一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法技术

本发明专利技术提供一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，分析在铲掘工况和行驶工况下的前、后桥垂向载荷；铲掘工况下，通过构建不同载荷下铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的铲斗缸两腔压力差对应求得前、后桥垂向载荷；行驶工况下，通过构建不同车速及不同载荷与前后轮轮速差的关系，以及车辆静止状态下不同载荷与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的前后轮轮速差，对应求得车辆载荷，然后再根据车辆载荷对应求得前、后桥垂向载荷。根据上述方法可以近似求得前、后桥垂向载荷，根据垂向载荷可以算出装载机在前后轮的驱动力分配情况。轮的驱动力分配情况。

【技术实现步骤摘要】
一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法


[0001]本专利技术涉及装载机技术，具体涉及一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法。

技术介绍

[0002]电动装载机因为可以实现驱动装置与液压系统的解耦，前后桥驱动力的解耦，大幅降低了装载机液压系统管路的沿程、阀间和溢流压力损失，也消除了驱动部分的寄生功率。同时由于采用了前后桥独立驱动和传动液压驱动的解耦，也使电机的使用效率得到了提升。
[0003]但是由于装载机重载和空载时桥荷转移过大，且装载机铲装及起步时需用地面的最大静摩擦力，由于存在前后桥驱动力的解耦，所以当垂向载荷小的桥驱动力大于该桥载荷所能提供的最大静摩擦力时就会出现车轮打滑。而重载车轮按平均分配驱动力则不能充分利用桥荷所能提供的最大静摩擦力，出现整车驱动力不足。在专利CN202210331525.8和CN202210331519.2中均提出了前后桥独立驱动装载机的构型和驱动力分配方法，其驱动力分配均需根据装载机的垂向载荷而定，但专利中并未给出垂向载荷的计算或判断方法。
[0004]现有研究发现，装载机均是集中驱动，前后桥存在机械耦合，无论前后桥垂向载荷怎样转移，并不影响装载机最大静摩擦力(最大驱动力)的利用。因此现有的装载机载荷的研究集中在装载机铲掘物料的重量上，且多以利用装载机动臂两腔压力差加以力学公式进行判断。但如装载机铲装工况，由料堆引起的阻力远大于物料重量对动臂腔压力差的影响，且此时是装载机最大铲掘力使用工况，因此需要选用一种有效估计装载机最大驱动力工况的前后桥载荷估计方法，来进行前后桥独立驱动装载机的驱动力分配。

