CN110258711B - 装载机自动铲装触发方法及铲装控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装载机的自动铲装，为解决现有自动铲装自动触发经常会出现误触发或漏触发的问题；提供一种装载机自动铲装触发方法，建立装载机在非铲装工况下的发动机转速、前进档位与装载机理论车速的对应关系；装载机处于铲前预备状态后将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时触发装载机自动铲装控制程序。在本发明中，装载机自动铲装动作自动触发，在易滑场地进行铲装时能够减少轮胎与地面因打滑而造成的危害；并且节约能源，在一定程度上可改善机器插入料堆时的舒适性。

Description

装载机自动铲装触发方法及铲装控制方法

技术领域

本发明涉及一种装载机铲装，更具体地说，涉及一种装载机自动铲装触发方法。

背景技术

装载机是一种使用广泛的土方机械，主要用于物料短距离转移。装载机作业时，物料铲装入斗是一个非常重要的步骤，直接影响到装载机铲装作业的工作效率。物料铲装是指铲斗插入到料堆后的收斗动作和与收斗动作配合的动臂举升动作。

物料铲装由手动操作完成时，需要操作者反复操作手柄来控制动臂和铲斗动作，这种操作容易引起操作者疲劳而且手动铲装对司机的操作水平要求较高，因此手动操作完成铲装时其物料满斗率和装载机工作效率有限。

为了克服手动操作的不足，出现了自动铲装技术并开始得以应用。自动铲装控制主要是在铲斗插入到料堆中之后控制单元根据程序设置控制动臂油缸控制阀和转斗油缸控制阀，自动完成铲斗收斗动作和与之配合的动臂举升动作，从而实现物料自动铲装入斗。物料自动铲装技术由于铲斗的收斗动作和动臂举升动作能够很好地配合，因此其具有较高的物料铲装满斗率，使得装载机作业效率较高，同时减轻了操作者的劳动强度。

要实现装载机的自动铲装功能就需要一种有效的识别方法触发/激活自动铲装。通常有两种激活方式。其中一种是自动识别激活方式，该方式是采用动臂的大腔压力和车速组合，识别出装载机是否插入物料，从而决定是否触发自动铲装功能，在判断是否进行动臂举升和收斗动作，自动完成物料铲装作业。二是采用人工按钮的强制触发方式来进行自动铲装激活。

自动铲装根据动臂油缸大腔压力和车速的自动触发存在不足之处是铲装的物料不同以及发动机的油门大小变化时适应性差，只能选择几种合适的控制参数，容易出现误触发或漏触发的情况。例如现场撒料较多导致装载机前轮打滑时，就无法建立起满足触发条件的动臂油缸压力。若采用人工强制触发的方式，会增加司机手部的疲劳程度，同时触发时机也不容易掌握，若因触发时机不对，则会影响作业效率，因此手动触发只在特殊作业时使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有自动铲装自动触发会误触发或漏触发的问题，而提供一种装载机自动铲装触发方法，降低装载机自动铲装的误触发或漏触发的概率。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机自动铲装触发方法，其特征在于步骤如下：建立装载机在非铲装工况下的发动机转速和前进档位与装载机理论车速的对应关系；检测判断装载机状态，若装载机处于铲前预备状态时开始检测装载机的实际车速、发动机转速、前进档位和装载机动臂油缸大腔压力；将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时触发装载机自动铲装控制程序。在本发明中，装载机自动铲装动作自动触发，能够及时触发自动铲装程序，在易滑场地进行铲装时能够减少轮胎与地面因打滑而造成的危害；并且节约能源，在一定程度上可改善机器插入料堆时的舒适性。

上述装载机自动铲装触发方法中，检测判断装载机状态时包括检测装载机的行进方向、铲斗姿态、动臂姿态和铲装系统故障状态，当装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置、且铲装系统未出现影响铲装执行的故障时推定装载机处于铲前预备状态。进一步地，将装载机发动机在非铲装工况下的发动机可能转速范围划分为若干个区间，确定每个区间和每个前进档位组合下的装载机理论车速。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机铲装控制方法，其特征在于步骤如下：建立装载机在非铲装工况下的发动机转速和前进档位与装载机理论车速的对应关系；装载机控制单元操纵控制装载机铲斗进行放平动作和动臂下降贴地动作并检测判断装载机状态，若装载机处于铲前预备状态时开始检测装载机的实际车速、发动机转速、前进档位和装载机动臂油缸大腔压力；将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时控制单元触发运行装载机自动铲装控制程序完成物料铲装动作。

