CN206983657U - 一种水平自适应调节的液压独立悬架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水平自适应调节的液压独立悬架，液压系统包括动力泵、安全阀、油箱、三位四通比例换向阀、液控单向阀；动力泵出油口分为三路，第一路连接压力表，第二路连接安全阀以保证系统压力在设定的范围内，第三路的出口并联连接4个三位四通比例换向阀，三位四通比例换向阀为O型中位机能，在处于中位时，油路切断；车架的四个角上设置液压缸，四个边的中心位置设有水平传感器；控制系统与水平传感器、齿轮泵、三位四通比例换向阀信号连接。本实用新型水平自适应调节液压独立悬架可以使得车辆行驶在不平的路面时四个悬架独立实时自动调整车辆行驶姿态，保证车架水平，防止车辆侧倾，提高行驶安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液压自适应调节装置，具体来说，是一种水平自适应调节的液压独立悬架，属于液压控制技术领域。
背景技术
长期以来，我国部分地区由于地形复杂多变、地面起伏大、不规则、坡陡弯多等一系列客观现实，造成大量行走机械装备在该地区出现行驶困难、作业效率低、质量差、安全性低等水土不服的现象。阻碍该地区行走机械发展的主要障碍是现有悬架地型适应性差、易倾翻、安全系数低，不能根据地型起伏主动适应调整。
公布日为2013年7月3日，公布号为CN103182916A的中国专利文献，公开了一种多轴车辆油气悬架调平装置及方法，这种多轴车辆油气悬架调平装置无法实现水平自适应实时调节，需要操作人员发出调平指令后系统才开始调节工作，为非闭环控制；各个车轮无法实现独立调节；液压缸运动速度不可控制，导致水平度调节的实时精度有不足。控制方法单一，无法实现控制系统稳定性、准确性和快速性的统一。
如何提供一种水平自适应调节的液压独立悬架及其控制方法，提高行走机械的地形适应性，在山地、丘陵、路况较差的地区具有良好的通过性，防止机器侧翻，提高爬坡越埂能力，实现水平自适应调节，成为了本领域急需解决的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种水平自适应调节的液压独立悬架及其控制方法，提高行走机械的地形适应性，在山地、丘陵、路况较差的地区具有良好的通过性，防止机器侧翻，提高爬坡越埂能力，实现水平自适应调节的闭环控制，同时获得较高的调节精度。
本实用新型采取以下技术方案：
一种水平自适应调节的液压独立悬架，包括液压系统、车架、控制系统；液压系统包括动力泵、安全阀3、油箱4、三位四通比例换向阀8、液控单向阀；所述动力泵出油口分为三路，第一路连接压力表6，第二路连接安全阀3以保证系统压力在设定的范围内，第三路的出口并联连接4个用于改变各个油路的液压油流向继而控制各液压缸的运动方向三位四通比例换向阀8，所述的三位四通比例换向阀8为O型中位机能，在处于中位时，油路切断，三位四通比例换向阀8出油口连接一对液控单向阀11、12以形成液压锁，当三位四通比例换向阀8处于中位时，所述的液压锁可以锁死液压缸21的位置；车架的四个角上设置所述液压缸21，四个边的中心位置设有水平传感器；所述控制系统与所述水平传感器、齿轮泵、三位四通比例换向阀8信号连接。
进一步的，所述液压缸为双作用单活塞油缸，4个液压缸21并联连接；所述的4个液压缸21分别安装在悬架最外围的两根横梁和两根纵梁连接的位置，液压缸21无杆腔一侧安装有法兰22，所述的法兰22用于悬架与液压缸21之间的连接。
进一步的，所述的水平传感器用于检测车辆的行驶姿态，当车辆由于路面不平而发生侧倾时，水平传感器检测到车身倾斜并向控制系统发出信号，控制系统经计算得出哪个车轮处于最高的位置，并以此车轮为基准，由控制系统的模拟量模块经放大器向指定的三位四通换向阀发出指令，继而控制液压缸21动作实现调平。
进一步的，液压缸21的最大伸缩量为20cm。
进一步的，所述的安全阀3出油口连接冷却器5，避免系统油温过高。
