一種智能節能型裝載機的製作方法

2023-10-18 03:05:09 3

專利名稱：一種智能節能型裝載機的製作方法
技術領域：
本發明屬於裝載機技術領域，特別是涉及一種智能節能型裝載機。
技術背景目前，裝載機作為工程機械，既要行駛又要進行裝載作業。其發動機的動力， 一部 分通過液力變矩器和變速箱驅動行駛機構(傳動軸、車橋、車輪)，實現裝載機行駛，另 一部分通過液壓油泵驅動液壓油缸，實現轉向和裝載工作。在裝載機工作時， 一面前進，鏟鬥同時鏟裝物料，其鏟掘機構油泵便經常和變矩器 一起工作，而鏟掘機構油泵所消耗的功率，約佔發動機功率的40-60%,所以變矩器與發 動機採用部分功率匹配。當裝載機在運輸工況時，工作點經常在發動機的調速特性上，發 動機動力性和經濟性降低。另外液力傳動的傳動效率較低，尤其是遇到重載的時候，液力變矩器的傳動效率反 而大幅下降，使作業效率降低，造成了能源的浪費。針對這一情況， 一般都通過設計雙泵 輪、雙導輪、雙渦輪等來提高變矩器效率和高效區範圍，提高傳動效率。這種方法的優點 是操作簡單、傳動效率有一定提高，但是沒有從根本解決重載下傳動效率低的問題，且故 障率高。還有的通過增加動力換擋變速器的擋位數來解決，但是增加了擋位數以後，因需 要不斷操縱換擋手柄而分散操作者的注意力，影響作業效率，且傳動效率提高有限。裝載機傳統的液壓系統採用定量泵系統。轉向系統和爐掘機構主要採用兩套獨立的 液壓系統(也有部分系統採用合流形式，即轉向系統和工作系統通過優先閥合流)，系統 均採用齒輪泵供油，屬於閥控定量系統。系統結構較簡單、價格較低、可靠性高，但系統 的工作效率低、油溫較高、操作性較差。由於兩定量泵均由變速箱取力，只要發動機轉速 一定，兩泵均提供恆定的流量。當泵的供油流量多於轉向和工作系統所需時，剩餘部分只 有通過溢流閥流回油箱，造成較大的能量損失，且使系統的油溫升高。當裝載機不轉向或 不作業時，兩系統的油液分別通過轉向器和多路闊中位進行低壓大流量卸荷。儘管泵的卸 荷壓力只是管路和閥的流動損失，相比工作壓力要小得多，但由於兩泵仍是全排量供油， 因此系統的卸荷損失仍不可忽視。 本發明為解決公知技術中存在的技術問題，而提供了一種智能節能型裝載機。.本發明的目的是提供一種基於智能控制的裝載機，該裝載機動力性和經濟性好，節 能高效，操作簡單省力，提髙裝載機的總體技術水平。本發明採取如下技術方案智能節能型裝載機，包括車架、動力機構、傳動機構、控制機構，車架的中間部位 有駕駛室，在駕駛室的一側有鏟掘機構，另一側安裝有動力機構，車架的底部有電液換擋 變速箱、傳動機構和轉向液壓機構，車架裝有車輪，其特點是鏟掘機構裝有負荷傳感液 壓機構，車架裝有電控發動機及其智能控制器，智能控制器連接負荷傳感液壓機構、自動 換擋控制機構，自動換擋控制機構控制電液自動換擋變速箱，智能控制器連接控制變量泵 電磁閥調節變量泵的排量。本發明還可以釆用如下技術措施所述的智能節能型裝載機，其特點是智能控制器連接發動機輕載、重載工作模式 選擇器，智能控制器面板上設有輕載、重載工作模式選擇開關。所述的智能節能型裝載機，其特點是鏟掘機構的動臂油缸裝有壓力傳感器，智能 控制器連接壓力傳感器，通過測量油缸壓力來判斷裝載機所處工作段。所述的智能節能型裝載機，其特點是傳動機構選用變矩器和電液自動換擋變速箱， 以渦輪轉速、發動機轉速為控制參數，通過智能控制器對電液自動換擋變速箱進行自動換 擋控制，使變矩器在高效狀態工作。所述的智能節能型裝載機，其特點是智能控制器面板上設有換擋模式選擇開關， 手動換擋模式由位於方向盤左下側的換擋撥杆控制，自動換擋的方向開關和強制降一擋按 鈕DSS集成於多功能操縱杆上。本發明具有的優點和積極效果智能節能型裝載機採用電控發動機和可控變量泵，通過安裝在控制面板上的工作模 式選擇開關手動選擇發動機輕、重載工作模式，控制發動機的功率輸出，通過負荷敏感液 壓機構根據載荷大小在最大排量之下自動調節變量泵的排量，達到對整機功率流進行合理 分配，並通過對功率流的分配使裝載機在鏟掘時具有較大的牽引力，在裝載時動臂和鏟鬥