上述装载机铲装控制方法中，控制单元检测判断装载机状态时包括检测装载机的行进方向、铲斗姿态、动臂姿态、和铲装系统故障状态，当装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置、且铲装系统未出现影响铲装执行的故障时推定装载机处于铲前预备状态。

上述装载机铲装控制方法中，将装载机发动机在非铲装工况下的发动机可能转速范围划分为若干个转速区间，确定每个转速区间和每个前进档位组合下的装载机理论车速。

上述装载机铲装控制方法中，所述控制单元依据装载机的铲斗动作操控装置和动臂动作操控装置的控制信号完成铲斗放平动作和动臂下降贴地动作或依据控制单元检测到的铲前预备状态触发信号，自动控制铲斗放平动作和动臂下降贴地动作也即通过手动或由控制单元自动控制的方式，完成铲前预备状态对于动臂和铲斗姿态的要求准备。

上述装载机铲装控制方法中，所述控制单元检测装载机当前状态并判断是否处于铲前预备状态，并以此确定是否激活铲装过程自动执行步骤。

上述装载机铲装控制方法中，在自动铲装控制程序运行完毕前，当控制单元检测到铲斗动作操控装置和/或动臂动作操控装置的控制信号时所述控制单元自动退出自动铲装过程并依据装载机的铲斗动作操控装置和/或动臂动作操控装置的控制信号控制铲斗和/或动臂的动作。也即所述控制单元可按照程序设定的执行步骤，控制动臂和铲斗自动完成物料铲装的过程，在装载机铲装过程自动执行过程中，可以通过动作铲斗操控装置或者动臂操控装置退出自动铲装过程。并在装载机铲装过程自动执行过程中，当出现影响铲装过程执行的故障时，将自动退出自动铲装过程。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本在本发明中，装载机自动铲装动作可自动触发，并能够及时触发自动铲装程序，在易滑场地进行铲装时能够减少轮胎与地面因打滑而造成的危害；并且节约能源，在一定程度上可改善机器插入料堆时的舒适性。

具体实施方式

本实施例中的装载机铲装控制方法包括自动铲装触发方法，在进行物料铲装作业时，操作者先使装载机进入到铲前预备状态，装载机的铲前预备状态是指装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置(例如铲斗处于放平且贴地的状态)，并且铲装系统未出现影响铲装执行的故障。

装载机进入铲前预备状态可以有多种方法，例如操作者通过操作铲斗操作手柄、动臂操作手柄，手动控制铲斗放平和动臂下降动作，使铲斗放平贴近底面。另一种则为铲斗自动放平贴地，操作者按下与装载机控制单元连接的铲装作业触发装置(如按钮)发出铲装作业预备状态调节触发信号，控制单元检测到铲装作业触发装置输出的铲装作业触发信号后控制完成铲斗放平动作和动臂下降贴地动作。铲斗自动放平贴地的过程中，若控制单元检测到铲斗操作手柄或动臂操作手柄有操纵动作时，则退出铲斗自动放平贴地动作，改由根据铲斗操作手柄和动臂操作手柄的操作信号对铲斗和动臂的动作控制。

装载机的控制单元检测铲斗位置、动臂位置、装载机行进方向以及铲装系统故障状态，当装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置、并且铲装系统未出现影响铲装执行的故障时，则判定装载机处于铲前预备状态，此时装载机等待自动铲装的触发信号进行物料铲装。

在本发明自动铲装触发方法中，预先建立装载机前进档位、发动机转速和装载机车速的对应关系。将发动机转速范围划分成多个转速区间，然后确定装载机在非铲装工况下每个前进档位在各个转速区间下的装载机车速。另外也预先标定装载机在非铲装工况下的动臂油缸大腔的压力作为标定压力。

对于装载机在非铲装工况下，当发动机转速或者油门和变速档位固定时，且机器未出现打滑的现象，对于某一型号或系列的装载机的车速也将被确定，且在设计时已经确定，该确定的车速称之为装载机在该前进档位和发动机转速区间下的理论车速。

当装载机进行铲装作业时，装载机铲斗插入料堆时发动机转速处于某个转速区间且变速机构处于某个档位，此时装载机对应于该前进档位以及发动机转速本应具有与之对应理论车速的车速，但由于物堆对装载机的阻力作用，装载机车速会降低，即使是在轮胎相对于地面打滑时，由于轮胎依然会存在一定的阻力，装载机的实际车速相对于对应的理论车速，仍有一定幅度的减小，无法达到对应的理论车速，即车辆打滑时的车速也一定会小于同等车辆状态下正常行驶的速度。

