一种平地机铰接转向机构及其控制方法与流程

2021-01-17 12:01:28|

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本发明涉及一种平地机铰接转向机构及其控制方法，属于工程机械技术领域。

背景技术：

现有技术中用于平地机的铰接机构通过操作装置和液压系统直接控制，不能根据差速锁和档位信息进行调整，从而导致平地机在较高档位运行时打铰接存在倾翻的安全隐患，并会加速轮胎的磨损；另外，现有技术中没有针对平地机铰接转向的自动控制方法，从而造成了司机在狭窄区域需要手动操作，频繁地进行铰接转向，带来了极大的不便，加重了人工作业负担，效率低下，作业周期长且不安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种平地机铰接转向机构及其控制方法，充分考虑到了铰接装置与差速锁、车辆档位信息的相关性，能够实现铰接转向的自动控制，降低了铰接转向时的安全隐患，为司机在狭窄区域进行频繁铰接转向提供了便利。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平地机铰接转向机构，其用于控制平地机铰接转向的方法步骤；包括：

铰接装置：所述铰接装置包括通过第一转轴转动连接的前车架与后车架；

液压装置：所述液压装置包括液压油箱、液压泵、液压阀位控制组以及铰接油缸，所述铰接油缸为包括分设在两侧的左铰接油缸和右铰接油缸，所述铰接油缸的活塞杆通过第二转轴与前车架转动连接，所述铰接油缸的缸筒通过第三转轴与后车架转动连接，所述液压泵的输出端通过液压阀位控制组与铰接油缸相连，所述液压泵输入端与液压油箱相连；

控制装置：所述控制装置包括控制器、自动控制开关、操作手柄、档位控制器、前轮转向传感器以及后桥差速锁；

所述控制器能够接收自动控制开关、操作手柄、档位控制器、前轮转向传感器以及后桥差速器发出的输出信号，并发送对应的控制信号至液压阀位控制组，用以控制铰接油缸；

所述前轮转向传感器能够监测前轮的转向状态，并转化为电信号传输给控制器。

进一步地，所述液压阀控制组包括泵控制阀、电比例多路阀以及油缸平衡阀，所述液压泵的输出端分别与泵控制阀的第一油口相连；所述泵控制阀的第二油口与电比例多路阀的第一油口相连；所述电比例多路阀的第二油口与油缸平衡阀的第一油口相连；所述油缸平衡阀的第二油口与铰接油缸相连；所述液压泵的输出端与液压油箱相连，能够回油至液压油箱；所述油缸平衡阀分别与左铰接油缸和右铰接油缸连接。

进一步地，所述操作手柄包括铰接左转向按钮与铰接右转向按钮，所述控制装置还包括位置传感器，所述位置传感器设置在铰接油缸上，所述位置传感器能够检测铰接装置的铰接角度，所述位置传感器的输出端与所述控制器相连。

进一步地，所述液压装置还包括吸油过滤器和回油过滤器，所述吸油过滤器的输入端与液压油箱相连，其输出端与液压泵的油口相连通；所述回油过滤器的输入端与电比例多路阀的第三油口相连，其输出端与液压油箱相连。

进一步地，所述档位控制器拥有六个前进档位、三个后退档位以及空档。

进一步地，上述的平地机铰接转向机构还包括操作室，所述操作室内设有座椅，所述操作手柄设置在座椅下方。

进一步地，一种平地机铰接转向的控制方法，能够采用上述的平地机铰接转向机构来实现，其包括：

手动控制转向：控制器根据操作手柄、后桥差速锁、档位控制器以及位置传感器输入的信号，驱动液压装置，调整铰接装置的转向角度；

档位调整方法：位置传感器时时检测铰接装置的转向角度，并转化为电信号传输至控制器，控制器根据转向角度，输出信号至档位控制器进行档位调整；

自动控制转向：控制器根据自动控制开关信号、档位控制器信号以及前轮转向传感器的信号，控制液压装置，调整铰接装置的转动。

进一步地，所述手动控制转向的方法包括：

后桥差速器信号打开且档位控制器的不在最高档位时，启动操作手柄，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置转动，位置传感器时时将铰接装置的转向角度转化为电信号，传输至控制器；

后桥差速器信号打开且档位控制器为空档或前进一档、或前进二档、或后退一档时，启动操作手柄，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置转动至最大角度后，关闭操作手柄；

后桥差速器信号打开且档位控制器为前进三档、或前进四档、或后退二档时，启动操作手柄，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置转向角度达到5°后，关闭操作手柄；

后桥差速器信号打开且档位控制器为前进五档、或前进六档、或后退三档时，启动操作手柄，控制器不发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，铰接装置不转动。

进一步地，所述档位调整方法包括：

位置传感器将铰接装置的转动角度转化为电信号，并传输至控制器；

当铰接转动角度为0°时，档位调整至前进五档、或前进六档、或后退三档；

当铰接转动角度为0~5°时，档位调整至前进四档、或前进三档、或后退二档；

档铰接转动角度大于5°时，档位调整至前进二档、或前进一档、或后退一档。

进一步地，所述自动控制转向的方法包括：

启动自动控制开关，前轮转向传感器将前轮的转向信息传输给控制器；

当前轮转向打满且档位控制器为空档或前进一档、或前进二档、或后退一档时，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置按照前轮的转向方向进行转动，直至前轮转动至相反方向或铰接装置转动至最大角度；

