CN111102082B - 一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机 - Google Patents

一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机，属于挖掘机技术领域，包括电机、发动机、第一螺纹传动件和第二螺纹传动件，电机的输出轴与第一螺纹传动件传动连接，第一螺纹传动件与第二螺纹传动件螺纹连接，第二螺纹传动件能在第一螺纹传动件上移动，第二螺纹传动件和发动机的油门摇臂连接，通过电机驱动第一螺纹传动件转动，使第二螺纹传动件拉动发动机的油门摇臂以控制油门；还包括控制器和位移传感器，位移传感器与第二螺纹传动件连接，用于检测第二螺纹传动件的移动距离；控制器还与外部的油门旋钮传感器连接，接收由油门旋钮传感器发送的油门控制信号，根据油门控制信号驱动电机转动。实时调节电机，精确控制发动机转速，实现油门控制。

Description

一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机
技术领域
本发明涉及挖掘机技术领域，具体而言，涉及一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机。
背景技术
目前工程机械机器发动机油门控制大部分采用机械泵油门，通过拖动油门摆臂的幅度，从而控制发动机的转速。
由于各个厂家发动机控制油门的机械泵摆臂需要力矩不一致，油门越大，需要力矩越大，从而需要驱动油门摆臂的输出转矩也就越大，使得系统结构繁琐，输出到油门摆臂的转矩也因繁琐结构而降低了系统对油门的控制精度，且结构体积及成本都会相应增加，还造成安装空间容易受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油门控制装置及其控制方法、挖掘机，能精确控制油门，成本低，占用空间小。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面提供一种油门控制装置，其包括电机、发动机、第一螺纹传动件和第二螺纹传动件，所述电机的输出轴与所述第一螺纹传动件传动连接，所述第一螺纹传动件与所述第二螺纹传动件螺纹连接，所述第二螺纹传动件能在所述第一螺纹传动件上移动，所述第二螺纹传动件和所述发动机的油门摇臂连接，通过所述电机驱动所述第一螺纹传动件转动，使所述第二螺纹传动件拉动所述发动机的油门摇臂以控制油门；还包括控制器和位移传感器，所述位移传感器与所述第二螺纹传动件连接，用于检测所述第二螺纹传动件的移动距离；所述控制器分别和所述位移传感器、所述电机和所述发动机电连接，所述控制器还与外部的油门旋钮传感器连接，接收由所述油门旋钮传感器发送的油门控制信号，并根据油门控制信号驱动所述电机转动。
可选地，所述第一螺纹传动件为螺杆或丝杆，所述第二螺纹传动件为螺母，所述螺母套设在所述螺杆或丝杆上。
可选地，所述第二螺纹传动件连接有连接件，所述连接件通过拉线和所述发动机的油门摇臂连接。
可选地，所述连接件为U型叉件，且所述U型叉件的U型口朝向所述电机。
可选地，还包括引导板，所述引导板设有凹槽，所述第二螺纹传动件的两端设在所述凹槽内，所述第二螺纹传动件在所述凹槽内移动。
可选地，所述第二螺纹传动件上穿设有限位轴，所述凹槽和所述连接件通过限制轴和所述第二螺纹传动件连接。
本发明实施例的另一方面提供一种挖掘机，其包括如上述的油门控制装置。
本发明实施例的又一方面提供一种油门控制装置的控制方法，应用上述的油门控制装置，所述方法包括接收油门控制信号；控制电机以目标转速启动工作，对比位移传感器的实测位移和预设位移；当实测位移在预设位移阈值范围内时，获取发动机实时转速，比对发动机实时转速与发动机目标转速的差值；根据发动机实时转速与发动机目标转速的差值调节所述电机转速。
