一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统及方法与流程

1.本发明涉及挖掘机控制技术领域，更具体的说是涉及一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统及方法。


背景技术：

2.履带式挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。现有挖掘机驾驶室回转旋转180度后，前进推杆的操作方向与实际方向相反，例如，操纵杆本来前推是前进，驾驶室旋转180度后，前推操纵杆，对应驾驶员的朝向来看，车辆行进方向是后退，所以驾驶员需有意识识别这种变化，否则会造成一定的安全隐患。
3.现有挖掘机整套行走机构有操纵杆、主泵、主阀和行走马达。参见附图1，现有技术中履带式挖掘机的工作流程为：操纵杆通过位置变化控制先导油，先导油控制主阀的a油口、b油口分配液压油到行走马达，实现挖掘机的行走与回转。其中，a油口、b油口分别代表行走马达的两个进油端口，当a油口供油时，行走马达正转，当b油口供油时，行走马达反转。驾驶室未旋转时，前推操纵杆，a油口供油，马达正转，挖机行驶方向是前进方向；驾驶室旋转180度后，前推操纵杆，a油口供油，马达正转，挖掘机行驶方向相对驾驶室朝向是后退方向，在这种情况下，只有当后推操纵杆使得b油口供油时才能控制马达反转，进而挖掘机行驶方向相对驾驶室朝向是前进方向。即现有技术履带式挖掘机的操控系统无法识别回转角度，在驾驶室回转180度后，前进方向与操纵杆的方向相反，无法自适应，不仅造成操作上的困难，而且存在很大的安全隐患。
4.因此，如何提供一种操纵杆与挖掘机前进方向统一、具有自适应调整能力的履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统，驾驶室的旋转方向与回转角度传感器结合，提供信号给行走控制器，通过全电控操纵行走控制器输出信号以控制电磁阀，从而控制行走马达的进出液压油的开启或关闭，实现前进方向与挖掘机挖斗方向的自适应调整。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统，包括操纵杆、主泵、主阀、回转马达和行走马达，还包括：位置传感器，位于所述操纵杆下方，用于监测所述操纵杆的角度变化；回转角度传感器，所述回转角度传感器安装于挖掘机的回转机构上，用于监测驾驶室的回转角度；行走控制器，用于接收所述位置传感器和所述回转角度传感器的信号，进而判断所述行走马达的运动方向；
行走电磁阀，集成于所述主阀上，用于接收所述行走控制器的控制信号，并通过所接收的控制信号控制所述行走马达，以实现挖掘机的前进后退。
7.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统中，所述行走电磁阀分别连通有a油孔和b油孔，液压油通过主泵分别泵送至a油孔和b油孔。
8.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统中，所述行走马达设置有a油口和b油口；其中，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动a油孔给所述行走马达的a油口供油，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动b油孔给所述行走马达的b油口供油。
9.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统中，所述行走控制器以所述行走马达为参考基准、驾驶室为变化量进行回转角度的判断。
10.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统中，驾驶室朝向正前方时为原始状态，当驾驶室未旋转时，所述回转角度传感器信号不变，所述行走控制器获取驾驶室的朝向信息，当前推所述操纵杆时，所述行走控制器获取所述位置传感器的信号，进而判断出车辆需要前进，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动a油孔给所述行走马达的a油口供油，驱动所述行走马达正转，实现挖掘机向驾驶室朝向的方向前进；进一步地，当后拉所述操纵杆时，所述行走控制器获取所述位置传感器的信号，进而判断出车辆需要后退，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动b油孔给所述行走马达的b油口供油，驱动所述行走马达反转，实现挖掘机向驾驶室朝向的相反方向前进。
