鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統的製作方法

2023-07-25 04:43:26

專利名稱：鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及到工程機械的控制技術領域，特指一種鐵水包車的液壓自動調平方 法及調平系統。
背景技術：
現有技術中，冶金用鐵水包車是一種特殊用途的專用運輸車輛，主要用於鋼鐵冶煉 生產過程中的高溫液態鐵水運輸。在使用過程中，當鐵水包車行駛在不平的路面上或者 轉向時，鐵水包車上罐裝的鐵水會發生傾斜，重心偏離。這種情況是很不利的，嚴重時 可能造成重大的事故。而到目前為止，常規的解決辦法，只是在鐵水包車上裝設簡單控 制的懸掛油缸，實現車身的上升和下降，還沒有能根據路面的實際狀況進行實時調節， 以儘量保持車身的水平的自動調平系統。

發明內容
本發明要解決的問題就在於針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種操作
簡便、結構簡單緊湊、安裝方便、能夠根據行駛過程中的實際情況實時自動調節鐵水包
車車身姿態，精確度高、安全性好，從而避免發生傾斜或重心偏離情況的鐵水包車的液
壓自動調平方法及調平系統。
為解決上述技術問題，本發明提出的解決方案為 一種鐵水包車的液壓自動調平方
法，其特徵在於步驟為
(1) 、首先依車身平面將其劃分為X方向和Y方向並設置與之對應的兩個傾角傳感器， 在鐵水包車上輪胎與車體之間設置四組懸掛油缸及與之對應的位置傳感器；
(2) 、控制單元通過傾角傳感器和位置傳感器循環、實時採集車身的水平位置信號和 懸掛油缸的位置信號，由X向和Y向傾角值的正負判斷出某一時刻下車身最高的支撐點， 並由傾角的大小和四個懸掛油缸在X和Y方向上的實際物理距離，計算出其它三點和最 高點的距離差；
(3) 、以最高點為基準點並保持不動，通過控制懸掛油缸的升降，調節其它三點按只 上升不下降方法向最高點靠攏；
(4) 、循環步驟(1)至(3)，直至車身達到水平。
所述步驟(3)中，按照同側兩點同步驅動法進行調平，即先對X或Y方向中一個方向
上較低的兩點進行控制實現調平，當該方向調平結束後，再進行另一個方向水平的調節。 當對同側兩點的懸掛油缸同步驅動進行調平時，採用"主從方式"進行同步控制驅
動，即以其中一個懸掛油缸的輸出為理想輸出，而另一個的懸掛油缸受到控制來跟蹤這
一的理想輸出，達到兩缸同步驅動。
一種鐵水包車的液壓自動調平系統，其特徵在於它包括主控制單元、四組電控流
量調節閥、用來採集車身水平位置信號的兩個傾角傳感器以及分別裝設於鐵水包車上輪
胎與車體之間的四組懸掛油缸和與懸掛油缸對應的位置傳感器，所述傾角傳感器和位置
傳感器分別與主控制單元的輸入端相連，主控制單元的輸出端通過四組電控流量調節閥 分別與四組懸掛油缸相連，懸掛油缸與液壓控制機構相連。
所述傾角傳感器和位置傳感器分別依次通過信號放大器和模數轉換單元與主控制單 元的輸入端相連。
所述主控制單元的輸出端依次通過模數轉換單元和功率放大器與懸掛油缸相連。 所述液壓控制機構主要包括變量泵、過濾器、溢流閥、單向閥和安全閥，變量泵與 油箱相連，變量泵通過過濾器和電控流量調節閥與懸掛油缸相連，其中變量泵與電控流 量調節閥之間設有溢流閥，電控流量調節閥與懸掛油缸之間設有單向閥和安全閥。
與現有技術相比，本發明的優點就在於
1、 本發明的鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統能夠實時自動調節鐵水包車的 車身姿態，使其儘量保持水平，從而避免了鐵水包車轉向或行駛在不平路面時車身傾斜 的不利狀況；
2、 本發明鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統，在調平過程中懸掛油缸只上升 不下降，可以避免如果下降調節時鐵水包車車身自重及其承載較重，較大慣性力將使車 身產生振動，因此油缸這樣動作，車身運動較平穩，且速度較慢，有利於車身調平；
