裝載機鏟裝作業控制方法及裝載的製造方法
2023-08-22 13:12:11 2
裝載機鏟裝作業控制方法及裝載的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種裝載機的鏟裝作業控制方法和裝載機，為解決現有裝載機在鏟裝物料時效率低缺點，本發明提供一種裝載機鏟裝作業控制方法，在鏟鬥插入物料掘進作業時，通過控制裝載機轉鬥油缸驅動油路中的液壓油的流向使得鏟鬥繞鏟鬥鉸接銷軸按預設擺動頻率與幅度上下旋轉擺動。該裝載機是在轉鬥油缸的驅動油路上設置改變液壓油流向的電磁閥。本發明通過當鏟鬥插入到鏟裝物料中時通過使鏟鬥按預設頻率和振幅作旋轉擺動，從而使鏟鬥底面在掘進過程中與被掘物料形成一定的間隙，從而減少掘進時物料與鏟鬥的摩擦阻力，同時擺動還可以打斷被掘物料的連續性，減少鏟鬥內物料與鏟鬥內壁的摩擦阻力，實現掘進過程的連續作業，提高裝載作業效率及降低能耗。
【專利說明】裝載機鏟裝作業控制方法及裝載機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種裝載機，尤其涉及一種裝載機鏟裝作業控制方法及裝載機。
【背景技術】
[0002]裝載機在鏟掘作業中通常的作業方式是操作者將發動機油門踩到最大，通過輪胎與地面產生的牽引力，驅使整機帶動鏟鬥插入料堆，但是隨著鏟鬥插入物料中的深度的增力口，鏟鬥與物料的接觸面越來越大，從而鏟鬥與物料的摩擦力也同步增大，直到料堆阻力與牽引力相等，機器被迫停下，但這時裝載機的鏟鬥中尚未裝滿物料。為了使鏟鬥裝滿物料，操作者在這時通過操作手柄，使動臂稍微抬升，機器再次向前插入料堆，如此往復兩到三次，直到鏟鬥裝滿物料，完成鏟掘進給過程。在這個進給過程中，由於鏟鬥與物料在一次進給中始終接觸，鏟鬥內物料連續，隨著鏟掘進度越來越深，鏟鬥與物料的接觸面越來越大，從而鏟鬥與物料的摩擦力也同步增大，增加了機器作業所需的功率；另外當鏟掘阻力大於裝載機的牽引力時，機器被迫停止前進，由於裝載機大多採用變矩器來進行發動機動力的傳遞，由變矩器的工作特性可知，當機器在前進過程中停止時，變矩器的傳動效率為零，這時發動機發出的功率全部在變矩器中轉變為熱量，既浪費能量，降低作業效率，又使變矩器的工況變劣，縮短變矩油的壽命，增加機器的散熱負擔。同時需要操作者在鏟裝作業中操作手柄使動臂抬升，這就增加了操作者的勞動強度。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於針對現有裝載機在鏟裝物料時效率低缺點而提供一種鏟裝效率高的裝載機鏟裝作業控制方法和與該方法對應的裝載機。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:提供一種裝載機鏟裝作業控制方法，在鏟裝作業時，通過控制裝載機轉鬥油缸驅動油路中的液壓油的流向使得鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動。在本發明中，當裝載機處於鏟裝作業時通過使鏟鬥按預設頻率和振幅作旋轉擺動，從而使鏟鬥底面在掘進過程中與被掘物料形成一定的間隙，從而減少掘進時物料與鏟鬥的摩擦阻力，同時擺動還可以打斷被掘物料的連續性，減少鏟鬥內物料與鏟鬥內壁的摩擦阻力，實現掘進過程的連續作業，提高裝載作業效率及降低能耗。
[0005]在上述發明中，還包括在糹產裝作業時設定或調節糹產鬥繞伊鬥轉動銷軸上下旋轉擺動的擺動頻率和擺動幅度的步驟。通過調節鏟鬥擺動的頻率和擺動幅度，實現在鏟裝不同屬性的物料、鏟鬥插入物料中不同的深度具有對應的擺動頻率和擺動幅度。