当装载机突然进入爬坡工况时，与平坦地面比较，车速也有可能会略有下降，为避免诸如此类情况下出现的误识别，错误地激活自动铲装功能，增加动臂油缸大腔预设参考压力值作为自动铲装功能触发的条件。动臂油缸大腔预设参考压力值与装载机在非铲装状态同时为铲斗内无物料的情况下的动臂油缸大腔压力有关，动臂油缸大腔预设参考压力值通常是在空斗非铲装工况下动臂油缸大腔压力加上一定的余量。

在本发明中，当装载机处于铲前预备状态后开始检测装载机的实际车速、发动机转速、前进档位和装载机动臂油缸大腔压力；将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时则认为装载机铲斗已经插入到料堆中，控制单元触发运行装载机自动铲装控制程序完成物料铲装动作。运行自动铲装控制程序时，装载机控制单元依据程序的设定输出控制信号，控制铲斗控制阀和动臂控制阀，完成铲料作业的收斗和动臂举升动作。

Claims (9)

1.一种装载机自动铲装触发方法，其特征在于步骤如下：建立装载机在非铲装工况下的发动机转速和前进档位与装载机理论车速的对应关系；

检测判断装载机状态，若装载机处于铲前预备状态时开始检测装载机的实际车速、发动机转速和前进档位和装载机动臂油缸大腔压力；将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时触发装载机自动铲装控制程序。

2.根据权利要求1所述的装载机自动铲装触发方法，其特征在于检测判断装载机状态时包括检测装载机的行进方向、铲斗姿态、动臂姿态和铲装系统故障状态，当装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置、且铲装系统未出现影响铲装执行的故障时推定装载机处于铲前预备状态。

3.根据权利要求1所述的装载机自动铲装触发方法，其特征在于将装载机发动机在非铲装工况下的发动机可能转速范围划分为若干个转速区间，确定每个转速区间和每个前进档位组合下的装载机理论车速。

4.一种装载机铲装控制方法，其特征在于步骤如下：建立装载机在非铲装工况下的发动机转速和前进档位与装载机理论车速的对应关系；

装载机控制单元操纵控制装载机铲斗进行放平动作和动臂下降贴地动作并检测判断装载机状态，若装载机处于铲前预备状态时开始检测装载机的实际车速、发动机转速、前进档位和装载机动臂油缸大腔压力；将与当前发动机转速和前进档位对应的理论车速与当前实际车速进行对比，若当前理论车速大于当前实际车速且差值在预定范围内，同时当前动臂油缸大腔实测压力大于动臂油缸大腔预设参考压力值时控制单元触发运行装载机自动铲装控制程序完成物料铲装动作。

5.根据权利要求4所述的装载机铲装控制方法，其特征在于控制单元检测判断装载机状态时包括检测装载机的行进方向、铲斗姿态、动臂姿态和铲装系统故障状态，当装载机向前行进、铲斗和动臂位于各自预定位置、且铲装系统未出现影响铲装执行的故障时推定装载机处于铲前预备状态。

6.根据权利要求4所述的装载机铲装控制方法，其特征在于将装载机发动机在非铲装工况下的发动机可能转速范围划分为若干个转速区间，确定每个转速区间和每个前进档位组合下的装载机理论车速。

7.根据权利要求4至6任一项所述的装载机铲装控制方法，其特征在于所述控制单元依据装载机的铲斗动作操控装置和动臂动作操控装置的控制信号完成铲斗放平动作和动臂下降贴地动作或依据控制单元检测到的铲前预备状态触发信号，自动控制铲斗放平动作和动臂下降贴地动作。

8.根据权利要求4至6任一项所述的装载机铲装控制方法，其特征在于所述控制单元检测装载机当前状态并判断是否处于铲前预备状态，并以此确定是否激活铲装过程自动执行步骤。

9.根据权利要求8所述的装载机铲装控制方法，其特征在于在自动铲装控制程序运行完毕前，当控制单元检测到铲斗动作操控装置和/或动臂动作操控装置的控制信号时所述控制单元自动退出自动铲装过程并依据装载机的铲斗动作操控装置和/或动臂动作操控装置的控制信号控制铲斗和/或动臂的动作。