CN203144876U

CN203144876U - 铣刨机行走机构的控制系统及铣刨机

Info

Publication number: CN203144876U
Application number: CN 201320135310
Authority: CN
Inventors: 龚敬; 喻刚; 程德军; 王震
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2023-03-22

Abstract

本实用新型提供了一种铣刨机行走机构的控制系统及铣刨机。该铣刨机的行走机构包括：发动机、液压泵、多个行走马达以及履带，其中，发动机驱动液压泵供给液压油，多个行走马达分别驱动对应的履带，多个行走马达的油路并联并与液压泵连接，该铣刨机行走机构的控制系统包括：多个转速传感器，分别设置在对应的行走马达上，用于测量对应的行走马达的转速；速度传感器，设置在铣刨机的机架上，用于测量铣刨机的行进速度；控制器，与多个转速传感器和速度传感器分别连接，用于根据行走马达的转速和行进速度控制液压泵的排量。利用本新型的技术方案，自动调节行走速度，从而有效降低了履带板的磨损，同时也降低操作人员的工作强度。

Description

铣刨机行走机构的控制系统及铣刨机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种铣刨机行走机构的控制系统及铣刨机。

背景技术

路面铣刨机作为一种路面养护的专用设备，一般用于公路及城市道路、机场等大面积铣削破碎作业及对水泥混凝土路面进行拉毛作业等。

图1是路面铣刨机的侧面视图，如图所示，目前大型铣刨机采用四条履带作为行走驱动机构。铣刨机构随车体行进对路面进行作业。为了提高整机功率的利用率，目前大多数冷铣刨机的铣刨装置采用机械式传动。行走机构采用液压传动，一般为单泵多马达配置。即发动机驱动一液压泵，多条履带上的行走马达的油路并联，并与液压泵连接，组成闭式回路，也就是一个液压泵同时向多个行走马达供给液压油，通常机器施工时为了获得大的驱动力，马达处于最大排量的位置，此时铣刨机的行驶速度通过改变泵的控制电流来改变。最常见的铣刨机一般使用4条履带作为行走机构。

但是铣刨机工作的路面的老化、损坏程度并不是完全相同的，这些不同将引起机器外部阻力的变化。这些变化将使得铣刨机的履带的附着性能出现变动，导致履带在工作过程的滑转率出现变化，即铣刨机履带随着路面情况的变化，在某一段路面工作时履带滑转率大，而另一段路面工作时履带滑转率小。然而，在进行铣刨作业时，发动机转速一般固定在某一转速点。为了充分发挥机器的生产能力，操作人员一般将机器工作速度控制于一个比较高的水平，然后根据实际发动机掉速情况和履带滑转情况来调节机器行走速度，这种依靠操作人员经验和感觉来调节机器工作状态的方法不仅加大了操作人员的劳动强度，而且有很大的随意性，不能精确感知发动机转速和机器的滑转变化。

目前铣刨机行走应用的抗滑转的方法，一般是采用液压分流阀分流的方法，即在行走驱动液压回路中加装一个流量控制阀，流量控制阀有两个档位，平时处于自由流通的状态。当操作人员发现机器某条履带滑转严重时，切换流量控制阀档位，流量控制阀强制将液压油均匀地分配至四个马达，这样未打滑的马达依然可以获得流量发挥驱动力，牵引铣刨机前进。这种技术问题在于采用流量控制阀强制分流功能时，在阀上的压力损失大，造成不必要的发热，而且液压油强制均匀分配影响机器的转弯特性，此功能一般只在出现某履带严重滑转影响机器前进时才启动。

针对现有技术中铣刨机行走机构控制系统在履带严重滑转时强制控制液压油均匀分配导致压力损失大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种铣刨机行走机构的控制系统及铣刨机，以解决现有技术中铣刨机行走机构控制系统在履带严重滑转时强制控制液压油均匀分配导致压力损失大的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种铣刨机行走机构的控制系统。其中，铣刨机的行走机构包括：发动机、液压泵、多个行走马达以及履带，其中，发动机驱动液压泵供给液压油，多个行走马达分别驱动对应的履带，多个行走马达的油路并联并与液压泵连接，本实用新型提供的铣刨机行走机构的控制系统包括：多个转速传感器，分别设置在对应的行走马达上，用于测量对应的行走马达的转速；速度传感器，设置在铣刨机的机架上，用于测量铣刨机的行进速度；控制器，与多个转速传感器和速度传感器分别连接，用于根据行走马达的转速和行进速度控制液压泵的排量。

