CN201606154U - 混凝土泵及其发动机油门控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发动机油门控制装置，包括线性油门驱动器、输入装置和控制器；该线性油门驱动器具有直流电机、丝杆、伸缩杆和位移传感器；直流电机驱动丝杆转动进而驱动伸缩杆相对于丝杆产生轴向位移；伸缩杆的外端部通过第一软轴与油门拉杆连接，以便于带动油门拉杆同步位移；位移传感器用于检测并输出丝杆位移信号；输入装置用于输入发动机的目标转速信号；控制器用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号，并根据预设的发动机转速和丝杆位移的关系表，输出驱动信号至所述直流电机的控制信号接收端，以控制所述丝杆的实际位移和与目标发动机转速对应的丝杆位移相一致。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该发动机油门控制装置的混凝土泵。

Description

混凝土泵及其发动机油门控制装置

技术领域

本实用新型涉及发动机油门控制技术，具体涉及一种发动机油门控制装置及具有该控制装置的混凝土泵。

背景技术

混凝土泵作为一种高效率的混凝土泵送机械，广泛应用于高层建筑、煤矿、矿山、隧道、铁路、公路、桥涵、港口、水利、电力、国防工程等混凝土工程。其通过管道将混凝土连续压送到浇注现场，具有较好的机动灵活性。

实际工作中，混凝土泵需要根据不同的施工条件，进行不同的发动机功率输出；因此，对发动机转速控制的精准性有一定的要求，同时对于发动机转速的稳定性也有较高的要求，以可靠地满足不同工况的实际需要。显然，如何针对发动机油门进行有效控制是保证发动机转速的精准性和稳定性的基础。

现有的混凝土泵采用步进电机直接对发动机油门进行控制，其控制方式为开环控制，主要由控制器对步进电机的步进角个数进行控制。然而，受步进电机自身工作原理的限制，步进电机工作时会发生丢步或堵转，也就是说，给步进电机的脉冲输入信号未必完全都能转化为与步进电机相应的拉杆行程，无法精准地控制电机拉杆的实际行程，从而导致发动机转速无法精准控制。此外，控制器需要实时地根据发动机转速的测量信号调节步进电机的伸缩，显然，由于其控制方式为开环控制，发动机的转速控制过程包括相应的调节过程；即，其转速必然有一定的波动过程，从而影响整个泵送工作的稳定性，存在工作效果不够理想的问题。

有鉴于此，亟待针对混凝土泵的发动机油门控制技术进行优化设计，以有效提高发动机转速控制的精准性和稳定性。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种发动机油门控制装置，以有效提高发动机转速控制的精准性和稳定性。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该发动机油门控制装置的混凝土泵。

本实用新型提供的发动机油门控制装置，包括线性油门驱动器、输入装置和控制器；其中，所述线性油门驱动器具有直流电机、丝杆、伸缩杆和位移传感器；所述直流电机驱动丝杆转动，且所述伸缩杆的内端部与所述丝杆的端部螺纹配合，以便于所述丝杆驱动伸缩杆相对于丝杆产生轴向位移；所述伸缩杆的外端部通过第一软轴与油门拉杆连接，以便于带动油门拉杆同步位移；所述位移传感器用于检测并输出丝杆位移信号；所述输入装置用于输入发动机的目标转速信号；所述控制器用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号，并根据预设的发动机转速和丝杆位移的关系表，输出驱动信号至所述直流电机的控制信号接收端，以控制所述丝杆的实际位移与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移相一致。

优选地，所述控制器具体包括信号接收单元、存储单元、判断单元和驱动信号输出单元；其中，所述信号接收单元用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号；所述存储单元用于存储预设的发动机转速和丝杆位移的关系表；所述判断单元用于根据所述丝杆位移信号与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移是否一致为判断条件，获取是否调节丝杆位移的判断结果；所述驱动信号输出单元用于根据是否调节丝杆位移的判断结果，输出相应的控制信号至所述直流电机的控制信号接收端。

