CN109403398B - 一种平地机铲刀控制方法以及平地机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平地机铲刀控制方法以及平地机，涉及平地机控制技术领域。首先根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及前车架与摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态，随后根据铲刀的转动角度和倾斜角度、摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定平地机的铲刀工作状态，接着根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。与现有技术相比，本发明提供的平地机铲刀控制方法能够根据整车状态和铲刀状态实时调整铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度，以使铲刀始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。

Description

一种平地机铲刀控制方法以及平地机

技术领域

本发明涉及平地机控制技术领域，具体而言，涉及一种平地机铲刀控制方法以及平地机。

背景技术

平地机作业工况因受土质影响比较复杂，所以在进行作业操作时，对操作手的操作经验要求比较高。当土质的硬度发生变化时，操作手需要根据土质硬度变化对铲刀姿态进行调节，否则容易导致熄火、机器结构件冲击、液压系统寿命降低等损害。

目前，平地机针对负载大小进行调节的自适应程度不高，采用调节发动机的输出功率来适应不同的工况，只能粗略的区分为轻载、重载工况，不能够对针对具体的工况做出实时的应对，经济性和工作效率均不佳。

有鉴于此，设计出一种实用高效的平地机铲刀控制方法以及平地机特别是在平地作业中显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平地机铲刀控制方法，能够根据整车状态和铲刀状态实时地对铲刀的位置进行调整，以使铲刀始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。

本发明的另一目的在于提供一种平地机能够根据整车状态和铲刀状态实时地对铲刀的位置进行调整，以使铲刀始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种平地机铲刀控制方法，包括：根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及前车架与摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态；根据铲刀的转动角度和倾斜角度、摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定平地机的铲刀工作状态；根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

进一步地，根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及前车架与摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态的步骤包括：利用第一倾角传感器对前车架的倾角和摆架机架的倾角进行检测，并利用铰接编码器对前车架和摆架机架的铰接位置进行检测，得到位置信号；根据位置信号以及整车尺寸参数，计算得到整车工作状态。

进一步地，第一倾角传感器的数量为两个，其中一个第一倾角传感器设置于前车架的平衡箱上，以检测平衡箱的倾斜角度，另一个第一倾角传感器设置于摆架机架上，以检测摆架机架的倾斜角度。

进一步地，根据铲刀的转动角度和倾斜角度、摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定平地机的铲刀工作状态的步骤中，利用铲刀回转编码器对铲刀的转动角度进行检测，利用铲刀倾角编码器对铲刀的倾斜角度进行检测，利用设置于提升缸上的位移传感器对提升缸的位移量进行检测，利用设置于引伸油缸上的位移传感器对引伸油缸的位移量进行检测，利用设置于摆架油缸上的位移传感器对摆架油缸的位移量进行检测，利用设置于摆架机架上的两个第二倾角传感器对摆架机架的倾斜角度进行检测，其中一个第二倾角传感器用于检测摆架机架在第一方向的倾斜角度，另一个第二倾角传感器用于检测摆架机架在第二方向的倾斜角度，第一方向与第二方向垂直。

进一步地，根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤中，接收及处理整车工作状态和铲刀工作状态，并向电磁阀发出控制信号，以使电磁阀对多路阀进行调节，从而控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

进一步地，根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤后，平地机铲刀控制方法还包括：获取铲刀运行时的阻力数据；根据阻力数据以及行驶车速从土质分级对照表中对应地获取平地机施工的土质等级数据；根据阻力数据和土质等级数据实时调整铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

进一步地，根据阻力数据和土质等级数据实时调整铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤包括：根据土质等级数据计算出铲刀的合理工作状态范围；根据阻力数据、行驶车速以及发动机转速判断功率是否正常，若不正常则控制铲刀在合理工作状态范围内进行工作状态的实时调整。

进一步地，当发动机功率冗余时，增加铲刀的入土切削角度和入土切削深度；当发动机功率过载时，减小铲刀的入土切削角度和入土切削深度。

进一步地，当阻力数据的变化速度超过预设值时，减小铲刀的入土切削角度和入土切削深度。

一种平地机，包括控制模块、第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块，第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块均与控制模块连接；第一检测模块用于根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及前车架与摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态；第二检测模块用于根据铲刀的转动角度和倾斜角度、摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定平地机的铲刀工作状态；控制模块用于根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

本发明提供的平地机铲刀控制方法以及平地机具有以下有益效果：

本发明提供的平地机铲刀控制方法，首先根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及前车架与摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态，随后根据铲刀的转动角度和倾斜角度、摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定平地机的铲刀工作状态，接着根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。与现有技术相比，本发明提供的平地机铲刀控制方法由于采用了根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤，所以能够根据整车状态和铲刀状态实时调整铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度，以使铲刀始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。

