CN110857571B - 挖掘机工作装置液压系统及挖掘控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机液压系统，为解决现有挖掘机在人工操作挖掘过程中满斗率与工作效率难以兼顾的问题；提供一种挖掘机工作装置液压系统，通过动作检测装置获取操纵装置的操纵动作和动臂油缸有杆腔压力，当挖掘机进行挖掘动作其动臂有杆腔压力大于预定值时，控制动臂油路实现动臂自动举升而完成挖掘作业。本发明挖掘机在挖掘作业过程中，自动举升动臂完成挖掘作业，完成整个挖掘过程，在满足满斗率的情况下提高挖掘效率、降低操作手操作难度。

Description

挖掘机工作装置液压系统及挖掘控制方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机液压系统，更具体地说，涉及一种挖掘机工作装置液压系统及挖掘控制方法。

背景技术

挖掘机进行挖掘作业时，操作手通过操作手臂控制铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸，完成铲斗回收、斗杆回收和动臂提升等动作。铲斗回收、斗杆回收和动臂提升等动作在挖掘过程中属于复合动作，也即操作手在挖掘过程中要同时控制完成。这些目前这些过程都是依靠操作手的观察和经验完成，特别是动臂提升的操作，直接影响了挖掘的满斗率和挖掘效率，提升得早了，满斗率低；反则，挖掘效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机在人工操作挖掘过程中满斗率与工作效率难以兼顾的问题，而提供一种挖掘机工作装置液压系统及挖掘控制方法，以便提高挖掘机在人工操作挖掘过程中兼顾挖掘机挖掘的满斗率与工作效率。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机工作装置液压系统，包括经分配阀与动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸连接的高压油源和油箱回路、与分配阀的液控端连接用于操纵动臂、斗杆、铲斗动作的操纵装置；其特征在于还包括控制器、用于获取操纵装置操纵动作且与控制器连接的动作检测装置、与控制器连接用于检测动臂油缸有杆腔内压力的动臂油缸有杆腔压力传感器；所述分配阀中用于控制动臂油缸的动臂联换向阀的液控端通过动臂联比例电磁阀与先导油源连接,所述动臂联比例电磁阀的电控端与控制器连接；当控制器通过动作检测装置推定操纵装置仅具有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作信号且动臂油缸有杆腔压力大于预定值时所述控制器输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做举升动作。当挖掘机通过操纵装置进行其他操作如铲斗打开或斗杆打开(铲斗或斗杆向前翻转)或动臂举升或下降动作，控制器则停止自动向动臂联比例电磁阀输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做举升动作，而是根据操纵装置的输出的动臂操作信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使动臂联换向阀动作而使动臂油缸做相应动作。

进一步地，上述挖掘机工作装置液压系统中，所述操纵装置包括先导阀和用于操纵先导阀的操作手柄,所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口和斗杆联先导信号输出口与分配阀中铲斗联换向阀和斗杆联换向阀的液控端对应连接,所述先导阀的动臂联先导信号输出口设置有与控制器连接的动臂操作先导压力传感器,在动臂操作先导压力传感器检测到有效先导压力信号时所述控制器依据动臂操作先导压力传感器检输出的电信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做升降动作；所述动作检测装置包括所述动臂操作先导压力传感器和与所述控制器连接用于检测所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口的铲斗回收先导压力的铲斗回收先导压力传感器和斗杆联先导信号输出口的斗杆回收先导压力的斗杆回收先导压力传感器，所述控制器根据动臂操作先导压力传感器、铲斗操作先导压力传感器和斗杆操作先导压力传感器的检测信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作。

