CN111501867A - 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机 - Google Patents

挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机 Download PDF

Info

Publication number
CN111501867A
CN111501867A CN202010390071.2A CN202010390071A CN111501867A CN 111501867 A CN111501867 A CN 111501867A CN 202010390071 A CN202010390071 A CN 202010390071A CN 111501867 A CN111501867 A CN 111501867A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bucket
cutting angle
oil cylinder
excavator
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010390071.2A
Other languages
English (en)
Inventor
刘均华
龙也
石向星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sany Heavy Machinery Ltd
Original Assignee
Sany Heavy Machinery Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sany Heavy Machinery Ltd filed Critical Sany Heavy Machinery Ltd
Priority to CN202010390071.2A priority Critical patent/CN111501867A/zh
Publication of CN111501867A publication Critical patent/CN111501867A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机，涉及工程机械技术领域，该挖掘机切削角度优化控制系统包括流量控制装置、感应装置以及控制装置；流量控制装置包括第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关；感应装置包括动臂位移传感器、斗杆位移传感器以及铲斗位移传感器；控制装置能够计算出铲斗齿尖的实际切削角度，且将实际切削角度与预设切削角度进行比对，通过控制第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度。通过该挖掘机切削角度优化控制系统，解决了现有技术中存在的挖掘机的切削角度不易控制，导致挖掘效率较低的技术问题。

Description

挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机。
背景技术
挖掘机，又称挖掘机械或挖土机。挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。
现有的挖掘机在挖掘过程中，当切削角度过小时，铲斗底部跟挖掘介质干涉，增加挖掘阻力。当角度过大时，挖掘力不能完全转化为挖掘介质的切入力。驾驶员以往根据经验进行操作，切削角度不易控制，对驾驶员的操作能力要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机，以缓解现有技术中存在的挖掘机的切削角度不易控制，导致挖掘效率较低的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种挖掘机切削角度优化控制系统，包括：流量控制装置、感应装置以及控制装置，所述流量控制装置和所述感应装置均与所述控制装置电连接。
所述流量控制装置包括用于控制动臂油缸进油量的第一流量开关、用于控制斗杆油缸进油量的第二流量开关以及用于控制铲斗油缸进油量的第三流量开关。
所述感应装置包括用于安装在动臂油缸并用于检测动臂油缸活塞杆位移的动臂位移传感器、用于安装在斗杆油缸并用于检测斗杆油缸活塞杆位移的斗杆位移传感器以及用于安装在铲斗油缸并用于检测铲斗油缸活塞杆位移的铲斗位移传感器。
所述控制装置用于接收所述动臂位移传感器、所述斗杆位移传感器以及所述铲斗位移传感器三者传输的位移数据，根据所述位移数据计算出铲斗齿尖的实际切削角度，并将所述实际切削角度与预设切削角度进行比对，所述控制装置通过控制所述第一流量开关、所述第二流量开关以及所述第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使所述实际切削角度趋于所述预设切削角度。
进一步的，所述第一流量开关、所述第二流量开关以及所述第三流量开关均为流量阀，所述控制装置通过控制所述流量阀的开口大小调整与其对应的油缸进油量。
进一步的，所述流量阀采用比例电磁阀。
有益效果：