本发明提供的平地机，用于实施平地机铲刀控制方法，能够根据整车状态和铲刀状态实时调整铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度，以使铲刀始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的平地机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的平地机的结构组成框图；

图3为本发明实施例提供的平地机铲刀控制方法的步骤框图；

图4为本发明实施例提供的平地机铲刀控制方法的流程框图。

图标：100-平地机；110-铲刀；120-前车架；130-摆架机架；140-平衡箱；160-提升缸；170-引伸油缸；180-摆架油缸；200-控制模块；300-第一检测模块；400-第二检测模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请结合参照图1、图2、图3和图4，本发明实施例提供了一种平地机100，用于对地面进行平整作业。其能够根据整车状态和负载阻力实时调整铲刀110的工作状态，以使铲刀110始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效。本实施例中，由于地面凹凸不平，平地机100在对地面进行平地作业的时候会发生上倾或者下倾的动作，在此过程中，铲刀110相对于地面的倾角是不断变化的，然而过大的倾角会增加平地机100的油耗功率，过小的倾角会导致切削量过少，切削效率低，因此，需要利用平地机铲刀控制方法对铲刀110的工作状态进行调整，使得铲刀110始终保持为最优切削角状态。

值得注意的是，平地机100包括控制模块200、第一检测模块300和第二检测模块400。第一检测模块300和第二检测模块400均与控制模块200连接。具体地，第一检测模块300用于根据前车架120的倾角、摆架机架130的倾角以及前车架120与摆架机架130的铰接位置，判定平地机100的整车工作状态；第二检测模块400用于根据铲刀110的转动角度和倾斜角度、摆架机架130的倾斜角度以及提升缸160、引伸油缸170和摆架油缸180的位移量，判定平地机100的铲刀工作状态；控制模块200用于根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度。

该平地机铲刀控制方法包括以下步骤：

步骤S101：根据前车架120的倾角、摆架机架130的倾角以及前车架120与摆架机架130的铰接位置，判定平地机100的整车工作状态。

值得注意的是，第一检测模块300包括第一倾角传感器、铰接编码器和计算单元。第一倾角传感器和铰接编码器用于对前车架120和摆架机架130的铰接位置进行检测，得到位置信号；计算单元用于根据位置信号以及整车尺寸参数，计算得到整车工作状态。

具体地，步骤S101包括两个步骤，分别为：

步骤S1011：利用第一倾角传感器对前车架120的倾角和摆架机架130的倾角进行检测，并利用铰接编码器对前车架120和摆架机架130的铰接位置进行检测，得到位置信号。

值得注意的是，平衡箱140安装于前车架120上，在步骤S1011中，第一倾角传感器的数量为两个，其中一个第一倾角传感器设置于前车架120的平衡箱140上，以检测平衡箱140在第一方向的倾斜角度，另一个第一倾角传感器设置于摆架机架130上，以检测摆架机架130在第一方向的倾斜角度，根据两个第一倾角传感器分别检测到的倾斜角度，经过计算得出前车架120与摆架机架130铰接的位置信号。具体地，第一方向为整车的长度方向，第一倾角传感器用于检测平衡箱140在整车的长度方向上的倾斜角度，第二倾角传感器用于检测摆架机架130在整车的长度方向上的倾斜角度。

步骤S1012：根据位置信号以及整车尺寸参数，计算得到整车工作状态。

需要说明的是，由于各个平地机100的型号不同，所以各个平地机100的整车尺寸参数也不同，计算单元根据具体的位置信号以及整车尺寸参数，得出摆架机架130的状态，即整车工作状态。

步骤S102：根据铲刀110的转动角度和倾斜角度、摆架机架130的倾斜角度以及提升缸160、引伸油缸170和摆架油缸180的位移量，判定平地机100的铲刀工作状态。

值得注意的是，第二检测模块400包括铲刀回转编码器、铲刀倾角编码器、位移传感器和第二倾角传感器。在步骤S102中，利用铲刀回转编码器、铲刀倾角编码器、位移传感器和第二倾角传感器对整车工作状态进行检测，得到铲刀工作状态，铲刀工作状态包括铲刀110的转动角度、铲刀110的倾斜角度、提升缸160的位移量、引伸油缸170的位移量、摆架油缸180的位移量和摆架机架130的倾斜角度。

