CN111535393A - 挖掘机铲斗控制系统、方法及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挖掘机铲斗控制系统、方法及挖掘机，属于工程机械技术领域。挖掘机铲斗控制系统，包括：控制器、第一压力传感器以及铲斗液压控制系统，铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸，铲斗油缸的无杆腔与控制油路的第一接入端连接，铲斗油缸的有杆腔通过三通电磁阀与控制油路的第二接入端连接，三通电磁阀还与铲斗油缸的无杆腔连通，三通电磁阀用于控制有杆腔与无杆腔连通或有杆腔与第二接入端连通，第一压力传感器设置于铲斗油缸内，用于检测铲斗油缸内的压力，控制器分别与三通电磁阀和第一压力传感器连接，用于根据第一压力传感器的检测值控制三通电磁阀。能够根据铲斗挖掘动作时所承受的载荷大小，提高挖掘机作业效率。

Description

挖掘机铲斗控制系统、方法及挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种挖掘机铲斗控制系统、方法及挖掘机。

背景技术

随着社会的不断进步，基础建设得到了大力发展。在现代工程建设中，例如房屋建设、水利建设、农田开发、港口建设、路桥建设等，工程机械作为重要的人工替代作业设备，被广泛应用。其中，挖掘机作用应用灵活的工程机械，在我国的使用量也越来越多。

通常挖掘机由作业平台和行走系统组成。作业平台通常设置有机械臂，以用于连接相应的铲斗进行挖掘作业。一般挖掘机的铲斗在机械臂上的运动通过铲斗液压控制系统的铲斗油缸进行控制和驱动。但是目前的铲斗液压控制系统，无法根据铲斗在进行作业动作时所承受的载荷，对铲斗油缸的工作状态进行适应性调节，铲斗的作业动作较慢，导致挖掘机作业效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挖掘机铲斗控制系统、方法及挖掘机，能够根据铲斗挖掘动作时所承受的载荷大小，控制铲斗油缸的工作状态，从而提高铲斗油缸的运动速度，提高挖掘机作业效率。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种挖掘机铲斗控制系统，包括：控制器、第一压力传感器以及铲斗液压控制系统，铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸，铲斗油缸的无杆腔与控制油路的第一接入端连接，铲斗油缸的有杆腔通过三通电磁阀与控制油路的第二接入端连接，三通电磁阀还与铲斗油缸的无杆腔连通，三通电磁阀用于控制有杆腔与无杆腔连通或有杆腔与第二接入端连通，第一压力传感器设置于铲斗油缸内，用于检测铲斗油缸内的压力，控制器分别与三通电磁阀和第一压力传感器连接，用于根据第一压力传感器的检测值控制三通电磁阀。

可选地，三通电磁阀为二位三通电磁阀。

可选地，控制油路包括液压泵和方向控制阀，液压泵与方向控制阀连接，方向控制阀分别与铲斗油缸的无杆腔和三通电磁阀连接。

可选地，方向控制阀为三位四通换向阀，三位四通换向阀的四个接口分别与铲斗油缸的有杆腔、三通电磁阀、液压泵以及卸油口连通。

可选地，三位四通换向阀为液压方向控制阀，液压方向控制阀的两个液压控制端与控制阀组连接，控制阀组用于分别控制两个液压控制端的输入液压。

可选地，控制阀组包括第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀和第二控制阀均为三通阀，第一控制阀的三个接口分别与液压方向控制阀的液压控制端之一、卸油口以及进油口连接，第二控制阀的三个接口分别与液压方向控制阀的另一液压控制端、卸油口以及进油口连接。

可选地，挖掘机铲斗控制系统还包括两个第二压力传感器，第二压力传感器分别设置于第一控制阀和第二控制阀与对应的液压控制端连接的管路上。

可选地，挖掘机铲斗控制系统还包括两个溢流阀，两个溢流阀分别通过其进油端与方向控制阀和铲斗油缸无杆腔相连接的管路，以及方向控制阀和三通电磁阀相连接的管路连通，且两个溢流阀的出油端分别与卸油口连接。