3、 本發明鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統，兩懸掛油缸的"主從方式"同 步驅動，這樣調對車身結構造成的變形損害最小，不易形成"虛腿"，調平精度較高；
4、 本發明鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統，在調平過程中，每次油缸上升 的目標位置為理想調平位置的90%，然後進行多次循環控制進行調平，最終達到車身水 平，這避免了上升過頭引起的振蕩，調平過程平穩；
5、 本發明鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統，在調平過程中對車身結構造成 的變形損害最小，不易形成"虛腿"，也不會上升過頭，調平過程中車身運動較平穩，振 動小，精度較高，適用於鐵水包車的運輸狀況，應用前景廣泛。


圖l是本發明的結構示意圖2是本發明具體實施例中車身傾斜時的傾角示意圖3是本發明中兩懸掛油缸"主從方式"同步控制原理示意圖;
圖4是本發明具體實施例的液壓控制原理示意圖5是本發明中懸掛油缸在鐵水包車上的安裝結構示意圖6是圖5中的局部放大示意圖7是本發明具體的調平流程圖例說明
1、主控制單元2、懸掛油缸
3、電控流量調節閥4、位置傳感器
5、傾角傳感器6、信號放大器
7、模數轉換單元8、功率放大器
9、變量泵10、過濾器
11、溢流閥12、單向閥
13、安全閥14、輪胎'
15、車身16、橫擺臂
具體實施例方式
以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
本發明公開了一種鐵水包車的液壓自動調平方法，其步驟為(1)、首先依車身15平 面將其劃分為X方向和Y方向並設置與之對應的兩個傾角傳感器5，在鐵水包車上輪胎與 車體之間設置四組懸掛油缸2及與之對應的位置傳感器4; (2)、主控制單元1通過傾角傳 感器5和位置傳感器4循環、實時採集車身的水平位置信號和懸掛油缸2的位置信號， 由X向和Y向傾角值的正負判斷出某一時刻下車身15最高的支撐點，並由傾角的大小和 四個懸掛油缸2在X和Y方向上的實際物理距離，計算出其它三點和最高點的距離差； (3)、以最高點為基準點並保持不動，通過控制懸掛油缸2的升降，調節其它三點按只上 升不下降方法向最高點靠攏；(4)、循環步驟(1)至(3)，直至車身15達到水平。其中，在步 驟(3)中，按照同側兩點同步驅動法進行調平，即先對X或Y方向中一個方向上較低的兩 點進行控制實現調平，當該方向調平結束後，再進行另一個方向水平的調節。當對同側 兩點的懸掛油缸2同步驅動進行調平時，採用"主從方式"進行同步控制驅動，即以其
中一個懸掛油缸2的輸出為理想輸出，而另一個的懸掛油缸2受到控制來跟蹤這一的理 想輸出，達到兩缸同步驅動。
以具體實例對其進行詳細說明，假定懸掛油缸2中A與B、 C與D分別同在X方向上， A與C、 B與D同在Y方向上，四點的高度為A〉B〉C〉D。此時調平系統啟動，主控制單元1 的PLC將通過A/D和信號放大器6，循環讀取車身15上X和Y兩個方向的傾角傳感器5 和四個懸掛油缸2的位置傳感器4各數據通道測量值。由X向和Y向傾角值的正負判斷 出車身15最高的支撐點A點，並由傾角的大小和四個懸掛油缸2在X和Y方向上的實際 物理距離，計算出其它三點和最高點的距離差。以最高點A點為基準點並保持不動，調 節其它三點按只上升不下降方法向A點靠攏。具體來說，先對同在X方向上較低的兩點C 和D按"主從方式"同步驅動進行調節，調節的目標距離為前面計算得到的C點和A點 距離差的90%，主控制單元1發出調平指令經D/A轉換和放大處理後控制電控流量閥的 閥口開度，進而控制相應懸掛油缸2的動作，由低位點向高位點趨近，進行多次循環，Y 方向將達到水平，即C點達到A點高度，D點達到B點高度；再對同在Y方向上較低的兩 點B和D按"主從方式"同步驅動進行調節，調節的目標距離為前面計算得到的B點和A 點距離差的90%，進行多次循環，X方向將達到水平，此時四個點位於同一高度，車身 15達到水平。