本发明提供的挖掘机切削角度优化控制系统，通过动臂位移传感器可以获取动臂油缸活塞杆的位移，通过斗杆位移传感器可以获取斗杆油缸活塞杆的位移，通过铲斗位移传感器可以获取铲斗油缸活塞杆的位移，前述三者位移传感器所检测的位移数据均发送至控制装置，控制装置可接受该位移数据，并计算出铲斗齿尖的实际切削角度，且将实际切削角度与预设切削角度进行比对，通过控制第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使所述实际切削角度趋于预设切削角度，从而实现切削角度的自动优化。
由前述可知，该挖掘机切削角度优化控制系统能够对切削角度进行自动优化或控制，使挖掘机的切削角度合理设置，即尽可能地按照预设切削角度工作，进而提高挖掘机的挖掘效率。
第二方面，本发明实施例提供一种挖掘机切削角度优化控制方法，包括以下步骤：
获取动臂油缸活塞杆的位移数据、斗杆油缸活塞杆的位移数据以及铲斗油缸活塞杆的位移数据；
对接收的各所述位移数据根据公式组合进行计算，获取挖掘机的工作姿态，并进一步获取挖掘机的实际切削角度；
判断所述实际切削角度是否为预设切削角度，如果不是，所述实际切削角度与所述预设切削角度的差值转换为动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸的油缸进油量，调整挖掘机的工作姿态，并进一步调整挖掘机的实际切削角度。
进一步的，在判断所述实际切削角度是否为预设切削角度的步骤中，如果所述实际切削角度与所述预设切削角度的差值大于零，控制动臂油缸进油量、斗杆油缸进油量以及铲斗油缸进油量，使所述实际切削角度趋于所述预设切削角度。
进一步的，所述挖掘机的工作姿态至少包括以下参数：
铲斗齿尖位置、铲斗齿尖运行轨迹、铲斗齿尖运行轨迹切线、铲斗齿尖方向以及铲斗齿尖运行轨迹切线与铲斗齿尖方向之间的夹角。
进一步的，所述公式组合至少包括以下公式：
α＝arccos((LAF 2+LAC 2-L1 2)/(2*LAF*LAC))-arctan(YAF/XAF)-∠BAC；
β＝2π-∠ABD-∠HBG-arccos((LBD2+LBH2-L2 2)/(2*LBD*LBH))；
∠KNG＝∠ENG-arccos((LEN 2+LNK 2-L3 2)/(2*LEN*LNK))；
Figure BDA0002484405210000041
∠NGK＝arccos((LNG 2+LGK 2-LNK 2)/(2*LNG*LGK))；
∠KGL＝arccos((LGK 2+LGL 2-LKL 2)/(2*LGK*LGL))；
γ＝2π-∠NGB-∠LGJ-∠NGK-∠KGL；
XJ＝LAB*cos(α)-LBG*cos(α+β)+LGJ*cos(α+β+γ)；
YJ＝LAB*sin(α)-LBG*sin(α+β)+LGJ*sin(α+β+γ)；
其中，A为车身主体与动臂的连接铰点；B为动臂与斗杆的连接铰点；C为动臂油缸与斗杆油缸的连接铰点；D为斗杆油缸座与斗杆油缸的连接铰点；E为斗杆与铲斗油缸的连接铰点；G为斗杆与铲斗的连接铰点；H为斗杆油缸的活塞杆与斗杆的连接铰点；J为铲斗齿尖所在位置；K为连杆与摇杆的连接铰点，Lxx为摇杆与铲斗之间的连接铰点；L1为动臂油缸活塞杆位移；L2为斗杆油缸活塞杆位移；L3为铲斗油缸活塞杆位移；N为连杆与斗杆的连接铰点；L为两连接铰点之间的距离；X为两连接铰点之间的距离的X轴分量；Y为两连接铰点之间的距离的Y轴分量；α为动臂水平倾角；β为动臂与斗杆的夹角；γ为斗杆与铲斗的夹角。
进一步的，所述控制方法还包括对挖掘动作进行判断的步骤，所述步骤包括：
获取动臂油缸的压力数据、斗杆油缸的压力数据以及铲斗油缸的压力数据；
基于各所述压力数据，判断挖掘机是否处于挖掘工作状态，如果是，则判断挖掘机的实际切削角度是否为预设切削角度。
有益效果：
本发明提供的挖掘机切削角度优化控制方法包括前述的挖掘机切削角度优化控制系统，由此，该挖掘机切削角度优化控制方法所达到的技术优势及效果同样包括挖掘机切削角度优化控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
第三方面，本发明实施例提供一种挖掘机，包括：前述实施方式任一项所述的挖掘机切削角度优化控制系统。
进一步的，所述挖掘机还包括动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸。
所述第一流量开关连接于所述动臂油缸的进油管路，所述第二流量开关连接于所述斗杆油缸的进油管路，所述第三流量开关连接于所述铲斗油缸的进油管路。
所述动臂位移传感器安装于所述动臂油缸的缸体，所述斗杆位移传感器安装于所述斗杆油缸的缸体，所述铲斗位移传感器安装于所述铲斗油缸的缸体。
有益效果：
本发明提供的挖掘机包括前述的挖掘机切削角度优化控制系统，由此，该挖掘机所达到的技术优势及效果同样包括挖掘机切削角度优化控制系统所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例提供的挖掘机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的挖掘机挖掘过程及切削角度的示意图；
图3为本发明实施例提供的挖掘机的工作姿态的计算原理示意图。
图标：
10-车身主体；20-动臂；30-斗杆；40-铲斗；41-铲斗齿尖；