优选地，所述线性油门驱动器的直流电机输出轴与丝杆平行设置，且两者之间设置有齿轮传动机构。

优选地，所述输入装置具体为转速调节旋钮。

优选地，还包括手动油门执行器，其通过第二软轴与所述油门拉杆连接。

优选地，所述第一软轴和第二软轴均由钢丝绳芯和塑料外壳套装而成；其中，每根软轴的钢丝绳芯的两端经塑料外壳伸出后，一端分别与所述线性油门驱动器的伸缩杆外端部和手动油门执行器连接，另一端分别与油门拉杆连接。

优选地，每个塑料外壳的两端分别设置有软轴长度调节装置。

优选地，所述软轴长度调节装置具体包括固定板和两个螺母；所述固定板具有中心通孔，用于穿装相应塑料外壳；所述两个螺母分别设置于所述固定板的两侧且分别与所述塑料外壳螺纹连接。

优选地，所述控制器输出的驱动信号为脉冲宽度调制信号。

本实用新型提供的混凝土泵，包括发动机和如前所述的发动机油门控制装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的发动机油门控制装置在整个调速过程中，控制器始终对位移传感器信号进行数据处理分析，并控制直流电机的转动及转动速度，从而使其丝杠微动到与目标发动机转速相对应的预定位置，以调节发动机油门拉杆进而控制发动机转速，满足不同的发动机功率输出要求。本实用新型的控制路径具体如下：控制器→直流电机→丝杠→位移传感器→控制器，其过程形成一个闭环控制系统；同时，由于操作者可通过输入装置输入当前工况下发动机的目标转速，从而可基于预设的关系表确定丝杠的理论位移长度，因此，在整个发动机调速过程中，控制器始终对位移传感器信号进行数据处理分析，并以此来控制直流电机的运行状态，其转速调节精度较为精确，无需对发动机转速作进一步调整，可有效保证发动机转速控制的稳定性。

在本实用新型的优选方案中增设有手动驱动机构。如此设计，大大提高了本实用新型的适应性，也就是说，在控制器驱动方式出现故障时或不需要精准转速调节时，可以启动手动油门执行器进行发动机转速控制。

在本实用新型的另一优选方案中，直流电机的驱动方式采用了直流脉宽调节技术。这样，当丝杠位置接近预定理论位移长度时，控制器通过控制直流电机的脉宽比，可以使得其转速降低，从而丝杠能够缓慢移动到指定位置，以减少由于丝杠移动过快而产生的惯性冲击。本方案可进一步确保发动机转速控制的精准性、稳定性。

本实用新型提供的发动机油门控制装置可适用于不同的工程机械，特别适用于混凝土泵。

附图说明

图1是具体实施方式中所述发动机油门控制装置的组成框图；

图2是具体实施方式中所述线性油门驱动器的整体结构示意图；

图3是具体实施方式中所述控制器的单元框图；

图4是具体实施方式中所述发动机油门控制装置的整体结构示意图；

图5示出了实施方式中所述第一软轴与调节装置之间的装配关系示意图；

图6示出了调节后的油门开关状态示意图；

图7是具体实施方式中所述混凝土泵的整体结构示意图。

图中：

线性油门驱动器1、直流电机11、丝杆12、伸缩杆13、位移传感器14、蜗轮件141、齿轮传动机构15、控制器2、信号接收单元21、存储单元22、判断单元23、信号输出单元24、油门拉杆3、第一软轴4、钢丝绳芯41、塑料外壳42、固定板43、螺母44、输入装置5、手动油门执行器6、第二软轴7。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种发动机油门控制装置，通过油门操纵的精准程度来提高发动机运行的稳定性，并且能够根据不同工况精确的控制发动机转速，使得其发动机能够进行不同的发动机功率输出。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图1，该图是本实施方式所述发动机油门控制装置的组成框图。

该发动机油门控制装置包括线性油门驱动器1、输入装置5和控制器2；其中，线性油门驱动器1主要包括直流电机11、丝杆12、伸缩杆13和位移传感器14；该装置控制路径具体如下：控制器→直流电机→丝杠→位移传感器→控制器，其过程形成一个闭环控制系统。为了能够清楚的阐述所述发动机油门控制装置的控制原理，本文首先详细说明该线性油门驱动器1的具体组成和连接关系。

