专利名称：液压挖掘机光感电子油门自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工程机械中的挖掘机，更具体地说，涉及液压挖掘机中的柴油机油门的控制装置。
背景技术：
20世纪60年代后，液压挖掘机进入迅速推广和蓬勃发展阶段，正向着大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展，日本小松制作所、德国O&K公司、韩国大宇重工的产品和生产技术已经进入国内，不过，在设备使用和维修过程中也发现一些问题，就油门控制系统而言，以韩国大宇重工公司DH280型产品为例，其自动控制装置是利用电磁换向阀和液压缸来控制柴油机的油门开度，在液压回路中其指令组件为两个压力开关，日本小松制作所PC200-5型产品，有多个压力开关，当操纵操作手柄，压力开关只要任何一个闭合，控制组件CPU收到闭合信号后，给执行组件步进电机发出一个脉冲信号，转换成油门开度，喷油泵的供油量增加，柴油机高速，当操作手柄回到中位时，8个压力开关均开启，CPU给步进电机发出脉冲信号，使油门减小，发动机处于怠速状态，问题在于压力开关，属于机械结构，动作慢、性能不稳定、故障多、容易坏、操作响应速度慢，操作的准确程度低，影响挖掘机正常工作、效率和使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种结构简单，操作响应速度快液压挖掘机光感电子油门控制装置，可以采用晶体管、继电器线路，也可以采用CPU实现柴油机的油门控制。
本实用新型包括操作指令组件，电子放大·控制组件和执行组件，所述的操作指令组件，有用以开关电源、接通电路的点火开关2，有用以根据操作条件，确定功率大小，选择油门打开挡数的油门选择开关16，还有设置在左、右操作手柄底部的各相应位置上的发光管组件6，装在操作手柄上的受光管组件5，受光管组件5随操作手柄前、后、左、右搬动而动，用以发出操作指令；所述的放大·控制组件，装在液压挖掘机操作台下的配电箱内，其间有油门提升及提升延时器3，继电器8、9、10、11及电路附件，油门提升及提升延时器3，用以提升油门并有4秒延时作用，继电器8通过其动作，来控制继电器9、10的正极电源是否接通，继电器9导通，线圈吸合时，电机M用A点为正，不吸合A点为负，继电器10不吸合，电机M的B点为负，吸合时B点为正，以决定电机M是顺时针转动或逆时针转动，继电器11用以改变继电器10的负端接点位置，选择D(怠速状态)或X(熄火状态)；所述的执行组件有拨动油门连杆17，还有永磁式直流电机减速器12为主体的伺服机构，伺服机构和拨动油门连杆17，与柴油机供油拉线或拉杆相连，固定在柴油机的机体上或附近的固定支架上；所述的伺服机构，有永磁式直流电机及减速器12的拖动蜗轮20，带动其转动轴21，转动轴21上装有拨动油门连杆17和月牙板18，两者随转动轴21转动而转动，拨动油门连杆17直接与柴油机供油拉线或拉杆相连，月牙板18与接线电刷板22相邻，接线电刷板22上有油门选择开关16中1～5挡的接点引出线以及D、E、X接点引出线，接线式电刷板22装在上盖23上，其结构为绝缘板24内装有电刷接头26，其间有压簧25，共8组或更多，以其确保电刷接头26顶端与月牙板18能够紧密接触，以导通电路，电刷接头26的另一端连有电路导线焊接片27，上述构件均置于壳体19和上盖23之中，上盖23与壳体19用埋头螺钉连成一体，以防尘，防雨水和大气浸蚀。
本实用新型优点在于液压挖掘机操作响应速度快，操作准确程度高，设备故障少，性能稳定，工作效率高。
图1是本实用新型原理结构图。
图2是左操作手柄工作方向位置图。
图3是右操作手柄工作方向位置图。
图4是油门提升及提升延时器原理电路图。
图5是伺服机构结构示意图。
图6是电刷接点结构示意图。
