CN115126033A - 一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了工程机械技术领域的一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统及方法，包括：获取轮式挖掘机的实际行驶速度；判断实际行驶速度与设定限速的大小；响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理；响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内。本发明使轮式挖掘机行驶速度不超过限定值，保证挖掘机的行驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统及方法，属于工程机械技术领域。
背景技术
轮式挖掘机因其具有行走方便、便于转场的特点，使用过程中有时需要在公共道路上长距离行驶。轮式挖掘机作为特种作业设备，不同国家地区、不同工况对其行驶速度存在不同的限制标准。这就要求轮式挖掘机在行驶速度超过限定值时，并能够将车速限制在规定的范围内，保证轮式挖掘机整机及公共道路的安全性。同时根据所在地区法规要求，在轮式挖掘机上能够设置挖掘机的行驶速度限定值，将提升客户使用的便捷性，保障挖掘机行驶时的安全性。
轮式挖掘机行走系统为多变量系统，单独通过降低发动机转速限制行驶速度，发动机转速波动大、稳定性差。为限制车辆的行驶速度，通过安装在变速箱处的转速传感器获取车辆的实际行驶速度，一旦此转速信号出现故障，车速限制功能即失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统及方法，使轮式挖掘机行驶速度不超过限定值，保证挖掘机的行驶安全性。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，包括：
获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判断实际行驶速度与设定限速的大小；
响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理；
响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内。
进一步的，获取轮式挖掘机的实际行驶速度，包括：
检测变速箱转速传感器是否出现故障；
响应于变速箱转速传感器未出现故障的信号，通过变速箱转速传感器的信号计算得到挖掘机的实际行驶速度；
响应于变速箱转速传感器出现故障的信号，通过卫星定位系统信号运算得到挖掘机的实际行驶速度；
响应于变速箱转速传感器恢复正常的信号，恢复通过变速箱转速传感器的信号计算得到挖掘机的实际行驶速度。
进一步的，所述卫星定位系统信号丢失时，所述控制器获取此时的发动机转速并将其作为发动机转速限值，同时限制主泵的设定功率直至实际行驶速度小于设定限速，并通过仪表报警提示卫星信号异常。
进一步的，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内，包括：
判断挖掘机是否处于非正常状态，所述非正常状态包括前进比例阀故障、主控制阀阀芯故障和挖掘机处于下坡工况；
响应于挖掘机处于正常状态的信号，根据实际行驶速度与设定限速的偏差，通过调节比例阀的电流值来调节主控制阀先导控制油的压力，以调节主控制阀阀芯的位移量，进而调节主控制阀给行走马达的供油流量，直至实际行驶速度在设定限速内；
响应于挖掘机处于非正常状态的信号，将比例阀电流值调整至最小限值，判断挖掘机的实际行驶速度是否超过设定限速；
响应于挖掘机的实际行驶速度未超过设定限速的信号，不做限速处理；
响应于挖掘机的实际行驶速度超过设定限速的信号，调整行走马达排量比例阀电流以增大行走马达排量，直至实际行驶速度在设定限速内。
进一步的，所述行驶速度限定值由用户通过仪表设置后，通过总线发送给控制器并存储。
进一步的，所述行驶速度限定值由用户通过远程监控平台设置后，由远程监控平台通过定位通讯模块转发给控制器并存储。
进一步的，所述挖掘机的实际行驶速度超过设定限速时，所述控制器通过控制仪表将行驶速度显示值由绿色变为红色并持续闪烁，且实际行驶速度超过设定限速持续限定时间后，仪表蜂鸣器鸣响，提示操作者手动限制挖掘机行驶速度。
第二方面，本发明提供了一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统，包括：
数据获取模块：用于获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判定模块：用于判断实际行驶速度与设定限速的大小；
转速限值调节模块：用于响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
限速模块：用于响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内；响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理。
第三方面，本发明提供了一种轮式挖掘机行走速度限制控制装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
基于以上技术方案，本发明所达到的有益效果：
首先，本发明使轮式挖掘机在行驶速度超过限定值时，能够将车速限制在规定的范围内，保证轮式挖掘机整机及公共道路的安全性；其次，本发明能够根据所在地区法规要求，在轮式挖掘机上设置挖掘机的行驶速度限定值，提升客户使用的便捷性，保障挖掘机行驶时的安全性；然后，本发明在变速箱转速传感器故障时，通过定位通讯模块获取挖掘机的实际行驶速度,使行驶速度限制功能正常生效；最后，整机具备超速报警功能。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的控制原理示意图；
