CN111236342A - 一种平地机行驶速度的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平地机行驶速度的控制系统，包括压力或应力传感器、主控制器以及发动机控制器，应力传感器安装与平地机的牵引架、前机架或铲刀上，用于测量作业装置的行驶应力；压力传感器安装在控制铲刀的液压系统上，用于测量液压系统压力值；主控制器获取传感器采集的信号，计算理论行驶速度，并将判断信息传输至发动机控制器；发动机控制器用于控制平地机行驶速度。本发明通过传感器的设置能够实时的、直接的获得平地机行驶速度，测量精度高；对平地机负载的适用性强，实现轻载行驶时高速、高效率，重载行驶时低速、高驱动能力，从而达到提升作业的效率和经济性的目。

Description

一种平地机行驶速度的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种平地机行驶速度的控制系统及方法。

背景技术

平地机是一种利用铲刀平整地面的土方机械。铲刀装在机械前后轮轴之间，能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，适用于构筑路基和路面、修筑边坡、开挖边沟，也可搅拌路面混合料、扫除积雪、推送散粒物料以及进行土路和碎石路的养护工作。

在现有技术中，当铲刀等作业装置运动到设置位置后，平地机的行驶速度就代表着其作业速度或效率。当前平地机的作业速度控制，主要依靠操作员在驾驶室内，通过控制操作手柄的开口大小、发动机油门踏板的百分比等，来控制液压系统、变速箱、发动机等，实现在平地、修坡、挖沟、除雪等作业时，作业速度的调整。由于平地机属于土方机械，施工现场尘土大、工作内容重复枯燥、发动机及作业装置噪声大，目前施工速度主要依赖人工经验，速度调整依靠人的经验和主动性，而铲刀需要修整的土方一般不可能厚度、材质、粘度等完全一致，造成行驶阻力偏差大。当铲刀阻力小的时候，如果不主动提高行驶速度，容易造成轻载作业的时候速度低、效率低、能源浪费。当铲刀阻力大、重载作业的时候，如果行驶速度过高，会造成动力不足、甚至发动机熄火等问题。现有技术，制约了平地机作业的效率和经济性。

申请号为CN201521019950.5的专利给出了通过检测平地机的负载，继而控制油门开度，以调节发动机转速的控制方案。但是，该实用新型存在两个缺陷：一是由于起负载检测装置是检测发动机转速传感器、变速箱输出转速传感器、变速箱挡位位置信号、变速箱油温，通过计算获得的，该实用新型由于不是直接测量作业装置获得负载，而是通过间接变量推算得到的，变速箱油温和平地机负载没有直接关系，不能够精准获知平地机的真实负载；二是该实用新型的目的是实现负载大的时候，通过限制发动机转速，继而控制行驶速度。但是，该实用新型没有给出行驶速度的控制方法，也没有对行驶速度进行优化，计算最合理行驶速度，因而没有得到应用。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种高效的、能够实时监测平地机行驶速度的控制系统及方法，以解决上述问题。

技术方案：本发明的平地机行驶速度的控制系统，包括压力或应力传感器、主控制器以及发动机控制器，所述应力传感器安装与平地机的牵引架、前机架或铲刀上，用于测量作业装置的行驶应力；所述压力传感器安装在控制铲刀的液压系统上，用于测量液压系统压力值；所述主控制器获取传感器采集的信号，计算理论行驶速度，并将判断信息传输至发动机控制器；所述发动机控制器用于控制平地机行驶速度。

所述主控制器通过通信电缆连接到发动机控制器，进行总线通信。

所述主控制器通过发动机油门信号线连接到发动机控制器，主控制器输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，作为发动机控制器的输入信号。

所述主控制器输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，控制平地机行驶液压阀的流量，进而控制平地机行驶速度。

本发明所述的平地机行驶速度的控制方法，采用上述的控制系统，包括以下步骤：

(1)在平地机行驶过程中，主控制器获取当前实际行驶速度V，与设定的允许最高行驶速度值对比，若当前行驶速度大于等于最高行驶速度，则输出信号至发动机控制器，降低平地机行驶速度；

(2)主控制器获取压力传感器或应力传感器采集的信号，通过计算行驶阻力矩计算出当前理论行驶速度Vi；

(3)主控制器比较Vi与V，若Vi<V，则输出信号至发动机控制器降低行驶速度，若Vi>V，则输出信号至发动机控制器提高行驶速度。

所述平地机实施制动时，系统结束控制工作。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明通过传感器的设置能够实时的、直接的获得平地机行驶速度，测量精度高；对平地机负载的适用性强，实现轻载行驶时高速、高效率，重载行驶时低速、高驱动能力，从而达到提升作业的效率和经济性的目；本发明中的执行元件为发动机或者液压系统，使得本发明结构简单，对平地机车型适用性广，生产安装成本低，易于推广。