如圖1所示，本發明的鐵水包車的液壓自動調平系統，它包括主控制單元l、四組電 控流量調節閥3、用來採集車身水平位置信號的兩個傾角傳感器5以及分別裝設於鐵水包 車上輪胎與車體之間的四組懸掛油缸2和與懸掛油缸2對應的位置傳感器4，傾角傳感器 5和位置傳感器4分別與主控制單元1的輸入端相連，主控制單元1的輸出端通過四組電 控流量調節閥3分別與四組懸掛油缸2相連，懸掛油缸2與液壓控制機構相連。傾角傳 感器5和位置傳感器4分別依次通過信號放大器6和模數轉換單元7與主控制單元1的 輸入端相連。主控制單元1的輸出端依次通過模數轉換單元7和功率放大器8與懸掛油 缸2相連。本實施例中，懸掛油缸2採用自帶位置傳感器的懸掛油缸2。參見圖4所示， 懸掛油缸2與液壓控制機構相連，本實施例中，液壓控制機構主要包括變量泵9、過濾器 10、溢流閥ll、單向閥12和安全閥13，變量泵9與油箱相連，變量泵9通過過濾器10 和電控流量調節閥3與懸掛油缸2相連，其中變量泵9與電控流量調節闠3之間設有溢 流闊11，電控流量調節閥3與懸掛油缸2之間設有單向閥12和安全閥13。參見圖5和 圖6所示，四組懸掛油缸2分別裝設於鐵水包車四個輪胎14與車身15之間，本實施例 中，懸掛油缸2—端固定於車身15底部，另一端固定於橫擺臂16上，懸掛油缸2工作
時，可帶動車身15升降。
車身的水平位置信號依車身15平面劃分為X方向和Y方向，鐵水包車在行駛過程中，
主控制單元1的PLC將通過模數轉換單元7 (A/D)和信號放大器6，循環讀取車身15的
X和Y兩個方向的傾角傳感器5和四個油缸的位置傳感器4中各數據通道的測量值。由X
向和Y向傾角值的正負判斷出車身15最高的支撐點，並由傾角的大小和四個懸掛油缸2
在X和Y方向上的實際物理距離，計算出其它三點和最高點的距離差。以最高點為基準
點並保持不動，調節其它三點按只上升不下降方法向最高點靠攏。具體來說，如圖2所
示，在系統啟動自檢並設定調平的精度後，將通過傾角傳感器5獲取的X方向傾角為a
和Y方向傾角P的值，以最高點B點為基準點，其S三點與B點的高度差可以表示為 = 04sina ， cc' = OCsin〃 ， 66' = O4sinor + (9Csin"，式中aa'為c點和B點的高度差；
cc'為A點和B點的高度差；^'為0點和B點高度差。如圖3和圖7所示，調平方法採為 兩點同步調平的控制策略，即根據高度差的關係，首先調節X方向的水平，同步驅動0 點和C點的懸掛油缸2進行調節，調節量都為""'的90%，主控制單元1發出調平指令經 D/A轉換和放大處理後控制電控流量調節閥3的閥口開度，進而控制相應懸掛油缸2的動 作，由低位點向高位點趨近，進行多次循環，C點到達B點的高度，O點到達A點的高度， 這樣在X方向將達到水平；然後調節Y方向的水平，同步驅動0點和A點的懸掛油缸2 進行調節，調節量都為"'的90%，進行多次循環，O點和A點也到達B點的高度，這樣 Y方向將達到水平。此時四個點位於同一高度，車身.15達到水平。如圖7所示，鐵水包 車自動調平過程中，同步驅動兩個懸掛油缸2採用了 "主從方式"進行控制調節，即通 過內置的位置傳感器4先確定兩懸掛油缸5的實時位置，再以懸掛油缸2 (A)的輸出為 理想輸出，而另一個的液壓缸懸掛油缸2 (B)採用PID控制跟蹤這一的理想輸出，達到 兩缸同步驅動。即以其中一個懸掛油缸2的輸出為理想輸出，而另一個的懸掛油缸2根 據油缸內置的位移傳感器4計算出兩點的位移差，並受到控制跟蹤這一的理想輸出，達 到兩缸同步驅動。另外，為了避免上升過頭，每次應使上升的目標位置為理想調平位置 的90%，然後進行多次循環控制調節，最終達到車身15水平。
權利要求