图2是本发明实施例一提供的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，
本发明提供一种用于轮式挖掘机行走速度限制的控制系统及方法，目的在于使轮式挖掘机行驶速度不超过限定值，并且能够设置不同的行驶速度限定值，同时具备超速报警功能，保证挖掘机在不同工况下的行驶安全性。
所述控制系统包括仪表1、发动机控制模块2、定位通讯模块3、油门旋钮4、油门踏板5、行走方向档位开关6、行走速度档位开关7、控制器8、主泵压力传感器9、主泵比例阀10、前进比例阀11、后退比例阀12、行走马达排量比例阀13、变速箱转速传感器14、主泵15、主控制阀16、行走马达17。
所述仪表1、发动机控制模块2、定位通讯模块3与控制器8通过总线连接；所述油门旋钮4、油门踏板5、行走方向档位开关6、行走速度档位开关7、主泵压力传感器9、主泵比例阀10、前进比例阀11、后退比例阀12、行走马达排量比例阀13、变速箱转速传感器14与控制器8为电连接；所述主泵15主轴与发动机输出轴相连，主泵15的出油口与主控制阀16进油口相连，主泵比例阀10安装在主泵15上，用于调节主泵15的输出功率，主泵压力传感器9安装在主泵15上，用于检测主泵15出油口的压力；所述主控制阀16的工作油口与行走马达17的进出油口相连，前进比例阀11、后退比例阀12的出油口分别与主控制阀16的两个先导控制油口相连；所述行走马达排量比例阀13的出油口与行走马达17的排量控制油路相连。
轮式挖掘机前进方向行走操作的基本原理，启动发动机，此时发动机转速由油门旋钮4控制；选择行走方向档位开关6至前进档位，选择行走速度档位开关7至Ⅰ档或Ⅱ档，解除制动系统，此时发动机转速由油门踏板5控制，踩下油门踏板5后，油门踏板5开度信号传送至控制器8，控制器8经过运算后发送转速目标值给发动机控制模块2，发动机控制模块2控制发动机转速至目标值；此时控制器8根据发动机转速及主泵压力传感器9检测到的主泵15压力，来控制主泵比例阀10电流，使主泵15在设定功率下工作；同时控制器8输出控制电流给前进比例阀11，主控制阀16前进方向先导控制油口接通压力油，主泵15工作压力油经过主控制阀16通至行走马达17，工作压力油推动行走马达17工作，使行走马达17产生驱动力推动整机行走。
行走起步过程中，挖掘机实际行走速度远小于限速值，控制器8经内部运算后判定行走速度限制功能不生效，控制器8执行正常的行走控制流程，挖掘机的行走起步性能不受影响。当行走速度档位开关7处于Ⅰ档行驶时，挖掘机此档位最大行驶速度低于限速值，行走速度限制功能不生效。当行走速度档位开关7处于Ⅱ档行驶时，控制器8根据发动机转速及主泵压力传感器9检测到的主泵15压力，控制主泵比例阀10电流，使主泵15在设定功率下工作；控制器8通过检测变速箱转速传感器14信号，经过计算得到挖掘机的实际行驶速度，控制器8比较实际行驶速度与设定限速，如果实际行驶速度达到设定限速，控制器8根据此时采集到的油门踏板5开度信号，确定发动机的目标转速值，控制器8将此目标转速值设定为发动机转速限值，此时即使油门踏板5开度信号增大，发动机目标转速值保持不变；控制器8根据实际行驶速度与设定限速的偏差，调节前进比例阀11电流值，进而调节主控制阀16前进方向先导控制油的压力，调节主控制阀16阀芯的位移量，进而调节主控制阀16前进方向给行走马达17的供油流量，通过调节供油流量实现行走马达17速度的调节，进而实现挖掘机行走速度的调节，最终实现将挖掘机行驶速度限制在设定的范围内。
当前进比例阀11故障、主控制阀16阀芯故障或挖掘机处于下坡工况等非正常状态时，如果控制器8将前进比例阀11电流值调整至最小限值，挖掘机的实际行驶速度仍超过设定限速，则控制器8调整行走马达排量比例阀13电流，增大行走马达17排量，使行走马达17转速变慢，行走马达17提供制动力，进而降低挖掘机行驶速度，实现将挖掘机行驶速度限制在设定的范围内。挖掘机的实际行驶速度超过设定限速时，仪表1行驶速度显示值由绿色变为红色并持续闪烁，实际行驶速度超过设定限速持续限定时间后，仪表1蜂鸣器鸣响，提示操作者手动限制挖掘机行驶速度。
当变速箱转速传感器14故障时，控制器8接收到的转速传感器信号超出量程范围，此时控制器8无法通过转速传感器信号计算得到挖掘机的实际行驶速度；此时行驶速度限制进入应急模式，挖掘机上的定位通讯模块3通过获取卫星定位系统信号及运算，可得到挖掘机的运动速度值，以此值作为挖掘机的实际行驶速度，控制器8按前述流程进行控制，可实现挖掘机的行驶速度限制。当挖掘机进入隧道等特殊情况下，卫星定位系统信号会丢失，控制器8将此时的发动机转速作为最高限值，同时限制主泵15的设定功率，使挖掘机行驶速度小于设定限速，同时仪表1报警提示卫星信号异常，挖掘机工作在非正常状态；卫星定位系统信号恢复正常时，控制器8通过卫星定位系统获取挖掘机的实际行驶速度，并按前述控制流程，实现将挖掘机行驶速度限制在设定的范围内。当变速箱转速传感器14恢复正常时，控制器8恢复通过转速传感器信号计算得到挖掘机的实际行驶速度，并以此值进行运算而实现行驶速度限制。
挖掘机的行驶速度限定值，存储在控制器8内。根据挖掘机工作的地区及工况要求，可以通过仪表1设置挖掘机的行驶速度限定值，设定值通过总线发送给控制器8并存储；也可以通过远程监控平台设置挖掘机的行驶速度限定值，设定值通过远程监控平台发送给定位通讯模块3，定位通讯模块3发送给控制器8并存储。
实施例二：
一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统，可实现实施例一所述的一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，包括：
