CN115596033B - 一种装载机节能传动控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装载机节能传动控制系统，包括：差速器、变速箱、发动机、前驱动桥、后驱动桥、传动轴、处理器、工作装置状态检测单元和发动机状态检测单元，差速器上设有差速锁，差速器设置在变速箱的输出轴上，并位于前驱动桥和后驱动桥之间，变速箱和发动机连接，前驱动桥和后驱动桥通过传动轴和差速器连接；处理器设置在装载车的车体上，和差速器相互通讯；工作装置状态检测单元设置在装载机轮体上，和处理器相互通讯；发动机状态检测单元包括：油量检测模、位移传感器和输出油量检测模块，用于判断装载机工作装置所在的状态，本发明根据工作装置的挖掘状态，给驱动轮分配合理驱动力，更加节油。
Description
技术领域
本发明涉及装载机动能控制技术领域，具体是一种装载机节能传动控制系统及其方法。
背景技术
传统装载机的四轮驱动方式一般为：前桥与后桥通过分动箱，实现前后轮同时驱动，使得装载机能获得最大附着力，实现最大驱动力输出。
普通装载机为四轮驱动，动力传递路径：发动机→变速箱→分动器→前后桥。这样的传动系统，可使前后桥同时驱动得到动力，但没有动力的分配变化，无法根据装载机的实际工况变化，进行动力分配，无法节约燃油，同时还会因为该系统的原因会浪费燃油。
在装载机满载工作时，需要最大驱动力输出；而大多数时间，装载机不需要最大驱动力输出，仅需要部分输出，不需要前桥与后桥同时输出。而在前后桥速度不一致时，还会存在功率损失，现有的装载机不能根据装载机在装载时的载荷对前桥和后桥的动力进行合理的分配，导致动力浪费，无法节约燃油。
发明内容
本发明的目的是提供一种装载机节能传动控制系统，以解决上述问题。
本发明的技术方案是：
一种装载机节能传动控制系统，包括：差速器，所述差速器上配设有差速锁，所述差速器设置在变速箱的输出轴上，并位于前驱动桥和后驱动桥之间，所述变速箱和发动机连接，所述前驱动桥和后驱动桥上均设有传动轴，并通过各自的传动轴和差速器连接；处理器，设置在所述装载机的车体上，和所述差速器相互通讯；工作装置状态检测单元，包括：多个速度传感器，多个所述速度传感器对应设置在装载机的轮体上，用于检测轮体转速，每个所述速度传感器和所述处理器相互通讯；发动机状态检测单元，包括：油量检测模、位移传感器和输出油量检测模块，所述油量检测模块设置在装载机发动机上，用于检测发动机油量，所述输出油量检测模块设置在油门踏板处，检测驾驶员踩下油门的行程，在指定行程位置，设有第一位移传感器，当到达预设位置，进行相应动作，所述油量检测模块和输出油量检测模块和所述处理器相互通讯，在油缸内部设置第二位移传感器，用于监测油缸行程，从而判断装载机工作装置所在的状态。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统还包括：手动控制单元，与所述处理器连接。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统还包括：停止控制系统，与处理器连接。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统中所述工作装置状态检测单元的操作方法包括以下步骤：
工作状态检测单元中的所述速度传感器每隔五秒检测一次前后轮速度，如果前后轮的速度不一致则差速锁的动作或保持差速锁起作用，使差速器失去作用，装载机工作装置处于挖掘位时，如果连续三次出现差速锁的动作或保持，时间延迟至三十秒后在检测，再连续三次出现差速锁的动作，时间延迟至三分钟，说明车辆处于较复杂工作环境，需要满负荷四轮驱动工作；
前后桥的速度一致时，则断开差速锁或保持断开状态，重新开始检测时，检测的时间重置，恢复到每隔五秒检测一次前后轮速度；
当装载机的工作装置处于挖掘位时，速度传感器每隔十秒检测一次前后轮速度，检测过程与挖掘位检测方法一致。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统中所述发动机状态检测单元的操作方法包括以下步骤：
同时检测装载机发动机的油量和输出油量的供给，发动机油量超过发动机的初始设定值时，工作效果不能满足操作员的需求，这时需要提供最大动力，差速锁工作，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，使车辆更好的进行铲掘作业或实现驾驶员的要求。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统中所述手动控制单元的操作方法包括以下步骤：
通过手动控制差速锁控制开关，关闭工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，并保持此状态三十分钟，如三十分钟之后操作人员没有再次打开差速锁，即手动控制失效，工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元继续工作。
更进一步的，在手动控制单元工作时，操作人员在一百分钟内，执行了三次手动控制，此时将手动控制单元工作状态的保持时间调整为六十分钟，操作人员如果在六十分钟后打开差速锁倒计时还原为三十分钟。