请一并参见图2，该图示出了本实施方式所述线性油门驱动器1的整体结构示意图。应当理解，图2所示仅为线性油门驱动器的优选方案，而非限制本实用新型请求保护的范围。

如图2所示，丝杆12通过直流电机11的驱动而转动，两者之间通过齿轮传动机构15建立起动力传动关系，同时可以实现直流电机11输出轴与丝杆12平行设置，以利于控制传动比及外形尺寸。实际上，不局限于图中所示采用两级外啮合齿轮传动机构。

与丝杆12同轴设置有伸缩杆13，该伸缩杆13的内端部具有与丝杆12相配合的内螺纹。伸缩杆13的外端部通过第一软轴4与发动机的油门拉杆3连接；这样，伸缩杆13在丝杆12驱动下产生轴向位移的同时带动油门拉杆3同步位移，从而实现对发动机转速的控制。具体而言，伸缩杆13的内端部可以设置具有内螺纹的螺母，也可以将内螺纹设置在伸缩杆13本体上，只要满足使用需要均可。

位移传感器14用于检测并输出丝杆12的位移信号；图中所示，位移传感器14具体为位移检测电位计，其上具有与丝杆12相配合的蜗轮件141，以便于获取丝杆12的实际位移参数。

如图1所示，输入装置5用于输入发动机的目标转速信号，该输入装置5具体为转速调节旋钮，其应用普通电位计的工作原理。实际应用时，操作者可转动该旋钮确定目标发动机转速，即该旋钮从小到大旋转(连续变化)时，发动机转速会从最小怠速到最大怠速线性变化，也就是说该旋钮处在某个位置时，有一个确定且唯一的转速和它相对应。同理，输入装置5亦不局限于采用调节旋钮，只要满足使用需要均可。

控制器2用于接收通过转速调节旋钮输入的目标转速信号和位移传感器14检测到的丝杆位移信号，并根据预设的发动机转速和丝杆位移的关系表，输出驱动信号至所述直流电机的控制信号接收端，以控制所述丝杆的实际位移与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移相一致。具体地，请参见图3，该图示出了控制器2的单元框图，该控制器2具体包括：信号接收单元21、存储单元22、判断单元23和驱动信号输出单元24；其中，信号接收单元21用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号；存储单元22用于存储预设的发动机转速和丝杆位移的关系表；判断单元23用于根据所述丝杆位移信号与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移是否一致为判断条件，获取是否调节丝杆位移的判断结果；驱动信号输出单元24用于根据是否调节丝杆位移的判断结果，输出相应的控制信号至所述直流电机11的控制信号接收端。

优选地，控制器2输出的驱动信号为脉冲宽度调制(PWM)信号。这样，当丝杠位置接近预定理论位移长度时，控制器通过控制直流电机的脉宽比，可以使得其转速降低，从而丝杠能够缓慢移动到指定位置，以减少由于丝杠移动过快而产生的惯性冲击。具有调速平稳、范围大、节能的优点。

控制器驱动方式可有效实现智能控制和节能的目的，然而，设备在使用过程中难免会出现电气故障，而无法完成相应的操作控制，影响正常的作业。特别是，对于混凝土泵来说，当其无法正常工作达三小时，混凝土就开始凝固，从而给用户带来无法估量的损失。

为此，本方案还增设有用于应急处理的手动驱动机构，请参见图4，该图是所述发动机油门控制装置的整体结构示意图。手动油门执行器6通过第二软轴7与油门拉杆3连接；这样，当出现不可避免的电气故障时，操作者可操作手动油门执行器6完成作业；而控制器驱动方式处于工作状态时，只需将第二软轴7处于松弛状态即可。优选地，手动油门驱动器具有自锁功能，以停留在任意位置实现发动机的全程调速。