进一步的，所述动力泵出油口的第三路连接滤油器7，所述的滤油器7的出口并联连接4个三位四通比例换向阀8。
进一步的，三位四通比例换向阀8出油口连接有单向节流阀10，用于控制单方向系统流量，所述的单向节流阀10出油口连接一对液控单向阀11、12以形成液压锁。
一种水平自适应调节的液压独立悬架的控制方法，控制系统根据水平传感器检测得出的不同倾斜程度以使用不同的PID控制程序，当检测到目标调整量大于10cm时，使用第一个PID程序以实现系统有较快的调整速度，当目标调整量处于2-10cm之间时，使用第二个PID程序以消除系统静差，但系统存在一定的波动，当目标调整量小于2cm时，使用第三个PID程序以防止超调和系统波动，实现精确调整。
本实用新型的有益效果在于：
1)水平自适应调节液压独立悬架可以使得车辆行驶在不平的路面时四个悬架独立实时自动调整车辆行驶姿态，保证车架水平，防止车辆侧倾，提高行驶安全性。
2)系统采用分段水平自适应调节PID控制方法，针对不同的状况，选取合适的参数，使用不同的PID控制程序进行调整，系统振荡小，调平速度快、精度高，实现了PID控制系统稳定性、准确性和快速性三者的统一。
3)系统采用电液比例技术实现水平自适应调整，响应速度快，提高了车辆的行驶平顺性，智能化程度高。
4)锁止功能依靠液控单向阀组来实现，密封性好，锁紧精度高；
5)水平自适应调节为实时调节，PID闭环控制，调节精度高，适应性强。
6)对应四个车轮的四个角部位各自独立调节，调节精度高；
7)依靠安全阀卸荷，可靠性高；
8)单向节流阀组用于控制液压缸的运动速度，尤其是下降过程中避免超速，安全性高，调节精度高。
附图说明
图1是本实用新型水平自适应调节的液压独立悬架的液压系统的原理图。
图2是本实用新型水平自适应调节的液压独立悬架的安装结构示意图。
图3是电液比例控制图。
图4是PID控制原理图。
图5是分段水平自适应PID控制流程图。
图中，1-柴油发动机，2-齿轮泵，3-安全阀，4-油箱，5-冷却器，6-液压表，7-滤油器，8-三位四通比例换向阀，9、10-单向节流阀，11、12-液控单向阀，21-液压缸，22-法兰，23-横梁水平传感器，24-纵梁水平传感器，25-纵梁 26-横梁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
参见图1，柴油发动机为整个液压系统的动力源，动力元件为齿轮泵，所述的齿轮泵出油口分为三路，一路连接液压表6，用于显示系统压力，一路连接安全阀3以保证系统压力在设定的范围内，在液压缸不工作时安全阀3起到卸荷的作用，所述的安全阀3出油口连接冷却器5，避免系统油温过高，另一路连接滤油器7，以避免比例阀受油液污染而降低寿命，所述的滤油器的出口并联连接4个三位四通比例换向阀8，其用于改变各个油路的液压油流向继而控制各液压缸的运动方向，当比例换向阀左侧电磁铁通电时，液压缸无杆腔进油，向外伸出，当比例换向阀右侧电磁铁通电时，液压缸有杆腔进油，向内缩进，所述的三位四通比例换向阀为O型中位机能，当处于中位时，油路切断，三位四通比例换向阀出油口连接有单向节流阀，用于控制单方向系统流量，所述的单向节流阀出油口连接一对液控单向阀以形成液压锁，当换向阀处于中位时，所述的液压锁可以锁死油缸位置，所述的油缸为双作用单活塞油缸，数量为4个，4个液压缸并联连接，保证每个液压缸响应的快速性。
参见图2，四个液压缸21分别安装在车架最外围的两根横梁26和两根纵梁25连接的位置，液压缸21无杆腔一侧安装有法兰22，所述的法兰22用于车架与液压缸21之间的连接，所述的横梁26和纵梁25的中间位置分别安装有四个水平传感器，水平传感器用于检测车辆的行驶姿态。
参见图3，当车辆由于路面不平整而发生侧倾时，水平传感器检测到车身倾斜并向可编程逻辑控制器PLC发出信号，PLC经计算得出哪个车轮处于最高的位置，并以此车轮为基准，由PLC的模拟量模块经放大器向指定的三位四通比例换向阀发出指令，继而控制液压缸动作实现调平。
