一种推土机工作装置自动控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种推土机工作装置自动控制方法，包括：获取变矩器输入转速；获取变矩器输出转速；根据所述输入转速和输出转速计算获得所述变矩器的传动比i；判断所述传动比i是否在i1-i2范围内，所述i1-i2为变矩器高效工作区对应的传动比范围，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述i1，则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入i1-i2范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入i1-i2范围内。该方法使推土机工作装置根据不同工况能自动提升或下降，降低操作者的劳动强度，提高整机作业水平。本发明还公开了一种推土机工作装置自动控制系统。
【专利说明】一种推土机工作装置自动控制方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及推土机【技术领域】，特别是推土机工作装置的自动控制方法。本发明还涉及推土机工作装置的自动控制系统。
【背景技术】
[0002]推土机作业工况复杂，所受作业载荷不断变化，若负载比较大，超过了推土机的附着力，推土机的履带将会出现打滑现象，通常履带打滑要求不超过12%，履带打滑程度过大，不但不利于推土，而且会对履带造成很大损伤。在此情况下通常操作者会采取适量提升工作装置(铲刀或松土器)切土深度的方法，来降低负载大小，以保证推土机正常作业。若负载比较小，无法保证铲刀满铲或松土器满载荷时，整机作业生产率将会降低，在此情况下操作者一般会采取下降工作装置(铲刀或松土器)切土深度的方法，来增加负载，以保证推土机满负荷推土。
[0003]在复杂的作业条件下，操作者需不断的调整工作装置(铲刀或松土器)的切土深度，劳动强度大，并且不同的操作者，由于操作水平的差异，对推土质量也会产生影响。
[0004]因此，如何对推土机工作装置进行自动控制，并使变矩器、发动机始终在高效状态下运行，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的第一目的是提供一种推土机工作装置自动控制方法。该方法使推土机工作装置根据不同工况能自动提升或下降，降低操作者的劳动强度，提高整机作业水平。
[0006]本发明的第二目的是提供一种推土机工作装置自动控制系统。
[0007]为实现上述第一目的，本发明提供一种推土机工作装置自动控制方法，包括:
[0008]获取变矩器输入转速；
[0009]获取变矩器输出转速；
[0010]根据所述输入转速和输出转速计算获得所述变矩器的传动比i ;
[0011]判断所述传动比i是否在iri2范围内，所述iri2为变矩器高效工作区对应的传动比范围，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述I1，则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入ii_i2范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入范围内。
[0012]优选地，所述变矩器输入转速通过将发动机转速乘以发动机至变矩器的传动比获得。
[0013]优选地，所述发动机转速通过终端直接获得，或通过对发动机脉冲数进行检测获得。
[0014]优选地，通过转速传感器获得所述变矩器输出转速。
[0015]优选地，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的有杆腔供油使其缩回来减小负载，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的无杆腔供油使其伸出来增大负载。
[0016]为实现上述第二目的，本发明提供一种推土机工作装置自动控制系统，包括:
[0017]获取单元，用于获取变矩器输出转速；
[0018]控制器，用于获取变矩器输入转速，根据所述输入转速和输出转速计算获得变矩器的传动比i，并判断所述传动比i是否在ii_i2范围内，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述I1，则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入ii_i2范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入ii_i2范围内；
[0019]所述iri2为变矩器高效工作区对应的传动比范围。
[0020]优选地，所述控制器通过将发动机转速乘以发动机至变矩器的传动比获得所述变矩器输入转速。
[0021]优选地，所述控制器通过终端直接获得所述发动机转速，或通过对发动机脉冲数进行检测获得所述发动机转速。
[0022]优选地，所述获取单元为转速传感器。
[0023]优选地，所述控制器的信号输出端连接所述工作装置的电磁阀，在减小负载时，其通过所述电磁阀向工作装置伸缩油缸的有杆腔供油使其缩回，在增大负载时，其通过所述电磁阀向工作装置伸缩油缸的无杆腔供油使其伸出。
