CN115467386B - 挖掘机工况识别系统和挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机，为解决现有挖掘机识别左右行走和附属属具动作需要占用控制器三个接口针脚的问题，本发明构造一种挖掘机工况识别系统和挖掘机，识别系统中，附属先导阀经第一梭阀与第四梭阀一进油端连接，右行先导阀经第二梭阀和直通式减压阀与第四梭阀另一进油端连接、左行先导阀经第三梭阀同时与直通式减压阀液控端和第五梭阀第一进油端连接，第五梭阀第二进油端经阻尼孔与先导压力油源连接；泄压油路的两端分别与第五梭阀第二进油端和液压油箱连接，压力传感器和压力感应装置配置于检测第四第五梭阀出油端压力，控制器依据压力传感器和压力感应装置的检测信号识别挖掘机的行走与附属工况。本发明减少控制器接口针脚占用数目。

Description

挖掘机工况识别系统和挖掘机

技术领域

本发明涉及一种挖掘机，更具体地说，涉及一种挖掘机工况识别系统和挖掘机。

背景技术

工作装置的铲斗动作、斗杆动作、动臂动作和上部车身的回转动作通常用电控手柄进行操控，电控手柄与控制器连接，电控手柄的摆动产生相应的电信号传递发送给控制器，控制器输出对应的控制信号控制对应的电比例阀以实现对相应主阀的控制。

挖掘机上的左行走动作、右行走动作以及附属属具动作通常采用脚踏板，脚踏板与对应的先导阀的阀杆连接，踩踏脚踏板时，对应的先导阀输出先导压力油作用于对应的主阀的先导液控端使其换向而实现相应的动作。

挖掘机的液压系统通常由左泵和右泵供油，左泵和右泵分别与不同的主阀连接，为相应的动作供油。

出于节能的目的，需要对液压泵的流量进行按需控制，维持需要识别挖掘机所进行的工况也即所进行的动作进行识别。对于电控手柄进行操作的动作，控制器可以通过电控手柄输出的电信号进行识别。对于通过操作手柄操控先导阀控制主阀而实现的动作，控制器则需要通过压力传感器检测相应先导阀的先导压力输出口是否有先导压力输出从而判断出相应的动作。在挖掘机上，左行走动作、右行走动作以及附属属具动作需要用三个压力传感器进行检测，为此控制器上也需要三个接口用于连接这三个压力传感器。

挖掘机上控制器还需要连接电控手柄以及其他各类传感器与器件，因此挖掘机控制器上接口针脚属稀缺资源。挖掘机控制系统上为多引入一个电信号输入但由于针脚不够而需要增加一个控制器，控制器的价格高昂，导致机器制造成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有挖掘机识别左右行走和附属属具动作需要三个传感器而占用控制器三个接口资源的问题，而提供一种挖掘机工况识别系统和挖掘机，在识别识别左右行走和附属装置动作时减少传感器对控制器针脚的占用。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种挖掘机工况识别系统，包括控制器、附属先导阀、右行先导阀、左行先导阀、先导液控端与右行先导阀连接的右行控制主阀、先导液控端与附属先导阀连接的附属控制主阀、先导压力油源，其特征在于还包括与控制器连接的压力传感器和压力感应装置、直通式减压阀、与右行控制主阀阀杆联动的泄压油路；附属先导阀的两先导输出油口与第一梭阀的两进油端连接、右行先导阀的两先导输出油口与第二梭阀的两进油端连接、左行先导阀的两先导输出油口与第三梭阀的两进油端连接，第四梭阀的两进油端分别与第一梭阀的出油端和直通式减压阀的出油口连接，直通式减压阀的进油口与第二梭阀的出油端连接；所述第三梭阀的出油端同时与所述直通式减压阀的控制端和第五梭阀的第一进油端连接；所述第五梭阀的第二进油端经阻尼孔与先导压力油源连接；所述泄压油路的两端分别与第五梭阀的第二进油端和液压油箱连接，所述泄压油路在右行控制主阀处于中位时导通、在右行控制主阀处于左右位时处于截止；所述压力传感器配置于检测第四梭阀出油端压力，压力感应装置配置于检测第五梭阀出油端压力；所述控制器依据压力传感器和压力感应装置的检测信号识别挖掘机的行走与附属工况。