具有較快的操作速度，既節省了能源，又提高了工作效率。同時，通過控制器控制電液換 擋變速箱自動換擋，保證變矩器儘可能在高效區工作，既簡化了操作，又提髙了整機的工 作效率和工作性能。本發明的優越性及技術效果
1、 控制發動機始終工作在額定功率點附近，發動機8有較高的經濟性和動力性。
2、 變量泵根據載荷情況自動調節排量，液壓系統需要多少供給多少，避免了高壓溢
流o
3、 自動換擋系統，既提高了傳動系效率又簡化了操作，提髙了裝載機工作效率。
4、 通過調節發動機和變量泵來進行功率流分配，既提高了鏟掘時的驅動力，又提高 了裝載工作的快速性，整機經濟性好，工作效率高。


圖1是本發明智能節能型裝載機結構示意圖2是本發明功率流分配所依據的裝載機工作載荷譜曲線；
圖3本發明智能控制功能方框圖。
圖中，l-鏟掘機構，2-負荷傳感液壓機構，3-換擋撥杆，4-方向盤，5-駕駛室，6-多 功能操縱杆，7-變矩器，8-發動機，9-車架，10-車輪，ll-變量泵，12-電液換擋變速箱， 13-傳動機構，14-動臂油缸。
具體實施例方式
為能進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細 說明如下
參閱附圖l、圖2和圖3。
實施例l
智能節能型裝載機，包括車架、動力機構、傳動機構、控制機構，車架9的中間部 位有駕駛室5，在駕駛室5的一側有鏟掘機構1，另一側安裝有動力機構，車架9的底部 有電液換擋變速箱12、傳動機構13和轉向液壓機構，車架9裝有車輪10，其特徵是伊 掘機構1裝有負荷傳感液壓機構2，車架9裝有電噴發動機8及其智能控制器，智能控制 器連接負荷傳感液壓機構2、自動換擋控制機構，自動換擋控制機構控制電液自動換擋變 速箱12,智能控制器連接控制變量泵電磁閥調節變量泵11的排量。
智能控制器連接電噴發動機8輕載、重載工作模式選擇器，智能控制器面板上設有
輕載、重載工作模式選擇開關。智能控制器面板上設有換擋模式選擇開關，手動換擋模式 由位於方向盤4左下側的換擋撥杆3控制，自動換擋的方向開關和強制降一擋按鈕DSS 集成於多功能操縱杆6上。鏟掘機構的動臂油缸14裝有壓力傳感器，智能控制器連接壓 力傳感器，通過測量油缸14壓力來判斷裝載機所處工作段。傳動機構選用三元件變矩器 7和前四後三電液自動換擋變速箱12,以渦輪轉速、發動機轉速為控制參數，通過智能控 制器對電液自動換擋變速箱12進行自動換擋控制，使變矩器7在高效狀態工作。 本發明目的是這樣實現的
首先參照裝載機工作載荷譜線，分析裝載機工作特性。根據裝載機不同工況時的工 作特性結合發動機特性曲線，確定發動機8低、中、高三條工作曲線，每一種工作曲線對 應一種裝載機工況。把裝載機工作分為輕、重載兩種工作模式，每種模式對應發動機8 不同的工作範圍，由駕駛員根據工況通過安裝在控制面板上的工作模式選擇開關手動選擇 輕、重載工作模式。
根據裝載機所處工作段不同控制程序自動調節變量泵ll的排量，以控制其所吸收功 率。不同工作段設定變量泵11不同最大排量，最大排量設定數值由裝載機行走、輕載爐 掘、重載鏟掘三種典型工作確定，分為大、中、小三擋。最大排量設定後，負荷傳感液壓 機構2根據載荷大小在最大排量之下自動調節泵的排量。動臂油缸14底部裝有壓力傳感 器，通過測量油缸底部壓力來判斷裝載機所處工作段。
傳動系統選用三元件變矩器7，和前四後三電液自動換擋變速箱12,以渦輪轉速、 發動機轉速為控制參數，通過控制器按照設定的換擋策略對電液自動換擋變速箱12進行 自動換擋控制，保證變矩器7儘量工作在規定的高效區。採用三種換擋模式，手動模式 (M),自動l模式(L),和自動2模式(H〉。 L模式在低速狀態l-2擋之間根據工況自 動換擋，主要應用於裝載機的挖掘和裝載操作；H模式在高速狀態l-4擋之間自動換擋， 主要應用於裝載機的遠程行走，和長距離的裝載操作。手動換擋模式由位於方向盤左下側 的換擋撥杆3控制自動換擋的方向開關和強制降一擋按鈕DSS集成於多功能操縱杆6 上；換擋模式選擇開關位於儀表臺上。