当前轮转向打满且档位控制器为前进三档、或前进四档、或前进五档、或前进六档、或后退二档、或后退三档时，控制器不发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置不转动；

当前轮转向未打满时，控制器不发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置不转动；

当前轮反向转向时，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置按照前轮转向的反方向进行转动，直至铰接装置转动至0°。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本技术方案设有机械结构的铰接装置、液压装置以及控制装置，充分考虑到了铰接装置与差速锁、车辆档位信息的相关性，能够实现铰接转向的自动控制，降低了铰接转向时的安全隐患，为司机在狭窄区域进行频繁铰接转向提供了便利；

本技术方案设有油缸平衡阀，能够实现左铰接油缸与右铰接油缸的同步联动，提高了执行效率与安全性；

本技术方案设有吸油过滤器与回油过滤器，能够保证液压油的纯净度与品质感，减少杂质对液压装置各部件的影响，确保使用安全与部件使用寿命。

附图说明

图1是为本发明实施例提供的平地机铰接转向结构的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的平地机铰接转向结构的液压装置的原理示意图；

图3是本发明实施例提供的平地机铰接转向结构的操作手柄的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的平地机铰接转向结构在手动控制转向时的控制逻辑图；

图5是本发明实施例提供的平地机铰接转向结构在档位调整时的控制逻辑图；

图6是本发明实施例提供的平地机铰接转向结构在自动控制转向时的控制逻辑图。

标号说明：1-铰接装置、2-第一转轴、3-前车架、4-后车架、5-液压装置、6-液压油箱、7-液压泵、8-液压阀位控制组、9-左铰接油缸、10-右铰接油缸、11-第二转轴、12-第三转轴、13-控制器、14-自动控制开关、15-操作手柄、16-泵控制阀、17-电比例多路阀、18-油缸平衡阀、19-铰接左转向按钮、20-铰接右转向按钮、21-位置传感器、22-吸油过滤器、23-回油过滤器、24-操作室、25-座椅。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图示的一种平地机铰接转向机构，其包括：

铰接装置1；铰接装置包括通过第一转轴2转动连接的前车架3与后车架4；

液压装置5；液压装置包括液压油箱6、液压泵7、液压阀位控制组8以及铰接油缸，铰接油缸为包括分设在两侧的左铰接油缸9和右铰接油缸10，铰接油缸的活塞杆通过第二转轴11与前车架转动连接，铰接油缸的缸筒通过第三转轴12与后车架转动连接，液压泵的输出端通过液压阀位控制组与铰接油缸相连，液压泵输入端与液压油箱相连；

控制装置；控制装置包括控制器13、自动控制开关14、操作手柄15、档位控制器、前轮转向传感器以及后桥差速锁；

控制器能够接收自动控制开关、操作手柄、档位控制器、前轮转向传感器以及后桥差速器发出的输出信号，并发送对应的控制信号至液压阀位控制组，用以控制铰接油缸；

前轮转向传感器能够监测前轮的转向状态，并转化为电信号传输给控制器；

铰接装置是平地机能够执行铰接转向动作的基础机械结构，液压装置为铰接装置提供驱动力，左右各布置一个铰接油缸能够协同作用，共同调节，使得铰接装置的转向更加稳定高效，适应能力更强，控制装置能够接收前轮转向状态与后桥差速器的信号，共同作为对铰接装置转向调节的判断依据，确保了整个平地机的铰接机构的运行可靠性，降低了安全隐患，增强了使用的适用性，控制装置能够根据实际情况，时时监测，自动判定，对铰接装置进行控制调整，方便了司机在狭窄区域内的频繁转向操作；操作手柄用于手动转向调节，自动控制开关用于自动转向调节，两种控制方式提升了设备的适用性，方便了操作人员的作业，为司机在狭窄区域进行频繁铰接转向提供了便利。

更具体地，液压阀控制组包括泵控制阀16、电比例多路阀17以及油缸平衡阀18，液压泵的输出端分别与泵控制阀的第一油口相连；泵控制阀的第二油口与电比例多路阀的第一油口相连；电比例多路阀的第二油口与油缸平衡阀的第一油口相连；油缸平衡阀的第二油口与铰接油缸相连；液压泵的输出端与液压油箱相连，能够回油至液压油箱；油缸平衡阀分别与左铰接油缸和右铰接油缸连接；

液压阀控制组能够对铰接油缸的速率和力度进行控制调整，更好地适应使用需求，油缸平衡阀用于控制调整两个铰接油缸的联动，例如，左铰接油缸的活塞杆引出的同时，右铰接油缸的活塞杆对应缩回，实现一个方向的铰接转向，控制更加方便，快速，确保了两个铰接油缸联动的效率与准确性，确保了使用安全性；液压油从液压油箱流出，经由各阀门与液压泵、铰接油缸后流回至液压油箱内，完成液压油在液压控制中的闭环循环。

