一種推土機工作裝置自動控制方法及系統的製作方法
2023-10-10 03:14:04 2
一種推土機工作裝置自動控制方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種推土機工作裝置自動控制方法，包括：獲取變矩器輸入轉速；獲取變矩器輸出轉速；根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得所述變矩器的傳動比i；判斷所述傳動比i是否在i1-i2範圍內，所述i1-i2為變矩器高效工作區對應的傳動比範圍，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述i1，則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入i1-i2範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入i1-i2範圍內。該方法使推土機工作裝置根據不同工況能自動提升或下降，降低操作者的勞動強度，提高整機作業水平。本發明還公開了一種推土機工作裝置自動控制系統。
【專利說明】一種推土機工作裝置自動控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及推土機【技術領域】，特別是推土機工作裝置的自動控制方法。本發明還涉及推土機工作裝置的自動控制系統。
【背景技術】
[0002]推土機作業工況複雜，所受作業載荷不斷變化，若負載比較大，超過了推土機的附著力，推土機的履帶將會出現打滑現象，通常履帶打滑要求不超過12%，履帶打滑程度過大，不但不利於推土，而且會對履帶造成很大損傷。在此情況下通常操作者會採取適量提升工作裝置(鏟刀或鬆土器)切土深度的方法，來降低負載大小，以保證推土機正常作業。若負載比較小，無法保證鏟刀滿鏟或鬆土器滿載荷時，整機作業生產率將會降低，在此情況下操作者一般會採取下降工作裝置(鏟刀或鬆土器)切土深度的方法，來增加負載，以保證推土機滿負荷推土。
[0003]在複雜的作業條件下，操作者需不斷的調整工作裝置(鏟刀或鬆土器)的切土深度，勞動強度大，並且不同的操作者，由於操作水平的差異，對推土質量也會產生影響。
[0004]因此，如何對推土機工作裝置進行自動控制，並使變矩器、發動機始終在高效狀態下運行，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明的第一目的是提供一種推土機工作裝置自動控制方法。該方法使推土機工作裝置根據不同工況能自動提升或下降，降低操作者的勞動強度，提高整機作業水平。
[0006]本發明的第二目的是提供一種推土機工作裝置自動控制系統。
[0007]為實現上述第一目的，本發明提供一種推土機工作裝置自動控制方法，包括:
[0008]獲取變矩器輸入轉速；
[0009]獲取變矩器輸出轉速；
[0010]根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得所述變矩器的傳動比i ;
[0011]判斷所述傳動比i是否在iri2範圍內，所述iri2為變矩器高效工作區對應的傳動比範圍，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述I1，則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入ii_i2範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入範圍內。
[0012]優選地，所述變矩器輸入轉速通過將發動機轉速乘以發動機至變矩器的傳動比獲得。
[0013]優選地，所述發動機轉速通過終端直接獲得，或通過對發動機脈衝數進行檢測獲得。
[0014]優選地，通過轉速傳感器獲得所述變矩器輸出轉速。
[0015]優選地，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的有杆腔供油使其縮回來減小負載，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的無杆腔供油使其伸出來增大負載。
[0016]為實現上述第二目的，本發明提供一種推土機工作裝置自動控制系統，包括:
[0017]獲取單元，用於獲取變矩器輸出轉速；
[0018]控制器，用於獲取變矩器輸入轉速，根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得變矩器的傳動比i，並判斷所述傳動比i是否在ii_i2範圍內，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述I1，則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入ii_i2範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入ii_i2範圍內；
[0019]所述iri2為變矩器高效工作區對應的傳動比範圍。
[0020]優選地，所述控制器通過將發動機轉速乘以發動機至變矩器的傳動比獲得所述變矩器輸入轉速。
[0021]優選地，所述控制器通過終端直接獲得所述發動機轉速，或通過對發動機脈衝數進行檢測獲得所述發動機轉速。
[0022]優選地，所述獲取單元為轉速傳感器。
[0023]優選地，所述控制器的信號輸出端連接所述工作裝置的電磁閥，在減小負載時，其通過所述電磁閥向工作裝置伸縮油缸的有杆腔供油使其縮回，在增大負載時，其通過所述電磁閥向工作裝置伸縮油缸的無杆腔供油使其伸出。