[0024]本发明将变矩器高效工作区对应的传动比作为控制目标，通过转速传感器等设备对整机作业时变矩器的泵轮和涡轮转速进行检测，控制器将涡轮转速与泵轮转速进行一定的运算，得到变矩器的传动比，若该传动比不在控制目标范围之内，控制器将会发出控制信号，控制工作装置的电磁阀的电控端是否得电，使得驱动工作装置的相应油缸自动伸缩，实现工作装置的自动控制，最终使变矩器传动比恢复到控制目标范围内，保证了变矩器效率始终在最闻效率附近。
[0025]本发明控制科学准确，可以根据外负载的变化，有效实现推土机工作装置的自动控制，并保持液力变矩器始终在最高效率附近，发动机功率也保持在较高水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为液力机械式推土机配置的液力变矩器的效率曲线示意图；
[0027]图2为本发明推土机工作装置自动控制系统的控制原理图。
[0028]图中:
[0029]1.控制器2.变矩器21.泵轮22.涡轮3.电磁阀4.油缸
【具体实施方式】
[0030]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0031]请参考图1，图1为液力机械式推土机配置的液力变矩器的效率曲线示意图。
[0032]如图所示，横坐标为液力变矩器的传动比，其大小为变矩器的涡轮转速与泵轮转速之商，纵坐标为液力变矩器效率，可以看出，变矩器的效率曲线近似于抛物线，在最高效率时将对应一个固定的传动比，在效率曲线上最高效率点左右两侧如果各取一个比较高的效率点(接近于最高效率点)，它们将分别对应一个固定的变矩器传动比和i2。
[0033]若将控制目标设定为I1和i2之间，那么变矩器在控制目标范围内的效率必然会处于高效区(最高效率附近)，液力变矩器的效率决定了整机的输出功率，只有变矩器始终处于高效区，整机作业生产率才可提高。
[0034]本发明通过对整机作业时变矩器的泵轮和涡轮转速进行采集，控制器将涡轮转速与泵轮转速做商，得到变矩器的传动比，若该传动比不在控制目标范围内，控制器将会发出控制信号，控制三位四通电磁阀两侧电流的通断，使得驱动工作装置(铲刀或松土器)的油缸自动伸缩，实现自动控制，最终使得变矩器传动比恢复到控制目标范围内，保证了变矩器效率始终在最高效率附近。
[0035]本发明提供的推土机工作装置自动控制方法，包括:
[0036]SlOl:获取变矩器泵轮转速。
[0037]发动机通过万向节等机械结构与变矩器相连，发动机转速乘以机械部分传动比，就得到变矩器泵轮转速。
[0038]S102:获取变矩器输出转速。
[0039]变矩器的涡轮转速可以通过转速传感器测得，变矩器涡轮通过变速箱等传动机构将功率传递至驱动轮。
[0040]S103:根据所述输入转速和输出转速计算获得所述变矩器的传动比i。
[0041]推土机作业时，实时采集变矩器泵轮和涡轮转速，并将所测得的转速输入到控制器，控制器将进行如下计算:
,._W
[0042]1 =
fl b
[0043]得到变矩器的传动比i，式中nw为涡轮转速，nb为泵轮转速。
[0044]S104:判断所述传动比i是否在I1-12O).65-0.85)范围内，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述I1，则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入iri2范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入I1-12范围内ο
[0045]在推土机工作时，总是期望变矩器效率处于最高点。如图1所示，在变矩器效率曲线上，最高效率点amax应对应一个固定的传动比，考虑到实际情况，控制目标设定为最大效率点两侧的一段区间，区间端点对应的传动比分别为I1和i2，即变矩器传动比在该范围内，变矩器传递效率必然会在最高效率点附近。
[0046]推土机工作时外负载变化复杂,负载的大小会影响到涡轮转速的大小，一般情况下，为克服大负载，涡轮转速降低，变矩器将输出大扭矩；负载小时，涡轮转速较高，变矩器输出扭矩小。
[0047]当控制器通过检测结果计算出的传动比i不在、一“范围内时，控制器将发出相应指令，控制电磁阀电控端电流的通断，使得驱动工作装置(铲刀或松土器)的油缸自动伸缩，实现自动控制，最终使得变矩器传动比恢复到控制目标范围内，保证了变矩器效率始终在最闻效率附近。
[0048]具体地，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的有杆腔供油使其缩回来减小负载，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的无杆腔供油使其伸出来增大负载。
[0049]请参考图2，图2为本发明推土机工作装置自动控制系统的控制原理图。
[0050]如图所示，对于电控发动机，发动机转速可以通过终端直接读出，对于一般发动机，其转速可以通过对发电机脉冲数进行检测而获得，利用安装在传动系统输出轴上的转速传感器(图中未示出)，可以检测到变矩器2的涡轮22的转速。