附图说明

图1为平地机的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，前轮1、前机架2、牵引架3、铲刀5、铲刀控制油缸6、驾驶室8、后轮11和其他零部件一起，组成平地机的作业和行驶系统。本发明的控制系统包括电源总开关12、蓄电池13、保险丝14、应力传感器4、主控制器9、发动机控制器10、通信电缆15、发动机油门信号线16、行驶液压阀17、行驶速度传感器18。、蓄电池13、保险丝14串联，组成车辆的电源系统，为平地机控制系统提供电源，电源总开关12可以随时切断供电。

应力传感器4安装在前机架2或牵引架3上，用来测量作业装置的行驶应力，继而获知平地机的行驶阻力矩。压力传感器7安装在铲刀控制油缸6及其液压系统上，测量液压系统作业时的压力。行驶速度传感器18用来获得实际行驶速度V。传感器连接主控制器9的输入端，作为输入信号。

主控制器9安装在驾驶室8内，用于接收传感器的信号，计算当前的行驶阻力矩进一步计算平地机的理论行驶速度Vi，并将计算结果与实际行驶速度V的比较判断是否需要输出控制信号。传感器通过测量作业装置的应力或压力，得到行驶阻力矩，通过行驶阻力矩可获得作业装置的负载，作为评判行驶速度的标准。比较当前的行驶速度是否等于该理论值，即可判断当前的行驶速度是否满足作业装置工作的要求。

主控制器9可通过以下三种方式调控平地机行驶速度：主控制器9通过通信电缆15连接到发动机控制器10，进行总线通信；主控制器9通过发动机油门信号线16连接到发动机控制器10，主控制器9输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，作为发动机控制器10的输入信号；主控制器9输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，控制平地机行驶液压阀17的流量，进而控制平地机行驶速度。

如图3所示，本发明的具体控制步骤为：

首先，判断自适应速度控制是否启动902，如果未启动，直接结束914；如果已经启动，设置或者读取已经设置好的最高行驶速度903，作为行驶速度控制的最高行驶速度；读取当前行驶速度904，判断V是否大于设定的最高行驶速度905，如果V大于设定的最高行驶速度，直接降低行驶速度910；如果V不大于设定的最高行驶速度，读取当前作业压力或者应力906，计算当前行驶阻力矩907，继而计算Vi 908；比较Vi与V的大小909，如果Vi<V，需要降低行驶速度910；如果Vi不小于V，判断Vi是否大于V，如果Vi>V，提升行驶速度912，如果Vi不大于V，说明理论行驶速度和当前实际行驶速度相等。在行驶过程中，如果实施了制动或者关闭速度控制功能，自动结束作业速度自适应控制。

Claims (6)

1.一种平地机行驶速度的控制系统，其特征在于，包括压力或应力传感器、主控制器(9)以及发动机控制器(10)，所述应力传感器(4)安装与平地机的牵引架、前机架或铲刀上，用于测量作业装置的行驶应力；所述压力传感器(7)安装在控制铲刀的液压系统上，用于测量液压系统压力值；所述主控制器(9)获取传感器采集的信号，计算理论行驶速度，并将判断信息传输至发动机控制器；所述发动机控制器(10)用于控制平地机行驶速度。

2.根据权利要求1所述的平地机行驶速度的控制系统，其特征在于，所述主控制器(9)通过通信电缆(15)连接到发动机控制器(10)，进行总线通信。

3.根据权利要求1所述的平地机行驶速度的控制系统，其特征在于，所述主控制器(9)通过发动机油门信号线(16)连接到发动机控制器(10)，主控制器(9)输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，作为发动机控制器(10)的输入信号。

4.根据权利要求1所述的平地机行驶速度的控制系统，其特征在于，所述主控制器(9)输出电压信号或者脉冲宽度调制信号，控制平地机行驶液压阀(17)的流量，进而控制平地机行驶速度。

5.一种平地机行驶速度的控制方法，采用权利要求1～4任一项所述的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在平地机行驶过程中，主控制器获取当前实际行驶速度V，与设定的允许最高行驶速度值对比，若当前行驶速度大于等于最高行驶速度，则输出信号至发动机控制器，降低平地机行驶速度；

(2)主控制器获取压力传感器或应力传感器采集的信号，通过计算行驶阻力矩计算出当前理论行驶速度Vi；

(3)主控制器比较Vi与V，若Vi<V，则输出信号至发动机控制器降低行驶速度，若Vi>V，则输出信号至发动机控制器提高行驶速度。

6.根据权利要求5所述的平地机行驶速度的控制方法，其特征在于，所述平地机实施制动时，系统结束控制工作。

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