11.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统中，驾驶室朝向正前方时为原始状态，当驾驶室朝向任意方向旋转角度超过90
°
时，所述回转角度传感器信号改变，所述行走控制器获取驾驶室的朝向信息，判断驾驶朝向改为相反方向，当前推所述操纵杆时，所述行走控制器获取所述位置传感器的信号，进而判断出车辆需要前进，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动b油孔给所述行走马达的b油口供油，驱动所述行走马达反转，实现挖掘机向驾驶室朝向的方向前进；进一步地，当后拉所述操纵杆时，所述行走控制器获取所述位置传感器的信号，进而判断出车辆需要后退，所述行走控制器控制所述行走电磁阀推动a油孔给所述行走马达的a油口供油，驱动所述行走马达正转，实现挖掘机向驾驶室朝向的相反方向前进。
12.本发明还公开了一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应方法，所述自适应方法采用上述的履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统实现，包括以下步骤：（1）位置传感器监测操纵杆的角度变化，并将获取的操纵杆角度变化信号传输至行走控制器，判断操纵杆是前推还是后拉；（2）回转角度传感器将识别到的驾驶室回转角度信号传输至行走控制器，判断驾驶室的朝向角度；（3）结合位置传感器和回转角度传感器发出的电信号，行走控制器判断出行走马达的运动方向；（4）行走控制器输出控制信号至行走电磁阀，使行走电磁阀给行走马达的a油口或者b油口供油，实现挖掘机的前进或者后退。
13.优选的，在上述一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应方法中，所述行走电磁阀给所述行走马达的a油口供油时，驱动所述行走马达正转；
所述行走电磁阀给所述行走马达的b油口供油时，驱动所述行走马达反转。
14.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统及自适应方法，具有以下优点：本发明的自适应系统取消了先导油管路，在操纵杆下方增加位置传感器、在回转机构增加回转角度传感器、增加行走控制器、主阀上集成行走电磁阀，可以实现操纵杆与挖掘机的前进方向统一，前推操纵杆就是驾驶室朝向的前进方向，后拉操纵杆就是驾驶室朝向的后退方向，实现驾驶室回转至原始状态的相反方向后，操纵杆前推依然是前进方向、后拉是后退方向；本发明将驾驶室的旋转方向与回转角度传感器结合，提供信号给行走控制器，通过全电控操纵行走控制器输出信号进而控制行走电磁阀，从而控制用于驱动的行走马达的进出液压油的开启或者关闭，实现前进方向与挖掘机挖斗方向的自适应调整。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1为传统履带式挖掘机的工作流程示意图；图2为本发明履带式挖掘机的工作流程示意图；图3为本发明履带式挖掘机的装配示意图；图4为本发明履带式挖掘机驾驶室角度变化示意图。
17.在图中：1为操纵杆、2为主泵、3为主阀、31为行走电磁阀、4为回转马达、5为行走马达、51为a油口、52为b油口、6为位置传感器、7为回转角度传感器、8为行走控制器、91为a油孔、92为b油孔、10为驾驶室。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
20.术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.在本技术的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
22.下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。
23.参见附图1，传统的履带式挖掘机前进操控与回转角度系统，包括操纵杆1、主泵2、主阀3、回转马达4和行走马达5，传统履带式挖掘机的工作流程如下：操纵杆1通过位置变化控制先导油，先导油控制主阀3的a油孔91分配液压油到行走马达的a油口51以及控制b油孔92分配液压油到行走马达5的b油口52，实现挖掘机的行走与回转。
