CN109677311B - 一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重型自卸车技术领域，具体说是一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法。包括PLC控制校正系统与液压系统；PLC控制校正系统包括显示器与PLC控制器，还包括与PLC控制器IO端口相连的侧倾角度传感器、举升角度传感器、位移传感器；液压系统包括前置直顶液压缸、校正液压缸、液压油箱以及液压泵，液压油箱与前置直顶液压缸以及校正液压缸相连的管路上设有气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、举升控制阀以及电磁多路换向阀；PLC控制器连接并控制气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、电磁多路换向阀以及举升控制阀。使得重型自卸车的侧倾角度始终保持在警报角度范围内，从而会避免侧翻事故的发生。

Description

一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法

技术领域

本发明涉及重型自卸车技术领域，具体说是一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，重型自卸车的普及和汽车技术的不断进步，重型自卸车已经深入到了国家经济建设的各个领域，成为我国公路运输行业、建筑行业、露天采矿等行业的重要交通运输设备，对于各种重型自卸车，尤其是前顶直顶自卸车的需求量日益增大，并且对于自卸车箱体长度的需求也越来越长，货箱长度在8米以上的重型自卸车成为主流。但由于重型自卸车的工作环境多为建筑工地、山地、露天采矿料场等作业区域，路面崎岖不平，使得重型自卸车的卸货环境较差，长度比较长的前顶直顶自卸车在举升时，由于车辆的重心很高，举升过程中自卸车易发生侧翻事故，车辆的举升危险性较大，那么如何使重型自卸车的举升平衡得到监测和控制，有效的避免重型自卸车在举升过程中发生侧翻事故便成为本专业技术人员需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法，此系统可以将重型自卸车的侧倾角度进行实时监测与控制(校正)，通过编程和数据的设定，控制主液压缸和控制(校正)油缸的伸缩动作来校正重型自卸车的侧倾角度，从而使重型自卸车举升平衡能力得到控制，避免侧翻事故的发生。

为实现上述目地，本发明所采用的技术方案如下：

一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，包括PLC控制校正系统与液压系统。

所述PLC控制校正系统包括显示器与PLC控制器，还包括与PLC控制器IO端口相连的侧倾角度传感器、举升角度传感器、位移传感器；侧倾角度传感器安装在货箱前挡板上部中间位置，举升角度传感器安装在货箱侧向边板尾部，位移传感器安装在主车架与驱动桥之间。

所述液压系统包括前置直顶液压缸、校正液压缸、液压油箱以及液压泵，前置直顶液压缸铰接在副车架前部，校正液压缸铰接在副车架两侧；液压油箱与前置直顶液压缸以及校正液压缸相连的管路上设有气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、举升控制阀以及电磁多路换向阀。

PLC控制器连接并控制气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、电磁多路换向阀以及举升控制阀。

所述校正液压缸顶部推杆铰接在车箱底板纵向中心线两侧，铰接点与车箱前端部的距离为车箱总长度的1/3～2/3。

所述液压油箱与液压泵通过管路相连，液压泵与变速箱取力器通过管路相连。

所述PLC控制器安装在液压油箱上平面，显示器安装在汽车中控台上，PLC控制器与显示器相连。

所述电磁多路换向阀与气控分配阀安装在液压油箱上表面，举升控制阀安装在驾驶室内驾驶员座椅附近。

一种重型自卸车的举升平衡监测控制方法，具体包括如下方法：

方法一、重型自卸车在货箱完全落座状态下，货箱落座开关开启，举升平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度到达报警值时，系统将作如下执行动作：

1)中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，下降切换电磁换向阀的电磁阀断电，电磁多路换向阀中的电磁阀断电，驾驶员将举升控制阀切换到举升位置时货箱无法起升；

2)驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度小于报警值时，中停切换电磁换向阀的电磁阀断电，限制功能解除；

