CN207812534U - 一种静液压推土机制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种静液压推土机制动控制系统，速度传感器设置在变量液压马达上，智能控制器内设置同步模块，速度传感器与同步模块连接，发动机、制动踏板、控制手柄和驻车拉杆开关分别与智能控制器的信号输入端连接，变量液压泵、变量液压马达和制动电磁阀分别与智能控制器的信号输出端连接。本实用新型的有益效果在于：减少制动电磁阀因频繁动作带来的发热、磨损等影响使用寿命的问题；对制动装置产生的较大冲击得到有效缓解并且可以有效延长其使用寿命，降低故障率；开发的溜坡自动检测功能，提高了推土机制动控制的安全性和可靠性；可以大大提高静液压推土机的操控性、舒适性和安全性。

Description

一种静液压推土机制动控制系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种静液压推土机制动控制系统。

背景技术

现如今，工程机械操作人员对工程机械驾驶舒适性、可靠性、以及设备寿命周期提出了更高的使用要求，如果推土机制动不平稳甚至产生剧烈震动时，不仅会对推土机制动系统带来较大冲击，增加推土机各零部件损坏的可能性，而且会严重影响驾驶舒适性，增加操作人员的劳动强度。另一方面，对于静压驱动的设备，电磁阀是最常用的控制执行元件，而电磁阀的频繁动作也会带来许多隐患，比如制动电磁阀频繁动作时，线圈会发热、加速老化等，最后出现卡阀现象，导致无法实现制动，因此，简单制动控制模式对特定工况的适应是不够的。

随着推土机电控技术和液压技术的不断发展，静压驱动推土机已经成为推土机发展的一种趋势，目前国内静压驱动推土机控制系统，还处于研究起步阶段，而专门针对制动控制系统进行的研究更是少之又少，与世界先进水平相比还有较大差距。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出了一种静液压推土机制动控制系统，解决现有制动系统存在的制动溜坡、制动延时长、稳定性差等缺点，并且可以有效延长制动系统执行元件的使用寿命。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：

一种静液压推土机制动控制系统，包括发动机1、变量液压泵2、变量液压马达3、制动踏板4、控制手柄5、智能控制器6、制动电磁阀7、驻车拉杆开关8和转向系统10，还包括速度传感器9，速度传感器9设置在变量液压马达3上，速度传感器9与智能控制器6连接，制动踏板4、控制手柄5、转向系统10、驻车拉杆开关8分别与智能控制器6的信号输入端连接，变量液压泵2、变量液压马达3和制动电磁阀7分别与智能控制器6的信号输出端连接。

所述变量液压马达3包括左马达31和右马达32，速度传感器9包括左速度传感器91和右速度传感器92，左速度传感器91和右速度传感器92分别设置在左马达31和右马达32上。

所述智能控制器6包括防熄火模块60、制动判断模块61、驾驶需求计算模块62、转向需求计算模块63、排量电流计算模块64、电流控制模块65、行驶控制模块66、转向控制模块67和同步模块69，发动机1与防熄火模块60连接，制动踏板4与制动判断模块61连接，制动判断模块61与制动电磁阀7连接，制动踏板4、控制手柄5、发动机1的油门、转向系统10均与驾驶需求计算模块62连接，驾驶需求计算模块62与行驶控制模块66连接，转向系统10与转向需求计算模块63连接，转向需求计算模块63与转向控制模块67连接，转向需求计算模块63、速度传感器9与同步模块69连接，行驶控制模块66、转向控制模块67同步模块69均与排量电流计算模块64连接，排量电流计算模块64与电流控制模块65连接，电流控制模块65与变量液压泵2的电磁阀、变量液压马达3的电磁阀连接。

所述防熄火模块60防止制动过程中出现熄火的现象。

所述制动判断模块61检测是否有制动信号和输出制动信号。

所述驾驶需求计算模块62计算出上一步行驶时变量液压泵2、变量液压马达3电流的控制值，并给出信号。

所述转向需求计算模块63计算出上一步转向时变量液压泵2、变量液压马达3电流的控制值，并给出信号。

所述排量电流计算模块64根据上一步的信号计算出变量液压泵2、变量液压马达3所需排量具体的电流值将信号传给电流控制模块65，电流控制模块65将限号传给变量液压泵2、变量液压马达3实现制动。

