CN107178105B - 一种装载机液压系统的数字化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装载机液压系统的数字化控制系统，包括：计算机控制单元，与计算机控制单元电性连接的电动液压阀一和电动液压阀二以及与电动液压阀一连接的动臂数字油缸和铲斗数字油缸；其中，电动液压阀一包括动臂联伺服电机，动臂联传动机构，动臂联阀芯，阀体一以及中位反馈开关；电动液压阀一还包括铲斗联伺服电机，铲斗联传动机构，铲斗联阀芯，阀体一以及中位反馈开关；电动液压阀二包括变速伺服电机，变速传动机构，变速阀芯，阀体二以及空挡反馈开关。本发明不仅能够对装载机作业实现更加精准的控制，而且能够避免装载机作业受人的因素的影响，实现了装载机作业的自动化要求。

Description

一种装载机液压系统的数字化控制系统

技术领域

本发明涉及液压系统及控制技术领域，更具体的说是涉及一种装载机液压系统的数字化控制系统。

背景技术

装载机是工程机械类产品的一种，它在基础建设中具有多种用途，集产装、搬运、挖掘、推土、平整于一身，在整个国家的工程建设、矿山开采和港口装卸等领域发挥着重要作用。

目前装载机工作装置液压系统，由两联液压换向阀控制装载机动臂油缸和铲斗油缸伸缩，来实现动臂的上升或下降以及铲斗的上转或下转；装载机变速液压系统通过变速操纵阀控制液压油进入变速器各挡位的离合器，来实现装载机行走挡位的切换。并且装载机工作装置液压系统的液压换向阀和变速液压系统的变速操纵阀，是通过机械或者液压方式来控制液压阀阀芯运动的，不仅结构复杂，而且不能实现自动化作业。

因此，目前装载机作业给驾驶员带来了工作强度大；熟练程度要求高；铲掘作业时间长；盲区大作业困难等问题。在铲斗放平地面、铲掘、卸料等过程中都要有准确的判断，是完全由人的因素来决定的，驾驶员技术水平的高低直接影响着作业的效果。

因此，如何提供一种装载机液压系统的数字化控制系统成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种装载机液压系统的数字化控制系统，能够对装载机作业实现更加精准的控制，能够避免装载机作业受人的因素的影响，实现了装载机作业的自动化要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装载机液压系统的数字化控制系统，包括：计算机控制单元，与所述计算机控制单元电性连接的电动液压阀一和电动液压阀二以及与所述电动液压阀一连接的动臂数字油缸和铲斗数字油缸；其中，所述电动液压阀一包括动臂联伺服电机，与所述动臂联伺服电机依次连接的动臂联传动机构、动臂联阀芯，套装在所述动臂联阀芯上的阀体一以及安装在所述阀体一上的中位反馈开关；所述电动液压阀一还包括铲斗联伺服电机，与所述铲斗联伺服电机依次连接的铲斗联传动机构、铲斗联阀芯，套装在所述铲斗联阀芯上的所述阀体一以及安装在所述阀体一上的所述中位反馈开关；所述电动液压阀二包括变速伺服电机，依次与所述变速伺服电机连接的变速传动机构、变速阀芯，套装在所述变速阀芯上的阀体二以及安装在所述阀体二上的空挡反馈开关。

进一步地，所述计算机控制单元包括计算机芯片、数字量输出模块、伺服驱动器和人机交换界面。

进一步地，所述计算机控制单元连接有压力传感器，并且所述压力传感器与所述电动液压阀一相连接。

进一步地，所述计算机控制单元连接有转速传感器，并且所述转速传感器与装载机变速器输出相连接。

进一步地，装载机包括机体、铲斗油缸、动臂油缸、铲斗和动臂。

进一步地，所述动臂联阀芯设置有4个运动位置：上升位、中位、下降位和浮动位，其中下降位和浮动位重合在一个位置上。

在所述的动臂联上升位、下降位，所述计算机控制单元给所述动臂联伺服电机预定位置、角速度、系统压力等工作参数，所述中位是所述电动液压阀一不工作的位置，也是卸荷的位置，初始位置。

进一步地，所述铲斗联阀芯设置有3个运动位置：上转位、中位、下转位。

在所述铲斗联上转位、下转位，所述计算机控制单元给所述铲斗联伺服电机预定位置、角速度、系统压力等工作参数，所述中位是所述电动液压阀一不工作的位置，也是卸荷的位置，初始位置。