一种实施例，操作手柄包括铰接左转向按钮19与铰接右转向按钮20，控制装置还包括位置传感器21，位置传感器设置在铰接油缸上，位置传感器能够检测铰接装置的铰接角度，位置传感器的输出端与控制器相连；

位置传感器能够时时检测铰接装置的转向角度并反馈给控制器，位置传感器可以为单个，安装在一侧的铰接油缸上，也可为多个，分别安装在铰接油缸上；操作手柄上的两个不同方向的转向按钮用于手动控制调整转向。

一种实施例，液压装置还包括吸油过滤器22和回油过滤器23，吸油过滤器的输入端与液压油箱相连，其输出端与液压泵的油口相连通；回油过滤器的输入端与电比例多路阀的第三油口相连，其输出端与液压油箱相连；

吸油过滤器能够提高液压油的油品，有效防止杂质进入液压泵、电比例多路阀以及铰接油缸中，确保使用安全与部件使用寿命。

更具体地，档位控制器拥有六个前进档位、三个后退档位以及空档，多个档位能够方便调整，使用的工作场景更多，调节更加精细，使用更加安全。

一种实施例，上述的平地机铰接转向机构还包括操作室24，操作室内设有座椅25，操作手柄设置在座椅下方；

为了使用方便，在实际使用时，操作手柄安装在座椅下方，座椅安装在驾驶室内，方便操作人员坐在座椅上时，能够直接操作。

一种平地机铰接转向的控制方法，能够采用上述的平地机铰接转向机构来实现，其包括：

手动控制转向：控制器根据后桥差速锁、档位控制器以及位置传感器输入的信号，驱动液压装置，调整铰接装置的转向角度；

自动控制转向：控制器根据自动控制开关信号、档位控制器信号以及前轮转向传感器的信号，控制液压装置，调整铰接装置的转动。

更具体地，手动控制转向的方法包括：

最大角度的具体数值，可根据实际使用情况自行确定，本实施例中，最大角度为22°，

后桥差速器信号打开且档位控制器为前进五档、或前进六档、或后退三档时，启动操作手柄，控制器不发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，铰接装置不转动；

手动控制转向具体过程如下：控制器接收到后桥差速锁打开，即说明平地机开始转向作业，控制器收到档位控制器的档位信号，不同的转向角度，平地机的侧翻风险不一样；转向角度较大时，侧翻风险较大，此时应该用较小的档位来行进，再按需启动操作手柄上的铰接左转向按钮或者铰接右转向按钮；

例如：当控制器接收到后桥差速锁打开信号及档位信号小于五档时，按需启动操作手柄上的铰接左转向按钮或铰接右转向按钮，控制器立即发送电信号至泵控制阀和电比例多路阀，液压油经液压泵输出后进入电比例多路阀；电比例多路阀控制液压油经油缸平衡阀，进入左铰接油缸的第一油口和右铰接油缸的第二油口，实现左铰接油缸的引出（或缩回）和右铰接油缸5的缩回（或引出）动作，铰接装置沿第一转轴转动，同时左铰接油缸的活塞杆端部通过第二转轴转动，缸筒端部通过第三转轴转动，右铰接油缸与左铰接油缸同步转动，与此同时位置传感器发送信号至控制器，实时监控铰接本体转向的角度。

一种实施例，档位调整方法包括：

位置传感器将铰接装置的转动角度转化为电信号，并传输至控制器；

当铰接转动角度为0°时，档位调整至前进五档、或前进六档、或后退三档；

当铰接转动角度为0~5°时，档位调整至前进四档、或前进三档、或后退二档；

档铰接转动角度大于5°时，档位调整至前进二档、或前进一档、或后退一档；为了确保作业效率，以及减少作业时的侧翻风险，将档位按照铰接转向的角度进行划分，当转动角度范围较小时或还未发生转动时，选用较高的档位进行调整，当转动角度范围较大时，选用较低的档位进行调整。

一种实施例，自动控制转向方法包括：

启动自动控制开关，前轮转向传感器将前轮的转向信息传输给控制器；

当前轮转向未打满时，控制器不发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置不转动；

当前轮反向转向时，控制器发送信号传送至泵控制阀与电比例多路阀，驱动铰接装置按照前轮转向的反方向进行转动，直至铰接装置转动至0°；

平地机根据前轮来转向，根据前轮转向传感器，控制器可以得知平地机的转向状态，根据转向的不同情况，选择不同的前轮转向情况以及档位选择情况，当前轮转向打满且档位控制器选用较低档位或空档时，铰接装置与前轮同向旋转，直到前轮转到相反的方向范围或者铰接装置转向至最大角度；

当前轮转向打满且档位控制器选用中间或较高档位时，铰接装置不工作，整个平地机的方向调整完全凭借前轮转向；

当前轮转向未打满时铰接装置不工作，铰接装置不工作，整个平地机的方向调整完全凭借前轮转向；