图中有蓄电池1，点火开关2，油门提升及提升延时器3，发光管电阻4，受光管组件5，发光管组件6，保险丝7，继电器8、9、10、11，永磁式直流电机及减速器12，指示正反转的发光管及电阻13，灭火电容14，转动盘15，油门选择开关16，拨动油门连杆17，月牙板18，伺服机构壳体19，伺服电机M拖动蜗轮20，蜗轮上小轴21，接线电刷板22，上盖23，接线电刷板22上的绝缘板24，压簧25，电刷接头26，电路导线焊片27，左操作手柄111，右操作手柄112。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型包括操作指令组件，电子放大·控制组件和执行组件，所述的操作指令组件有设置在操作手柄底部各相应位置上的发光管组件6，装在操作手柄上的受光管组件5，用以发出操作指令；设在仪表操作台上的点火开关2，用以开闭电源，接通电路；油门选择开关16，用以根据操作条件，选择功率要求，确定油门打开挡数，所述电子放大·控制组件装在挖掘机操作台下的配电箱内，其间有油门提升及提升延时器3，继电器8、9、10、11，油门提升及提升延时器3，用以提升油门，并有4秒的延时作用，继电器8通过其动作控制继电器9、10的正极电源是否接通，继电器9导通吸合时，电机M用A点为正，不吸合A点为负，继电器10不吸合时电机M用B点为负，吸合时B点为正，决定电机M是顺时针转动或是逆时针转动，继电器11用以改变继电器10的负端接点位置，选择D(怠速)或X(熄火)。所述的执行组件，有以永磁式直流电机及减速器12为主体的伺服机构和拨动油门连杆17，与柴油机供油拉线或拉杆相连，固定在柴油机的机体上或附近固定支架上；所述的伺服机构，其主要构件如图5所示，有永磁式直流电机及减速器12的输出拖动蜗轮20，带动其上的转动轴21，转动轴上21装有拨动油门连杆17和月牙板18，两者随转动轴21转动而转动，月牙板18与接线电刷板22相邻，接线电刷板22上有油门选择开关16中1～5挡或更多接点的引出线以及D、E、X接点引出线，接线电刷板22装在上盖23上，接线电刷结构示意图如图6所示，图中绝缘板24内装有电刷接头26，其间有压簧25，以确保电刷接头26顶端与月牙板18能够紧密接触，以导通电路，电刷接头26的另一端连有电路导线焊接片27，供对外引线之用，月牙板18实为圆形绝缘板上的一个表面上有一条月牙形铜片，以供连通电路之用，其上述构件均置于壳体19和上盖23中，上盖23与壳体19用埋头螺钉连成一体，防尘，防雨水。拨动油门连杆17，转动盘15由永磁式直流电机及减速器12带动，直流电机电压24V，由ZD2530型改制，绕线由40砸改动为60砸，功率由50W变为35W，尽量减小其运动惯性，直流电机及减速器12，除带动拨动油门连杆17，其逆时针转动为提升油门，顺时针转动为降低油门。
左操作手柄111工作方位如图2所示，左向即113方向铲斗外扬，搬向115方向铲斗内收，搬114方向则铲斗右转，搬116方向则铲斗左转；右操作手柄112工作方位如图3所示，搬向117方向小臂扬里，搬向119方向小臂向外，搬向118方向大臂下降，搬向120方向大臂提升。4组发光管组件6固定在操作手柄111、112底部各相应位置，受光管组件5装在操作手柄111、112上，随操作手柄动而动。能够拖动接触转动盘15和拨动油门连杆17的永磁式直流电机及减速器12可顺时针转与反时针转，顺时针转的条件是，继电器10吸合，B接点为正，继电器9不吸合，A接点为负；反时针转的条件是，继电器9吸合，A点为正，继电器10不吸合，B点为负；继电器9的正端由继电器8的常开接点工作状态决定，其负端通过选择开关16与永磁电机及减速器12拖动的转动盘15内通电压簧电刷19与外部搭铁电刷E(蓄电池负端)构成回路，继电器10的正端是继电器8的常闭点状态决定，其负端通过继电器11的状态选择X点或D点，而继电器8的吸合靠油门提升及提升延时器3的“3”号脚控制，它又由受光管组件5的电阻值增大与减小来实现的；当不操作操作手柄111、112时，发光二极管组件6与受光管组件5对齐，两者安装距离为4mm，发光管的发光直径为2-3mm，不操作手柄时受光管导通，电阻值很小，油门提升及提升延时器3的“3”号脚为高电平；当操作操作手柄111、112时，发光管组件6与受光管组件5错位，受光管组件5电阻值增大，经放大电路与延时电路使油门提升及提升延时器3的“3”号脚为低电平，使继电器8吸合，继电器10不动作。