方法二、

1)重型自卸车具备起升条件后，驾驶员将举升控制阀切换到举升位时，举升控制阀切换到举升位置，货箱开始举升；

2)电磁多路换向阀的两个电磁阀通电，电磁多路换向阀的两个电磁阀断电，中停切换电磁换向阀的电磁阀断电，下降切换电磁换向阀的电磁阀断电；

3)两路电磁多路换向阀同时切换到举升工作位置，控制校正液压缸与前置直顶液压缸同时举升，货箱举升；

方法三、设定重型自卸车向驾驶侧产生的侧倾为正侧倾，对应的侧倾角度为的正值；自卸车向副驾驶侧产生的侧倾为负侧倾，对应的侧倾角度为的负值；当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于正向报警角度值时，向驾驶侧产生侧倾，举升平衡监测控制系统将作如下执行动作：

1)下降切换电磁换向阀的电磁阀断电，中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，气控分配阀切换到中停位置；

2)电磁多路换向阀中的一个电磁阀持续通电，一个电磁阀断电、一个电磁阀通电，一路换向阀仍然处于上升工位，另一路换向阀切换到下降工作位置；

3)前置直顶液压缸停止继续伸出，重型自卸车货箱停止举升，一侧的控制校正液压缸举升、另一侧的控制校正液压缸下降，在两侧控制校正液压缸的作用下，自卸车向驾驶侧产生的侧倾角会迅速调整至小于正向报警角度值，系统将停止校正，货箱继续举升；

4)当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于负向报警角度值时，向副驾驶侧产生侧倾，系统执行动作与上述动作相反；

方法四、当举升平衡监测控制系统在校正的过程中重型自卸车的侧倾角度无变化或继续增大，系统将执行作如下执行动作：

1)中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，下降切换电磁换向阀的电磁阀通电，电磁多路换向阀中的两个电磁阀断电、两个电磁阀断电，前置直顶液压缸缩回；

2)重型自卸车货箱下降，两侧控制校正液压缸同时下降，直至重型自卸车货箱完全落座状态下系统停止工作；

3)驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至驾驶员将车辆停至平坦路面或车辆设备状态恢复到良好状态时系统停止工作。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法，可以将重型自卸车的侧倾角度进行实时监控与显示，当重型自卸车货箱举升时重型自卸车的侧倾角度达到系统设定的报警角度时，那么监测系统立即发出警报，同时控制系统开始自动校正重型自卸车的侧倾角度，使得重型自卸车的侧倾角度始终保持在警报角度范围内，从而会避免侧翻事故的发生。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明工作原理图。

图中：1-侧倾角度传感器 2-举升角度传感器 3-PLC控制器 4-液晶显示器 5-位移传感器 6-液压油泵 7-液压油箱 8-前置直顶液压缸. 9-控制(校正)液压缸11-气控分配阀 12-电磁多路换向阀 13-举升控制阀 14-中停切换电磁换向阀15-下降切换电磁换向阀 16-下关节轴承 18-上关节轴承 17-副车架 19-车箱20-驱动桥 21-变速箱取力器 22-货箱前挡板 23-帽沿 24-主车架 25-基筒 26-货箱落座开关

具体实施方式

本发明的核心是提供一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法，为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明的结构示意图。

一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，包括PLC控制校正系统与液压系统。

1、PLC控制校正系统包括侧倾角度传感器1、举升角度传感器2、PLC控制器3、液晶显示器4以及位移传感器5。

2、液压系统包括液压油泵6、液压油箱7、前置直顶液压缸8、校正液压油缸9、气控分配阀11、电磁多路换向阀12、举升控制阀13、中停切换电磁换向阀14和下降切换电磁换向阀15。