本发明实施例的另一方面，提供一种挖掘机铲斗控制方法，包括：应用于上述任意一项的挖掘机铲斗控制系统；该方法包括：

获取第一压力传感器发送的检测值；

判断检测值是否小于预设压力值；

若是，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与无杆腔连通形成差动连接；

若否，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接。

本发明实施例的另一方面，提供一种挖掘机，包括：上述任意一项的挖掘机铲斗控制系统。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种挖掘机铲斗控制系统，包括控制器、第一压力传感器以及铲斗液压控制系统。其中，铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸，铲斗油缸的无杆腔与控制油路的第一接入端连接，铲斗油缸的有杆腔通过三通电磁阀与控制油路的第二接入端连接，三通电磁阀还与铲斗油缸的无杆腔连通。第一压力传感器设置于铲斗油缸内，用于检测铲斗油缸内的压力，控制器分别与三通电磁阀和第一压力传感器连接。在实际应用中，通过第一压力传感器能够对铲斗油缸内的压力进行检测，并向控制器发送其检测得到的检测值。控制器可以根据接收到的检测值进行判断，当检测值小于预设压力值(可根据设计的铲斗载荷要求设置)时，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔和无杆腔连通，从而使铲斗油缸形成差动连接，提高铲斗油缸的活塞运动速度，进而提高铲斗的作业动作速度；当检测值大于或等于预设压力值时，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接，从而使有杆腔和无杆腔内的液压油能够与控制油路中形成循环，从而提高铲斗油缸的活塞运动输出力，提高铲斗在较大载荷下具有较高的挖掘力，提高铲斗的挖掘速度。由于铲斗油缸内的油压会随着活塞杆的载荷(即铲斗的载荷)增大而增大，因此，通过控制器根据铲斗油缸内的压力的大小对铲斗油缸的工作状态进行调节转换，能够使铲斗的挖掘动作随铲斗所受载荷的不同而调整，提高铲斗挖掘速度，进而提高挖掘机作业效率。

本发明实施例提供的一种挖掘机铲斗控制方法，应用于上述的挖掘机铲斗控制系统。可以首先通过控制器获取第一压力传感器发送的检测值。然后判断检测值是否小于预设压力值，若是，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与无杆腔连通形成差动连接。从而提高铲斗油缸的活塞运动速度，进而提高铲斗的作业动作速度。若否，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接。从而使有杆腔和无杆腔内的液压油能够与控制油路中形成循环，从而提高铲斗油缸的活塞运动输出力，提高铲斗在较大载荷下具有较高的挖掘力，提高铲斗的挖掘速度。通过该方法，根据铲斗油缸内的压力的大小对铲斗油缸的工作状态进行调节转换，能够使铲斗的挖掘动作随铲斗所受载荷的不同而调整，提高铲斗挖掘速度，进而提高挖掘机作业效率。

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挖掘机铲斗控制系统的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的挖掘机铲斗控制系统的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的挖掘机铲斗控制系统的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的挖掘机铲斗控制系统的结构示意图之四。

图标：110-控制器；120-第一压力传感器；130-铲斗油缸；140-三通电磁阀；150-液压泵；160-方向控制阀；170-控制阀组；171-第一控制阀；172-第二控制阀；180-第二压力传感器；190-溢流阀。

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。

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，术语“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。

本发明实施例提供一种挖掘机铲斗控制系统，如图1所示，包括：控制器110、第一压力传感器120以及铲斗液压控制系统，铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸130，铲斗油缸130的无杆腔与控制油路的第一接入端连接，铲斗油缸130的有杆腔通过三通电磁阀140与控制油路的第二接入端连接，三通电磁阀140还与铲斗油缸130的无杆腔连通，三通电磁阀140用于控制有杆腔与无杆腔连通或有杆腔与第二接入端连通，第一压力传感器120设置于铲斗油缸130内，用于检测铲斗油缸130内的压力，控制器110分别与三通电磁阀140和第一压力传感器120连接，用于根据第一压力传感器120的检测值控制三通电磁阀140。

其中，在实际应用中，铲斗油缸130通过其活塞杆与铲斗驱动连接，以驱动铲斗进行挖掘动作。通常，铲斗油缸130采用单杆油缸，当然，在本发明实施例中，铲斗油缸130还可以采用其他油缸，此处不做限制。

需要说明的是，控制油路用于通过第一接入端和第二接入端，接入铲斗油缸130的有杆腔和无杆腔，从而通过油路内的液压油油压方向的不同，控制铲斗油缸130的活塞进行直线方向上的往复运动。

还需要说明的是，铲斗油缸130的活塞杆在驱动铲斗的过程中，当铲斗的受到的载荷增加时，活塞杆和活塞的运动会随之受阻，铲斗油缸130内的压力会随之增大，因此，通过铲斗油缸130内的压力能够表征铲斗进行挖掘动作时所承受的载荷。