继电器9吸合，A点为正，B点为负，永磁式直流电机及减速器12逆时针转动，当转动转动盘15，其上月牙板18与选择开关16的任意挡所连接的电刷点断开时，永磁式直流电机及减速器12停止运转；设在操作台的仪表板上点火开关2，其接到“1”、“2”挡，继电器11吸合，继电器10的负端与D点相连，永磁式直流电机及减速器12不动作；当点火开关2，接到“3”挡时，“1”、“2”、“3”档均导通，起动柴油机，油门提升及提升延时器3的“2”号脚接到起动信号，使油门提升及提升延时器3的“3”号脚为负，继电器8吸合，继电器9吸合，A点为正，B点为负，永磁式直流电机及减速器12逆时针转动，拨动油门连杆17使油门开大，柴油机点火，直到选择开关2上的任意档的电刷接点与月牙板18断开，继电器9回位，电机停转。当松开点火开关2的“3”挡后，油门提升及提升延时器3的“3”号脚为高电平，继电器8回位，继电器9回位，继电器10吸合，B点为正，A点为负，永磁式直流电机及减速器12向顺时针转动一个角度，一直到“D”点与转动盘15上的月牙板18断开，继电器10回位，电机停止运转，柴油机处于怠速状态；选择任意挡工作时，操纵操作手柄，受光管组件5，发光管组件6位置错开，油门提升及提升延时器3的“3”号脚为低电平，继电器8、继电器9吸合，继电器10回位，A为正，B为负，永磁式直流电机及减速器12逆时针转动，由拨动油门连杆17工作，加大供油，柴油机转速增加；当操作手柄111、112回到中位时，发光管组件6与受光管组件5对齐，受光管组件5电阻减小，油门提升及提升延时器3的“3”号脚延时3.5秒后输出高电平，继电器8、9回位，继电器10吸合，B为正，A为负，永磁式直流电机及减速器12顺时针转动，直到继电器10负端的D点与月牙板18断开，电机回到怠速状态。
如此反复的工作与不工作，即怠速—加油，加油—怠速过程，通过油门选择开关16，就调整柴油机油门上升的工作角度，决定输出功率的大小。
当不需要工作时，关闭点火开关2，油门提升及提升延时器3的电源被切断，继电器8、9回位，A点为负，继电器11回位，继电器10的负端接x点，通过电刷与月牙板18上的E电刷连接搭铁，继电器10吸合，永磁式直流电机及减速器12顺时针转动，至X点与月牙板18断开，准确的带动拨动油门连杆17，停止供油，柴油机熄火。
油门提升及提升延时器原理电路如图4所示，图4中的接点与图1中油门提升及提升延时器的对应关系如下S1-6、S2-5、Q-2、P-3。S1与S2并联4个受光二极管组成或门电路(开关电路)；Q为点火开关4挡来的起动信号；P为继电器8的负端；Q3、Q4、R9、R10及电容C、R11组成的单稳态电路，具有延时功能；Q1与Q2为复合管，意为快速导通，T2为稳压管；7824为稳压集成块。工作状态①当S1→S2的电阻值极小时，三极管Q1的基极电压小于0.7V，Q1与Q2均截止。Q3导通，Q4的基极无电压，所以Q4与Q5截止。②当S1→S2的电阻值增到最大时，三极管Q1的基极电压大于0.7V，Q1与Q2均导通。同时Q3的基极电压经二极管T1、R6与复合管Q1、Q2的集电极连接，电压迅速下降，Q3截止，Q4的基极电压升高，Q4、Q5导通，无论Q2导通还是Q5导通，P点电压均下降，(继电器8吸合)。③当S1→S2的电阻突然减小时，Q1、Q2马上截止，Q4由C1、R11及R10组成的电容延时电路，使Q4在数秒钟之后截止，Q3又进入导通状态，(选择合理的C1、R11，可以适当的延时的秒数。)④当Q点有电压信号时，无论S1→S2的阻值怎样，Q1、Q2经分压电阻R2、R3分得电压大于0.7V，Q1、Q2导通，继电器8吸合，电机逆时针转动，油门供油增大，柴油机起动。