进一步地，本实用新型提供的铣刨机行走机构的控制系统包括：第一转向测量传感器，与控制器连接，用于测量铣刨机前履带的转向角度并将前履带的转向角度发送给控制器。

进一步地，上述第一转向测量传感器为位移传感器，设置在前履带的转向油缸上，通过测量前履带的转向油缸的活塞杆位移确定前履带的转向角度。

进一步地，上述第一转向测量传感器还可以为角度传感器，设置铣刨机的前桥上，用于测量前履带的转向角度。

进一步地，本实用新型提供的铣刨机行走机构的控制系统还包括：第二转向测量传感器，与控制器连接，用于测量铣刨机后履带的转向角度并将后履带的转向角度发送给控制器。

进一步地，上述速度传感器为全球定位系统GPS，利用该GPS的定位信息得到铣刨机的行进速度。

进一步地，速度传感器为超声波测距装置，利用该超声波测距装置安装位置至参照物的距离得到铣刨机的行进速度。

进一步地，速度传感器为红外测距装置，利用该红外测距装置安装位置至参照物的距离得到铣刨机的行进速度。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种铣刨机。该铣刨机包括行走机构及该行走机构的控制系统，行走机构包括：发动机、液压泵、多个行走马达以及履带，其中，发动机驱动液压泵供给液压油，多个行走马达分别驱动对应的履带，多个行走马达的油路并联，并与液压泵连接，其特征在于，行走机构的控制系统为上述任一种所述的铣刨机行走机构的控制系统。

进一步地，上述行走机构包括4条履带和4个行走马达，所述行走机构的控制系统中的控制器，分别与4个转速传感器连接。

应用本实用新型的技术方案，本实用新型的技术方案利用多个转速传感器测量得到行走马达转速，从而可得到对应链轮的实际滚动速度，结合速度传感器测量得到的铣刨机的行进速度可以计算得出行走机构的实际滑转率，控制器依据实际滑转率控制液压泵的排量，保证液压泵的排量与铣刨机工作环境匹配。通过以上结构达到了实时监控履带的滑转率的效果，并进一步当滑转率超过某一值时，自动调节行走速度，从而有效降低了履带板的磨损，同时也降低操作人员的工作强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是路面铣刨机的侧面视图；

图2是根据本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统一种优选方式的示意图；

图4是根据本实用新型的铣刨机行走机构控制系统工作流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种铣刨机行走机构控制系统，图2是根据本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统的示意图，如图2所示，该铣刨机的行走机构包括：发动机10、液压泵15、多个行走马达211、212、213、214以及履带12，其中，发动机10驱动液压泵15供给液压油，多个行走马达211、212、213、214分别驱动对应的履带12，多个行走马达211、212、213、214的油路并联，并与液压泵15连接。本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统具体包括：多个转速传感器201、202、203、204、分别设置在对应的行走马达上用于测量对应的行走马达的转速；也就是第一转速传感器201设置在第一行走马达211上以测量第一行走马达211的转速，第二转速传感器202设置在第二行走马达212上以测量第二行走马达212的转速，第三转速传感器203设置在第三行走马达213上以测量第三行走马达213的转速，第四转速传感器204设置在第四行走马达214上以测量第四行走马达214的转速。速度传感器101，设置在铣刨机的机架11上，用于测量铣刨机的实际行进速度；控制器14，与多个转速传感器201、202、203、204和速度传感器101分别连接，用于根据各行走马达的转速和铣刨机的行进速度控制液压泵15的排量。

本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统，利用多个转速传感器201、202、203、204测量得到行走马达211、212、213、214转速，从而链轮的滚动速度可以利用行走马达转速、结合传动比和履带链轮半径等参数计算得出，速度传感器101测量得到铣刨机的行进速度，根据该铣刨机的行进速度可以得出各条履带的行进速度，因此可以计算履带链轮的滚动速度与该履带的行进速度的比值，该比值即滑转率从而，可以利用行走马达的转速与铣刨机的行进速度计算得出滑转率大小。控制器14依据实际滑转率控制液压泵15的排量，保证液压泵15的排量与铣刨机工作环境匹配。通过以上结构达到了实时监控履带的滑转率的效果，并进一步当滑转率超过某一预设值时，自动调节行走速度，从而有效降低了履带板的磨损，同时也降低操作人员的工作强度。