进一步的，一种装载机节能传动控制系统中所述停止控制系统的操作方法包括：人工关闭控制系统，使工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元不再进行检测与控制，直至发动机关机，当发动机再次启动后，状态重置，系统重新启动，发动机状态检测单元和工作状态检测单元重新开始检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、现有设计方案，使用分动器将动力传至前后驱动桥，全轮驱动，利于整机重量作为附着重量，使牵引力得以充分发挥，但全桥驱动的装载机在上下不平地面行驶或转向时，由于前、后驱动轮的滑转率不同会产生循环功率(所谓功率循环，也即寄生功率，是指各驱动车轮由于运动状态不一致而引起的功率损失)，会使传动零部件产生附加载荷及附加功率损失，加速轮胎的磨损，本发明通过在车辆轮边设置速度传感器，监测装载机行驶速度，并判断前后桥的速度，可在四轮驱动与两轮驱动之间自动切换，最大程度上减少功率损失，避免车辆在工作过程中，无法正常工作。
2、本发明通过设置位移传感器，检测工作装置的挖掘状态，根据工作装置的挖掘状态，自动切换动力的传递，利用差速器的特点将动力传递到负载较小的驱动桥，达到节约能源的目的，在传动系统中上增加差速锁，当一边驱动桥阻力较小时可能出现打滑，为控制车辆打滑的现象出现，使装载机四轮同时驱动车辆运动。
附图说明
图1为本发明差速器和前驱动桥和后驱动桥的位置结构示意图；
图2为本发明的装载机工作状态示意图；
图3为本发明控制系统的流程图。
其中，1、发动机，2、变速箱，3、差速器，4、前驱动桥，5、传动轴，6、后驱动桥，11、挖掘位，12、非挖掘位。
具体实施方式
下面结合附图1到附图3，对本发明的具体实施方式进行详细描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，本发明中涉及到的电路连接均采用常规的电路连接方式，不涉及到任何创新。
实施例
如图1到图3所示，一种装载机节能传动控制系统，包括：差速器3、变速箱2、发动机1、前驱动桥4、后驱动桥6、传动轴5、处理器、工作装置状态检测单元和发动机状态检测单元，在差速器3上配设有差速锁，差速锁的动作分为两种，启动差速锁或断开差速锁，如执行差速锁的断开动作，检测到差速锁已经断开，则保持，不需要执行断开指令；启动差速锁过程和断开过程类似，所述差速器3设置在变速箱2的输出轴上，并位于前驱动桥4和后驱动桥6之间，所述变速箱2和发动机1连接，所述前驱动桥4和后驱动桥6上均设有传动轴5，并通过各自的传动轴5和差速器3连接；处理器设置在所述装载机的车体上，和所述差速器相互通讯，用于传输记录数据；工作装置状态检测单元包括：多个速度传感器，多个所述速度传感器对应设置在装载机的轮体上，用于检测轮体转速，每个所述速度传感器和所述处理器相互通讯；发动机状态检测单元，包括：油量检测模、位移传感器和输出油量检测模块，所述油量检测模块设置在装载机发动机1上，用于检测发动机1油量，所述输出油量检测模块设置在油门踏板处，检测驾驶员踩下油门的行程，在指定行程位置，设有第一位移传感器，当到达预设位置，进行相应动作，所述油量检测模块和输出油量检测模块和所述处理器相互通讯，在油缸内部设置第二位移传感器，用于监测油缸行程，从而判断装载机工作装置所在的状态。
优选的，还包括：手动控制单元，与处理器连接，在实际的装载机工作过程中，如果驾驶员感觉动力不足或路面行驶泥泞，需要使用四轮驱动模式时，可以通过手动方式控制差速器，手动控制单元介入，执行差速锁动作，此时工作装置状态检测单元和发动机状态检测单元不进行其他检测，使装载机在手动操作的控制下，轮体驱动能够得到适宜的动力分配。
优选的，为了使每次启动发动机时，使工作装置状态检测单元和发动机状态检测单元的检测状态重置，还包括：停止控制系统，与处理器连接。
具体的，所述工作装置状态检测单元的操作方法包括以下步骤：
工作状态检测单元中的所述速度传感器每隔五秒检测一次前后轮速度，如果前后轮的速度不一致则差速锁的动作或保持差速锁起作用，使差速器失去作用，如图2所示，当装载机工作装置处于挖掘位1时，如果连续三次出现差速锁的动作或保持，时间延迟至三十秒后在检测，再连续三次出现差速锁的动作，时间延迟至三分钟，说明车辆处于较复杂工作环境，需要满负荷四轮驱动工作；
前后桥的速度一致时，则断开差速锁或保持断开状态，重新开始检测时，检测的时间重置，恢复到每隔五秒检测一次前后轮速度；
当装载机的工作装置处于挖掘位1时，速度传感器每隔十秒检测一次前后轮速度，检测过程与挖掘位检测方法一致。
具体的，所述发动机状态检测单元的操作方法包括以下步骤：
同时检测装载机发动机1的油量和输出油量的供给，发动机1油量超过发动机1的初始设定值时，可以设定是发动机额定功率的80％，工作效果不能满足操作员的需求，这时需要提供最大动力，差速锁工作，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，使车辆更好的进行铲掘作业或实现驾驶员的要求。
优选的，所述手动控制单元的操作方法包括以下步骤：