所述同步模块69检测车速随控制电流减小而降低为零时，左速度传感器91和右速度传感器92的频率之和，检测是否有溜坡现象。

所述智能控制器6通过CAN总线与发动机1连接。

所述发动机1采用电控发动机1，电控发动机1包括发动机1电控系统，发动机1电控系统包括传感器、执行元件和ECU。

所述发动机1电控系统控制发动机1的喷油量和喷油时刻。

所述控制手柄5采用电子控制手柄。

所述制动踏板4采用电子制动踏板。

本实用新型的工作原理：智能控制器接收制动踏板的制动信号及控制手柄的操作信号，并对当前液压泵和液压马达的控制电流状态进行实时检测判断，通过计算后输出变量液压泵和变量液压马达的降速曲线、制动信号。当操作者踩下制动踏板超过90%的行程或控制手柄回中位时，控制器会根据踩踏角度或者行走控制手柄位置计算出变量液压泵和变量液压马达控制电流的控制值，为了保证降速制动平稳，先将变量液压马达控制电流降至零，再将变量液压泵控制电流降至零。推土机车速随控制电流减小而降低，直至速度为零。此时智能控制器中的同步模块通过左、右马达上的速度传感器检测马达是否有速度，如果检测到左右两侧的频率值之和大于N（N越小越灵敏），控制系统判定推土机有溜坡现象或有溜坡的趋势，这样控制器输出制动信号，制动电磁阀会立即断电，实现整车液压制动；

当推土机在平地作业制动或在不足以造成推土机溜坡的缓坡道上作业制动时，智能控制器中的同步模块检测不到左右两侧马达速度值，此时控制系统会根据操作者采用的不同制动操作，采取不同的控制方式。智能控制器实时检测行走控制手柄位置、油门踏板踩踏行程，如果操作者踩下制动踏板直至超过90%行程制动时，控制器会根据踩踏角度计算出变量液压泵和变量液压马达的控制电流值，推土机车速随控制电流减小而降低，直至速度为零。控制系统认为此时的操作是短时间制动，为了使推土机可以快速响应操作者接下来的驾驶意图，控制系统仅将推土机速度降为零，而不会触发制动电磁阀动作；当操作者将控制手柄拨回中位制动时，控制系统认为此操作为非短时间制动，液压泵和液压马达控制电流值会降至最小值，推土机车速会逐渐降低至零。在T（T大于泵马达控制电流降至最小值所用时间）时间内，如果控制系统检测不到有其它驾驶操作，制动电磁阀会被立即触发动作，实现整车液压制动；

当操作者遇到紧急情况或者需要维修检查等特殊情况，而发动机又不能停转，这时必须使推土机绝对制动，以保证维修人员及周边的安全。为此，我们配置了整车驻车拉杆，需要时拉起驻车拉杆，控制器所有控制输出会被切断，这样制动电磁阀立即处于制动状态，整车进入急停状态，无论行走控制手柄或电子油门如何动作，整车都不会响应，达到双重保护的效果。

本实用新型的有益效果在于：减少制动电磁阀因频繁动作带来的发热、磨损等影响使用寿命的问题，在特定情况下还可以更迅速地响应操作者的驾驶命令，驾驶操作更流畅；可以提高推土机制动时的可靠性及实效性，对制动装置产生的较大冲击得到有效缓解并且可以有效延长其使用寿命，降低故障率；开发的溜坡自动检测功能，提高了推土机制动控制的安全性和可靠性；有效解决了静液压推土机现有制动系统存在的制动溜坡、制动延时长、稳定性差的问题；可以大大提高静液压推土机的操控性、舒适性和安全性，进而增强静液压产品的市场竞争力；为以后的制动控制系统研究和开发提供参考依据。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的原理图；

图3是本实用新型坡道作业时工作原理图；

图4是本实用新型非坡道作业时工作原理图；

图5是本实用新型驻车拉杆开关制动工作原理图；

其中，1-发动机、2-变量液压泵、3-变量液压马达、31-左马达、32-右马达、4-制动踏板、5-控制手柄、6-智能控制器、60-熄火模块、61-制动判断模块、62-驾驶需求计算模块、63-转向需求计算模块、64-排量电流计算模块、65-电流控制模块、66-行驶控制模块、67-转向控制模块、69-同步模块、7-制动电磁阀、8-驻车拉杆开关、9-速度传感器、10-转向系统、91-左速度传感器、92-右速度传感器、69-同步模块。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