本实用新型所用发光管和受光管均为红外线发光管和红外线受光管，其目的在于能够在夜间或低照度条件下操作；实施例中所述电子元器件为分立器件，晶体管、继电器等系为表述其工作原理和过程所需要；另一方面，在液压挖掘机检修中，作为应急处理或找不到替换用备件时，上述元件组合替代是有效的，其费用低，效果好，如果是液压挖掘生产制造厂家或大型的挖掘机专业维修部门，可以用本实用新型之提供的原理、功能设计，采用集成电路实施本实用新型，采用CPU实施本实用新型在硬件和软件方面都是容易解决的，在技术层面不存在问题，本说明书不再叙述。也可根据挖掘机在作业中所遇负荷状况，直接导致柴油机转速下降，液压泵出口压力增大等原因，把油门选择开关16引出的所有端线连接至集成电路模块，按照转速传感器发出的转速下降信号和液压泵出口压力传感器增加信号传输给自动选择电路模块，通过集成电路模块，分析二个信号的实际状态，自动选择合适的档位，驱动油门执行电机M动作，顺时针转动或逆时针转动，即加油或收油，作到输出功率与所遇到的负荷相匹配，以达到省油和减少操作者工作量的目的，本集成电路模块有起车自动设置中间档位的功能，再通过转数传感器和压力传感器信号输出给模块，模块通过分频、模数转换，进行运算分析来确定档位，档位设定越多，角度越精确，挖掘机功率匹配越准确，节油等效果越好，其电路构成等内容本说明书不再叙述。
权利要求1.一种液压挖掘机光感电子油门自动控制装置，包括操作指令组件、电子放大·控制组件和执行组件，所述的操作指令组件，有设在仪表操作台上点火开关(2)，油门选择开关(16)；所述的放大·控制组件装在液压挖掘机操作台下的配电箱内，其间有油门提升及提升延时器(3)，继电器(8)、(9)、(10)、(11)及电路附件；所述的执行组件有拨动油门连杆(17)，其特征在于操作指令组件还包括设置在左右操作手柄底部位置上发光管组件(6)，装在操作手柄上的受光管组件(5)；执行组件还包括永磁式直流电机减速器(12)为主体的伺服机构，伺服机构和拨动油门连杆(17)与柴油机供油拉线成拉杆相连，固定在柴油机的机体上或附近的固定支架上；所述的伺服机构，包括永磁式直流电机及减速器(12)的拖动蜗轮(20)，带动其上转动轴(21)，转动轴(21)上装有拨动油门连杆(17)和月牙板(18)，拨动油门连杆(17)直接与柴油机供油拉线或拉杆相连，月牙板(18)与接线电刷板(22)相邻，接线电刷板(22)上有油门选择开关(16)中1、2、3、4、5挡接点的引出线以及D、E、X接点引出线，接线电刷板(22)装在上盖(23)上，接线电刷板(22)的结构为绝缘板(24)内装有电刷接头(26)，其间有压簧(25)，共8组，电刷接头(26)顶端与月牙板(18)紧密接触，电刷接头(26)的另一端连有电路导线焊接片(27)，上述构件均置于壳体(19)和上盖(23)之中，上盖(23)与壳体(19)用埋头螺钉连成一体。
2.按照权利要求1所述的液压挖掘机光感电子油门自动控制装置，其特征在于，所述的发光管组件(6)中的发光管为红外线发光管。
3.按照权利要求1所述的液压挖掘机光感电子油门自动控制装置，其特征在于，所述的受光管组件(5)中的受光管为红外线受光管。
专利摘要本实用新型公开了一种液压挖掘机光感电子油门自动控制装置，包括操作组件，电子放大·控制组件和执行组件，其特征在于操作指令组件包括设置在左右操作手柄底部位置上的发光组件6和装在操作手柄上的受光组件5，受光组件5随操作手柄前、后、左、右搬动而动，所述的执行组件包括以永磁式直流电机及减速器12为主体的伺服机构和拨动油门连杆17，伺服机构动作受电子放大·控制组件控制，拨动油门连杆17装在伺服机构永磁式直流电机及减速器12输出轴上，拨动油门连杆17与柴油机供油拉线相连，以控制油门开度。本实用新型的优点在于液压挖掘机操作响应速度快，操作准确程度高，故障少，性能稳定，工作效率高。
文档编号F02D41/00GK2720132SQ20042001242
公开日2005年8月24日 申请日期2004年8月29日 优先权日2004年8月29日
发明者杨向哲 申请人:杨向哲