[0051]控制器I将采集到的发动机转速乘以相应的机械传动比就可得到变矩器2的泵轮21的转速，然后将变矩器涡轮转速与泵轮转速做商，就可得到变矩器2的传动比i，并自动判断i是否在ii_i2范围内。
[0052]当控制器I判断结果为i不在iri2范围内时，控制器I将发出相应指令，控制三位四通电磁阀3两端电流的通断，使得驱动工作装置的油缸4自动伸缩，实现铲刀自动控制，最终使得变矩器传动比恢复到控制目标范围内，保证了变矩器2效率始终在最高效率附近。
[0053]具体地，当推土机作业时遇到大负载，此时整机输出扭矩大，液力变矩器涡轮22的转速降低，在发动机转速不变的情况下，变矩器2的传动比i将减小，当变矩器2的传动比i小于1时，控制器I发出指令，电磁阀3上端通电，驱动工作装置(铲刀或松土器)油缸4的有杆腔充油，工作装置切土深度减小，外负载减小，变矩器2的涡轮22的转速就会升高，从而使变矩器传动比增加，直至变矩器2的传动比i升至iri2范围内时，电磁阀3上端断电，驱动工作装置(铲刀或松土器)油缸4的有杆腔停止充油，工作装置切土深度停止减小。
[0054]当推土机在小负载下推土机时，整机输出扭矩小，液力变矩器2的涡轮22转速升高，在发动机转速不变的情况下，变矩器2的传动比i将升高，当变矩器2的传动比大于i2时，控制器I发出指令，电磁阀3下端通电，驱动工作装置(铲刀或松土器)油缸4的无杆腔充油，工作装置切土深度增加，外负载增大，变矩器2的涡轮22转速就会降低,从而使变矩器2的传动比减小，直至变矩器2的传动比i降至iri2范围内时，电磁阀3下端断电，驱动工作装置(铲刀或松土器)油缸4的无杆腔停止充油，工作装置切土深度停止增加。
[0055]本发明可以保证变矩器传递效率保持在最高效率点附近，其控制准确，可以有效实现工作装置的自动控制，提高作业生产率，降低操作者劳动强度，提高操作者推土水平。
[0056]本领域技术人员可以理解，上述方法和系统中的全部或部分流程，可以通过计算机程序指令相关硬件来完成，所述的程序可储存于计算机可读取储存介质中，该程序在执行时，可包括上述方法和系统的实施例流程。
[0057]以上对本发明所提供的推土机工作装置自动控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种推土机工作装置自动控制方法，包括: 获取变矩器输入转速； 获取变矩器输出转速； 根据所述输入转速和输出转速计算获得所述变矩器的传动比i; 判断所述传动比i是否在i1-12范围内，所述i1-12为变矩器高效工作区对应的传动比范围，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述ip则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入ii_i2范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入范围内。
2.根据权利要求1所述的推土机工作装置自动控制方法，其特征在于，所述变矩器输入转速通过将发动机转速乘以发动机至变矩器的传动比获得。
3.根据权利要求2所述的推土机工作装置自动控制方法，其特征在于，所述发动机转速通过终端直接获得，或通过对发动机脉冲数进行检测获得。
4.根据权利要求1所述的推土机工作装置自动控制方法，其特征在于，通过转速传感器获得所述变矩器输出转速。
5.根据权利要求1所述的推土机工作装置自动控制方法，其特征在于，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的有杆腔供油使其缩回来减小负载，通过控制所述工作装置的电磁阀向其伸缩油缸的无杆腔供油使其伸出来增大负载。
6.一种推土机工作装置自动控制系统，其特征在于，包括: 获取单元，用于获取变矩器输出转速； 控制器，用于获取变矩器输入转速，根据所述输入转速和输出转速计算获得变矩器的传动比i，并判断所述传动比i是否在iri2范围内，若是，则所述工作装置保持当前负载，若否且i小于所述I1，则控制所述工作装置减小负载，直至所述传动比i落入h-12范围内，若否且i大于所述i2，则控制所述工作装置增大负载，直至所述传动比i落入ifi2范围内； 所述i1-12为变矩器高效工作区对应的传动比范围。
7.根据权利要求6所述的推土机工作装置自动控制系统，其特征在于，所述控制器通过将发动机转速乘以发动机至变矩器的传动比获得所述变矩器输入转速。
8.根据权利要求7所述的推土机工作装置自动控制系统，其特征在于，所述控制器通过终端直接获得所述发动机转速，或通过对发动机脉冲数进行检测获得所述发动机转速。
9.根据权利要求6所述的推土机工作装置自动控制系统，其特征在于，所述获取单元为转速传感器。
10.根据权利要求6所述的推土机工作装置自动控制系统，其特征在于，所述控制器的信号输出端连接所述工作装置的电磁阀，在减小负载时，其通过所述电磁阀向工作装置伸缩油缸的有杆腔供油使其缩回，在增大负载时，其通过所述电磁阀向工作装置伸缩油缸的无杆腔供油使其伸出。
【文档编号】E02F3/84GK104196070SQ201410491991
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】姜友山, 李殿和, 赵建军, 金轲, 韦海云, 刘存波 申请人:山推工程机械股份有限公司