由于铣刨机在转向时，内侧履带和外侧履带的行进距离实际上是不同的，在铣刨机的行进速度一定的情况下，转向外侧履带的行进速度大于铣刨机整体的行进速度，而转向内侧履带的行进速度小于铣刨机整体的行进速度，因此，在铣刨机转向时，仅仅通过速度传感器101测量得到铣刨机的行进速度得出各条履带的行进速度与实际的各履带的行进速度相比有误差，在测量得到转向角度的情况下，可以使用转向角度值对履带的行进速度进行修正计算，从而使滑转率更加准确。铣刨机转向时实际的各履带的行进速度可以根据速度传感器101在机架11上的所在位置到各履带的距离结合转向角度计算得出。

因此考虑到铣刨机除直线运动外，在实际工作中还有一些需要转向运行的情况，为了进一步减小控制的误差，此时得到各条履带12的实际行进速度还需要对铣刨机的转向角度进行测量，在这种情况下，本实施例的铣刨机行走机构的控制系统还可以包括：第一转向测量传感器301，与控制器14连接，用于测量铣刨机前履带的转向角度并将前履带的转向角度发送给控制器14。在实际工作时，铣刨机转向角度一般较小，此时只需前履带转向即可满足转向要求，因此只在铣刨机前履带处设置一个转向测量传感器，以简化计算。

上述第一转向测量传感器301可以为位移传感器，设置前履带的转向油缸上，通过测量前履带的转向油缸13的活塞杆位移确定前履带的转向角度。上述第一转向测量传感器301还可以直接使用设置在铣刨机前桥上的角度传感器来测量转向角度。

考虑到极少的转弯角度较大的情况，本实施例的铣刨机行走机构的控制系统还可以包括：第二转向测量传感器302，与控制器14连接，用于测量铣刨机后履带的转向角度并将后履带的转向角度发送给控制器14。从而在少数的转向角度较大，同时使用前后履带共同转向时，控制器同时获取两个转向测量传感器301、302测量到的转向角度，对履带12的实际行进速度进行计算。

上述速度传感器也存在多种形式，例如速度传感器101可以为GPS（Global Position System,全球定位系统）装置，利用该GPS的定位信息得到铣刨机的行进速度；也可以为红外测距装置，利用该红外测距装置安装位置至参照物的距离得到铣刨机的行进速度；还可以为超声波测距装置，利用该超声波测距装置安装位置至参照物的距离得到铣刨机的行进速度。

目前最常见的大型铣刨机包括4条履带，也就是2条前履带和2条后履带，每条履带由一个行走马达驱动，从而上述铣刨机行走机构的控制系统包括4个转速传感器201、202、203、204，每个转速传感器测量到一条履带的行走速度。控制器，分别与4个转速传感器连接，对4条履带的滑转率进行计算，以相应控制液压泵。

图3是根据本实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统一种优选方式的示意图，在图中，速度传感器101，装配在机架上合适的位置，用来测量铣刨机实际工作速度。转速传感器201、202、203、204为行走转速传感器，分别装配在行走马达211、212、213、214上直接测量对应马达的转速ω₁、ω₂、ω₃、ω₄。位移传感器301、302，装配在转向油缸上，根据此信号可以判断是否处于转向状态并计算出转向角度α1、α2。控制器14，内部有基于机器的固有参数如减速比、链轮半径等，并预存有最佳滑转率数值δ₀作为行走机构滑转率控制的目标值。

铣刨机行走机构控制系统的工作流程为：铣刨机行进时，装配于机架上的速度传感器101将机器的实际行驶速度测量出来，控制器14每一个程序周期读取一次。此速度传感器101一般转配于机架11上不容易被干扰的位置，能准确反应实际铣刨机的行进速度。

装配于行走马达上的转速传感器201、202、203、204用来准确获取行走马达的实际转速，此转速经控制器换算，可得出每条履带的滚动速度，目前的液压马达基本都能提供集成的转速传感器，这种传感器直接转配在马达上，抗干扰能力强。

与此同时，控制器14将读取转向传感器的测量结果，在实际铣刨机转向角度不大的情况下，只需获取前履带转向情况即可满足要求，从而简化计算。转向测量传感器301为油缸上的位移传感器，通过测量转向油缸13活塞杆位移来换算出转向角度。