参见图4，控制系统根据目标值的范围设置了三种PID程序，通过设定不同的比例增益P、积分常数I和微分常数D的大小以实现不同的调节效果。当检测到目标调整量大于10cm时，使用第一个PID1程序以实现系统有较快的调整速度，当目标调整量处于2-10cm之间时，使用第二个PID2程序以消除系统静差，但系统存在一定的波动，当目标调整量小于2cm时，使用第三个PID3程序以防止超调和系统波动，实现精确调整。
参见图5，水平传感器实时监测车辆行驶姿态，当检测到车辆发生倾斜时，传感器通过数据线将信号传递给PLC，PLC经过计算，确定哪个车轮处于最高的位置，并以此车轮为基准，计算出其余三个液压独立悬架的目标调整量，当目标调整量大于10cm时，使用PID1程序进行调整，当目标调整量处于2-10cm时，使用PID2程序进行调整，当目标调整量小于2cm时，使用PID3程序进行调整。分段水平自适应PID控制，实现了控制系统稳定性、准确性和快速性三者的统一。
以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本实用新型要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
包括液压系统、车架、控制系统；
液压系统包括动力泵、安全阀(3)、油箱(4)、三位四通比例换向阀(8)、液控单向阀；所述动力泵出油口分为三路，第一路连接压力表(6)，第二路连接安全阀(3)以保证系统压力在设定的范围内，第三路的出口并联连接4个用于改变各个油路的液压油流向继而控制各液压缸的运动方向三位四通比例换向阀(8)，所述三位四通比例换向阀(8)为O型中位机能，在处于中位时，油路切断，三位四通比例换向阀(8)出油口连接一对液控单向阀(11、12)以形成液压锁，当三位四通比例换向阀(8)处于中位时，所述的液压锁可以锁死液压缸(21)的位置；
车架的四个角上设置所述液压缸(21)，四个边的中心位置设有水平传感器；
所述控制系统与所述水平传感器、齿轮泵、三位四通比例换向阀(8)信号连接。
2.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
所述液压缸为双作用单活塞油缸，4个液压缸(21)并联连接；所述的4个液压缸(21)分别安装在悬架最外围的两根横梁和两根纵梁连接的位置，液压缸(21)无杆腔一侧安装有法兰(22)，所述的法兰(22)用于悬架与液压缸(21)之间的连接。
3.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
所述的水平传感器用于检测车辆的行驶姿态，当车辆由于路面不平而发生侧倾时，水平传感器检测到车身倾斜并向控制系统发出信号，控制系统经计算得出哪个车轮处于最高的位置，并以此车轮为基准，由控制系统的模拟量模块经放大器向指定的三位四通换向阀发出指令，继而控制液压缸(21)动作实现调平。
4.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
液压缸(21)的最大伸缩量为20cm。
5.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
所述的安全阀(3)出油口连接冷却器(5)，避免系统油温过高。
6.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
所述动力泵出油口的第三路连接滤油器(7)，所述的滤油器(7)的出口并联连接4个三位四通比例换向阀(8)。
7.如权利要求1所述的水平自适应调节的液压独立悬架，其特征在于：
三位四通比例换向阀(8)出油口连接有单向节流阀(10)，用于控制单方向系统流量，所述的单向节流阀(10)出油口连接一对液控单向阀(11、12)以形成液压锁。
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