[0024]本發明將變矩器高效工作區對應的傳動比作為控制目標，通過轉速傳感器等設備對整機作業時變矩器的泵輪和渦輪轉速進行檢測，控制器將渦輪轉速與泵輪轉速進行一定的運算，得到變矩器的傳動比，若該傳動比不在控制目標範圍之內，控制器將會發出控制信號，控制工作裝置的電磁閥的電控端是否得電，使得驅動工作裝置的相應油缸自動伸縮，實現工作裝置的自動控制，最終使變矩器傳動比恢復到控制目標範圍內，保證了變矩器效率始終在最聞效率附近。
[0025]本發明控制科學準確，可以根據外負載的變化，有效實現推土機工作裝置的自動控制，並保持液力變矩器始終在最高效率附近，發動機功率也保持在較高水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為液力機械式推土機配置的液力變矩器的效率曲線示意圖；
[0027]圖2為本發明推土機工作裝置自動控制系統的控制原理圖。
[0028]圖中:
[0029]1.控制器2.變矩器21.泵輪22.渦輪3.電磁閥4.油缸
【具體實施方式】
[0030]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0031]請參考圖1，圖1為液力機械式推土機配置的液力變矩器的效率曲線示意圖。
[0032]如圖所示，橫坐標為液力變矩器的傳動比，其大小為變矩器的渦輪轉速與泵輪轉速之商，縱坐標為液力變矩器效率，可以看出，變矩器的效率曲線近似於拋物線，在最高效率時將對應一個固定的傳動比，在效率曲線上最高效率點左右兩側如果各取一個比較高的效率點(接近於最高效率點)，它們將分別對應一個固定的變矩器傳動比和i2。
[0033]若將控制目標設定為I1和i2之間，那麼變矩器在控制目標範圍內的效率必然會處於高效區(最高效率附近)，液力變矩器的效率決定了整機的輸出功率，只有變矩器始終處於高效區，整機作業生產率才可提高。
[0034]本發明通過對整機作業時變矩器的泵輪和渦輪轉速進行採集，控制器將渦輪轉速與泵輪轉速做商，得到變矩器的傳動比，若該傳動比不在控制目標範圍內，控制器將會發出控制信號，控制三位四通電磁閥兩側電流的通斷，使得驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)的油缸自動伸縮，實現自動控制，最終使得變矩器傳動比恢復到控制目標範圍內，保證了變矩器效率始終在最高效率附近。
[0035]本發明提供的推土機工作裝置自動控制方法，包括:
[0036]SlOl:獲取變矩器泵輪轉速。
[0037]發動機通過萬向節等機械結構與變矩器相連，發動機轉速乘以機械部分傳動比，就得到變矩器泵輪轉速。
[0038]S102:獲取變矩器輸出轉速。
[0039]變矩器的渦輪轉速可以通過轉速傳感器測得，變矩器渦輪通過變速箱等傳動機構將功率傳遞至驅動輪。
[0040]S103:根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得所述變矩器的傳動比i。
[0041]推土機作業時，實時採集變矩器泵輪和渦輪轉速，並將所測得的轉速輸入到控制器，控制器將進行如下計算:
,._W
[0042]1 =
fl b
[0043]得到變矩器的傳動比i，式中nw為渦輪轉速，nb為泵輪轉速。
[0044]S104:判斷所述傳動比i是否在I1-12O).65-0.85)範圍內，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述I1，則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入iri2範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入I1-12範圍內ο
[0045]在推土機工作時，總是期望變矩器效率處於最高點。如圖1所示，在變矩器效率曲線上，最高效率點amax應對應一個固定的傳動比，考慮到實際情況，控制目標設定為最大效率點兩側的一段區間，區間端點對應的傳動比分別為I1和i2，即變矩器傳動比在該範圍內，變矩器傳遞效率必然會在最高效率點附近。
[0046]推土機工作時外負載變化複雜,負載的大小會影響到渦輪轉速的大小，一般情況下，為克服大負載，渦輪轉速降低，變矩器將輸出大扭矩；負載小時，渦輪轉速較高，變矩器輸出扭矩小。
[0047]當控制器通過檢測結果計算出的傳動比i不在、一「範圍內時，控制器將發出相應指令，控制電磁閥電控端電流的通斷，使得驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)的油缸自動伸縮，實現自動控制，最終使得變矩器傳動比恢復到控制目標範圍內，保證了變矩器效率始終在最聞效率附近。
[0048]具體地，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的有杆腔供油使其縮回來減小負載，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的無杆腔供油使其伸出來增大負載。
[0049]請參考圖2，圖2為本發明推土機工作裝置自動控制系統的控制原理圖。
[0050]如圖所示，對於電控發動機，發動機轉速可以通過終端直接讀出，對於一般發動機，其轉速可以通過對發電機脈衝數進行檢測而獲得，利用安裝在傳動系統輸出軸上的轉速傳感器(圖中未示出)，可以檢測到變矩器2的渦輪22的轉速。
[0051]控制器I將採集到的發動機轉速乘以相應的機械傳動比就可得到變矩器2的泵輪21的轉速，然後將變矩器渦輪轉速與泵輪轉速做商，就可得到變矩器2的傳動比i，並自動判斷i是否在ii_i2範圍內。