在本发明挖掘机工况识别系统中，所述右行控制主阀和附属控制主阀的进油主油路与同一主泵泵口连接。

在本发明挖掘机工况识别系统中，所述压力感应装置为压力开关或压力传感器，也即在第五梭阀的出油端可以布置压力传感器，也可以布置压力开关。压力开关即在其配置处的压力大于预定值之后，其即输出既定不变电信号。压力传感器是在其量程范围内，其输出的电信号与压力值具有对应关系。

在本发明挖掘机工况识别系统中，所述直通式减压阀在减压状态下出油口的压力设定值为1-2兆帕。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种挖掘机，其特征在于具有前述的挖掘机工况识别系统。

本发明与现有技术相比，在本发明中，通过两个压力传感器可以检测出附属先导阀、右行先导阀、左行先导阀的操作信号，从而识别出相关工况。

附图说明

图1是本发明挖掘机中工况识别系统的原理图。

图中零部件名称及序号：

附属先导阀11、右行先导阀12、左行先导阀13、第一梭阀21、第二梭阀22、第三梭阀23、第四梭阀24、第五梭阀25、第一压力传感器31、第二压力传感器32、直通式减压阀33、控制器40、附属控制主阀51、右行控制主阀52、泄压油路53、阻尼孔54、第一主泵61、第二主泵62、先导泵63、附属属具70。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

图1示出了本发明实施例中挖掘机控制系统的部分控制原理图。

如图1所示，在挖掘机中，其液压系统包括第一主泵61、第二主泵62和先导泵63，其中第二主泵62与右行控制主阀52和附属控制主阀51连接，按照需要，第二主泵62还可以给其他控制主阀供油，例如给回转控制主阀、动臂控制主阀、斗杆控制主阀等供油，第一主泵61给左行控制主阀、斗杆控制主阀、铲斗控制主阀、动臂控制主阀和直线行走控制主阀等供油(图中未示出)。

第一主泵61和第二主泵62均为变量泵，由控制器40控制，控制器40依据挖掘机所进行的工况输出控制指令给第一主泵61和第二主泵62中的比例电磁阀驱动泵中斜盘动作，使相应的主泵输出所需流量。

控制器40识别出挖掘机的工况需感知挖掘机上各液压执行件所进行的动作，其中铲斗动作、斗杆动作、动臂动作和回转动作等上部车身动作均是由电控手柄操控实现，电控手柄与控制器40电连接，电控手柄被操作时，向控制器发送相应的控制信号，控制器根据电控手柄输出的电信号对控制相应控制主阀的电比例先导阀输出控制信号，使相应的液压执行件执行相应的动作。因此控制器可以通过所接受到的电控手柄的电信号识别挖掘机是否进行了铲斗动作、斗杆动作、动臂动作和回转动作。

如图1所示，挖掘机中，附属属具70、左行走马达、右行走马达(图中未示出)等液压执行件的控制主阀采用先导液控控制，即附属先导阀11的两先导输出油口对应与附属控制主阀51的两先导液控端连接，右行先导阀12的两先导输出油口对应与左行控制主阀52的两先导液控端连接，左行先导阀13的两先导输出油口对应与左行控制主阀(图中未示出)的两先导液控端连接。各先导阀的阀杆与踏板连接，通过脚踏对应的踏板，可使得相应的先导阀输出先导压力油，驱动相应的控制主阀使其换向。

附属先导阀11、右行先导阀12、左行先导阀13中，每个阀均具有两个先导压力输出口，共计六路先导压力油路，在判断挖掘机中是否进行附属属具动作、左行走动作和右行走动作，则需要识别这三个先导阀的六路先导是否有压力油输出。虽然在识别工况时可以不区分动作方向，例如在识别是否具有左行走动作时，可以不区分左行前进和左行后退。左行先导阀13的两先导输出油口可以与一梭阀两进油端连接，梭阀的出油端作为左行先导阀的先导压力信号输出端，只要左行先导阀具有操作动作，梭阀都具有先导压力信号输出，通过检测梭阀出油端是否具有先导压力输出即可判断机器是否具有左行走动作。但即便如此，在挖掘机上，现有的工况识别方法中仍需要三个压力传感器，分别用于检测附属先导阀、左行先导阀、右行先导阀是否具有先导压力输出。三个压力传感器需要占用控制器的三个针脚接口。