一、重型自卸车的举升平衡监测控制系统的安装。

(一)、PLC控制校正系统的结构与安装。

请参考图1：

1、侧倾角度传感器1的安装：侧倾角度传感器1的外壳通过螺栓安装在货箱前挡板22上部与帽沿23的交界的中间位置，安装角度为水平0度安装。

2、举升角度传感器2的安装：举升角度传感器2安装在自卸车货箱侧向边板尾部位置，安装角度为水平0度安装。

3、PLC控制器3外壳通过螺栓安装在平衡液压油箱7上平面上。

4、液晶显示器4安装在重型自卸车驾驶室的中控台上。

5、位移传感器5的安装：位移传感器5安装在主车架24与驱动桥20之间，在空载位置状态下安装，通过主车架24与驱动桥20之间位置变化模拟计算载重吨位。

6、侧倾角度传感器1、举升角度传感器2和位移传感器5分别通过专用数据线与PLC控制器3联接，PLC控制器3通过专用线束与液晶显示器4相连接。

(二)、液压系统的结构与安装。

请参考结构示意图1和工作原理图2

1、前置直顶液压缸8的安装：前置直顶液压缸8的基筒25通过支撑轴与轴承支座转动配合，轴承支座用螺栓连接在货箱前档板22上。

2、控制(校正)液压缸9的安装：控制(校正)液压缸9一端通过万向上关节轴承18铰接在车箱19的底板纵向中心线两侧支座上，铰接点距离该车箱前端部1/3-2/3之间位置；另一端通过与液压缸外壳制成一体的轴颈用下关节轴承16可转动地安装在副车架17上。

3、液压油箱7的安装：液压油箱7通过专用油箱支架安装在重型自卸车主车架24上。

4、电磁多路换向阀12和气控分配阀11的安装：电磁多路换向阀12和气控分配阀11的压力油口与液压油泵6出油口相连，回油口下平面均与液压油箱7上平面相连接。

5、中停切换电磁换向阀14和下降切换电磁换向阀15均安装在液压油箱7和上平面上，中停切换电磁换向阀14和下降切换电磁换向阀15通过专用数据线与PLC控制器3相连接。

二、重型自卸车的举升平衡监测控制系统的工作方法、工作原理以及工作过程如下：

举升平衡监测控制系统安装完成后，对系统的工作进行初期调试。调试内容包括设置侧倾角度线性报警值和写入逻辑控制(校正)程序。

(一)、读取数据变化范围，将安装有举升平衡监测控制系统的重型自卸车进行测试。

1、测试位移传感器，通过重型自卸车装载不同吨位货物来测试位移传感器5的输出数据，并记录数据变化情况，得出不同载重量对应的数据值，此数据值用来模拟重型自卸车载量吨位变化情况。

2、设置侧倾角度线性报警值。

影响重型自卸车侧翻角度的因素很多也很复杂，其中包括货物载重量情况、地面平整度情况、车辆悬架和车架变形情况、轮胎变形情况、车辆结构情况和驾驶员操作情况等等因素，根据侧翻稳定角计算公式可以计算出货箱举升各个角度所对应的侧翻稳定角，在此基础上还要减掉轮胎、车辆悬架和车架三者所产生最大变形的叠加角度，从而得出侧翻稳定角理论变化值，再取一定的安全系数，最终可以得出重型自卸车从起升的最低点到最高点的侧翻安全角度线性变化值，此角度线性变化值即设定为侧倾角度线性报警值。

3、编写逻辑控制(校正)程序。

3.1、编写逻辑控制(校正)程序设计方案。

3.1.1重型自卸车在货箱在完全落座状态下(货箱落座开关开启)，如举升平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度到达报警值时系统将作如下执行动作：

中停切换电磁换向阀14的电磁阀D1通电，下降切换电磁换向阀15的电磁阀D2断电，电磁多路换向阀12中的电磁阀D3、D4、D5、D6断电，驾驶员将举升控制阀13切换到举升位置时货箱无法起升；与此同时驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至驾驶员将车辆停至平坦路面或车辆设备状态恢复到良好状态时，平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度小于报警值时，中停切换电磁换向阀14的电磁阀D1断电，限制功能解除。