本发明实施例提供的一种挖掘机铲斗控制系统，包括控制器110、第一压力传感器120以及铲斗液压控制系统。其中，铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸130，铲斗油缸130的无杆腔与控制油路的第一接入端连接，铲斗油缸130的有杆腔通过三通电磁阀140与控制油路的第二接入端连接，三通电磁阀140还与铲斗油缸130的无杆腔连通。第一压力传感器120设置于铲斗油缸130内，用于检测铲斗油缸130内的压力，控制器110分别与三通电磁阀140和第一压力传感器120连接。在实际应用中，通过第一压力传感器120能够对铲斗油缸130内的压力进行检测，并向控制器110发送其检测得到的检测值。控制器110可以根据接收到的检测值进行判断，当检测值小于预设压力值(可根据设计的铲斗载荷要求设置)时，则控制三通电磁阀140以使铲斗油缸130的有杆腔和无杆腔连通，从而使铲斗油缸130形成差动连接，提高铲斗油缸130的活塞运动速度，进而提高铲斗的作业动作速度；当检测值大于或等于预设压力值时，则控制三通电磁阀140以使铲斗油缸130的有杆腔与控制油路的第二接入端连接，从而使有杆腔和无杆腔内的液压油能够与控制油路中形成循环，从而提高铲斗油缸130的活塞运动输出力，提高铲斗在较大载荷下具有较高的挖掘力，提高铲斗的挖掘速度。由于铲斗油缸130内的油压会随着活塞杆的载荷(即铲斗的载荷)增大而增大，因此，通过控制器110根据铲斗油缸130内的压力的大小对铲斗油缸130的工作状态进行调节转换，能够使铲斗的挖掘动作随铲斗所受载荷的不同而调整，提高铲斗挖掘速度，进而提高挖掘机作业效率。

可选地，如图1所示，三通电磁阀140为二位三通电磁阀140。

通过将三通电磁阀140设置为二位三通电磁阀140，能够方便快捷的对有杆腔与无杆腔连通或有杆腔与第二接入端连通进行控制。

可选地，如图1所示，控制油路包括液压泵150和方向控制阀160，液压泵150与方向控制阀160连接，方向控制阀160分别与铲斗油缸130的无杆腔和三通电磁阀140连接。

该控制油路结构相对简单，能够通过液压泵150为液压油提供动力，而通过方向控制阀160能够对液压油流入铲斗油缸130的方向进行换向控制，而无需改变液压泵150的驱动方向，从而便于快速高效的控制铲斗油缸130的活塞朝向相对的两个方向运动以驱动铲斗。

可选地，如图1所示，方向控制阀160为三位四通换向阀，三位四通换向阀的四个接口分别与铲斗油缸130的有杆腔、三通电磁阀140、液压泵150以及卸油口连通。

将方向控制阀160设置为三位四通换向阀，能够实现与铲斗油缸130连接的油路的正向、逆向和断开的三种状态的精准控制，从而提高对于铲斗油缸130的活塞运动的精准控制，提高对铲斗挖掘动作的控制效果。

可选地，结合图2所示，三位四通换向阀为液压方向控制阀160，液压方向控制阀160的两个液压控制端与控制阀组170连接，控制阀组170用于分别控制两个液压控制端的输入液压。

通过控制阀组170和液压方向控制阀160相配合，利用控制阀组170利用液压来控制液压方向控制阀160换向，相应速度较快，且便于设置，可靠性较好。

可选地，如图2所示，控制阀组170包括第一控制阀171和第二控制阀172，第一控制阀171和第二控制阀172均为三通阀，第一控制阀171的三个接口分别与液压方向控制阀160的液压控制端之一、卸油口以及进油口连接，第二控制阀172的三个接口分别与液压方向控制阀160的另一液压控制端、卸油口以及进油口连接。

其中，当第一控制阀171控制其对应连接的液压方向控制阀160的液压控制端与卸油口连通，第二控制阀172控制其对应连接的液压控制端与进油口连通时，液压方向控制阀160在第二控制阀172油路的液压下进行换位。同理，当第二控制阀172控制其对应连接的液压方向控制阀160的液压控制端与卸油口连通，第一控制阀171控制其对应连接的液压控制端与进油口连通时，液压方向控制阀160在第二控制阀172油路的液压下进行换位。

通过该结构的阀组，能够快速简便的通过液压对液压方向控制阀160进行控制，便于操作且具有良好的可靠性。

可选地，结合图4所示，挖掘机铲斗控制系统还包括两个第二压力传感器180，第二压力传感器180分别设置于第一控制阀171和第二控制阀172与对应的液压控制端连接的管路上。

通过设置第二压力传感器180，能够进一步的向控制器110反馈控制油路内的油压，以便控制器110更加准确的判断铲斗所受载荷的大小。降低由于第一压力传感器120损坏或误差造成控制器110误判的几率。

可选地，结合图3所示，挖掘机铲斗控制系统还包括两个溢流阀190，两个溢流阀190分别通过其进油端与方向控制阀160和铲斗油缸130无杆腔相连接的管路，以及方向控制阀160和三通电磁阀140相连接的管路连通，且两个溢流阀190的出油端分别与卸油口连接。