100-动臂位移传感器；200-斗杆位移传感器；300-铲斗位移传感器；400-控制器；500-动臂压力传感器；600-斗杆压力传感器；700-铲斗压力传感器。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供一种挖掘机切削角度优化控制系统，如图1所示，该控制系统包括流量控制装置、感应装置以及控制装置，流量控制装置和感应装置均与控制装置电连接；流量控制装置包括用于控制动臂油缸进油量的第一流量开关、用于控制斗杆油缸进油量的第二流量开关以及用于控制铲斗油缸进油量的第三流量开关；感应装置包括用于安装在动臂油缸并用于检测动臂油缸活塞杆位移的动臂位移传感器、用于安装在斗杆油缸并用于检测斗杆油缸活塞杆位移的斗杆位移传感器以及用于安装在铲斗油缸并用于检测铲斗油缸活塞杆位移的铲斗位移传感器；控制装置用于接收动臂位移传感器100、斗杆位移传感器200以及铲斗位移传感器300三者传输的位移数据，根据位移数据计算出铲斗齿尖41的实际切削角度，并将实际切削角度与预设切削角度进行比对，控制装置通过控制第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度。
本实施例提供的挖掘机切削角度优化控制系统，通过动臂位移传感器100可以获取动臂油缸活塞杆的位移，通过斗杆位移传感器200可以获取斗杆油缸活塞杆的位移，通过铲斗位移传感器300可以获取铲斗油缸活塞杆的位移，前述三者位移传感器所检测的位移数据均发送至控制装置，控制装置可接受该位移数据，并计算出铲斗齿尖41的实际切削角度，且将实际切削角度与预设切削角度进行比对，通过控制第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度，从而实现切削角度的自动优化。
需要说明的是，参照图2，切削角度是指，挖掘机在挖掘过程中铲斗齿尖运行轨迹01的切线02与铲斗齿尖方向线03(或铲斗齿尖延长线)之间的夹角，用a表示。
该实施例中，第一流量开关、第二流量开关以及第三流量开关均为流量阀，控制装置通过控制流量阀的开口大小调整与其对应的油缸进油量。
可选的，流量阀采用比例电磁阀。例如可采用三位五通阀或三位六通阀。
其中，控制装置可以为控制器400。控制器400可安装在挖掘机的车身主体10上。
请继续参照图1，图1中将动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸简化为直线。其中，挖掘机的具体结构为本领域技术人员所熟知的技术，本发明未对挖掘机本身的结构进行改进，因而，车身主体10、动臂20、斗杆30以及铲斗40各部件之间的连接关系是清楚的。
本实施例还提供一种挖掘机切削角度优化控制方法，该控制方法包括以下步骤：
获取动臂油缸活塞杆的位移数据、斗杆油缸活塞杆的位移数据以及铲斗油缸活塞杆的位移数据；
对接收的位移数据根据公式组合进行计算，获取挖掘机的工作姿态，并进一步获取挖掘机的实际切削角度；
判断实际切削角度是否为预设切削角度，如果不是，实际切削角度与预设切削角度的差值转换为动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸的油缸进油量，调整挖掘机的工作姿态，并进一步调整挖掘机的实际切削角度。
进一步的，在判断实际切削角度是否为预设切削角度的步骤中，如果实际切削角度与预设切削角度的差值大于零，控制动臂油缸进油量、斗杆油缸进油量以及铲斗油缸进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度。
参照图3，本实施例中的公式组合至少包括以下公式：
α＝arccos((LAF 2+LAC 2-L1 2)/(2*LAF*LAC))-arctan(YAF/XAF)-∠BAC；
β＝2π-∠ABD-∠HBG-arccos((LBD2+LBH2-L2 2)/(2*LBD*LBH))；
∠KNG＝∠ENG-arccos((LEN 2+LNK 2-L3 2)/(2*LEN*LNK))；
Figure BDA0002484405210000091
∠NGK＝arccos((LNG 2+LGK 2-LNK 2)/(2*LNG*LGK))；
∠KGL＝arccos((LGK 2+LGL 2-LKL 2)/(2*LGK*LGL))；
γ＝2π-∠NGB-∠LGJ-∠NGK-∠KGL；
XJ＝LAB*cos(α)-LBG*cos(α+β)+LGJ*cos(α+β+γ)；
YJ＝LAB*sin(α)-LBG*sin(α+β)+LGJ*sin(α+β+γ)；
其中，A为车身主体10与动臂的连接铰点；B为动臂与斗杆的连接铰点；C为动臂油缸与斗杆油缸的连接铰点；D为斗杆油缸座与斗杆油缸的连接铰点；E为斗杆与铲斗油缸的连接铰点；G为斗杆与铲斗的连接铰点；H为斗杆油缸的活塞杆与斗杆的连接铰点；J为铲斗齿尖所在位置；K为连杆与摇杆的连接铰点，Lxx为摇杆与铲斗之间的连接铰点；L1为动臂油缸活塞杆位移；L2为斗杆油缸活塞杆位移；L3为铲斗油缸活塞杆位移；N为连杆与斗杆的连接铰点；L为两连接铰点之间的距离；X为两连接铰点之间的距离的X轴分量；Y为两连接铰点之间的距离的Y轴分量；α为动臂水平倾角；β为动臂与斗杆的夹角；γ为斗杆与铲斗的夹角。
具体的，通过将动臂位移传感器获取的动臂油缸活塞杆位移参数、斗杆位移传感器获取的斗杆油缸活塞杆位移参数以及铲斗位移传感器获取的斗油缸活塞杆位移参数代入到上述公式组合中，可以获取挖掘机的工作姿态的相关参数，如铲斗齿尖所在位置的坐标等。
