一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法，包括：基于推压小齿轮的旋转圆心建立坐标系；获取起重臂在坐标系中的直线方程和推压小齿轮的轨迹方程；获取推压斗杆的上下边缘在坐标系中的直线方程；借助各个交点坐标求得起重臂与推压斗杆的交点与推压小齿轮的旋转圆心在在推压斗杆的长度方向上的投影距离l1，以及斗杆连接筒的圆心和推压小齿轮的旋转圆心在推压斗杆的长度方向上的投影距离为l2，比较l1和l2，获取安全运行区域和非安全运行区域，并对推压斗杆进行控制。由此，该方法能够避免斗杆连接筒与起重臂相碰，保护起重臂不受损坏。相比于现有技术，本方法能够有效地提高系统的安全性、降低由起重臂损坏带来的经济损失。来的经济损失。来的经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法


[0001]本专利技术涉及挖掘机控制
，尤其涉及一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法。

技术介绍

[0002]目前大型矿用挖掘机主要用于大型露天矿的土壤、岩石、矿石、煤炭等的挖掘，为矿用汽车进行装载物料。如图1所示，矿用挖掘机在挖掘物料时涉及的主要机构包括：起重臂01、提升钢丝绳02、推压斗杆03、铲斗04、推压小齿轮05、鞍座06、斗杆连接筒07。在挖掘过程中，推压小齿轮05转动带动推压斗杆03前进后退、提升钢丝绳02带动铲斗04上升下降，实现铲斗04的装载与卸载；铲斗04的运动轨迹是由提升钢丝绳02的上下运动和推压斗杆03的进退运动组合而成，相应的斗杆连接筒07的运动轨迹也是由提升钢丝绳02的上升下降、推压斗杆03的前进后退组合而成。
[0003]现有的技术应用中，虽然，提升钢丝绳02和推压斗杆03的运动分别设有提升固定举例限位保护和推压固定距离限位保护，但是，由于斗杆连接筒07是由提升机构和推压机构的复合运动组成，在提升限位和推压限位未到达限位保护值时，斗杆连接筒07仍有可能撞击起重臂01，一旦斗杆连接筒07频繁撞击起重臂01，就会造成起重臂01的损坏、开裂，带来很大的经济损失。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法，所述矿用挖掘机包括：工作平台、起重臂、推压斗杆、斗杆连接筒、推压小齿轮、鞍座、提升钢丝绳，所述起重臂的一端连接至所述工作平台，所述起重臂的另一端倾斜向上延伸，所述起重臂的另一端还设置有顶部滑轮，所述推压斗杆的数量为两个，两个所述推压斗杆分别设置在所述起重臂的两侧，两个所述推压斗杆的前端经由所述斗杆连接筒连接在一起，并且所述推压斗杆的前端还设置有铲斗，所述推压斗杆经由所述鞍座连接至所述起重臂的中部，所述推压小齿轮设置在所述鞍座上，所述推压小齿轮在转动时能够带动所述推压斗杆前进或者后退，所述提升钢丝绳的一端连接至所述推压斗杆的前端，所述提升钢丝绳的另一端经过所述顶部滑轮连接所述工作平台，所述提升钢丝绳能够带动所述铲斗上升或者下降，以实现所述铲斗的装载与卸载，所述方法包括：
[0007]S1：以所述推压小齿轮的旋转圆心为坐标原点，以所述旋转圆心指向所述矿用挖掘机的前方的水平线为x轴，以所述旋转圆心指向竖直向上的竖直线为y轴，建立二维平面直角坐标系；
[0008]S2：基于所述起重臂的下边缘在所述二维平面直角坐标系中的投影，以及所述起
重臂的下边缘在所述二维平面直角坐标系中的一个已知点Q(x2，y2)，获取所述起重臂在所述二维平面直角坐标系中对应的直线PQ，其中，所述直线PQ与x轴的交点为P(x1，0)，则所述起重臂在所述二维平面直角坐标系中对应的直线PQ的直线方程为：
[0009][0010]S3：获取所述推压小齿轮的半径为r，则所述推压小齿轮的外圆C的轨迹方程为：
[0011]x2+y2＝r2(2)
[0012]S4：获取所述推压斗杆与水平面之间的夹角为θ2，获取所述推压斗杆的厚度为h，获取所述推压斗杆的下边缘在所述二维平面直角坐标系中对应的直线EF，获取所述推压斗杆的上边缘在所述二维平面直角坐标系中对应的直线DN，则直线EF和直线DN的斜率均为：k＝tanθ2，同时，直线EF与外圆C的切点为M(x
m
，y
m
)，直线OM的延长线与直线DN相交于N(x
n
，y
n
)，则：
[0013]x
M
＝
‑
sinθ2*r，y
M
＝cosθ2*r(3)
[0014]x
N
＝
‑
sinθ2*(r+h)，y
N
＝cosθ2*(r+h)(4)
[0015]S5：所述推压斗杆的上边缘所对应的直线DN与所述起重臂的下边缘所对应的直线PQ在所述二维平面直角坐标系中的交点为D，则直线DN在所述二维平面直角坐标系中对应的直线方程为：
[0016]y
‑
y
N
＝tanθ2(x
‑
x
N
)(5)
[0017]代入坐标点后求解得到：sinθ2·
x
‑
cosθ2·
y+r+h＝0(6)
[0018]将公式1和公式6联立得到直线PQ与直线DN的交点D的坐标为：