1、一種鐵水包車的液壓自動調平方法，其特徵在於步驟為(1)、首先依車身平面將其劃分為X方向和Y方向並設置與之對應的兩個傾角傳感器，在鐵水包車上輪胎與車體之間設置四組懸掛油缸及與之對應的位置傳感器；(2)、控制單元通過傾角傳感器和位置傳感器循環、實時採集車身的水平位置信號和懸掛油缸的位置信號，由X向和Y向傾角值的正負判斷出某一時刻下車身最高的支撐點，並由傾角的大小和四個懸掛油缸在X和Y方向上的實際物理距離，計算出其它三點和最高點的距離差；(3)、以最高點為基準點並保持不動，通過控制懸掛油缸的升降，調節其它三點按只上升不下降方法向最高點靠攏；(4)、循環步驟(1)至(3)，直至車身達到水平。
2、 根據權利要求l所述的一種鐵水包車的液壓自動調平方法，其特徵在於所述步 驟(3)中，按照同側兩點同步驅動法進行調平，即先對X或Y方向中一個方向上較低的兩 點進行控制實現調平，當該方向調平結束後，再進行另一個方向水平的調節。
3、 根據權利要求2所述的一種鐵水包車的液壓自動調平方法，其特徵在於當對同 側兩點的懸掛油缸同步驅動進行調平時，採用"主從方式"進行同步控制驅動，即以其 中一個懸掛油缸的輸出為理想輸出，而另一個的懸掛油缸受到控制來跟蹤這一的理想輸 出，達到兩缸同步驅動。
4、 一種鐵水包車的液壓自動調平系統，其特徵^於它包括主控制單元(1)、四組電控流量調節閥(3)、用來採集車身水平位置信號的兩個傾角傳感器(5)以及分別裝設 於鐵水包車上輪胎與車體之間的四組懸掛油缸(2)和與懸掛油缸(2)對應的位置傳感 器(4)，所述傾角傳感器(5)和位置傳感器(4)分別與主控制單元(1)的輸入端相連， 主控制單元(1)的輸出端通過四組電控流量調節閥(3)分別與四組懸掛油缸(2)相連， 懸掛油缸(2)與液壓控制機構相連。
5、 根據權利要求4所述的鐵水包車的液壓自動調平系統，其特徵在於所述傾角傳 感器(5)和位置傳感器(4)分別依次通過信號放大器(6)和模數轉換單元(7)與主 控制單元(1)的輸入端相連。
6、 根據權利要求4或5所述的鐵水包車的液壓自動調平系統，其特徵在於所述主 控制單元(1)的輸出端依次通過模數轉換單元(7)和功率放大器(8)與懸掛油缸(2) 相連。
7、 根據權利要求4或5所述的鐵水包車的液壓細動調平系統，其特徵在於所述液 壓控制機構包括變量泵(9)、過濾器(10)、溢流閥(11)、單向閥(12)和安全閥(13)， 變量泵(9)與油箱相連，變量泵(9)通過過濾器(10)和電控流量調節閥(3)與懸掛 油缸(2)相連，其中變量泵(9)與電控流量調節閥(3)之間設有溢流閥(11)，電控 流量調節閥(3)與懸掛油缸(2)之間設有單向閥(12)和安全閥(13)。
8、 根據權利要求6所述的鐵水包車的液壓自動調平系統，其特徵在於所述液壓控 制機構包括變量泵(9)、過濾器(10)、溢流閥(11)、單向閥(12)和安全闊(13)，變 量泵(9)與油箱相連，變量泵(9)通過過濾器(10)和電控流量調節閥(3)與懸掛油 缸(2)相連，其中變量泵(9)與電控流量調節閥(3)之間設有溢流閥(11),電控流 量調節閥(3)與懸掛油缸(2)之間設有單向閥(12)和安全閥(13)。
全文摘要
本發明公開了一種鐵水包車的液壓自動調平方法及調平系統，首先依車身平面將其劃分為X方向和Y方向並設置與之對應的兩個傾角傳感器，在鐵水包車上輪胎與車體之間設置四組懸掛油缸及與之對應的位置傳感器；控制單元通過傾角傳感器和位置傳感器循環、實時採集車身的水平位置信號和懸掛油缸的位置信號，由傾角值判斷出某一時刻下車身最高的支撐點，並由傾角的大小和四個懸掛油缸在X和Y方向上的實際物理距離，計算出其它三點和最高點的距離差；以最高點為基準點並保持不動，通過控制懸掛油缸的升降，調節其它三點按只上升不下降方法向最高點靠攏，直至車身達到水平。本發明能根據行駛過程中的實際情況自動調節鐵水包車車身姿態，避免發生傾斜或重心偏離的情況。
文檔編號B60G17/017GK101172455SQ20071003587
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月9日 優先權日2007年10月9日
發明者張衛東, 彭勁松, 楊建林 申請人:張衛東;彭勁松;楊建林