本实施例中，挖掘机中工况识别系统占用控制器的两个信号输入针脚接口识别附属属具动作、左行走动作和右行走动作的技术方案如下：

附属先导阀11的两先导输出油口与第一梭阀21的两进油端连接，右行先导阀12的两先导输出油口与第二梭阀22的两进油端连接，左行先导阀13的两先导输出油口与第三梭阀23的两进油端连接，第四梭阀24的两进油端分别与第一梭阀21的出油端和直通式减压阀33的出油口连接，直通式减压阀33的进油口与第二梭阀22的出油端连接；第三梭阀23的出油端同时与直通式减压阀33的控制端和第五梭阀25的第一进油端连接；第五梭阀25的第二进油端经阻尼孔54与先导压力油源连接；泄压油路53的两端分别与第五梭阀25第二进油端和液压油箱连接，泄压油路53在右行控制主阀52处于中位时导通、在右行控制主阀52处于左右位时处于截止；第一压力传感器31配置于检测第四梭阀24出油端压力，第二压力传感器32配置于检测第五梭阀25出油端压力；控制器40依据第一第二压力传感器的检测信号识别挖掘机的行走与附属工况。

在本实施例中，直通式减压阀33具有两种状态，当其液控端不具有起作用的液压压力时，直通式减压阀工作于减压状态，其进油口和出油口具有压差，也即出油口的压力小于进油口的压力，可以设定其减压值，例如当直通式减压阀的进油口压力大于2兆帕时，其出油口的压力为2兆帕。当直通式减压阀33的液控端具有起作用的液压压力时，直通式减压阀工作于直通状态，其进油口和出油口压力相等。

在本实施例中，由于只需检测出第五梭阀出油端是否具有先导压力输出，因此第二压力传感器也可以使用压力开关替代，当第五梭阀出油端的先导压力大于等于预定值时，压力开关输出电位信号。

在工程机械行业，控制用的先导压力油源压力通常在4-5兆帕，各先导阀处于全开状态下，其输出的先导压力为4兆帕左右，在本实施例中，先导压力油源为先导泵，先导泵与各先导阀的进油端连接，为先导阀供油。

以下以先导阀处于全开状态下输出压力为4兆帕、直通式减压阀处于减压状态时若进油口压力为4兆帕出油口压力为2兆帕为例说明本实施例中控制器识别工况的过程。在先导阀处于半行程开口情形下，挖掘机属于微动情形，微动工况不在本发明识别范围之内。

附属属具动作、左行走动作和右行走动作，依据三种动作是否发生具有八种情形。由于三种动作都是由脚踩踏踏板进行，因此八种情形中有些情形不会发生，例如若同时进行附属属具动作、左行走动作、右行走动作则需要三只脚操作，因此这种情形不会发生。附属属具动作和右行走动作都是由右脚踩踏踏板进行，因此在挖掘机上不会出现附属属具动作和右行走动作不会同时出现。另外，处于安全考虑，挖掘机行走时一般不进行附属属具动作，因此附属属具动作和左行走动作一般不会同时出现，另外在挖掘机上，附属装置和右行走马达都是与第二主泵供油，左行走马达由第一主泵供油，左行走动作和右行走动作同时发生时和左行走动作和附属属具动作同时发生时都需要对第一主泵和第二主泵进行最大流量控制，从对主泵控制的角度考虑，两种情形是一样的，可视为一种情形。

八种情形除去上述三种情形，其余五种情形的识别过程如下：

1、只进行附属属具动作。附属先导阀11被操作而处于全开状态，其一个先导输出油口输出的先导压力(4兆帕)经第一梭阀21和第四梭阀24传递至第四梭阀24的出油端，第一压力传感器31将第四梭阀出油端此时的压力转化为4兆帕压力电信号传输给控制器40。左行先导阀13和右行先导阀12不被操作，其不具有先导压力输出，右行控制主阀处于中位，泄压油路53处于导通，第五梭阀25的第二进油端不具有先导压力输入，第二压力传感器32向控制器传递零压力电信号。控制程序设定，若控制器接收到第一压力传感器传递的4兆帕压力电信号和第二压力传感器传递的零压力电信号时推定为只有附属属具动作。

2、只进行右行走动作。右行先导阀被操作而处于全开状态，其输出的先导压力(4兆帕)经第二梭阀传递至直通式减压阀的进油端。左行先导阀不被操作，其不具有先导压力油输出并传递至直通式减压阀的液控端，直通式减压阀工作于减压状态，直通式减压阀出油口压力为2兆帕。由于附属先导阀不被操作而不具有先导压力油输出，因此直通式减压阀输出的2兆帕压力传递至第四梭阀出油端，第一压力传感器向控制器传递2兆帕压力电信号。由于右行控制主阀不在中位，泄压油路处于截止状态，第五梭阀的第二进油端能够建立起压力4兆帕左右的静态压力，该压力信号经第五梭阀的出油端输出，被第二压力传感器转化为4兆帕压力电信号传递给控制器。控制程序设定，若控制器接收到第一压力传感器传递的2兆帕压力电信号和第二压力传感器传递的4兆帕压力电信号时推定为只有右行走动作。