需要说明的是，利用铲刀回转编码器对铲刀110的转动角度进行检测，利用铲刀倾角编码器对铲刀110的倾斜角度进行检测。本实施例中，位移传感器的数量为三个，第一个位移传感器设置于提升缸160上，以检测提升缸160的位移量，第二个位移传感器设置于引伸油缸170上，以检测引伸油缸170的位移量，第三个位移传感器设置于摆架油缸180上，以检测摆架油缸180的位移量。三个位移传感器能够分别对提升缸160、引伸油缸170和摆架油缸180的位移量进行检测，以判断整车的工作状态。

本实施例中，第二倾角传感器的数量为两个，两个第二倾角传感器均设置于摆架机架130上，其中一个第二倾角传感器用于检测摆架机架130在第一方向的倾斜角度，另一个第二倾角传感器用于检测摆架机架130在第二方向的倾斜角度。两个第二倾角传感器能够分别对摆架机架130在第一方向和第二方向上的倾斜角度进行检测，以判断整车的工作状态。

需要说明的是，第一方向为整车的长度方向，第二方向为整车的宽度方向，第一方向与第二方向垂直，以在水平面上对摆架机架130的倾斜方向进行实时检测，便于判断整车的工作状态。

步骤S103：根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度。

具体地，步骤S103包括两个步骤，分别为：

步骤S1031：控制模块200接收及处理整车工作状态和铲刀工作状态，并向电磁阀发出控制信号。

步骤S1032：电磁阀接收控制信号，并对多路阀进行调节，以控制铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

需要说明的是，铲刀110的工作状态包括铲刀110的入土切削角度和入土切削深度，电磁阀即能够通过多路阀单独对铲刀110的入土切削角度进行控制，又能够通过多路阀单独对铲刀110的入土切削深度进行控制，还能够通过多路阀同时对铲刀110的入土切削角度和入土切削深度进行控制。

步骤S104：获取铲刀110运行时的阻力数据。

需要说明的是，在步骤S104中，利用油缸压力传感器对铲刀110运行时受到的阻力进行检测，得到阻力数据。

步骤S105：根据阻力数据以及行驶车速从土质分级对照表中对应地获取平地机100施工的土质等级数据。

值得注意的是，控制模块200内存储有土质分级对照表，控制模块200能够根据阻力数据、行驶车速和土质分级对照表对作业土质进行判断，对应得出平地机100施工的土质等级数据。

步骤S106：根据阻力数据和土质等级数据实时调整铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度。

需要说明的是，在步骤S106中，利用控制模块200对铲刀110的工作状态进行调整，其调整方式与步骤S103中控制模块200对铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度的控制方式相同，在此不再赘述。

具体地，步骤S106包括两个步骤，分别为：

步骤S1061：根据土质等级数据计算出铲刀110的合理工作状态范围。

需要说明的是，控制模块200根据土质等级数据计算出铲刀110的合理工作状态范围后，控制模块200对铲刀110进行的任何调整均需要保证在该合理工作状态范围内。

步骤S162：根据阻力数据、行驶车速以及发动机转速判断功率是否正常，若不正常则控制铲刀110在合理工作状态范围内进行工作状态的实时调整。

具体地，当发动机的实际功率大于发动机的额定功率，即发动机功率冗余时，增加铲刀110的入土切削角度和入土切削深度，以匹配多余的发动机功率，避免发动机功率浪费，提高工作效率和经济性；当发动机的实际功率小于发动机的额定功率，即发动机功率过载时，减小铲刀110的入土切削角度和入土切削深度，降低发动机的功率，以防止发动机损坏。

当阻力数据的变化速度超过预设值时，减小铲刀110的入土切削角度和入土切削深度。具体地，阻力数据的变化速度超过预设值，铲刀110运行时受到的阻力发生急剧变化，在此过程中，可能导致发动机的转速急剧下降，此时需要减小铲刀110的入土切削角度和入土切削深度，以降低发动机的功率，防止发动机损坏。

需要说明的是，在对铲刀110的工作状态进行调整的过程中，若阻力数据的变化速度超过预设值，则先调整铲刀110的入土切削深度，再调整铲刀110的入土切削角度；若阻力数据的变化速度正常，则需要根据平整度优先或者效率优先来设定优先级，在平整度优先的情况下，先调整铲刀110的入土切削角度，再调整铲刀110的入土切削深度，在效率优先的情况下，先调整铲刀110的入土切削深度，再调整铲刀110的入土切削角度。