可选地，所述控制器还外接负载的反馈信号，所述比对发动机实时转速与发动机目标转速的差值之后，所述方法还包括：发动机实时转速与发动机目标转速的差值超出阈值时，接收负载的反馈信号。
可选地，所述接收负载的反馈信号之后，所述方法还包括：当负载的反馈信号为关闭状态，调整所述电机以目标转速工作，并接收所述位移传感器的反馈信号，标定所述发动机转速。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的油门控制装置及其控制方法、挖掘机，通过电机带动第一螺纹传动件转动，实现第二螺纹传动件前后移动，第二螺纹传动件和发动机的油门摇臂连接，实现油门控制。另外，第二螺纹传动件与位移传感器连接，可以实时反馈第二螺纹传动件的位置给控制器，控制器根据位移传感器的反馈信息，实时调节电机运动方向与速度，从而实现对发动机转速的精确控制。
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油门控制装置结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的油门控制装置结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的油门控制装置电控示意图；
图4为本发明实施例提供的油门控制装置流程示意图。
图标：1－电机；2－联轴器；3－位移传感器；4－拉线；5－发动机；51－油门摇臂；6－连接件；7－引导板；8－第二螺纹传动件；9－第一螺纹传动件。
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。
实施例一
请参照图1，本实施例提供一种油门控制装置，可应用于工程机械装备，对其发动机5油门进行控制，例如可应用于挖掘机的发动机5油门控制。
目前工程机械设备的发动机5油门大多采用机械泵油门，通过拖动油门摆臂的幅度，从而控制发动机5的转速。由于各个厂家发动机5控制油门的机械泵摆臂需要力矩不一致，油门越大，需要力矩越大，从而需要驱动油门摆臂的输出转矩也就越大，使得系统结构繁琐，输出到油门摆臂的转矩也因繁琐结构而降低了系统对油门的控制精度，且结构体积及成本都会相应增加，还造成安装空间容易受到限制。
本实施例提供一种油门控制装置，通过电机1驱动螺杆或者丝杆结构，将电机1的转动转化成螺杆或丝杆上螺母的移动，控制移动精度高，电机1转矩要求小，整体油门控制装置体积小，占用空间小，成本低，能精确控制油门。
具体地，如图1和图2所示，本油门控制装置包括电机1、发动机5、第一螺纹传动件9和第二螺纹传动件8，电机1的输出轴与第一螺纹传动件9传动连接，第一螺纹传动件9与第二螺纹传动件8螺纹连接，第二螺纹传动件8能在第一螺纹传动件9上移动，第二螺纹传动件8和发动机5的油门摇臂51连接，电机1转动，通过第一螺纹传动件9，驱动第二螺纹传动件8拉动发动机5的油门摇臂51以控制油门。
本油门控制装置还包括还包括控制器和位移传感器3，位移传感器3与第二螺纹传动件8连接，用于检测所述第二螺纹传动件8的移动距离；控制器分别和位移传感器3、电机1和发动机5电连接，控制器还与外部的油门旋钮传感器连接，接收由油门旋钮传感器发送的油门控制信号，并根据油门控制信号驱动电机1转动。需要说明的是，第一，外部的油门旋钮传感器发送油门控制信号给控制器，控制器接收到油门控制信号后，驱动电机1转动，电机1转动带动第一螺纹传动件9转动，第二螺纹传动件8在第一螺纹传动件9上移动，拉动发动机5的油门摇臂51，对控制油门。
具体地，第一螺纹传动件9可为螺杆或丝杆，第二螺纹传动件8可为螺母，螺母套设在螺杆或丝杆上，将螺杆或丝杆的转动转化成螺母的直线移动。结构简单，运动稳定。
电机1的输出轴可通过联轴器2与第一螺纹传动件9传动连接，电机1也可采用直流电机1或步进电机1。
第二，位移传感器3与第二螺纹传动件8连接，用于检测第二螺纹传动件8的移动距离，并反馈给控制器，控制器可根据实时移动距离调节电机1转速，对拉动油门摇臂51的幅度进行控制，从而控制拉动油门的力的大小。