或者上述挖掘机工作装置液压系统中，所述操纵装置包括与所述控制器连接的电控手柄、分别设置在分配阀中斗杆联换向阀和铲斗联换向阀的液控端与先导油源之间先导控制油路上并与所述控制器连接的斗杆联比例电磁阀和铲斗联比例电磁阀；所述动作检测装置为所述电控手柄；所述控制器根据所述电控手柄输出的电信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作并依据所述电控手柄输出的电信号输出控制分配阀各联换向阀液控端的比例电磁阀使分配阀中对应联换向阀动作而使对应的铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸做相应的操纵动作。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机挖掘控制方法，所述挖掘机用于挖掘的工作装置液压系统包括经分配阀与动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸连接的高压油源和油箱回路、与分配阀控制端连接用于操纵动臂、斗杆、铲斗动作的操纵装置；其特征在于所述挖掘机还包括控制器、用于获取操纵装置操纵动作且与控制器连接的动作检测装置、与控制器连接用于检测动臂油缸有杆腔内压力的压力传感器,所述分配阀中用于控制动臂油缸的动臂联换向阀的液控端通过动臂联比例电磁阀与先导油源连接,所述动臂联比例电磁阀的电控端与控制器连接；当控制器通过动作检测装置仅检测到操纵装置输出铲斗回收和斗杆回收的操纵动作信号且动臂油缸有杆腔压力大于预定值时所述控制器输出控制信号控制分配阀中动臂联分配阀使动臂油缸做举升动作。

进一步地，上述所述的挖掘机挖掘控制方法中，所述操纵装置包括先导阀和用于操纵先导阀的操作手柄,所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口和斗杆联先导信号输出口与分配阀中铲斗联换向阀和斗杆联换向阀的液控端对应连接,所述先导阀的动臂联先导信号输出口设置有与控制器连接的动臂操作先导压力传感器,在动臂操作先导压力传感器检测到有效先导压力信号时所述控制器依据动臂操作先导压力传感器检测到的电信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做升降动作；所述动作检测装置包括所述动臂操作先导压力传感器和与所述控制器连接用于检测所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口压力的铲斗操作先导压力传感器和斗杆联先导信号输出口压力的斗杆操作先导压力传感器，所述控制器根据动臂操作先导压力传感器、铲斗操作先导压力传感器和斗杆操作先导压力传感器的检测信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作。

进一步地，上述所述的挖掘机挖掘控制方法中，所述操纵装置包括与所述控制器连接的电控手柄、分别设置在分配阀中斗杆联换向阀和铲斗联换向阀的液控端与先导油源之间先导控制油路上并与所述控制器连接的铲斗联比例电磁阀和斗杆联比例电磁阀；所述动作检测装置为所述电控手柄；所述控制器根据所述电控手柄输出的电信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作并依据所述电控手柄输出的电信号输出控制分配阀各联换向阀液控端的比例电磁阀使分配阀中对应联换向阀动作而使对应的铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸做相应的操纵动作。

本发明与现有技术相比，本发明挖掘机在挖掘作业过程中，自动举升动臂，完成整个挖掘过程，在满足满斗率的情况下提高挖掘效率、降低操作手操作难度。

附图说明

图1是本发明挖掘机挖掘作业示意图。

图2是本发明挖掘机工作装置液压系统第一种原理图。

图3是本发明挖掘机工作装置液压系统第二种原理图。

图中零部件名称及序号：

高压油源1、分配阀2、动臂联换向阀21、斗杆联换向阀22、铲斗联换向阀23、动臂联比例电磁阀24、斗杆联比例电磁阀25、铲斗联比例电磁阀26、动臂油缸3、斗杆油缸4、先导阀5、动臂举升先导压力传感器51、动臂下降先导压力传感器52、斗杆回收先导压力传感器53、铲斗回收先导压力传感器54、控制器6、铲斗油缸7、液压油箱8、先导油源9、动臂油缸有杆腔压力传感器10、电控手柄11。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

实施例一。

如图1所示，挖掘机的工作装置包括铰接在车架上的动臂、铰接在动臂前端的斗杆、交接在斗杆下端的铲斗。挖掘机工作装置的液压系统如图2所示，其包括经分配阀2与动臂油缸3、斗杆油缸4、铲斗油缸7连接的高压油源1(挖掘机主泵)和油箱回路、与分配阀2控制端连接用于操纵动臂、斗杆、铲斗动作的操纵装置、控制器6、用于获取操纵装置操纵动作且与控制器6连接的动作检测装置、与控制器6连接用于检测动臂油缸有杆腔内压力的动臂油缸有杆腔压力传感器10。油箱回路与液压油箱1连接。