参照图1-5，本具体实施方式所述的一种静液压推土机制动控制系统，包括发动机1、变量液压泵2、变量液压马达3、制动踏板4、控制手柄5、智能控制器6、制动电磁阀7、驻车拉杆开关8和转向系统10，还包括速度传感器9，速度传感器9设置在变量液压马达3上，速度传感器9与智能控制器6连接，制动踏板4、控制手柄5、转向系统10、驻车拉杆开关8分别与智能控制器6的信号输入端连接，变量液压泵2、变量液压马达3和制动电磁阀7分别与智能控制器6的信号输出端连接。

所述变量液压马达3包括左马达31和右马达32，速度传感器9包括左速度传感器91和右速度传感器92，左速度传感器91和右速度传感器92分别设置在左马达31和右马达32上。

所述智能控制器6包括防熄火模块60、制动判断模块61、驾驶需求计算模块62、转向需求计算模块63、排量电流计算模块64、电流控制模块65、行驶控制模块66、转向控制模块67和同步模块69，发动机1与防熄火模块60连接，制动踏板4与制动判断模块61连接，制动判断模块61与制动电磁阀7连接，制动踏板4、控制手柄5、发动机1的油门、转向系统10均与驾驶需求计算模块62连接，驾驶需求计算模块62与行驶控制模块66连接，转向系统10与转向需求计算模块63连接，转向需求计算模块63与转向控制模块67连接，转向需求计算模块63、速度传感器9与同步模块69连接，行驶控制模块66、转向控制模块67同步模块69均与排量电流计算模块64连接，排量电流计算模块64与电流控制模块65连接，电流控制模块65与变量液压泵2的电磁阀、变量液压马达3的电磁阀连接。

所述防熄火模块60防止制动过程中出现熄火的现象。

所述制动判断模块61检测是否有制动信号和输出制动信号。

所述驾驶需求计算模块62计算出上一步行驶时变量液压泵2、变量液压马达3电流的控制值，并给出信号。

所述转向需求计算模块63计算出上一步转向时变量液压泵2、变量液压马达3电流的控制值，并给出信号。

所述排量电流计算模块64根据上一步的信号计算出变量液压泵2、变量液压马达3所需排量具体的电流值将信号传给电流控制模块65，电流控制模块65将限号传给变量液压泵2、变量液压马达3实现制动。

所述同步模块69检测车速随控制电流减小而降低为零时，左速度传感器91和右速度传感器92的频率之和，检测是否有溜坡现象。

所述智能控制器6通过CAN总线与发动机1连接。

所述发动机1采用电控发动机1，电控发动机1包括发动机1电控系统，发动机1电控系统包括传感器、执行元件和ECU。

所述发动机1电控系统控制发动机1的喷油量和喷油时刻。

所述控制手柄5采用电子控制手柄。

所述制动踏板4采用电子制动踏板。

本具体实施方式的工作原理：权利要求中对现有技术的改造在于硬件部分，同时所涉及的控制器属于本领域技术人员利用现有计算机程序开发平台和熟知的编程方法可以容易实现其功能的简单程序，或者属于已知计算机程序的常规的、适应性的应用。智能控制器接收制动踏板的制动信号及控制手柄的操作信号，并对当前液压泵和液压马达的控制电流状态进行实时检测判断，通过计算后输出变量液压泵和变量液压马达的降速曲线、制动信号。当操作者踩下制动踏板超过90%的行程或控制手柄回中位时，控制器会根据踩踏角度或者行走控制手柄位置计算出变量液压泵和变量液压马达控制电流的控制值，为了保证降速制动平稳，先将变量液压马达控制电流降至零，再将变量液压泵控制电流降至零。推土机车速随控制电流减小而降低，直至速度为零。此时智能控制器中的同步模块通过左、右马达上的速度传感器检测马达是否有速度，如果检测到左右两侧的频率值之和大于N（N越小越灵敏），控制系统判定推土机有溜坡现象或有溜坡的趋势，这样控制器输出制动信号，制动电磁阀会立即断电，实现整车液压制动；

当推土机在平地作业制动或在不足以造成推土机溜坡的缓坡道上作业制动时，智能控制器中的同步模块检测不到左右两侧马达速度值，此时控制系统会根据操作者采用的不同制动操作，采取不同的控制方式。智能控制器实时检测行走控制手柄位置、油门踏板踩踏行程，如果操作者踩下制动踏板直至超过90%行程制动时，控制器会根据踩踏角度计算出变量液压泵和变量液压马达的控制电流值，推土机车速随控制电流减小而降低，直至速度为零。控制系统认为此时的操作是短时间制动，为了使推土机可以快速响应操作者接下来的驾驶意图，控制系统仅将推土机速度降为零，而不会触发制动电磁阀动作；当操作者将控制手柄拨回中位制动时，控制系统认为此操作为非短时间制动，液压泵和液压马达控制电流值会降至最小值，推土机车速会逐渐降低至零。在T（T大于泵马达控制电流降至最小值所用时间）时间内，如果控制系统检测不到有其它驾驶操作，制动电磁阀会被立即触发动作，实现整车液压制动；

