭阀输入端(B1)分别与第一转斗先导油路、第二转斗先导油路相连接；
所述第一换向阀(9)的第一换向控制端(Ca)与梭阀(5)的梭阀输出端(P1)相连接，第一换向阀(9)的第二油口(P)与动臂下落先导油路相连接，第一换向阀(9)的第三油口(A)与电磁阀(11)的第二油口(P)连接，第一换向阀(9)的第一油口(T)与油箱相连接；
所述第二换向阀(10)的第二控制端(Db)与第一换向阀(9)的第三油口(A)相连接，第二换向阀(10)的第一控制端(Da)与电磁阀(11)的第三油口(A)连接，电磁阀(11)的第一油口(T)与油箱相连接；
所述控制器(13)的第一输入端(X1)及第二输入端(X2)分别与自动放平开关(15)及位置检测装置(14)相连接；所述控制器(13)的输出端(X3)与电磁阀(11)控制端相连接用于控制电磁阀(11)动作；
所述先导泵(2)的输出端与转斗先导阀(6)和动臂先导阀(7)相连接，所述动臂先导阀(7)的动臂下落先导油路还与动臂控制阀(4)的第一动臂控制端(Ba)相连接，第二动臂控制端(Bb)与动臂先导阀(7)的举升端相连接；
所述主泵(1)的输出端与转斗控制阀(3)的第二油口(P)和第五油口(C)相连接，所述转斗控制阀(3)的第六油口(D)与动臂控制阀(4)的第二油口(P)及第五油口(C)相连接，动臂控制阀(4)的第六油口(D)与油箱相连接，所述动臂控制阀(4)的第三油口(A)与动臂油缸(8)的大腔相连接，动臂控制阀(4)的第四油口(B)与动臂油缸(8)的小腔相连接；
所述转斗控制阀(3)的第三油口(A)与第二换向阀(10)的第三油口(A)相连接，转斗控制阀(3)的第四油口(B)与第二换向阀(10)的第四油口(B)相连接，第二换向阀(10)的第六油口(D)与转斗油缸(12)的大腔相连接，第二换向阀(10)的第七油口(E)与转斗油缸(12)的小腔相连接。
2.根据权利要求1所述的用于控制装载机铲斗自动放平的系统，其特征在于，所述转斗油缸(12)缸体上固定有安装架(17)，所述位置检测装置(14)设置在安装架(17)的末端。
3.根据权利要求1所述的用于控制装载机铲斗自动放平的系统，其特征在于，所述第一换向阀(9)、第二换向阀(10)和电磁阀(11)均设有用于阀芯复位的弹簧。
4.根据权利要求1所述的用于控制装载机铲斗自动放平的系统，其特征在于，所述位置检测装置(14)采用的是接近开关或者位置传感器。
5.根据权利要求1所述的用于控制装载机铲斗自动放平的系统，其特征在于，所述自动放平开关(15)采用常闭式控制。
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