[0006]在上述發明中，還包括自動識別裝載機是否處於鏟裝作業狀態的鏟裝識別步驟，鏟裝識別步驟包括通過傳感器測量轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值和測量鏟鬥的位置，將轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值和鏟鬥的位置發送至控制器並與控制器內對應的預設值進行比較，當鏟鬥所處位置處於預設位置範圍內且轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值處於預設壓力範圍內時定義為鏟裝作業狀態。測量轉鬥油缸中的壓力用於判斷裝載機是否處於鏟裝狀態的一個參數，鏟鬥在插入料堆時鏟鬥上所受到的阻力會通過轉鬥連杆、轉鬥搖臂等會在轉鬥油缸上有所反應，造成轉鬥油缸大腔或小腔內的壓力在鏟鬥插入料堆前後有所不同，因此測量轉鬥油缸中的壓力可用於判斷裝載機是否處於鏟裝狀態的一個參數。同理動臂油缸內的壓力在鏟鬥插入料堆前後也具有明顯的變化，插入料堆後動臂油缸大腔內的壓力會明顯大於鏟鬥插入料堆前的動臂油缸大腔內的壓力，因此動臂油缸內的壓力也可以作為判斷裝載機是否處於鏟裝狀態的一個參數。因此可通過測量轉鬥油缸和動臂油缸中的一個或兩個的壓力值作為裝載機是否處於鏟裝作業狀態判斷的一個參數。通過定義與自動識別機器是否處於鏟裝作業狀態而自動控制鏟鬥的擺動，從而降低操作者的勞動強度，提高效率。
[0007]在上述發明中，測量鏟鬥的位置包括測量動臂繞動臂與車架鉸接銷軸所轉動的角度和測量鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸所轉動的角度確定鏟鬥的收鬥位置。通過測量動臂繞動臂與車架鉸接銷軸所轉動的角度可推算出鏟鬥在豎直方向上所在的位置，通過位置傳感器直接測量出鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸轉動的角度或通過測量轉鬥油缸活塞杆伸出的長度、或轉鬥連杆轉動的角度而推算出鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸轉動的角度。鏟鬥收鬥到一定位置可以認為鏟裝作業結束，鏟鬥抬升到一定高度時也可以認為鏟裝作業結束。
[0008]本發明實現其發明目的的另一個技術方案是構造一種裝載機，包括鏟鬥和與鏟鬥鉸接的鏟鬥位置控制裝置，鏟鬥位置控制裝置包括動臂、與動臂連接的動臂油缸、通過連杆與鏟鬥連接的轉鬥油缸，動臂油缸和轉鬥油缸分別通過驅動油路與裝載機的液壓系統連接；另外還包括電磁閥和電子控制裝置，電磁閥設置在轉鬥油缸的驅動油路上，電子控制裝置驅動電磁閥動作使轉鬥油缸驅動油路中的液壓油的流向按發生變化使得鏟鬥按照設定的頻率和幅度繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動。
[0009]在上述發明中，電子控制裝置包括用於檢測轉鬥油缸和/或動臂油缸中壓力的壓力傳感器、用於檢測鏟鬥位置的位置測量器件、與電磁閥連接的控制器，控制器接受壓力傳感器與位置測量器件的檢測信號並判斷是否處於鏟裝作業狀態，在處於鏟裝作業狀態時向電磁閥發出使得鏟鬥按照設定的頻率和幅度繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動的控制信號。通過電子控制裝置實現鏟鬥的自動擺動，無需人工操作而降低操作者的勞動強度。
[0010]在上述發明中，位置測量器件是安裝在動臂與裝載機車架鉸接點處用於檢測動臂轉動角度的角度傳感器，和用於檢測鏟鬥轉動角度的位置傳感器。通過測量動臂轉過的角度，從而可計算出鏟鬥在豎直方向上的位置，通過位置傳感器直接測量出鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸轉動的角度或通過測量轉鬥油缸活塞杆伸出的長度、或轉鬥搖臂轉動的角度而推算出鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸轉動的角度，從而判斷裝載機是否處於鏟裝作業狀態。