当操作者遇到紧急情况或者需要维修检查等特殊情况，而发动机又不能停转，这时必须使推土机绝对制动，以保证维修人员及周边的安全。为此，我们配置了整车驻车拉杆，需要时拉起驻车拉杆，控制器所有控制输出会被切断，这样制动电磁阀立即处于制动状态，整车进入急停状态，无论行走控制手柄或电子油门如何动作，整车都不会响应，达到双重保护的效果。

本具体实施方式的有益效果在于：减少制动电磁阀因频繁动作带来的发热、磨损等影响使用寿命的问题，在特定情况下还可以更迅速地响应操作者的驾驶命令，驾驶操作更流畅；可以提高推土机制动时的可靠性及实效性，对制动装置产生的较大冲击得到有效缓解并且可以有效延长其使用寿命，降低故障率；开发的溜坡自动检测功能，提高了推土机制动控制的安全性和可靠性；有效解决了静液压推土机现有制动系统存在的制动溜坡、制动延时长、稳定性差的问题；可以大大提高静液压推土机的操控性、舒适性和安全性，进而增强静液压产品的市场竞争力；为以后的制动控制系统研究和开发提供参考依据。

本实用新型的具体实施例不构成对本实用新型的限制，凡是采用本实用新型的相似结构及变化，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种静液压推土机制动控制系统，包括发动机（1）、变量液压泵（2）、变量液压马达（3）、制动踏板（4）、控制手柄（5）、智能控制器（6）、制动电磁阀（7）、驻车拉杆开关（8）和转向系统（10），其特征在于：还包括速度传感器（9），速度传感器（9）设置在变量液压马达（3）上，速度传感器（9）与智能控制器（6）连接，制动踏板（4）、控制手柄（5）、转向系统（10）、驻车拉杆开关（8）分别与智能控制器（6）的信号输入端连接，变量液压泵（2）、变量液压马达（3）和制动电磁阀（7）分别与智能控制器（6）的信号输出端连接。

2.如权利要求1所述的一种静液压推土机制动控制系统，其特征在于：所述智能控制器（6）包括防熄火模块（60）、制动判断模块（61）、驾驶需求计算模块（62）、转向需求计算模块（63）、排量电流计算模块（64）、电流控制模块（65）、行驶控制模块（66）、转向控制模块（67）和同步模块（69），发动机（1）与防熄火模块（60）连接，制动踏板（4）与制动判断模块（61）连接，制动判断模块（61）与制动电磁阀（7）连接，制动踏板（4）、控制手柄（5）、发动机（1）的油门、转向系统（10）均与驾驶需求计算模块（62）连接，驾驶需求计算模块（62）与行驶控制模块（66）连接，转向系统（10）与转向需求计算模块（63）连接，转向需求计算模块（63）与转向控制模块（67）连接，转向需求计算模块（63）、速度传感器（9）与同步模块（69）连接，行驶控制模块（66）、转向控制模块（67）同步模块（69）均与排量电流计算模块（64）连接，排量电流计算模块（64）与电流控制模块（65）连接，电流控制模块（65）与变量液压泵（2）的电磁阀、变量液压马达（3）的电磁阀连接。

3.如权利要求1所述的一种静液压推土机制动控制系统，其特征在于：所述变量液压马达（3）包括左马达（31）和右马达（32），速度传感器（9）包括左速度传感器（91）和右速度传感器（92），左速度传感器（91）和右速度传感器（92）分别设置在左马达（31）和右马达（32）上。

4.如权利要求1所述的一种静液压推土机制动控制系统，其特征在于：所述智能控制器（6）通过CAN总线与发动机（1）连接。

5.如权利要求1所述的一种静液压推土机制动控制系统，其特征在于：所述发动机（1）采用电控发动机，电控发动机包括发动机电控系统，发动机电控系统包括传感器、执行元件和ECU。

6.如权利要求1所述的一种静液压推土机制动控制系统，其特征在于：所述发动机（1）电控系统控制发动机的喷油量和喷油时刻。