通过设置的两个溢流阀190，当油路内油压较高时溢流阀190能够起到泄压作用，从而对连通铲斗油缸130的油路进行压力保护。

本发明实施例的另一方面，提供一种挖掘机铲斗控制方法，包括：应用于上述任意一项的挖掘机铲斗控制系统；该方法包括：

获取第一压力传感器发送的检测值；

判断检测值是否小于预设压力值；

若是，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与无杆腔连通形成差动连接；

若否，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接。

该方法应用于上述的挖掘机铲斗控制系统。可以首先通过控制器获取第一压力传感器发送的检测值。然后判断检测值是否小于预设压力值，若是，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与无杆腔连通形成差动连接。从而提高铲斗油缸的活塞运动速度，进而提高铲斗的作业动作速度。若否，则控制三通电磁阀以使铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接。从而使有杆腔和无杆腔内的液压油能够与控制油路中形成循环，从而提高铲斗油缸的活塞运动输出力，提高铲斗在较大载荷下具有较高的挖掘力，提高铲斗的挖掘速度。通过该方法，根据铲斗油缸内的压力的大小对铲斗油缸的工作状态进行调节转换，能够使铲斗的挖掘动作随铲斗所受载荷的不同而调整，提高铲斗挖掘速度，进而提高挖掘机作业效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体效果和实施例，可以参考前述装置实施例中的对应说明，本发明中不再赘述。

本发明实施例的另一方面，提供一种挖掘机，包括：上述任意一项的挖掘机铲斗控制系统。

该挖掘机采用上述的挖掘机铲斗控制系统，能够根据铲斗挖掘动作时所承受的载荷大小，控制铲斗油缸的工作状态，从而提高铲斗油缸的运动速度，提高挖掘机作业效率。

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 (10)

1.一种挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，包括：控制器、第一压力传感器以及铲斗液压控制系统，所述铲斗液压控制系统包括与控制油路连接的铲斗油缸，所述铲斗油缸的无杆腔与所述控制油路的第一接入端连接，所述铲斗油缸的有杆腔通过三通电磁阀与所述控制油路的第二接入端连接，所述三通电磁阀还与所述铲斗油缸的无杆腔连通，所述三通电磁阀用于控制所述有杆腔与所述无杆腔连通或所述有杆腔与所述第二接入端连通，所述第一压力传感器设置于所述铲斗油缸内，用于检测所述铲斗油缸内的压力，所述控制器分别与所述三通电磁阀和所述第一压力传感器连接，用于根据所述第一压力传感器的检测值控制所述三通电磁阀。

2.如权利要求1所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述三通电磁阀为二位三通电磁阀。

3.如权利要求1或2所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述控制油路包括液压泵和方向控制阀，所述液压泵与所述方向控制阀连接，所述方向控制阀分别与所述铲斗油缸的无杆腔和所述三通电磁阀连接。

4.如权利要求3所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述方向控制阀为三位四通换向阀，所述三位四通换向阀的四个接口分别与所述铲斗油缸的有杆腔、所述三通电磁阀、所述液压泵以及卸油口连通。

5.如权利要求4所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述三位四通换向阀为液压方向控制阀，所述液压方向控制阀的两个液压控制端与控制阀组连接，所述控制阀组用于分别控制两个所述液压控制端的输入液压。

6.如权利要求5所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述控制阀组包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为三通阀，所述第一控制阀的三个接口分别与所述液压方向控制阀的液压控制端之一、卸油口以及进油口连接，所述第二控制阀的三个接口分别与所述液压方向控制阀的另一液压控制端、所述卸油口以及所述进油口连接。

7.如权利要求6所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述挖掘机铲斗控制系统还包括两个第二压力传感器，所述第二压力传感器分别设置于所述第一控制阀和所述第二控制阀与对应的所述液压控制端连接的管路上。

8.如权利要求3所述的挖掘机铲斗控制系统，其特征在于，所述挖掘机铲斗控制系统还包括两个溢流阀，两个所述溢流阀分别通过其进油端与所述方向控制阀和所述铲斗油缸无杆腔相连接的管路，以及所述方向控制阀和所述三通电磁阀相连接的管路连通，且两个所述溢流阀的出油端分别与卸油口连接。

9.一种挖掘机铲斗控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的挖掘机铲斗控制系统；所述方法包括：

获取第一压力传感器的检测值；

判断所述检测值是否小于预设压力值；

若是，则控制所述三通电磁阀以使所述铲斗油缸的有杆腔与无杆腔连通形成差动连接；

若否，则控制所述三通电磁阀以使所述铲斗油缸的有杆腔与控制油路的第二接入端连接。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的挖掘机铲斗控制系统。

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