需要说明的是，在利用上述公式组合进行计算中，需要在控制器中预设一些参数。例如，挖掘机的车身主体10、动臂20、斗杆30以及铲斗40在各自坐标系中铰点位置都是相对固定的，需要预置在控制器中、前述各部件的连接关系通过程序语言预置在控制器中，以及，在车身主体10的坐标系统把各部件进行连接、在各油缸的活塞杆位移确定的情况，可以计算挖掘机的工作姿态。通过前述预置参数设置，可以计算出挖掘机的工作姿态的相关参数，这对于本领域技术人员来说是清楚的，在此不再详细赘述。进一步的，挖掘机的工作姿态至少包括以下参数：铲斗齿尖位置、铲斗齿尖运行轨迹、铲斗齿尖运行轨迹切线、铲斗齿尖方向以及铲斗齿尖运行轨迹切线与铲斗齿尖方向之间的夹角。通过以上公式组合能够获得挖掘机的工作姿态的相关参数。
在上述实施例的基础上，该控制方法还包括对挖掘动作进行判断的步骤，步骤包括：
获取动臂油缸的压力数据、斗杆油缸的压力数据以及铲斗油缸的压力数据；
基于各压力数据，判断挖掘机是否处于挖掘工作状态，如果是，则判断挖掘机的实际切削角度是否为预设切削角度。
具体的，动臂油缸的回油管路上安装有动臂压力传感器500、斗杆油缸的回油管路上安装有斗杆压力传感器600以及铲斗油缸的回油管路上安装有铲斗压力传感器700。简单来说，可通过动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸的压力数据来判断是不是挖掘过程(压力值高于某一设定值则认为在进行挖掘)，如果是挖掘动作过程则进行上述控制，不是挖掘过程则不进行上述控制。
本实施例还提供一种挖掘机，该挖掘机包括挖掘机切削角度优化控制系统。
具体的，挖掘机还包括动臂20、斗杆30、铲斗40、动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸；第一流量开关连接于动臂油缸的进油管路，第二流量开关连接于斗杆油缸的进油管路，第三流量开关连接于铲斗油缸的进油管路；动臂位移传感器100安装于动臂油缸的缸体，斗杆位移传感器200安装于斗杆油缸的缸体，铲斗位移传感器300安装于铲斗油缸的缸体。
具体工作过程中，当斗杆30挖掘时，可通过调大或调小第三流量开关的开口大小，即调整铲斗油缸的大腔的进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度，即使挖掘机的铲斗齿尖41按照预设的轨迹挖掘。
当铲斗40挖掘时，可通过调大或调小第二流量开关的开口大小，即调整斗杆油缸的大腔的进油量，使实际切削角度趋于预设切削角度，即使挖掘机的铲斗齿尖41按照预设的轨迹挖掘。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种挖掘机切削角度优化控制系统，其特征在于，包括：流量控制装置、感应装置以及控制装置，所述流量控制装置和所述感应装置均与所述控制装置电连接；
所述流量控制装置包括用于控制动臂油缸进油量的第一流量开关、用于控制斗杆油缸进油量的第二流量开关以及用于控制铲斗油缸进油量的第三流量开关；
所述感应装置包括用于安装在动臂油缸并用于检测动臂油缸活塞杆位移的动臂位移传感器(100)、用于安装在斗杆油缸并用于检测斗杆油缸活塞杆位移的斗杆位移传感器(200)以及用于安装在铲斗油缸并用于检测铲斗油缸活塞杆位移的铲斗位移传感器(300)；
所述控制装置用于接收所述动臂位移传感器(100)、所述斗杆位移传感器(200)以及所述铲斗位移传感器(300)三者传输的位移数据，根据所述位移数据计算出铲斗齿尖(41)的实际切削角度，并将所述实际切削角度与预设切削角度进行比对，所述控制装置通过控制所述第一流量开关、所述第二流量开关以及所述第三流量开关分别调整与其对应的油缸进油量，使所述实际切削角度趋于所述预设切削角度。
2.根据权利要求1所述的挖掘机切削角度优化控制系统，其特征在于，所述第一流量开关、所述第二流量开关以及所述第三流量开关均为流量阀，所述控制装置通过控制所述流量阀的开口大小调整与其对应的油缸进油量。
3.根据权利要求2所述的挖掘机切削角度优化控制系统，其特征在于，所述流量阀采用比例电磁阀。
4.一种挖掘机切削角度优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取动臂油缸活塞杆的位移数据、斗杆油缸活塞杆的位移数据以及铲斗油缸活塞杆的位移数据；
对接收的各所述位移数据根据公式组合进行计算，获取挖掘机的工作姿态，并进一步获取挖掘机的实际切削角度；
判断所述实际切削角度是否为预设切削角度，如果不是，所述实际切削角度与所述预设切削角度的差值转换为动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸的油缸进油量，调整挖掘机的工作姿态，并进一步调整挖掘机的实际切削角度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在判断所述实际切削角度是否为预设切削角度的步骤中，如果所述实际切削角度与所述预设切削角度的差值大于零，控制动臂油缸进油量、斗杆油缸进油量以及铲斗油缸进油量，使所述实际切削角度趋于所述预设切削角度。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述挖掘机的工作姿态至少包括以下参数：
铲斗齿尖位置、铲斗齿尖运行轨迹、铲斗齿尖运行轨迹切线、铲斗齿尖方向以及铲斗齿尖运行轨迹切线与铲斗齿尖方向之间的夹角。