3、只进行左行走动作。左行先导阀被操作而处于全开状态，其输出的先导压力经第三梭阀和第五梭阀传递至第五梭阀的出油端，第二压力传感器将该先导压力转化为4兆帕压力电信号传递给控制器。附属先导阀和右行先导阀不被操作，不具有先导压力油输出，第一压力传感器向控制器传递的是零压力电信号。控制程序设定，若控制器接收到第一压力传感器传递的零压力电信号和第二压力传感器传递的4兆帕压力电信号时推定为只有左行走动作。

4、左行走动作和右行走动作同时进行(不进行附属属具动作)，左行先导阀和右行先导阀被操作而处于全开状态，直通式减压阀处于直通状态，右行先导阀输出的先导压力经直通式减压阀和第四梭阀传递至第四梭阀的出油端，第一压力传感器将该先导压力转化为4兆帕压力电信号传递给控制器，第二压力传感器将左行先导阀经第三梭阀和第五梭阀传递出的先导压力转化为4兆帕压力电信号传递给控制器。控制程序设定，若控制器接收到第一压力传感器传递的4兆帕压力电信号和第二压力传感器传递的4兆帕压力电信号时推定为左行走动作和右行走动作同时进行。

5、所有附属属具动作、左行走动作、右行走动作都不进行，各梭阀均不输出先导压力，右行控制主阀处于中位，泄压油路处于导通状态，第五梭阀的第二进油端的压力为零，因此第一压力传感器和第二压力传感器向控制器传递的均为零压力电信号。控制程序设定，若控制器接收到第一压力传感器和第二压力传感器传递均为零压力电信号时推定为无动作。

本发明实施例中，通过上述对附属属具动作、左行走动作和右行走动作的识别，再结合挖掘机上部车身的其他动作对挖掘机的整机工况进行识别。在进行三个用脚操作进行的动作使用两个压力传感器，相应的只占用控制器两个接口针脚，相对现有技术减少一个针脚占用。

在挖掘机上，直通式减压阀在减压状态下的出油口压力设定范围可以设定在1兆帕至2兆帕之间，使得直通式减压阀在减压状态下传递至第四梭阀出油端的压力与其他动作时传递至第四梭阀出油端的压力进行区分。

Claims (5)

1.一种挖掘机工况识别系统，包括控制器、附属先导阀、右行先导阀、左行先导阀、先导液控端与右行先导阀连接的右行控制主阀、先导液控端与附属先导阀连接的附属控制主阀、先导压力油源，其特征在于还包括与控制器连接的压力传感器和压力感应装置、直通式减压阀、与右行控制主阀阀杆联动的泄压油路；附属先导阀的两先导输出油口与第一梭阀的两进油端连接、右行先导阀的两先导输出油口与第二梭阀的两进油端连接、左行先导阀的两先导输出油口与第三梭阀的两进油端连接，第四梭阀的两进油端分别与第一梭阀的出油端和直通式减压阀的出油口连接，直通式减压阀的进油口与第二梭阀的出油端连接；所述第三梭阀的出油端同时与所述直通式减压阀的控制端和第五梭阀的第一进油端连接；所述第五梭阀的第二进油端经阻尼孔与先导压力油源连接；所述泄压油路的两端分别与第五梭阀的第二进油端和液压油箱连接，所述泄压油路在右行控制主阀处于中位时导通、在右行控制主阀处于左右位时处于截止；所述压力传感器配置于检测第四梭阀出油端压力，压力感应装置配置于检测第五梭阀出油端压力；所述控制器依据压力传感器和压力感应装置的检测信号识别挖掘机的行走与附属工况。

2.根据权利要求1所述的挖掘机工况识别系统，其特征在于所述右行控制主阀和附属控制主阀的进油主油路与同一主泵泵口连接。

3.根据权利要求1所述的挖掘机工况识别系统，其特征在于所述压力感应装置为压力开关或压力传感器。

4.根据权利要求1所述的挖掘机工况识别系统，其特征在于所述直通式减压阀在减压状态下出油口的压力设定值为1-2兆帕。

5.一种挖掘机，其特征在于具有权利要求1至4中任一项所述的挖掘机工况识别系统。