数据获取模块：用于获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判定模块：用于判断实际行驶速度与设定限速的大小；
转速限值调节模块：用于响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
限速模块：用于响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内；响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种轮式挖掘机行走速度限制控制装置，可实现实施例一所述的一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行下述方法的步骤：
获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判断实际行驶速度与设定限速的大小；
响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理；
响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，可实现实施例一所述的一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现下述方法的步骤：
获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判断实际行驶速度与设定限速的大小；
响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理；
响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，由控制器执行，包括：
获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判断实际行驶速度与设定限速的大小；
响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理；
响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内。
2.根据权利要求1所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，获取轮式挖掘机的实际行驶速度，包括：
检测变速箱转速传感器是否出现故障；
响应于变速箱转速传感器未出现故障的信号，通过变速箱转速传感器的信号计算得到挖掘机的实际行驶速度；
响应于变速箱转速传感器出现故障的信号，通过卫星定位系统信号运算得到挖掘机的实际行驶速度；
响应于变速箱转速传感器恢复正常的信号，恢复通过变速箱转速传感器的信号计算得到挖掘机的实际行驶速度。
3.根据权利要求2所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，所述卫星定位系统信号丢失时，所述控制器获取此时的发动机转速并将其作为发动机转速限值，同时限制主泵的设定功率直至实际行驶速度小于设定限速，并通过仪表报警提示卫星信号异常。
4.根据权利要求1所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内，包括：
判断挖掘机是否处于非正常状态，所述非正常状态包括前进比例阀故障、主控制阀阀芯故障和挖掘机处于下坡工况；
响应于挖掘机处于正常状态的信号，根据实际行驶速度与设定限速的偏差，通过调节比例阀的电流值来调节主控制阀先导控制油的压力，以调节主控制阀阀芯的位移量，进而调节主控制阀给行走马达的供油流量，直至实际行驶速度在设定限速内；
响应于挖掘机处于非正常状态的信号，将比例阀电流值调整至最小限值，判断挖掘机的实际行驶速度是否超过设定限速；
响应于挖掘机的实际行驶速度未超过设定限速的信号，不做限速处理；
响应于挖掘机的实际行驶速度超过设定限速的信号，调整行走马达排量比例阀电流以增大行走马达排量，直至实际行驶速度在设定限速内。
5.根据权利要求1所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，所述行驶速度限定值由用户通过仪表设置后，通过总线发送给控制器并存储。
6.根据权利要求1所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，所述行驶速度限定值由用户通过远程监控平台设置后，由远程监控平台通过定位通讯模块转发给控制器并存储。
7.根据权利要求1所述的轮式挖掘机行走速度限制控制方法，其特征是，所述挖掘机的实际行驶速度超过设定限速时，所述控制器通过控制仪表将行驶速度显示值由绿色变为红色并持续闪烁，且实际行驶速度超过设定限速持续限定时间后，仪表蜂鸣器鸣响，提示操作者手动限制挖掘机行驶速度。
8.一种轮式挖掘机行走速度限制控制系统，其特征是，包括：
数据获取模块：用于获取轮式挖掘机的实际行驶速度；
判定模块：用于判断实际行驶速度与设定限速的大小；
转速限值调节模块：用于响应于实际行驶速度达到设定限速的信号，采集油门踏板开度信号，基于油门踏板开度信号确定发动机的目标转速值，将所述目标转速值设定为发动机转速限值；
限速模块：用于响应于实际行驶速度超过设定限速的信号，降低行走马达转速直至实际行驶速度在设定限速内；响应于实际行驶速度未达到设定限速的信号，不做限速处理。
9.一种轮式挖掘机行走速度限制控制装置，其特征是，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～7任一项所述方法的步骤。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述方法的步骤。
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