进一步地，所述变速阀芯设置有4个运动位置：前进Ⅰ挡、前进Ⅱ挡、空挡和倒挡。

在所述电动液压阀二的前进Ⅰ挡、前进Ⅱ挡和倒挡，所述计算机控制单元给变速伺服电机预定位置、角速度等工作参数，空挡是所述电动液压阀二不工作的位置，也是卸荷位置，初始位置。前进Ⅱ挡在前进Ⅰ挡的基础上，通过检测变速器输出转速自动升挡或降挡。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种装载机液压系统的数字化控制系统，有益效果在于：

计算机控制单元对电动液压阀一和电动液压阀二预定了工作参数及方向，使得对装载机作业实现更加精准的控制，避免了装载机作业受人的因素的影响；通过将预定控制指令输入计算机控制单元，计算机控制单元再将预定控制指令输出给工作装置液压系统和变速液压系统，实现了装载机自动化铲掘、铲斗放平、卸料等作业功能，达到了装载机作业的自动化要求；在计算机控制单元无控制指令输出时，动臂联阀芯和铲斗联阀芯均回到初始位置，受中位反馈开关的检测校准，确保了装载机作业过程中的稳定性；在计算机控制单元无指令输出时，变速阀芯回到初始位置，受空挡反馈开关的检测校准，避免了工作时间过长，造成误差太大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图。

图2附图为本发明电动液压阀一结构示意图。

图3附图为本发明电动液压阀二的结构示意图。

图4附图为装载机工作机构的结构示意图。

其中，图中，

1-计算机控制单元；2-电动液压阀一；3-电动液压阀二；4-动臂数字油缸；5-铲斗数字油缸；6-动臂联伺服电机；7-动臂联传动机构；8-动臂联阀芯；9-阀体一；10-中位反馈开关；11-铲斗联伺服电机；12-铲斗联传动机构；13-铲斗联阀芯；14-变速伺服电机；15-变速传动机构；16-变速阀芯；17-阀体二；18-空档反馈开关；19-铲斗；20-动臂；21-计算机芯片；22-伺服驱动器。

具体实施方式

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、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例公开了一种装载机液压系统的数字化控制系统，不仅对装载机作业实现更加精准的控制，避免了装载机作业受人的因素的影响，而且实现了装载机自动化铲掘、铲斗放平、卸料等作业功能，达到了装载机作业的自动化要求，并且在计算机控制单元无控制指令输出时，中位反馈开关会对动臂联阀芯和铲斗联阀芯检测校准，空挡反馈开关会对变速阀芯检测校准，确保了装载机作业过程中的稳定性。

参阅附图1、附图2、附图3，一种装载机工作装置液压系统和变速液压系统的数字化控制系统，包括：计算机控制单元1，与计算机控制单元1电性连接的电动液压阀一2和电动液压阀二3以及与电动液压阀一2连接的动臂数字油缸4和铲斗数字油缸5，动臂数字油缸4和铲斗数字油缸5均与计算机控制单元1连接。

其中，电动液压阀一2包括动臂联伺服电机6，与动臂联伺服电机6依次连接的动臂联传动机构7、动臂联阀芯8，套装在动臂联阀芯8上的阀体一9以及安装在阀体一9上的中位反馈开关10；电动液压阀一2还包括铲斗联伺服电机11，与铲斗联伺服电机11依次连接的铲斗联传动机构12、铲斗联阀芯13，套装在铲斗联阀芯13上的阀体一9以及安装在阀体一9上的中位反馈开关10，中位反馈开关10与计算机控制单元1连接。

电动液压阀二3包括变速伺服电机14，依次与变速伺服电机14连接的变速传动机构15、变速阀芯16，套装在变速阀芯16上的阀体二17以及安装在阀体二17上的空挡反馈开关18。

参阅附图4，图4附图为装载机工作机构的结构示意图。

装载机工作机构包括铲斗19、动臂20、铲斗数字油缸5和动臂数字油缸4，其中铲斗数字油缸5与铲斗19相连来控制铲斗19的转动，动臂数字油缸4与动臂20相连来控制动臂20的升降。

为了进一步优化上述技术方案，计算机控制单元1包括计算机芯片21、数字量输出模块、伺服驱动器22和人机交换界面。

为了进一步优化上述技术方案，计算机控制单元1连接有压力传感器，并且压力传感器与电动液压阀一2相连接，压力传感器能够准确快速的检测电动液压阀一2的压力值，并将参数反馈到计算机控制单元1。

为了进一步优化上述技术方案，计算机控制单元1连接有转速传感器，并且转速传感器与变速器输出轴齿轮相连接，转速传感器能够准确快速的检测变速器输出的转速，并将参数反馈到计算机控制单元1。