3.1.2重型自卸车具备起升条件后，驾驶员将举升控制阀切换到举升位时，举升控制阀11切换到举升位置，货箱开始举升；与此同时，电磁多路换向阀12的两个电磁阀D3和D5通电、D4、D6断电，中停切换电磁换向阀14的电磁阀D1断电，下降切换电磁换向阀15的电磁阀D2断电，2路电磁多路换向阀12同时切换到举升工作位置，控制(校正)液压缸9与前置直顶液压缸8同时举升，货箱举升。

3.1.3设定重型自卸车向驾驶侧产生的侧倾为正侧倾，对应的侧倾角度为的正值；自卸车向副驾驶侧产生的侧倾为负侧倾，对应的侧倾角度为的负值。

当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于正向报警角度值时(向驾驶侧产生侧倾)，举升平衡监测控制系统将作如下执行动作：

下降切换电磁换向阀15的电磁阀D2断电，中停切换电磁换向阀14的电磁阀D1通电，气控分配阀11切换到中停位置；与此同时，电磁多路换向阀12中的电磁阀D3持续通电，电磁阀D5断电、电磁阀D6通电，换向阀121仍然处于上升工位而此时换向阀122则切换到了下降工作位置；前置直顶液压缸8停止继续伸出，重型自卸车货箱19停止举升，一侧的控制(校正)液压缸9举升、另一侧的控制(校正)液压缸9下降，在两侧控制(校正)液压缸9的作用下，自卸车向驾驶侧产生的侧倾角会迅速调整至小于正向报警角度值，系统将停止校正，系统进入到了3.1.2所述的状态，货箱继续举升。

当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于负向报警角度值时(向副驾驶侧产生侧倾)，系统执行动作与上述动作相反，不再赘述。

3.1.3当举升平衡监测控制系统在校正的过程中重型自卸车的侧倾角度无变化或继续增大，系统将执行作如下执行动作：

中停切换电磁换向阀14的电磁阀D1通电，下降切换电磁换向阀15的电磁阀D2通电，电磁多路换向阀12中的电磁阀D3、D5断电、D4、D6断电，前置直顶液压缸8缩回，重型自卸车货箱19下降，两侧控制(校正)液压缸9同时下降，直至重型自卸车货箱完全落座状态下(货箱落座开关开启)系统停止工作，与此同时驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至驾驶员将车辆停至平坦路面或车辆设备状态恢复到良好状态时系统停止工作。

3.2将位移传感器测量的位移和载重吨位对应数据写入控制(校正)程序；将侧倾角度线性报警值写入控制(校正)程序。

本发明所述的重型自卸车举升平衡监测控制系统，可以将重型自卸车的侧倾角度进行实时监控与显示，当重型自卸车货箱举升时重型自卸车的侧倾角度达到系统设定的报警角度时，那么监测系统立即发出警报，同时控制系统开始自动校正重型自卸车的侧倾角度，使得重型自卸车的侧倾角度始终保持在警报角度范围内，从而会避免侧翻事故的发生。

以上对本发明所提供的一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统进行了详细介绍，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对发明进行改进与修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，其特征在于：包括PLC控制校正系统与液压系统；

所述PLC控制校正系统包括显示器与PLC控制器，还包括与PLC控制器IO端口相连的侧倾角度传感器、举升角度传感器、位移传感器；侧倾角度传感器安装在货箱前挡板上部中间位置，举升角度传感器安装在货箱侧向边板尾部，位移传感器安装在主车架与驱动桥之间；

所述液压系统包括前置直顶液压缸、校正液压缸、液压油箱以及液压泵，前置直顶液压缸铰接在副车架前部，校正液压缸铰接在副车架两侧；液压油箱与前置直顶液压缸以及校正液压缸相连的管路上设有气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、举升控制阀以及电磁多路换向阀；