[0011 ] 在上述發明中，電子控制裝置還包括輸入裝置，該輸入裝置用於向控制器發送信號使得控制器向電磁閥發送使得鏟鬥按對應擺動頻率和擺動幅度擺動的控制信號，操作員在進行鏟裝作業時，根據待鏟裝的物料屬性，通過輸入裝置發送信號，在控制器內選擇對應的預設擺動頻率和擺動幅度，使得控制器向電磁閥發送對應的控制信號。
[0012]在本發明中，控制電磁閥動作的電子控制裝置還可以是由控制器和輸入裝置組成，控制器用於向電磁閥發出控制信號使電磁閥按設定頻率和幅度動作，輸入裝置與控制器連接，用於向控制器輸入信號使控制器選擇對應的控制信號向電磁閥發送。通過該電子控制裝置可實現鏟鬥振動的手動控制，即在鏟鬥插入待鏟裝物料中，由操作員根據待產物料的屬性通過輸入裝置向控制器輸入對應的信號，控制器根據輸入裝置輸入的信號確定其向電磁閥發送的控制信號，控制器發送的控制信號使得電磁閥按照預設的頻率和幅度動作，電磁閥的動作使得轉鬥油缸驅動油路中液壓油的流向發生變換，從而使得轉鬥油缸活塞杆按照預設的頻率和幅度伸縮，最終實現轉鬥搖臂通過轉鬥連杆拉動鏟鬥，使鏟鬥繞其與動臂前端的鉸接銷軸上下擺動而實現鏟鬥按照預設的頻率和幅度上下振動。在鏟裝作業結束時，再通過輸入裝置發送停止信號，控制器停止發送信號，停止鏟鬥的振動。
[0013]本發明與現有技術相比具有的有益效果:本發明鏟鬥處於掘進工況時，通過控制轉鬥油缸，使轉鬥油缸帶動鏟鬥按一定頻率作前後擺動，從而使鏟鬥在掘進過程中與被掘物料形成一定的間隙，從而減少掘進時物料與鏟鬥的摩擦阻力，同時擺動還可以打斷被掘物料的連續性，減少鏟鬥內物料與鏟鬥內壁的摩擦阻力，實現掘進過程的連續作業，提高裝載作業效率及降低能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是裝載機的整機結構示意圖；
圖2是裝載機動臂液壓驅動及電氣控制結構示意圖；
圖3是鏟鬥在掘進作業過程的運動示意圖；
圖4是本發明中裝載機動臂液壓驅動及電氣控制的另外一種結構示意圖。
[0015]圖中零部件名稱及序號:
鏟鬥1、轉鬥連杆2、動臂3、動臂油缸4、轉鬥油缸5、電磁閥6、控制器7、壓力傳感器8、動臂轉動角度傳感器9、鏟鬥轉動銷軸10、輸入裝置11、鏟鬥轉動角度傳感器12、轉鬥搖臂13、箱型連接部件14。
【具體實施方式】
[0016]下面結合【專利附圖】
【附圖說明】具體實施方案。
[0017]實施例1
如圖1所示，裝載機的包括伊鬥1、轉鬥連杆2、轉鬥搖臂13、動臂3、動臂油缸4、轉鬥油缸5，兩動臂在其中前部通過箱型連接部件14固定連接，動臂3的前端與鏟鬥通過鏟鬥轉動銷軸10鉸接,動臂3的後端通過動臂轉動銷軸與車架鉸接,動臂油缸4的一端與動臂鉸接，另一端與車架鉸接；轉鬥油缸5的一端與車架鉸接，另外一端通過轉鬥搖臂13連接，轉鬥搖臂13的中部與箱型連接部件14鉸接，轉鬥搖臂13的另外一端通過轉鬥連杆2驅動鏟鬥I繞伊鬥與動臂鉸接銷軸轉動。動臂油缸4的伸縮可以使得動臂的前端也即與糹產鬥鉸接的端頭帶動鏟鬥在豎直方向上作上下移動，轉鬥油缸5的伸縮可通過轉鬥搖臂13、轉鬥連杆2推動伊鬥I繞伊鬥轉動銷軸10上下擺動。
[0018]動臂油缸4和轉鬥油缸5分別通過各自的驅動油路與裝載機的液壓系統相連，其中在轉鬥油缸5的驅動油路上設置有電磁閥6，電磁閥6可在電子控制裝置的控制之下按照設定的頻率和幅度改變轉鬥油缸5的驅動油路中液壓油的流向實現轉鬥油缸按照相應頻率地伸縮，從而實現鏟鬥I繞鏟鬥鉸接銷軸10的上下擺動。轉鬥油缸5的長度變化量的值決定鏟鬥旋轉擺動的幅值。