以下结合铣刨机行走机构控制系统的工作流程图对本实施例的铣刨机行走机构控制系统的工作过程进行介绍，图4是根据本实用新型的铣刨机行走机构控制系统工作流程图，在图4中，在一个检测周期内，控制器14读取了各传感器信号后通过算法将四履带的速度拟合成整机速度，此速度即理论速度，然后将此理论速度与机器速度传感器测得的实际行进速度按滑转率计算公式计算出实际滑转率δ，再与控制器内事先存储的最佳滑转率δ₀进行比较，当实际滑转率δ大于最佳滑转率δ₀时，说明铣刨机行走机构负载过大，履带打滑严重，控制器14将调节行走泵的控制电流，适当降低工作速度。

本实施例的铣刨机行走机构控制系统具有速度传感器，其形式多样，能准确测量出机器的实际行进速度；转速传感器，能测量出履带驱动链轮的实际滚动转速；转向角度传感器，能测量出机器的实际转向角度；控制器可以使是与别的控制功能共用的控制器，能将上面所述的测量数据进行计算、比较并输入控制指令控制机器工作速度。

应用实用新型实施例的铣刨机行走机构控制系统，可以利用多个转速传感器测量得到行走马达转速，从而可得到对应链轮的实际滚动转速，结合速度传感器测量得到的铣刨机的行进速度可以得出行走机构的实际滑转率，控制器依据实际滑转率控制液压泵的排量，保证液压泵的排量与铣刨机工作环境匹配。通过以上结构达到了实时监控履带的滑转率的效果，并进一步当滑转率超过某一值时，自动调节行走速度，从而有效降低了履带板的磨损，同时也降低操作人员的工作强度。

本实用新型中出现传感器、控制器、装置均为具有一定形状，占据一定空间的硬件设备，本实用新型中所实现的功能均为以上硬件设备依靠自身结构和连接关系实现。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种铣刨机行走机构的控制系统，所述铣刨机的行走机构包括：发动机、液压泵、多个行走马达以及履带，其中，所述发动机驱动所述液压泵供给液压油，所述多个行走马达分别驱动对应的履带，所述多个行走马达的油路并联并与所述液压泵连接，其特征在于，包括：

多个转速传感器，分别设置在对应的行走马达上，用于测量对应的行走马达的转速；

速度传感器，设置在所述铣刨机的机架上，用于测量所述铣刨机的行进速度；

控制器，与所述多个转速传感器和所述速度传感器分别连接，用于根据所述行走马达的转速和所述行进速度控制所述液压泵的排量。

2.根据权利要求1所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，还包括：

第一转向测量传感器，与所述控制器连接，用于测量所述铣刨机前履带的转向角度并将所述前履带的转向角度发送给所述控制器。

3.根据权利要求2所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，所述第一转向测量传感器为位移传感器，设置在所述前履带的转向油缸上，通过测量所述前履带的转向油缸的活塞杆位移确定所述前履带的转向角度。

4.根据权利要求2所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，所述第一转向测量传感器为角度传感器，设置所述铣刨机的前桥上，用于测量所述前履带的转向角度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，还包括：

第二转向测量传感器，与所述控制器连接，用于测量所述铣刨机后履带的转向角度并将所述后履带的转向角度发送给所述控制器。

6.根据权利要求1所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，

所述速度传感器为全球定位系统GPS，利用该GPS的定位信息得到所述铣刨机的行进速度。

7.根据权利要求1所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，

所述速度传感器为超声波测距装置，利用该超声波测距装置安装位置至参照物的距离得到所述铣刨机的行进速度。

8.根据权利要求1所述的铣刨机行走机构的控制系统，其特征在于，

所述速度传感器为红外测距装置，利用该红外测距装置安装位置至参照物的距离得到所述铣刨机的行进速度。

9.一种铣刨机，包括行走机构及该行走机构的控制系统，所述行走机构包括：发动机、液压泵、多个行走马达以及履带，其中，所述发动机驱动所述液压泵供给液压油，所述多个行走马达分别驱动对应的履带，所述多个行走马达的油路并联，并与所述液压泵连接，其特征在于，所述行走机构的控制系统为权利要求1至8中任一项所述的铣刨机行走机构的控制系统。

10.根据权利要求9所述的铣刨机，其特征在于，所述行走机构包括4条履带和4个行走马达，所述行走机构的控制系统中的控制器，分别与4个所述转速传感器连接。