PLC控制器连接并控制气控分配阀、中停切换电磁换向阀、下降切换电磁换向阀、电磁多路换向阀以及举升控制阀；

所述PLC控制器安装在液压油箱上表面，显示器安装在汽车中控台上，PLC控制器与显示器相连。

2.根据权利要求1所述的一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，其特征在于：所述校正液压缸顶部推杆铰接在车箱底板纵向中心线两侧，铰接点与车箱前端部的距离为车箱总长度的1/3～2/3。

3.根据权利要求1所述的一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，其特征在于：所述液压油箱与液压泵通过管路相连，液压泵与变速箱取力器通过管路相连。

4.根据权利要求1所述的一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统，其特征在于：所述电磁多路换向阀与气控分配阀安装在液压油箱上表面，举升控制阀安装在驾驶室内驾驶员座椅附近。

5.一种基于权利要求1所述的重型自卸车的举升平衡监测控制系统的监测控制方法，其特征在于，具体包括如下方法：

方法一、重型自卸车在货箱完全落座状态下，货箱落座开关开启，举升平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度到达报警值时，系统将作如下执行动作：

1)中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，下降切换电磁换向阀的电磁阀断电，电磁多路换向阀中的电磁阀D3、D4、D5、D6断电，驾驶员将举升控制阀切换到举升位置时货箱无法起升；

2)驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至平衡监测控制系统监测到自卸车侧倾角度小于报警值时，中停切换电磁换向阀的电磁阀断电，限制功能解除；

方法二、

1)重型自卸车具备起升条件后，驾驶员将举升控制阀切换到举升位时，举升控制阀切换到举升位置，货箱开始举升；

2)电磁多路换向阀中的两个电磁阀D3和D5通电，两个电磁阀D4和D6断电，中停切换电磁换向阀的电磁阀断电，下降切换电磁换向阀的电磁阀断电；

3)两路电磁多路换向阀同时切换到举升工作位置，控制校正液压缸与前置直顶液压缸同时举升，货箱举升；

方法三、设定重型自卸车向驾驶侧产生的侧倾为正侧倾，对应的侧倾角度为的正值；自卸车向副驾驶侧产生的侧倾为负侧倾，对应的侧倾角度为的负值；当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于正向报警角度值时，向驾驶侧产生侧倾，举升平衡监测控制系统将作如下执行动作：

1)下降切换电磁换向阀的电磁阀断电，中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，气控分配阀切换到中停位置；

2)电磁多路换向阀中的电磁阀D3持续通电，电磁阀D5断电，电磁阀D6通电，一路换向阀仍然处于上升工位，另一路换向阀切换到下降工作位置；

3)前置直顶液压缸停止继续伸出，重型自卸车货箱停止举升，一侧的控制校正液压缸举升、另一侧的控制校正液压缸下降，在两侧控制校正液压缸的作用下，自卸车向驾驶侧产生的侧倾角会迅速调整至小于正向报警角度值，系统将停止校正，货箱继续举升；

4)当重型自卸车在举升过程中侧倾角度大于负向报警角度值时，向副驾驶侧产生侧倾，系统执行动作与上述动作相反；

方法四、当举升平衡监测控制系统在校正的过程中重型自卸车的侧倾角度无变化或继续增大，系统将执行作如下执行动作：

1)中停切换电磁换向阀的电磁阀通电，下降切换电磁换向阀的电磁阀通电，电磁多路换向阀中的两个电磁阀D3和D5断电，两个电磁阀D4和D6断电，前置直顶液压缸缩回；

2)重型自卸车货箱下降，两侧控制校正液压缸同时下降，直至重型自卸车货箱完全落座状态下系统停止工作；

3)驾驶室内的显示器将提示驾驶员车辆不具备起升条件，发出无法起升的报警语音，直至驾驶员将车辆停至平坦路面或车辆设备状态恢复到良好状态时系统停止工作。

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