位移传感器3可设在滑块上，滑块和第二螺纹传动件8连接。第二螺纹传动件8移动带动滑动运动，也可检测第二螺纹传动件8的移动距离。
当位移传感器3到达指定位置，并且发动机5处于无负载情况下，而发动机5的实时转速与预设转速相差大于阈值(50rpm)时，控制器将自动调节电机1，将发动机5的转速降至或者升高至目标转速，使转速控制更加精确。
第三，如图3所示，控制器通过转速传感器和发动机5电连接，可接收发动机5的转速信号，发动机5上设有转速传感器，通过转速传感器将发动机5的转速传递给控制器。通过发动机5的转速信息，判断对油门的控制。
本发明实施例提供的油门控制装置，通过电机1带动第一螺纹传动件9转动，实现第二螺纹传动件8前后移动，第二螺纹传动件8和发动机5的油门摇臂51连接，实现油门控制。另外，第二螺纹传动件8与位移传感器3连接，可以实时反馈第二螺纹传动件8的位置给控制器，控制器根据位移传感器3的反馈信息，实时调节电机1运动方向与速度，从而实现对发动机5转速的精确控制。
第二螺纹传动件8连接有连接件6，连接件6通过拉线4和发动机5的油门摇臂51连接。
拉线4还可为软轴，连接发动机5的油门摇臂51和连接件6。
示例地，连接件6可为U型叉件，且U型叉件的U型口朝向电机1。这样一来，避免了螺母带动U型叉件移动时，和第一螺纹传动件9、电机1等零件空间干涉，使各零件能布局合理。
第二螺纹传动件8连接有引导板7，引导板7设有凹槽，第二螺纹传动件8(螺母)的两端设在凹槽内，第二螺纹传动件8(螺母)在凹槽内移动，凹槽对第二螺纹传动件8(螺母)的移动具有导向作用。
此外，引导板7也可为U型结构，U型的内部中空结构即为凹槽，这样也是为了避免在螺母带动引导板7移动时，和第一螺纹传动件9、电机1等零件空间干涉。
进一步地，第二螺纹传动件8(螺母)上穿设有限位轴，凹槽和连接件6通过限制轴和第二螺纹传动件8(螺母)连接。
示例地，连接件6的尺寸大于引导板7的尺寸，由外至内依次设置连接件6、引导板7和螺母，螺杆依次穿过连接件6、引导板7和螺母，将连接件6、引导板7和螺母固定连接。
本发明实施例还公开了一种挖掘机，包括如上任意一项的油门控制装置。该挖掘机包含与前述实施例中的油门控制装置相同的结构和有益效果。油门控制装置的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种油门控制装置的控制方法，应用上述实施例的油门控制装置，该方法包括：
S100：接收油门控制信号。
控制器接收油门旋钮传感器发送的油门控制信号。油门旋钮传感器和油门旋钮电连接，通过操控油门旋钮，油门旋钮传感器发送油门控制信号给控制器。
需要说明的是，一般地，要定期对本油门控制装置的发动机5、位移传感器3和电机1等器件进行标定，以保证各器件在允许精度误差范围内工作。
S110：控制电机1以目标转速启动工作，对比位移传感器3的实测位移和预设位移。
控制器接收油门控制信号后，控制电机1启动工作，使电机1的转速达到目标转速。
位移传感器3的反馈值就是位移传感器3的实测位移，位移传感器3用于检测第二螺纹传动件8的位移。具体地，位移传感器3是通过其电压信号传递给控制器，控制器转化后，获取位移传感器3的位移信息。
S120：当实测位移在预设位移阈值范围内时，获取发动机5实时转速，比对发动机5实时转速与发动机5目标转速的差值。
控制器接收发动机5的转速信号，发动机5上设有转速传感器，控制器通过转速传感器获取发动机5的转速。
S130：根据发动机实时转速与发动机目标转速的差值调节电机转速。
当发动机实时转速与发动机目标转速的差值在阈值范围内时，表示处于正常工作状态，控制电机1停止工作。
比对发动机5实际转速与发动机5目标转速的差值，差值在阈值范围内时，表示油门符合控制要求，控制电机1停止工作，系统保持当前状态，即油门为当前状态，然后进行后续其他工作。
另一方面，当差值超出阈值时，表示油门不符合控制要求。此时通过判断负载是否工作，对电机1重新调速。