[0052]當控制器I判斷結果為i不在iri2範圍內時，控制器I將發出相應指令，控制三位四通電磁閥3兩端電流的通斷，使得驅動工作裝置的油缸4自動伸縮，實現鏟刀自動控制，最終使得變矩器傳動比恢復到控制目標範圍內，保證了變矩器2效率始終在最高效率附近。
[0053]具體地，當推土機作業時遇到大負載，此時整機輸出扭矩大，液力變矩器渦輪22的轉速降低，在發動機轉速不變的情況下，變矩器2的傳動比i將減小，當變矩器2的傳動比i小於1時，控制器I發出指令，電磁閥3上端通電，驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)油缸4的有杆腔充油，工作裝置切土深度減小，外負載減小，變矩器2的渦輪22的轉速就會升高，從而使變矩器傳動比增加，直至變矩器2的傳動比i升至iri2範圍內時，電磁閥3上端斷電，驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)油缸4的有杆腔停止充油，工作裝置切土深度停止減小。
[0054]當推土機在小負載下推土機時，整機輸出扭矩小，液力變矩器2的渦輪22轉速升高，在發動機轉速不變的情況下，變矩器2的傳動比i將升高，當變矩器2的傳動比大於i2時，控制器I發出指令，電磁閥3下端通電，驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)油缸4的無杆腔充油，工作裝置切土深度增加，外負載增大，變矩器2的渦輪22轉速就會降低,從而使變矩器2的傳動比減小，直至變矩器2的傳動比i降至iri2範圍內時，電磁閥3下端斷電，驅動工作裝置(鏟刀或鬆土器)油缸4的無杆腔停止充油，工作裝置切土深度停止增加。
[0055]本發明可以保證變矩器傳遞效率保持在最高效率點附近，其控制準確，可以有效實現工作裝置的自動控制，提高作業生產率，降低操作者勞動強度，提高操作者推土水平。
[0056]本領域技術人員可以理解，上述方法和系統中的全部或部分流程，可以通過電腦程式指令相關硬體來完成，所述的程序可儲存於計算機可讀取儲存介質中，該程序在執行時，可包括上述方法和系統的實施例流程。
[0057]以上對本發明所提供的推土機工作裝置自動控制方法及系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種推土機工作裝置自動控制方法，包括: 獲取變矩器輸入轉速； 獲取變矩器輸出轉速； 根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得所述變矩器的傳動比i; 判斷所述傳動比i是否在i1-12範圍內，所述i1-12為變矩器高效工作區對應的傳動比範圍，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述ip則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入ii_i2範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入範圍內。
2.根據權利要求1所述的推土機工作裝置自動控制方法，其特徵在於，所述變矩器輸入轉速通過將發動機轉速乘以發動機至變矩器的傳動比獲得。
3.根據權利要求2所述的推土機工作裝置自動控制方法，其特徵在於，所述發動機轉速通過終端直接獲得，或通過對發動機脈衝數進行檢測獲得。
4.根據權利要求1所述的推土機工作裝置自動控制方法，其特徵在於，通過轉速傳感器獲得所述變矩器輸出轉速。
5.根據權利要求1所述的推土機工作裝置自動控制方法，其特徵在於，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的有杆腔供油使其縮回來減小負載，通過控制所述工作裝置的電磁閥向其伸縮油缸的無杆腔供油使其伸出來增大負載。
6.一種推土機工作裝置自動控制系統，其特徵在於，包括: 獲取單元，用於獲取變矩器輸出轉速； 控制器，用於獲取變矩器輸入轉速，根據所述輸入轉速和輸出轉速計算獲得變矩器的傳動比i，並判斷所述傳動比i是否在iri2範圍內，若是，則所述工作裝置保持當前負載，若否且i小於所述I1，則控制所述工作裝置減小負載，直至所述傳動比i落入h-12範圍內，若否且i大於所述i2，則控制所述工作裝置增大負載，直至所述傳動比i落入ifi2範圍內； 所述i1-12為變矩器高效工作區對應的傳動比範圍。
7.根據權利要求6所述的推土機工作裝置自動控制系統，其特徵在於，所述控制器通過將發動機轉速乘以發動機至變矩器的傳動比獲得所述變矩器輸入轉速。
8.根據權利要求7所述的推土機工作裝置自動控制系統，其特徵在於，所述控制器通過終端直接獲得所述發動機轉速，或通過對發動機脈衝數進行檢測獲得所述發動機轉速。
9.根據權利要求6所述的推土機工作裝置自動控制系統，其特徵在於，所述獲取單元為轉速傳感器。
10.根據權利要求6所述的推土機工作裝置自動控制系統，其特徵在於，所述控制器的信號輸出端連接所述工作裝置的電磁閥，在減小負載時，其通過所述電磁閥向工作裝置伸縮油缸的有杆腔供油使其縮回，在增大負載時，其通過所述電磁閥向工作裝置伸縮油缸的無杆腔供油使其伸出。
【文檔編號】E02F3/84GK104196070SQ201410491991
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】姜友山, 李殿和, 趙建軍, 金軻, 韋海雲, 劉存波 申請人:山推工程機械股份有限公司