本发明实施例提供的平地机铲刀控制方法，根据前车架120的倾角、摆架机架130的倾角以及前车架120与摆架机架130的铰接位置，判定平地机100的整车工作状态；根据铲刀110的转动角度和倾斜角度、摆架机架130的倾斜角度以及提升缸160、引伸油缸170和摆架油缸180的位移量，判定平地机100的铲刀工作状态；根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度。与现有技术相比，本发明提供的平地机铲刀控制方法由于采用了根据整车工作状态和铲刀工作状态，控制铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤，所以能够根据整车状态和铲刀状态实时调整铲刀110的入土切削角度和/或入土切削深度，以使铲刀110始终保持为最优切削角状态，经济性高，实用高效，以使平地机100节能高效，性价比高。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种平地机铲刀控制方法，其特征在于，包括：

根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及所述前车架与所述摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态；

根据铲刀的转动角度和倾斜角度、所述摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定所述平地机的铲刀工作状态；

根据所述整车工作状态和所述铲刀工作状态，控制所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度；

获取所述铲刀运行时的阻力数据；

根据所述阻力数据以及行驶车速从土质分级对照表中对应地获取所述平地机施工的土质等级数据；

根据所述阻力数据和所述土质等级数据实时调整所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

2.根据权利要求1所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，所述根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及所述前车架与所述摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态的步骤包括：

利用第一倾角传感器对所述前车架的倾角和所述摆架机架的倾角进行检测，并利用铰接编码器对所述前车架和所述摆架机架的铰接位置进行检测，得到位置信号；

根据所述位置信号以及整车尺寸参数，计算得到所述整车工作状态。

3.根据权利要求2所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，所述第一倾角传感器的数量为两个，其中一个所述第一倾角传感器设置于所述前车架的平衡箱上，以检测所述平衡箱的倾斜角度，另一个所述第一倾角传感器设置于所述摆架机架上，以检测所述摆架机架的倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，所述根据铲刀的转动角度和倾斜角度、所述摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定所述平地机的铲刀工作状态的步骤中，利用铲刀回转编码器对所述铲刀的转动角度进行检测，利用铲刀倾角编码器对所述铲刀的倾斜角度进行检测，利用设置于所述提升缸上的位移传感器对所述提升缸的位移量进行检测，利用设置于所述引伸油缸上的位移传感器对所述引伸油缸的位移量进行检测，利用设置于所述摆架油缸上的位移传感器对所述摆架油缸的位移量进行检测，利用设置于所述摆架机架上的两个第二倾角传感器对所述摆架机架的倾斜角度进行检测，其中一个所述第二倾角传感器用于检测所述摆架机架在第一方向的倾斜角度，另一个所述第二倾角传感器用于检测所述摆架机架在第二方向的倾斜角度，所述第一方向与所述第二方向垂直。

5.根据权利要求1所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，所述根据所述整车工作状态和所述铲刀工作状态，控制所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤中，接收及处理所述整车工作状态和所述铲刀工作状态，并向电磁阀发出控制信号，以使所述电磁阀对多路阀进行调节，从而控制所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

6.根据权利要求1所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，所述根据所述阻力数据和所述土质等级数据实时调整所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度的步骤包括：

根据所述土质等级数据计算出所述铲刀的合理工作状态范围；

根据所述阻力数据、行驶车速以及发动机转速判断功率是否正常，若不正常则控制所述铲刀在所述合理工作状态范围内进行工作状态的实时调整。

7.根据权利要求6所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，当所述发动机功率冗余时，增加铲刀的入土切削角度和入土切削深度；当所述发动机功率过载时，减小铲刀的入土切削角度和入土切削深度。

8.根据权利要求6所述的平地机铲刀控制方法，其特征在于，当所述阻力数据的变化速度超过预设值时，减小铲刀的入土切削角度和入土切削深度。

9.一种平地机，其特征在于，包括控制模块、第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块，所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块均与所述控制模块连接；

所述第一检测模块用于根据前车架的倾角、摆架机架的倾角以及所述前车架与所述摆架机架的铰接位置，判定平地机的整车工作状态；

所述第二检测模块用于根据铲刀的转动角度和倾斜角度、所述摆架机架的倾斜角度以及提升缸、引伸油缸和摆架油缸的位移量，判定所述平地机的铲刀工作状态；

所述控制模块用于根据所述整车工作状态和所述铲刀工作状态，控制所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度；

油缸压力传感器用于获取所述铲刀运行时的阻力数据；

所述控制模块用于根据所述阻力数据以及行驶车速从土质分级对照表中对应地获取所述平地机施工的土质等级数据；

所述控制模块还用于根据所述阻力数据和所述土质等级数据实时调整所述铲刀的入土切削角度和/或入土切削深度。

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