[0019]電磁閥6與用於控制電磁閥的電子控制裝置相連接，電子控制裝置包括用於檢測動臂油缸4中壓力的壓力傳感器8、安裝在動臂與裝載機車架鉸接點處用於檢測動臂轉動角度的動臂轉動角度傳感器9、安裝在轉鬥搖臂13與箱型連接部件14鉸接點處的鏟鬥轉動角度傳感器12、與電磁閥6連接的控制器7、與控制器7連接的輸入裝置11，動臂轉動角度傳感器9通過測量動臂3繞其與車架鉸接銷軸轉動的角度而可推算出鏟鬥I在豎直方向上的位置，通過鏟鬥轉動角度傳感器12測量轉鬥搖臂13轉動的角度而推算出鏟鬥轉動的角度進而確定鏟鬥收鬥位置，通過壓力傳感器8檢測轉鬥油缸5內的壓力，通過該壓力可推定鏟鬥所受到的阻力。控制器7接受壓力傳感器8與鏟鬥在豎直方向上的位置信號和收鬥位置信號並判斷裝載機是否處於鏟裝作業狀態。輸入裝置11可以向控制器7發送多種不同的輸入信號，控制器根據輸入裝置11輸入的不同輸入信號而選擇向電磁閥6發送的控制信號，使的鏟鬥實現對應頻率和幅度擺動的控制信號。
[0020]在本實施例中，首先在控制器7內設定用於判定裝載機是否處於鏟裝作業狀態的預設參數值範圍，即在控制器內設定一個動臂油缸壓力範圍值和鏟鬥位置範圍值，當壓力傳感器8和動臂轉動角度傳感器9和鏟鬥轉動角度傳感器12所傳回的檢測信號經計算位於對應的預設參數值範圍內，則認為裝載機處於鏟裝作業中。在本實施例中，操作員首先根據待鏟裝的物料，通過輸入裝置11向控制器發送信號，確定控制器即將向電磁閥發送的控制信號。控制器7處理壓力傳感器8和動臂轉動角度傳感器9、和鏟鬥轉動角度傳感器12所發送來的信號，以判斷裝載機是否處於鏟裝作業，當判斷裝載機處於鏟裝作業狀態時，控制器7向電磁閥6發動控制信號，電磁閥6動作使得轉鬥油缸5的活塞杆伸縮,從而實現韋產鬥I繞鏟鬥轉動銷軸10按對應的頻率和振幅上下擺動。本發明在鏟鬥插入到鏟裝物料中時通過使鏟鬥按預設頻率和振幅擺動，在鏟鬥底面和被掘物料之間形成一定的間隙，從而減少掘進時物料與鏟鬥的摩擦阻力，同時擺動還可以打斷被掘物料的連續性，減少鏟鬥內物料與鏟鬥內壁的摩擦阻力，實現掘進過程的連續作業，提高裝載作業效率及降低能耗。當判斷裝載機不處於鏟裝作業狀態時，控制器停止發送控制信號，鏟鬥停止擺動。
[0021]在本實施例中，鏟鬥I收鬥位置還可以通過安裝在鏟鬥與動臂鉸接處的角度傳感器直接測量鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸10所轉動角度，確定收鬥的位置，或通過位移傳感器測量轉鬥油缸活塞杆伸出的長度而推算出鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸10所轉動角度，進而確定鏟鬥的收鬥情況，將其與鏟鬥豎直方向上的位置、動臂油缸內的壓力等三個參數確定裝載機是否處於鏟裝作業。
[0022]實施例2
與實施例1中的技術方案相比，本實施例中的技術方案的不同點在於控制電磁閥的電子控制裝置以及對電磁閥的控制。如圖4所示，電子控制裝置是由控制器7和輸入裝置11組成，控制器7用於向電磁閥6發出控制信號使電磁閥6按設定頻率和幅度動作，輸入裝置11與控制器7連接,用於向控制器輸入信號使控制器選擇對應的控制信號向電磁閥發送，輸入裝置可以是多個相關聯的按鈕開關或者是旋鈕開關，每一個按鈕開關或每一個旋鈕開關的旋鈕位置與控制器向電磁閥發送的一種信號、與鏟鬥擺動的一種頻率和振幅相對應。通過該電子控制控制裝置可實現鏟鬥擺動的手動控制，即在鏟鬥插入待鏟裝物料中，由操作員通過輸入裝置向控制器輸入對應的信號，控制器根據輸入裝置輸入的信號確定其向電磁閥發送的控制信號，控制器發送的控制信號使得電磁閥按照預設的頻率和幅度動作，電磁閥的動作使得轉鬥油缸驅動油路中液壓油的流向發生變換，從而使得轉鬥油缸活塞杆按照預設的頻率和幅度伸縮，最終實現轉鬥搖臂前後擺動而帶動動臂前端的鏟鬥按照預設的頻率和幅度繞鏟鬥轉鬥銷軸10上下擺動。在鏟裝作業結束時，再通過輸入裝置發送停止信號，控制器停止發送信號，停止鏟鬥的振動。