7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述公式组合至少包括以下公式：
α＝arccos((LAF 2+LAC 2-L1 2)/(2*LAF*LAC))-arctan(YAF/XAF)-∠BAC；
β＝2π-∠ABD-∠HBG-arccos((LBD2+LBH2-L2 2)/(2*LBD*LBH))；
∠KNG＝∠ENG-arccos((LEN 2+LNK 2-L3 2)/(2*LEN*LNK))；
Figure FDA0002484405200000021
∠NGK＝arccos((LNG 2+LGK 2-LNK 2)/(2*LNG*LGK))；
∠KGL＝arccos((LGK 2+LGL 2-LKL 2)/(2*LGK*LGL))；
γ＝2π-∠NGB-∠LGJ-∠NGK-∠KGL；
XJ＝LAB*cos(α)-LBG*cos(α+β)+LGJ*cos(α+β+γ)；
YJ＝LAB*sin(α)-LBG*sin(α+β)+LGJ*sin(α+β+γ)；
其中，A为车身主体与动臂的连接铰点；B为动臂与斗杆的连接铰点；C为动臂油缸与斗杆油缸的连接铰点；D为斗杆油缸座与斗杆油缸的连接铰点；E为斗杆与铲斗油缸的连接铰点；G为斗杆与铲斗的连接铰点；H为斗杆油缸的活塞杆与斗杆的连接铰点；J为铲斗齿尖所在位置；K为连杆与摇杆的连接铰点，Lxx为摇杆与铲斗之间的连接铰点；L1为动臂油缸活塞杆位移；L2为斗杆油缸活塞杆位移；L3为铲斗油缸活塞杆位移；N为连杆与斗杆的连接铰点；L为两连接铰点之间的距离；X为两连接铰点之间的距离的X轴分量；Y为两连接铰点之间的距离的Y轴分量；α为动臂水平倾角；β为动臂与斗杆的夹角；γ为斗杆与铲斗的夹角。
8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括对挖掘动作进行判断的步骤，所述步骤包括：
获取动臂油缸的压力数据、斗杆油缸的压力数据以及铲斗油缸的压力数据；
基于各所述压力数据，判断挖掘机是否处于挖掘工作状态，如果是，则判断挖掘机的实际切削角度是否为预设切削角度。
9.一种挖掘机，其特征在于，包括：权利要求1-3任一项所述的挖掘机切削角度优化控制系统。
10.根据权利要求9所述的挖掘机，其特征在于，所述挖掘机还包括车身主体(10)、动臂(20)、斗杆(30)、铲斗(40)、动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸；
所述第一流量开关连接于所述动臂油缸的进油管路，所述第二流量开关连接于所述斗杆油缸的进油管路，所述第三流量开关连接于所述铲斗油缸的进油管路；
所述动臂位移传感器(100)安装于所述动臂油缸的缸体，所述斗杆位移传感器(200)安装于所述斗杆油缸的缸体，所述铲斗位移传感器(300)安装于所述铲斗油缸的缸体。
CN202010390071.2A 2020-05-09 2020-05-09 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机 Pending CN111501867A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010390071.2A CN111501867A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010390071.2A CN111501867A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111501867A true CN111501867A (zh) 2020-08-07

Family

ID=71871865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010390071.2A Pending CN111501867A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111501867A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112191354A (zh) * 2020-10-09 2021-01-08 矿冶科技集团有限公司 控制方法、装置、系统、控制设备及计算机可读存储介质
CN112252387A (zh) * 2020-10-30 2021-01-22 徐州徐工挖掘机械有限公司 挖掘机的动臂偏转系统、挖掘机及其动臂偏转控制方法
CN114908836A (zh) * 2022-06-20 2022-08-16 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种挖掘轨迹规划调整方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811726A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-10 Kabushiki Kaisha Topcon Bucket depth and angle controller for excavator
CN102691321A (zh) * 2011-12-08 2012-09-26 上海三一重机有限公司 一种实现铲斗瞬时挖掘转角和挖掘力的优化控制系统及方法