通过手动控制差速锁控制开关，关闭工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，并保持此状态三十分钟，如三十分钟之后操作人员没有再次打开差速锁，即手动控制失效，工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元继续工作。
优选的，在手动控制单元工作时，操作人员在一百分钟内，执行了三次手动控制，此时将手动控制单元工作状态的保持时间调整为六十分钟，操作人员如果在六十分钟后打开差速锁倒计时还原为三十分钟，手动控制后，执行差速锁动作，此时设定倒计时，不进行其他检测，等待倒计时完成，再开始进行系统的其他检测工作装置，发动机1油量，如果频繁进行手动控制，可以猜测驾驶员希望使用四轮驱动模式，可能原因是感觉动力不足或路面行驶泥泞，并且是长时间需要已连续3次，因此延迟等待时间。
具体的，停止控制系统的操作方法包括：人工关闭控制系统，使工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元不再进行检测与控制，直至发动机1关机，当发动机再次启动后，状态重置，系统重新启动，发动机状态检测单元和工作状态检测单元重新开始检测。
以上公开的仅为本发明的较佳地几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种装载机节能传动控制系统，其特征在于，包括：
差速器(3)，所述差速器(3)上配设有差速锁，所述差速器(3)设置在变速箱(2)的输出轴上，并位于前驱动桥(4)和后驱动桥(6)之间，所述变速箱(2)和发动机(1)连接，所述前驱动桥(4)和后驱动桥(6)上均设有传动轴(5)，并通过各自的传动轴(5)和差速器(3)连接；
处理器，设置在所述装载机的车体上，和所述差速器相互通讯；
工作装置状态检测单元，包括：多个速度传感器，多个所述速度传感器对应设置在装载机的轮体上，用于检测轮体转速，每个所述速度传感器和所述处理器相互通讯；
发动机状态检测单元，包括：油量检测模、位移传感器和输出油量检测模块，所述油量检测模块设置在装载机发动机上，用于检测发动机油量，所述输出油量检测模块设置在油门踏板处，检测驾驶员踩下油门的行程，在指定行程位置，设有第一位移传感器，当到达预设位置，进行相应动作，所述油量检测模块和输出油量检测模块和所述处理器相互通讯，在油缸内部设置第二位移传感器，用于监测油缸行程，从而判断装载机工作装置所在的状态；
手动控制单元，所述手动控制单元与所述处理器连接；
停止控制系统，所述停止控制系统和所述处理器连接；
所述工作装置状态检测单元中的所述速度传感器每隔五秒检测一次前后轮速度，如果前后轮的速度不一致则差速锁的动作或保持差速锁起作用，使差速器失去作用，装载机工作装置处于挖掘位1时，如果连续三次出现差速锁的动作或保持，时间延迟至三十秒后在检测，再连续三次出现差速锁的动作，时间延迟至三分钟，说明车辆处于较复杂工作环境，需要满负荷四轮驱动工作；
前后桥的速度一致时，则断开差速锁或保持断开状态，重新开始检测时，检测的时间重置，恢复到每隔五秒检测一次前后轮速度；
当装载机的工作装置处于挖掘位1时，速度传感器每隔十秒检测一次前后轮速度，检测过程与挖掘位检测方法一致。
2.根据权利要求1所述的一种装载机节能传动控制系统进行传动控制的方法，其特征在于，所述发动机状态检测单元的操作方法包括以下步骤：
同时检测装载机发动机的油量和输出油量的供给，发动机油量超过发动机的初始设定值时，工作效果不能满足操作员的需求，这时需要提供最大动力，差速锁工作，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，使车辆更好的进行铲掘作业或实现驾驶员的要求。
3.根据权利要求1所述的一种装载机节能传动控制系统进行传动控制的方法，其特征在于，所述手动控制单元的操作方法包括以下步骤：
通过手动控制差速锁控制开关，关闭工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元，实现四轮驱动提供车辆的最大附着力，并保持此状态三十分钟，如三十分钟之后操作人员没有再次打开差速锁，即手动控制失效，工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元继续工作。
4.根据权利要求3所述的一种装载机节能传动控制系统进行传动控制的方法，其特征在于，在手动控制单元工作时，操作人员在一百分钟内，执行了三次手动控制，此时将手动控制单元工作状态的保持时间调整为六十分钟，操作人员如果在六十分钟后打开差速锁倒计时还原为三十分钟。
5.根据权利要求1所述的一种装载机节能传动控制系统进行传动控制的方法，其特征在于，停止控制系统的操作方法包括：人工关闭控制系统，使工作装置状态检测单元与发动机状态检测单元不再进行检测与控制，直至发动机关机，当发动机再次启动后，状态重置，系统重新启动，发动机状态检测单元和工作状态检测单元重新开始检测。
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