【權利要求】
1.一種裝載機鏟裝作業控制方法，其特徵在於:在鏟裝作業時，通過控制裝載機轉鬥油缸驅動油路中的液壓油的流向使得鏟鬥繞鏟鬥與動臂鉸接的鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動。
2.根據權利要求1所述的裝載機鏟裝作業控制方法，其特徵在於還包括在鏟裝作業時設定或調節鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動的擺動頻率的步驟。
3.根據權利要求1所述的裝載機鏟裝作業控制方法，其特徵在於還包括在鏟裝作業時設定或調節鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動的擺動幅度的步驟。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的裝載機鏟裝作業控制方法，其特徵在於還包括自動識別裝載機是否處於鏟裝作業狀態的鏟裝識別步驟，所述鏟裝識別步驟包括通過傳感器測量轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值和測量鏟鬥的位置，將轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值和鏟鬥的位置發送至控制器並與控制器內對應的預設值進行比較，當鏟鬥所處位置處於預設位置範圍內且所述轉鬥油缸和/或動臂油缸內壓力值處於預設壓力範圍內時定義為鏟裝作業狀態。
5.根據權利要求4所述的裝載機鏟裝作業控制方法，其特徵在於測量鏟鬥的位置包括測量動臂繞動臂與車架鉸接銷軸所轉動的角度和測量鏟鬥繞鏟鬥轉動銷軸所轉動的角度。
6.一種裝載機，包括鏟鬥和與鏟鬥鉸接的鏟鬥位置控制裝置，所述鏟鬥位置控制裝置包括動臂、與動臂連接的動臂油缸、通過連杆與伊鬥連接的轉鬥油缸，所述動臂油缸和轉鬥油缸分別通過驅動油路與裝載機的液壓系統連接；其特徵在於:還包括電磁閥和電子控制裝置，所述電磁閥設置在轉鬥油缸的驅動油路上，所述電子控制裝置驅動電磁閥動作使轉鬥油缸驅動油路中的液壓油的流向發生變化使得鏟鬥按照設定的頻率和幅度繞鏟鬥轉動銷軸上下旋轉擺動。
7.根據權利要求6所述的裝載機，其特徵在於所述電子控制裝置包括用於檢測轉鬥油缸和/或動臂油缸中壓力的壓力傳感器、用於檢測鏟鬥位置的位置測量器件、與電磁閥連接的控制器，所述控制器接受壓力傳感器與位置測量器件的檢測信號並判斷是否處於鏟裝作業狀態，在處於鏟裝作業狀態時控制器向電磁閥發出按設定頻率和幅度動作的控制信號。
8.根據權利要求7所述的裝載機，其特徵在於所述的位置測量器件包括安裝在動臂與裝載機車架鉸接點處用於檢測動臂轉動角度的角度傳感器和用於檢測鏟鬥繞鏟鬥與動臂鉸接銷軸轉動角度的位置傳感器。
9.根據權利要求7所述的裝載機，其特徵在於所述電子控制裝置還包括輸入裝置，所述輸入裝置用於向控制器發送信號使得控制器向所述電磁閥發送使得鏟鬥按對應振動頻率和振動幅度振動的控制信號。
10.根據權利要求6所述的裝載機，其特徵在於所述電子控制裝置包括用於向電磁閥發出控制信號使電磁閥按設定頻率和幅度動作的控制器、和與控制器連接的輸入裝置，所述輸入裝置用於向控制器輸入信號使控制器選擇對應的控制信號向電磁閥發送。
【文檔編號】E02F3/42GK103615024SQ201310588792
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】蔡登勝, 初長祥, 羅維, 李群華 申請人:廣西柳工機械股份有限公司