CN107299653A (zh) * 2016-04-15 2017-10-27 哈尼斯菲格技术公司 自动倾斜控制
CN107407065A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 住友建机株式会社 挖土机
CN107882103A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 南京工业大学 一种挖掘机三维姿态显示及远程自动控制系统
CN111042245A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 潍柴动力股份有限公司 一种挖掘机辅助作业控制方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811726A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-10 Kabushiki Kaisha Topcon Bucket depth and angle controller for excavator
CN102691321A (zh) * 2011-12-08 2012-09-26 上海三一重机有限公司 一种实现铲斗瞬时挖掘转角和挖掘力的优化控制系统及方法
CN107407065A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 住友建机株式会社 挖土机
CN107299653A (zh) * 2016-04-15 2017-10-27 哈尼斯菲格技术公司 自动倾斜控制
CN107882103A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 南京工业大学 一种挖掘机三维姿态显示及远程自动控制系统
CN111042245A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 潍柴动力股份有限公司 一种挖掘机辅助作业控制方法及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112191354A (zh) * 2020-10-09 2021-01-08 矿冶科技集团有限公司 控制方法、装置、系统、控制设备及计算机可读存储介质
CN112252387A (zh) * 2020-10-30 2021-01-22 徐州徐工挖掘机械有限公司 挖掘机的动臂偏转系统、挖掘机及其动臂偏转控制方法
CN114908836A (zh) * 2022-06-20 2022-08-16 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种挖掘轨迹规划调整方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111501867A (zh) 挖掘机切削角度优化控制系统、方法及挖掘机
KR102189225B1 (ko) 작업 기계
CN103890273B (zh) 建筑机械的控制系统及控制方法
US11053661B2 (en) Work machine
CA2020234C (en) Automatic excavation control system and method
KR102024701B1 (ko) 작업 기계
US7949449B2 (en) Constant work tool angle control
EP3159455B1 (en) Shovel and method for controlling same
US11230824B2 (en) Work machine
KR101543354B1 (ko) 굴삭 제어 시스템 및 건설 기계
KR101757366B1 (ko) 굴삭 제어 시스템
KR20180102644A (ko) 작업 기계
US20140067092A1 (en) Adaptive work cycle control system
CN109757114B (zh) 作业机械的显示控制装置、作业机械、作业机械的显示控制方法
KR102414027B1 (ko) 작업 기계
Shimano et al. Development of PC210LCi-10/PC200i-10 machine control hydraulic excavator
KR102520407B1 (ko) 작업 기계
KR102413519B1 (ko) 작업 기계
JP7395521B2 (ja) ショベル、ショベルのシステム
KR20230042730A (ko) 작업 기계
KR102517099B1 (ko) 작업 기계
KR20230066472A (ko) 작업 기계
WO2020045017A1 (ja) 作業機械のブレード制御装置
JP6876623B2 (ja) 作業機械および作業機械の制御方法
JP7472751B2 (ja) 掘削位置決定システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200807

RJ01 Rejection of invention patent application after publication