另外，在前述装配关系中不可避免的会存在装配误差，为便于进行发动机油门拉杆的装配调试，本方案还设置有用于调节第一软轴4和第二软轴7的长度调节装置。具体请参见图5，该图示出了第一软轴与调节装置之间的装配关系示意图。

如图4所示，第一软轴4和第二软轴5均由钢丝绳芯41和塑料外壳42套装而成。如图5所示，软轴的钢丝绳芯41的两端经塑料外壳42伸出后，一端与线性油门驱动器1的伸缩杆13外端部连接，另一端与油门拉杆3连接。需要说明的是，第二软轴7与相关部件之间的连接关系与第一软轴4完全相同，故图中未示出。

如图所示，塑料外壳42的两端分别设置有软轴长度调节装置；该软轴长度调节装置具体包括固定板43和两个螺母44；固定板43具有中心通孔(图未示)，用于穿装相应塑料外壳42；两个螺母44分别设置于固定板43的两侧且分别与塑料外壳42螺纹连接。需要调节软轴的长度时，首先松开两个螺母44，调节软轴至理想位置后，再旋紧两个螺母44，从而完成发动机油门拉杆3初始位置的调整。具体请一并结合图6，该图示出了调节后的油门开关状态示意图。

在此基础上，本实施方式还提供一种具有前述发动机油门控制装置的混凝土泵，可有效提高其发动机转速控制的精准性和稳定性。请参见图7，该图示出了所述混凝土泵的整体结构示意图。

特别说明的是，该混凝土泵的其它主要功能部件与现有技术完全相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文未予赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.发动机油门控制装置，其特征在于，包括：

线性油门驱动器，具有直流电机、丝杆、伸缩杆和位移传感器；所述直流电机驱动丝杆转动，且伸缩杆的内端部与所述丝杆的端部螺纹配合，以便于所述丝杆驱动伸缩杆相对于丝杆产生轴向位移；所述伸缩杆的外端部通过第一软轴与油门拉杆连接，以便于带动油门拉杆同步位移；所述位移传感器用于检测并输出丝杆位移信号；

输入装置，用于输入发动机的目标转速信号；和

控制器，用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号，并根据预设的发动机转速和丝杆位移的关系表，输出驱动信号至所述直流电机的控制信号接收端，以控制所述丝杆的实际位移与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移相一致。

2.根据权利要求1所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述控制器具体包括：

信号接收单元，用于接收所述目标转速信号和丝杆位移信号；

存储单元，用于存储预设的发动机转速和丝杆位移的关系表；

判断单元，用于根据所述丝杆位移信号与所述关系表中的与目标发动机转速对应的丝杆位移是否一致为判断条件，获取是否调节丝杆位移的判断结果；

驱动信号输出单元，用于根据是否调节丝杆位移的判断结果，输出相应的控制信号至所述直流电机的控制信号接收端。

3.根据权利要求1或2所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述线性油门驱动器的直流电机输出轴与丝杆平行设置，且两者之间设置有齿轮传动机构。

4.根据权利要求3所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述输入装置具体为转速调节旋钮。

5.根据权利要求4所述的发动机油门控制装置，其特征在于，还包括：

手动油门执行器，通过第二软轴与所述油门拉杆连接。

6.根据权利要求5所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述第一软轴和第二软轴均由钢丝绳芯和塑料外壳套装而成；其中，每根软轴的钢丝绳芯的两端经塑料外壳伸出后，一端分别与所述线性油门驱动器的伸缩杆外端部和手动油门执行器连接，另一端分别与油门拉杆连接。

7.根据权利要求6所述的发动机油门控制装置，其特征在于，每个塑料外壳的两端分别设置有软轴长度调节装置。

8.根据权利要求7所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述软轴长度调节装置具体包括：

固定板，具有中心通孔，用于穿装相应的塑料外壳；和

两个螺母，分别设置于所述固定板的两侧且分别与所述塑料外壳螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的发动机油门控制装置，其特征在于，所述控制器输出的驱动信号为脉冲宽度调制信号。

10.混凝土泵，包括发动机，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的发动机油门控制装置。

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