24.具体的a油口51、b油口52分别代表行走马达5的两个进油端口，当a油口51供油时，行走马达5正转，当b油口52供油时，行走马达5反转。驾驶室未旋转时，前推操纵杆1，主阀3驱动a油孔91给a油口51供油，马达正转，挖机行驶方向是前进方向；驾驶室旋转角度超过90
°
后，前推操纵杆1，a油口51供油，行走马达5正转，挖掘机行驶方向相对驾驶室朝向是后退方向，在这种情况下，只有当后推操纵杆1使得b油口52供油时才能控制行走马达5反转，进而挖掘机行驶方向相对驾驶室朝向是前进方向。
25.参见附图2-3，本发明公开了一种履带式挖掘机前进操控与回转角度自适应系统，包括操纵杆1、主泵2、主阀3、回转马达4和行走马达5，还包括：位置传感器6，位于操纵杆1下方，用于监测操纵杆1的角度变化；回转角度传感器7，用于监测驾驶室10的回转角度，安装于挖掘机的回转机构上；行走控制器8，用于接收位置传感器6和回转角度传感器7的信号，进而判断行走马达5的运动方向；行走电磁阀31，集成于主阀3上，用于接收行走控制器8的控制信号，并通过所接收的控制信号控制行走马达5，以实现挖掘机的前进后退。
26.其中，行走电磁阀31分别连通有a油孔91和b油孔92，液压油通过主泵2分别泵送至a油孔91和b油孔92；行走马达5设置有a油口51和b油口52；行走控制器8控制行走电磁阀31推动a油孔91给行走马达5的a油口51供油，行走控制器8控制行走电磁阀31推动b油孔92给行走马达5的b油口52供油；主阀3给回转马达4供油进而带动挖掘机的回转机构旋转。
27.进一步地，行走控制器8以行走马达5为参考基准、驾驶室10为变化量进行回转角度的判断。
28.进一步地，驾驶室10朝向正前方时为原始状态，即在图4中的
①②
位置时为原始状态。当驾驶室10未旋转时，回转角度传感器7信号不变，行走控制器8获取驾驶室10的朝向信息，当前推操纵杆1时，行走控制器8获取位置传感器6的信号，进而判断出车辆需要前进，行走控制器8控制行走电磁阀31推动a油孔91给行走马达5的a油口51供油，驱动行走马达5正转，实现挖掘机向驾驶室10朝向的方向前进；当后拉操纵杆1时，行走控制器8获取位置传感器6的信号，进而判断出车辆需要后退，行走控制器8控制行走电磁阀31推动b油孔92给行走马达5的b油口52供油，驱动行走马达5反转，实现挖掘机向驾驶室10朝向的相反方向前进。
29.参见附图4，在本发明的另一实施例中，驾驶室10朝向正前方时为原始状态，即在图4中的
①②
位置时为原始状态。当驾驶室10朝向任意方向旋转角度超过90
°
，即在图4中的
③④
位置时，回转角度传感器7信号改变，行走控制器8获取驾驶室10的朝向信息，判断驾驶朝向改为相反方向，当前推操纵杆1时，行走控制器8获取位置传感器6的信号，进而判断出车辆需要前进，行走控制器8控制行走电磁阀31推动b油孔92给行走马达5的b油口52供油，驱动行走马达5反转，实现挖掘机向驾驶室10朝向的方向前进；当后拉操纵杆1时，行走控制器8获取位置传感器6的信号，进而判断出车辆需要后退，行走控制器8控制行走电磁阀31推动a油孔91给行走马达5的a油口51供油，驱动行走马达5正转，实现挖掘机向驾驶室10朝向的相反方向前进。
30.采用上述系统实现履带式挖掘机前进操控与回转角度的自适应方法，包括以下步骤：（1）位置传感器6监测操纵杆1的角度变化，并将获取的操纵杆1角度变化信号传输至行走控制器8，判断操纵杆1是前推还是后拉；（2）回转角度传感器7将识别到的驾驶室10回转角度信号传输至行走控制器8，判断驾驶室10的朝向角度；（3）结合位置传感器6和回转角度传感器7发出的电信号，行走控制器8判断出行走马达5的运动方向；（4）行走控制器8输出控制信号至行走电磁阀31，使行走电磁阀31给行走马达5的a油口51或者b油口52供油，实现挖掘机的前进或者后退。
31.进一步地，行走电磁阀31给行走马达5的a油口51供油时，驱动行走马达5正转；行走电磁阀31给行走马达5的b油口52供油时，驱动行走马达5反转。
32.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
33.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。