如图2所示，本实施例中挖掘机工作装置液压系统是液控先导式液压控制系统。分配阀2为液控换向阀，其包括动臂联换向阀21、斗杆联换向阀22和铲斗联换向阀23，分别与动臂油缸3、斗杆油缸4和铲斗油缸7连接。如图1所示，动臂油缸3连接在动臂与车架之间，斗杆油缸4连接在动臂与斗杆之间、铲斗油缸7连接在斗杆和铲斗连杆之间。

在动臂联换向阀21两端的液控端与先导油源9(先导泵)之间的先导控制油路上设置有动臂联比例电磁阀24，动臂联比例电磁阀24的电控端与控制器6连接。

操纵装置包括先导阀5和用于操纵先导阀5的操作手柄(图中未示),先导阀5中的铲斗联先导信号输出口和斗杆联先导信号输出口分别与铲斗联换向阀23和斗杆联换向阀22的液控端对应连接,先导阀5的动臂联先导信号输出口设置有与控制器6连接的动臂操作先导压力传感器,动臂操作先导压力传感器包括动臂举升先导压力传感器51和动臂下降先导压力传感器52。

通过操作手柄进行动臂举升或下降时，动臂举升先导压力传感器51或动臂下降先导压力传感器52能够检测到相应的先导压力，并将先导压力信号转化为电信号传递给控制器6，当控制器6通过该电信号推定先导阀的动臂联先导信号输出口输出的先导压力是有效的先导压力时，控制器6依据动臂举升先导压力传感器51或动臂下降先导压力传感器52检测到的电信号输出控制信号控制相应的动臂联比例电磁阀24使分配阀中动臂联换向阀21动作而使动臂油缸3做升降动作。

动作检测装置包括上述的动臂举升先导压力传感器51和动臂下降先导压力传感器52外，还包括与控制器6连接用于检测先导阀中的铲斗联先导信号输出口铲斗回收先导压力的铲斗回收先导压力传感器54和斗杆联先导信号输出口斗杆回收先导压力的斗杆回收先导压力传感器53，控制器6根据动臂动臂举升先导压力传感器51、动臂下降先导压力传感器52、铲斗回收先导压力传感器54和斗杆回收先导压力传感器53的检测信号推定操纵装置所进行的操纵动作。在具体实施时，可以进一步增加与控制器连接用于检测先导阀中的铲斗联先导信号输出口铲斗打开先导压力的铲斗打开先导压力传感器和斗杆联先导信号输出口斗杆打开先导压力的斗杆打开先导压力传感器，其检测信号可用于辅助控制器对操纵装置所进行的操纵动作的推定。

本实施例中挖掘机挖掘控制方法如下：

控制器6依据动作检测装置的检测信号推定操纵装置所进行的操作动作。通过操作手柄操纵先导阀进行动臂举升或下降、斗杆回收或打开、铲斗回收或打开等动作时，先导阀5相应的先导信号输出口会输出先导压力信号，该先导压力信号会被对应的先导压力传感器检测到并传送到控制器。当先导压力信号大于一定值时，也即该先导压力信号可以驱动分配阀中对应阀芯移动换向时，该先导压力信号为有效值。控制器6根据各先导压力传感器检测到的有效先导压力信号推定操纵装置所进行的操作动作。当控制器6推定操纵装置仅有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作，并且动臂油缸有杆腔压力传感器10检测到动臂油缸有杆腔压力大于预定值时控制器6输出控制信号控制动臂联比例电磁阀24使分配阀中动臂联换向阀21动作而使动臂油缸3做举升动作。当控制器6推定操纵装置具有其他操纵动作，例如具有动臂举升或动臂下降、斗杆打开或铲斗打开动作时，控制器6则停止自动输出控制信号控制动臂联比例电磁阀24使分配阀中动臂联换向阀21动作而使动臂油缸3做举升动作，而是根据动臂举升先导压力传感器51和动臂下降先导压力传感器52所检测到的先导压力信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀24使分配阀中动臂联换向阀21动作而使动臂油缸3做举升动作或者下降动作。