根据装载机铲掘、铲斗放平、卸料、前进、后退等作业，计算机控制单元1对执行元件动臂数字油缸4和铲斗数字油缸5预定工作参数，对装载机的变速器输出转速预定工作参数，对装载机前进或后退预定工作参数，计算机控制单元1还预定轻载自动铲掘程序和工作参数、标准自动铲掘程序和工作参数和重载自动铲掘程序和工作参数。

为了进一步优化上述技术方案，动臂联阀芯8设置有4个运动位置：上升位、中位、下降位和浮动位，其中下降位和浮动位重合在一个位置上。

为了进一步优化上述技术方案，铲斗联阀芯13设置有3个运动位置：上转位、中位、下转位。

为了进一步优化上述技术方案，变速阀芯16设置有4个运动位置：前进Ⅰ挡、前进Ⅱ挡、空挡和倒挡。

实施例二：本发明可根据作业对象的密度进行轻载、标准、重载的分类选择。当设定轻载时，按下自动铲掘开关执行轻载程序工作模式，当设定标准时，按下自动铲掘开关执行标准程序工作模式，当设定重载时，按下自动铲掘开关执行重载程序工作模式。

计算机控制单元1接收到轻载、标准或重载自动铲掘指令后，将根据预定好的程序，给动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11和变速伺服电机14发送指令，动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11和变速伺服电机14将按预定的工作参数进行运动。带动动臂联阀芯8运动到上升位，从而控制动臂数字油缸4上升，动臂数字油缸4上升到预定的位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后动臂联阀芯8返回中位，动臂数字油缸4停止运动，同时铲斗联阀芯13运动到上转位，控制铲斗数字油缸5上转，铲斗数字油缸5上转到预定的位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后铲斗联阀芯13返回中位，如此交替工作；同时变速伺服电机14切换到前进Ⅰ挡提供最大装载机牵引力。从而实现了轻载、标准、重载整个自动铲掘过程。

实施例三：本发明可根据作业对象的紧实度进行铲斗放平装载或铲斗放平挖掘的分类选择。当设定装载时，按下铲斗自动放平开关执行装载程序工作模式，当设定挖掘时，按下自动放平开关执行挖掘程序工作模式。

计算机控制单元1接收到装载或挖掘自动放平指令后，将根据预定好的程序，给动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11发送指令，动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11将按预定的工作参数进行运动，带动动臂联阀芯8运动到下降位，从而控制动臂数字油缸4下降，动臂数字油缸4下降到预定位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后动臂联阀芯8返回中位，动臂数字油缸4停止运动，同时铲斗联阀芯13运动到下转位，铲斗数字油缸5下转，铲斗数字油缸5下转到预定的位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后铲斗联阀芯13返回中位。从而实现了装载、挖掘整个自动放平过程。

实施例四：本发明针对粘性大，紧实度特大的物料，为减轻铲斗进入料堆时的阻力，增加了装载机铲斗振动功能。按下振动开关，计算机控制单元1接收到振动指令后，将根据预定好的程序，给铲斗联伺服电机11发送指令，铲斗联伺服电机11按预定工作参数进行运动，带动铲斗数字油缸5上转、停止、下转、停止，从而产生振动。

实施例五：由于铲斗上粘的物料会对装载机作业效率和能耗产生很大的影响，本发明针对粘性大的物料增加了装载机磕斗功能。按下磕斗开关，计算机控制单元1接收到磕斗指令后，将根据预定好的程序，给铲斗联伺服电机11发送指令，铲斗联伺服电机11按预定的工作参数进行运动，带动铲斗数字油缸5上转、停止、下转、停止，从而完成了磕斗。

实施例六：本发明设置有自动卸料功能，按下自动卸料开关，计算机控制单元1接收到自动卸料指令后，将根据预定好的程序，给动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11发送指令，动臂联伺服电机6、铲斗联伺服电机11按预定的工作参数进行运动，带动铲斗联阀芯13运动到下转位，从而控制铲斗数字油缸5下转，铲斗数字油缸5下转到预定位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后铲斗联阀芯13返回中位。延时后，铲斗联阀心13运动到上转位，控制铲斗数字油缸5上转，铲斗数字油缸5上转到预定的位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后铲斗联阀芯13返回中位，同时动臂联阀芯8运动到上升位，控制动臂数字油缸4上升，动臂数字油缸4上升到预定位置时，将参数反馈到计算机控制单元1，然后动臂联阀芯8返回中位，标志着预定程序完成了整个卸料过程。