负载可为挖掘机的空调和测量系统液压的压力传感器等与本油门控制装置的控制器外接的其他器件。控制器外接负载的反馈信号时，负载的反馈信号会传给控制器。
当负载的反馈信号为开启状态，表明发动机5带负载工作，油门符合控制要求，控制器控制电机1停止工作，系统保持当前正常运行状态。
当负载的反馈信号为关闭状态，表示发动机5未带负载工作，此时可进行标定。调整电机1转速使发动机5达到发动机目标转速，控制器保存此时位移传感器3反馈的信号，即记录此时的反馈值并覆盖之前的反馈值，完成位移传感器3的反馈值和发动机5转速重新标定，方便下次合规使用。
以上所述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 (7)

1.一种油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：接收油门控制信号；
控制电机以目标转速启动工作，对比位移传感器的实测位移和预设位移；
当实测位移在预设位移阈值范围内时，获取发动机实时转速，比对发动机实时转速与发动机目标转速的差值；
根据发动机实时转速与发动机目标转速的差值调节所述电机转速；
其中，所述油门控制装置包括：电机、发动机、第一螺纹传动件和第二螺纹传动件，所述电机的输出轴与所述第一螺纹传动件传动连接，所述第一螺纹传动件与所述第二螺纹传动件螺纹连接，所述第二螺纹传动件能在所述第一螺纹传动件上移动，所述第二螺纹传动件和所述发动机的油门摇臂连接，通过所述电机驱动所述第一螺纹传动件转动，使所述第二螺纹传动件拉动所述发动机的油门摇臂以控制油门；
还包括控制器和位移传感器，所述位移传感器与所述第二螺纹传动件连接，用于检测所述第二螺纹传动件的移动距离；所述控制器分别和所述位移传感器、所述电机和所述发动机电连接，所述控制器还与外部的油门旋钮传感器连接，接收由所述油门旋钮传感器发送的油门控制信号，并根据油门控制信号驱动所述电机转动，所述控制器还外接负载的反馈信号，
接收负载的反馈信号之后，所述方法还包括：
当负载的反馈信号为关闭状态，调整所述电机转速以使所述发动机达到发动机目标转速，并接收所述位移传感器的反馈信号，标定所述发动机转速，记录此时的反馈值并覆盖之前的反馈值，完成所述位移传感器的反馈值和所述发动机转速重新标定。
2.根据权利要求1所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述比对发动机实时转速与发动机目标转速的差值之后，所述方法还包括：
发动机实时转速与发动机目标转速的差值超出阈值时，接收负载的反馈信号。
3.根据权利要求1所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述第一螺纹传动件为螺杆或丝杆，所述第二螺纹传动件为螺母，所述螺母套设在所述螺杆或丝杆上。
4.根据权利要求1所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述第二螺纹传动件连接有连接件，所述连接件通过拉线和所述发动机的油门摇臂连接。
5.根据权利要求4所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述连接件为U型叉件，且所述U型叉件的U型口朝向所述电机。
6.根据权利要求4所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，还包括引导板，所述引导板设有凹槽，所述第二螺纹传动件的两端设在所述凹槽内，所述第二螺纹传动件在所述凹槽内移动。
7.根据权利要求6所述的油门控制装置的控制方法，其特征在于，所述第二螺纹传动件上穿设有限位轴，所述凹槽和所述连接件通过限制轴和所述第二螺纹传动件连接。
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