在本实施例中，当操纵装置仅有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作且动臂油缸有杆腔压力大于预定值时，此时挖掘机在进行挖掘物料的动作，此时控制器输出控制信号实现动臂自动举升完成挖掘动作，提高挖掘机效率，降低操作者的操纵劳动强度。

实施例二。

如图3所示，本实施例中挖掘机工作装置液压系统是电控先导式液压控制系统。与实施例1相比，本实施例中挖掘机工作装置液压系统中，操纵装置包括与控制器6连接的电控手柄11、分别设置在分配阀中斗杆联换向阀与先导油源之间先导控制油路上并与控制器连接的铲斗联比例电磁阀26和铲斗联换向阀的液控端与先导油源之间先导控制油路上并与控制器连接的斗杆联比例电磁阀25；动作检测装置为电控手柄11；控制器6根据电控手柄11输出的电信号推定操纵装置所进行的操纵动作。

在正常操纵过程中，控制器6依据电控手柄11输出的电信号输出控制分配阀各联换向阀液控端的比例电磁阀的控制电信号，使分配阀中对应联换向阀动作而使对应的铲斗油缸7、斗杆油缸4、动臂油缸3做相应的操纵动作。

当操纵装置仅具有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作，并请动臂油缸有杆腔压力传感器10检测到动臂油缸有杆腔压力大于预定值时，控制器6依据电控手柄11输出的斗杆回收信号和铲斗回收信号输出控制信号控制铲斗联比例电磁阀26和斗杆联比例电磁阀25使分配阀中铲斗联换向阀23和斗杆联换向阀22作出相应的动作而使斗杆油缸4和铲斗油缸7作出相应的回收动作外，控制器6还自动输出控制信号控制动臂联比例电磁阀24使分配阀中动臂联换向阀21动作而使动臂油缸3做举升动作。完成挖掘机挖掘动作。

Claims (6)

1.一种挖掘机工作装置液压系统，包括经分配阀与动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸连接的高压油源和油箱回路、与分配阀的液控端连接用于操纵动臂、斗杆、铲斗动作的操纵装置；其特征在于还包括控制器、用于获取操纵装置操纵动作且与控制器连接的动作检测装置、与控制器连接用于检测动臂油缸有杆腔内压力的动臂油缸有杆腔压力传感器；所述分配阀中用于控制动臂油缸的动臂联换向阀的液控端通过动臂联比例电磁阀与先导油源连接,所述动臂联比例电磁阀的电控端与控制器连接；

当控制器通过动作检测装置推定操纵装置仅具有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作且动臂油缸有杆腔压力大于预定值时所述控制器输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使动臂联换向阀动作而使动臂油缸做举升动作；

当控制器通过动作检测装置推定操纵装置具有铲斗打开、斗杆打开、动臂举升、动臂下降中一种或多种操作动作时，所述控制器依据操纵装置输出的动臂操作信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使动臂联换向阀动作而使动臂油缸做相应动作。

2.根据权利要求1所述的挖掘机工作装置液压系统，其特征在于所述操纵装置包括先导阀和用于操纵先导阀的操作手柄,所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口和斗杆联先导信号输出口与分配阀中铲斗联换向阀和斗杆联换向阀的液控端对应连接,所述先导阀的动臂联先导信号输出口设置有与控制器连接的动臂操作先导压力传感器；在动臂操作先导压力传感器检测到有效先导压力信号时所述控制器依据动臂操作先导压力传感器检输出的电信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀(24)使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做升降动作；