实施例七：本发明具有装载机工作装置液压系统作业的基本功能，按下动臂上升或下降开关，计算机控制单元1接受到上升或下降指令后，将根据预定好的程序，给动臂联伺服电机6发送指令，动臂联伺服电机6按预定工作参数进行运动，松开动臂上升或下降开关，动臂联伺服电机6按预定工作参数运动，动臂联阀芯8返回中位卸荷，动臂20停止运动。按下铲斗上转或下转开关，计算机控制单元1接受到上转或下转指令后，将根据预定好的程序，给铲斗联伺服电机11发送指令，铲斗联伺服电机11按预定工作参数进行运动，松开铲斗上转或下转开关，铲斗联伺服电机11按预定的工作参数运动，铲斗联阀芯13返回中位卸荷，铲斗19停止运动。

实施例八：本发明具有动臂高度锁定功能。装载机给一个固定装置卸料时，由于它的卸料高度是一致的，因此在第一次人工卸料完成后，按下动臂高度锁定开关，后续的每次卸料，动臂20到了锁定高度就会停止上升，既节能又减轻了驾驶员劳动强度。

实施例九：本发明装载机行走具有自动换挡功能。当装载机行走前进时，将变速操纵手柄推到前进Ⅰ挡位置，计算机控制单元1接受到前进Ⅰ挡指令后，将根据预定好的程序，给变速伺服电机14发送指令，变速伺服电机14按预定的工作参数进行运动，装载机在前进Ⅰ挡行走，此时计算机控制单元1通过转速传感器一直在检测变速器输出的转速。当输出转速上升达到设定的换挡转速时，计算机控制单元1发送指令，变速伺服电机14按预定工作参数进行挡位切换，装载机从前进Ⅰ挡自动切换到前进Ⅱ挡。当输出转速下降到设定的换挡转速时，计算机控制单元1发送指令，变速伺服电机14按预定的工作参数进行挡位切换，装载机从前进Ⅱ挡自动切换到前进Ⅰ挡，实现了装载机自动变速。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种装载机液压系统的数字化控制方法，其特征在于，包括：计算机控制单元，与所述计算机控制单元电性连接的电动液压阀一和电动液压阀二以及与所述电动液压阀一连接的动臂数字油缸和铲斗数字油缸；其中，所述电动液压阀一包括动臂联伺服电机，与所述动臂联伺服电机依次连接的动臂联传动机构、动臂联阀芯，套装在所述动臂联阀芯上的阀体一以及安装在所述阀体一上的中位反馈开关；所述电动液压阀一还包括铲斗联伺服电机，与所述铲斗联伺服电机依次连接的铲斗联传动机构、铲斗联阀芯，套装在所述铲斗联阀芯上的所述阀体一以及安装在所述阀体一上的所述中位反馈开关；所述电动液压阀二包括变速伺服电机，依次与所述变速伺服电机连接的变速传动机构、变速阀芯，套装在所述变速阀芯上的阀体二以及安装在所述阀体二上的空挡反馈开关；所述计算机控制单元无控制指令输出时，所述中位反馈开关对所述动臂联阀芯和所述铲斗联阀芯检测校准，所述空挡反馈开关对所述变速阀芯检测校准；

所述计算机控制单元包括计算机芯片、数字量输出模块、伺服驱动器和人机交换界面；

所述计算机控制单元连接有转速传感器，并且所述转速传感器与装载机变速器输出相连接；

所述变速阀芯设置有4个运动位置：前进Ⅰ挡、前进Ⅱ挡、空挡和倒挡；

所述计算机控制单元通过所述转速传感器检测变速器输出的转速；当输出转速上升达到设定的换挡转速时，所述计算机控制单元发送指令，所述变速伺服电机按预定工作参数进行挡位切换，从所述前进Ⅰ挡自动切换到所述前进Ⅱ挡；当输出转速下降到设定的换挡转速时，所述计算机控制单元1发送指令，所述变速伺服电机按预定的工作参数进行挡位切换，从所述前进Ⅱ挡自动切换到所述前进Ⅰ挡，实现自动变速。

2.根据权利要求1所述的一种装载机液压系统的数字化控制方法，其特征在于，所述计算机控制单元连接有压力传感器，并且所述压力传感器与所述电动液压阀一相连接。

3.根据权利要求1所述的一种装载机液压系统的数字化控制方法，其特征在于，所述动臂联阀芯设置有4个运动位置：上升位、中位、下降位和浮动位，其中下降位和浮动位重合在一个位置上。

4.根据权利要求1所述的一种装载机液压系统的数字化控制方法，其特征在于，所述铲斗联阀芯设置有3个运动位置：上转位、中位、下转位。

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