[0019][0020][0021]由此，得到DN之间的距离值l1为：
[0022][0023]S6：所述斗杆连接筒的圆心和所述推压小齿轮的旋转圆心在所述推压斗杆的长度方向上的投影距离为l2，则：
[0024]l2＝d+s+e(9)
[0025]其中，d为所述斗杆连接筒到编码器零值点的距离，s为编码器记录的斗杆行程距离，e为斗杆转动时与推压小齿轮啮合切点的位移修正值；
[0026]S7：比较l1和l2之间的大小关系，当l1小于l2时，所述推压斗杆不会与所述起重臂相碰，当l1等于l2时，所述推压斗杆与所述起重臂相碰；
[0027]S8：根据l1和l2的关系和l2的组成获取所述推压斗杆的推压行程距离的动态极限值，基于不同角度下的连续的保护极限值组建连续保护分界线，连续保护分界线以内的区域判定为安全运行区域，连续保护分界线以外的区域判定为非安全运行区域；
[0028]S9：在控制所述推压斗杆移动的过程中，当所述推压斗杆从安全运行区域接近非安全运行区域时，发出预警信号，此时，对所述推压斗杆的速度给定在与当前相反的速度方向有效，以避免所述斗杆连接筒与所述起重臂相碰。
[0029]可选地，所述S6中还包括：
[0030]当所述推压斗杆与所述起重臂相互垂直，并且所述推压斗杆退回运动至所述推压小齿轮碰到所述推压斗杆前端的保险牙时，设定当前的位置为编码器的零值点。
[0031]可选地，所述起重臂上安装由第一倾角传感器，所述第一倾角传感器能够检测所述起重臂与水平面之间的夹角θ1，当所述推压斗杆与x轴的夹角为固定角θ3＝θ1‑
90
°
时，则所述推压斗杆与所述起重臂相互垂直，此时可精确定位编码器的零位。
[0032]可选地，所述S6中：e为斗杆转动时与推压小齿轮啮合切点的位移修正值，则
[0033][0034]其中，θ2为第二倾角传感器的实时角度值，r为所述推压小齿轮的半径。
[0035]可选地，所述S9中包括：对所述推压斗杆增加辅助停车转矩，所述辅助停车转矩与所述所述推压斗杆当前的速度值方向相反，大小线性成比例，以使得所述推压斗杆在减速方向上快速停车。
[0036]可选地，所述鞍座上设置有第二倾角传感器，所述第二倾角传感器能够检测所述推压斗杆与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用挖掘机防止斗杆连接筒碰撞起重臂的方法，其特征在于，所述矿用挖掘机包括：工作平台、起重臂、推压斗杆、斗杆连接筒、推压小齿轮、鞍座、提升钢丝绳，所述起重臂的一端连接至所述工作平台，所述起重臂的另一端倾斜向上延伸，所述起重臂的另一端还设置有顶部滑轮，所述推压斗杆的数量为两个，两个所述推压斗杆分别设置在所述起重臂的两侧，两个所述推压斗杆的前端经由所述斗杆连接筒连接在一起，并且所述推压斗杆的前端还设置有铲斗，所述推压斗杆经由所述鞍座连接至所述起重臂的中部，所述推压小齿轮设置在所述鞍座上，所述推压小齿轮在转动时能够带动所述推压斗杆前进或者后退，所述提升钢丝绳的一端连接至所述推压斗杆的前端，所述提升钢丝绳的另一端经过所述顶部滑轮连接所述工作平台，所述提升钢丝绳能够带动所述铲斗上升或者下降，以实现所述铲斗的装载与卸载，所述方法包括：S1：以所述推压小齿轮的旋转圆心为坐标原点，以所述旋转圆心指向所述矿用挖掘机的前方的水平线为x轴，以所述旋转圆心指向竖直向上的竖直线为y轴，建立二维平面直角坐标系；S2：基于所述起重臂的下边缘在所述二维平面直角坐标系中的投影，以及所述起重臂的下边缘在所述二维平面直角坐标系中的一个已知点Q(x2，y2)，获取所述起重臂在所述二维平面直角坐标系中对应的直线PQ，其中，所述直线PQ与x轴的交点为P(x1，0)，则所述起重臂在所述二维平面直角坐标系中对应的直线PQ的直线方程为：S3：获取所述推压小齿轮的半径为r，则所述推压小齿轮的外圆C的轨迹方程为：x2+y2＝r2(2)S4：获取所述推压斗杆与水平面之间的夹角为θ2，获取所述推压斗杆的厚度为h，获取所述推压斗杆的下边缘在所述二维平面直角坐标系中对应的直线EF，获取所述推压斗杆的上边缘在所述二维平面直角坐标系中对应的直线DN，则直线EF和直线DN的斜率均为：k＝tanθ2，同时，直线EF与外圆C的切点为M(x
m
，y
m
)，直线OM的延长线与直线DN相交于N(x
n
，y
n
)，则：x
M
＝
‑
sinθ2*r，y
M
＝cosθ2*r(3)x
N
＝
‑
sinθ2*(r+h)，y
N
＝cosθ2*(r+h)(4)S5：所述推压斗杆的上边缘所对应的直线DN与所述起重臂的下边缘所对应的直线PQ在所述二维平面直角坐标系中的交点为D，则直线DN在所述二维平面直角坐标系中对应的直线方程为：y
‑
y
N
＝tanθ2(x
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳海峰，潘丽珍，范喜斌，郭云飞，职彦，李芬，仝雷强，张柏荣，牛硕，贾泽仪，
申请(专利权)人：太原重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：