具體的工作是這樣完成的
如圖3所示裝載機工作前由駕駛員根據工況，通過安裝在控制面板上的工作模式 選擇開關手動選擇輕、重載工作模式。輕載模式發動機8在低、中兩條特性曲線上工作， 重載模式發動機在低、高兩條特性曲線上工作。(還可設置另一模式用於特殊工況，比如 路面行駛條件差--行駛阻力大或有坡度，此時發動機工作在中、高兩條特性曲線上。)在鏟裝物料過程和爬坡行駛時採用較大功率曲線，在空載行駛時，採用較小功率曲線，避免
發動機8經常性地工作在調速曲線上。在工作過程中主控制器根據動臂油缸14底部所裝 的壓力傳感器所檢測的油缸底部壓力來判斷裝載機所處工作段及載荷情況,輕載鏟掘時使 用中間排量，重載鏟掘時使用小排量，保證裝載機具有較大的驅動力在動臂舉升和鏟鬥 翻轉時使用大排量，保證較快的工作速度。最大排量設定後，負荷傳感液壓機構2根據載 荷大小在最大排量之下自動調節泵的排量。
本裝載機的換擋工作是這樣完成的司機根據操作習慣和工況等通過換擋模式選擇 開關選定換擋模式手動模式(M),自動l模式(L),和自動2模式(H)。手動模式時 駕駛員通過操縱位於方向盤4下側的換擋撥杆3手動換擋，自動模式時，換擋控制程序根 據當前的工況自動換擋，保證變矩器7儘量工作在規定的高效區，以達到節能的目的。
權利要求
1.一種智能節能型裝載機，包括車架(9)、動力機構、傳動機構、控制機構，車架(9)的中間部位有駕駛室(5)，在駕駛室(5)的一側有鏟掘機構(1)，另一側安裝有動力機構，車架(9)的底部有電液換擋變速箱(12)、傳動機構(13)和轉向液壓機構，車架(9)裝有車輪(10)，其特徵是鏟掘機構(1)裝有負荷傳感液壓機構(2)，車架(9)裝有電控發動機(8)及其智能控制器，智能控制器連接負荷傳感液壓機構(2)、自動換擋控制機構，自動換擋控制機構控制電液自動換擋變速箱(12)，智能控制器連接控制變量泵電磁閥調節變量泵(11)的排量。
2. 根據權利要求1所述的智能節能型裝載機，其特徵是智能控制器連接發動機輕載、 重載工作模式選擇器，智能控制器面板上設有輕載、重載工作模式選擇開關。
3. 根據權利要求1所述的智能節能型裝載機，其特徵是鏟掘機構的動臂油缸(14)裝 有壓力傳感器，智能控制器連接壓力傳感器，通過測量油缸(14)壓力來判斷裝載機 所處工作段。
4. 根據權利要求1所述的智能節能型裝載機，其特徵是傳動機構選用變矩器(7)和 電液自動換擋變速箱(12),以渦輪轉速、發動機轉速為控制參數，通過智能控制器對 電液自動換擋變速箱(12)進行自動換擋控制，使變矩器(7)在高效狀態工作。
5. 根據權利要求1所述的智能節能型裝載機，其特徵是智能控制器面板上設有換擋模 式選擇開關，手動換擋模式由位於方向盤(5)左下側的換擋撥杆(3)控制，自動換 擋的方向開關和強制降一擋按鈕DSS集成於多功能操縱杆(6)上。
全文摘要
本發明涉及一種智能節能型裝載機。本發明屬於裝載機技術領域。智能節能型裝載機，包括車架、動力機構、傳動機構、控制機構，車架的中間部位有駕駛室，在駕駛室的一側有鏟掘機構，另一側安裝有動力機構，車架的底部有電液換擋變速箱、傳動機構和轉向液壓機構，車架裝有車輪，其特點是鏟掘機構裝有負荷傳感液壓機構，車架裝有電控發動機及其智能控制器，智能控制器連接負荷傳感液壓機構、自動換擋控制機構，自動換擋控制機構控制電液自動換擋變速箱，智能控制器連接控制變量泵電磁閥調節變量泵的排量。本發明功率流分配合理，可設定發動機輕載、重載工作模式，鏟掘驅動力高，裝載快速，經濟性好，工作效率高，整機工作性能優良。
文檔編號E02F9/00GK101148895SQ20071005982
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月11日 優先權日2007年10月11日
發明者吳國祥, 孟廣良, 李學忠, 李鶯鶯, 楊國明, 亮 王, 鄭尚龍 申請人:天津工程機械研究院