所述动作检测装置包括所述动臂操作先导压力传感器和与所述控制器连接用于检测所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口的铲斗回收先导压力的铲斗回收先导压力传感器(54)和斗杆联先导信号输出口的斗杆回收先导压力的斗杆回收先导压力传感器(53)，所述控制器根据动臂操作先导压力传感器、铲斗操作先导压力传感器和斗杆操作先导压力传感器的检测信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作。

3.根据权利要求1所述的挖掘机工作装置液压系统，其特征在于所述操纵装置包括与所述控制器连接的电控手柄、分别设置在分配阀中斗杆联换向阀和铲斗联换向阀的液控端与先导油源之间先导控制油路上并与所述控制器连接的斗杆联比例电磁阀(25)和铲斗联比例电磁阀(26)；所述动作检测装置为所述电控手柄；所述控制器根据所述电控手柄输出的电信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作并依据所述电控手柄输出的电信号输出控制分配阀各联换向阀液控端的比例电磁阀使分配阀中对应联换向阀动作而使对应的铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸做相应的操纵动作。

4.一种挖掘机挖掘控制方法，所述挖掘机用于挖掘的工作装置液压系统包括经分配阀与动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸连接的高压油源和油箱回路、与分配阀的液控端连接用于操纵动臂、斗杆、铲斗动作的操纵装置；其特征在于所述挖掘机还包括控制器、用于获取操纵装置操纵动作且与控制器连接的动作检测装置、与控制器连接用于检测动臂油缸有杆腔内压力的动臂油缸有杆腔压力传感器,所述分配阀中用于控制动臂油缸的动臂联换向阀的液控端通过动臂联比例电磁阀与先导油源连接,所述动臂联比例电磁阀的电控端与控制器连接；控制方法如下：

当控制器通过动作检测装置推定操纵装置仅具有铲斗回收和斗杆回收的操纵动作且动臂油缸有杆腔压力大于预定值时所述控制器输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使动臂联换向阀动作而使动臂油缸做举升动作；

当控制器通过动作检测装置推定操纵装置具有铲斗打开、斗杆打开、动臂举升、动臂下降中一种或多种操作动作时，所述控制器依据操纵装置输出的动臂操作信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使动臂联换向阀动作而使动臂油缸做相应动作。

5.根据权利要求4所述的挖掘机挖掘控制方法，其特征在于所述操纵装置包括先导阀和用于操纵先导阀的操作手柄,所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口和斗杆联先导信号输出口与分配阀中铲斗联换向阀和斗杆联换向阀的液控端对应连接,所述先导阀的动臂联先导信号输出口设置有与控制器连接的动臂操作先导压力传感器,在动臂操作先导压力传感器检测到有效先导压力信号时所述控制器依据动臂操作先导压力传感器检输出的电信号输出控制信号控制动臂联比例电磁阀使分配阀中动臂联换向阀动作而使动臂油缸做升降动作；

所述动作检测装置包括所述动臂操作先导压力传感器和与所述控制器连接用于检测所述先导阀中的铲斗联先导信号输出口的铲斗回收先导压力的铲斗回收先导压力传感器和斗杆联先导信号输出口的斗杆回收先导压力的斗杆回收先导压力传感器，所述控制器根据动臂操作先导压力传感器、铲斗操作先导压力传感器和斗杆操作先导压力传感器的检测信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作。

6.根据权利要求4所述挖掘机挖掘控制方法，其特征在于所述操纵装置包括与所述控制器连接的电控手柄、分别设置在分配阀中斗杆联换向阀和铲斗联换向阀的液控端与先导油源之间先导控制油路上并与所述控制器连接的斗杆联比例电磁阀和铲斗联比例电磁阀；所述动作检测装置为所述电控手柄；所述控制器根据所述电控手柄输出的电信号推定所述操纵装置所进行的操纵动作并依据所述电控手柄输出的电信号输出控制分配阀各联换向阀液控端的比例电磁阀使分配阀中对应联换向阀动作而使对应的铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸做相应的操纵动作。

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