技术实现思路

[0005]针对现有问题，本专利技术提供一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，目的是为装载机驱动力分配提供准确依据。该方法通过分析车辆载荷和速度因素对轮速以及车桥垂向载荷、铲斗缸两腔压力差的影响，构建关系，对车辆行驶工况和铲掘工况两种情况下的前、后桥垂向载荷进行估计。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，包括对铲掘工况下和行驶工况下的前、后桥垂向载荷估计；
[0008]1)铲掘工况
[0009]铲掘工况下，通过构建不同载荷下铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的铲斗缸两腔压力差，对应求得前、后桥垂向载荷；
[0010]2)行驶工况
[0011]行驶工况下，通过构建不同车速及不同载荷与前后轮轮速差的关系，以及车辆静止状态下不同载荷与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的车速和前后轮轮速差，对应
求得车辆载荷，然后再根据车辆载荷对应求得前、后桥垂向载荷。
[0012]进一步地，该方法中：
[0013]铲掘工况下，构建不同载荷下铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷关系的方法是：
[0014]通过在铲斗中盛装若干次不同重量的物料，作为车辆不同载荷的采样点，
[0015]然后将铲斗平行刚刚离地，采集不同载荷下对应的铲斗缸两腔压力差及前、后桥垂向载荷，
[0016]然后利用插值法构建铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷的函数关系。
[0017]进一步地：
[0018]记车速为零、车辆载荷为额定载荷的0％、铲斗平行离地10cm时，铲斗缸两腔压力差为P
a
；
[0019]记车速为零、车辆载荷为额定载荷的100％、铲斗收到极限位置、动臂举升到极限位置时，动臂缸两腔压力差为P
b
；
[0020]当装载机动臂缸两腔压力差大于P
b
，铲斗缸两腔压力差大于P
a
，车速低于1公里/小时时，判定车辆进入铲掘工况。
[0021]进一步地，该方法中：
[0022]行驶工况下，构建不同车速及不同载荷与前后轮轮速差关系的方法是：
[0023]通过在铲斗缸盛装若干次不同重量的物料，作为载荷采样点，
[0024]然后在装载机前、后胎气压正常，铲斗缸收至极限位置，动臂缸将铲斗抬起20～80cm的前提下，测量装载机在不同载荷和不同车速下对应的前后轮轮速差，
[0025]然后利用插值法构建不同载荷和车速与前后轮轮速差的函数关系；
[0026]构建车辆在静止工况下不同载荷与前、后桥垂向载荷的函数关系的方法是：
[0027]通过在铲斗缸盛装若干次不同重量的物料，作为载荷采样点，
[0028]然后在装载机前、后胎气压正常，铲斗缸收至极限位置，动臂缸将铲斗抬起20～80cm的前提下，测量装载机在静止状态不同载荷下的前、后桥垂向载荷；
[0029]然后利用插值法构建静止载荷与前后轮轮速差的函数关系。
[0030]进一步地，该方法中：
[0031]所述盛装若干次不同重量的物料的次数，以能实现插值法构建函数关系为准。
[0032]本专利技术的有益效果是：根据上述方法可以近似求得前、后桥垂向载荷，根据垂向载荷的大小和不同，可以精确算出装载机可用的最大驱动力，及在前后轮的分配情况，实现装载机驱动力的精确可控及本质上的防滑控制。
具体实施方式
[0033]下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034]由装载机载荷谱可知，装载机最大驱动力工况是出现在装载机铲掘工况和装载机行驶工况时。因此本专利技术重点针对以上两种工况对装载机前后桥垂向载荷进行分析，并兼顾装载机运行的所有工况。
[0035]经过大量的实验测试并根据装载机的结构分析，两种工况下前、后桥垂向载荷变化不同，其估计方法也不相同。
[0036]1.铲掘工况
[0037]装载机在平铲过程中主要受物料的纵向阻力和物料的垂向压力。故在铲的过程中因装载机铲斗主要受物料的垂向压力导致车辆重心偏移，前后桥载荷发生变化，前后桥所能提供的最大驱动力也发生变化。所以车辆在铲掘工况时，物料产生的载荷影响，会直接反馈于铲斗缸两腔压力差，可以利用铲斗缸两腔压力差寻求与前、后桥垂向载荷的关系。
[0038]1.1铲掘工况数据的采集及关系构建
[0039]在铲掘工况下，通过在铲斗中盛装不同重量的物料，作为车辆不同载荷的采样点，将铲斗斗齿下表面与地面平行、铲斗刚刚离地(约10cm)，采集不同载荷下对应的铲斗缸两腔压力差及前、后桥垂向载荷。如表1所示，选取载荷分别为额定载荷的0％、20％、40％
…
，以20％递增幅度直到额定载荷的200％这几个采样点，对应测量这些载荷下的铲斗缸两腔压力差及前、后桥垂向载荷。当然，也可以选取其他采样点值，选择的采样点数量也可以自定义。
[0040]表1
[0041][0042]然后，根据实验测得的不同载荷采样点下对应的铲斗缸两腔压力差及前、后桥垂向载荷，利用插值法构建车辆在铲掘工况下随着载荷变化，铲斗缸两腔压力差与前桥垂向载荷的函数关系，以及铲斗缸两腔压力差与后桥垂向载荷的函数关系。
[0043]记车速为零、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，其特征在于：包括对铲掘工况下和行驶工况下的前、后桥垂向载荷估计；1)铲掘工况铲掘工况下，通过构建不同载荷下铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的铲斗缸两腔压力差，对应求得前、后桥垂向载荷；2)行驶工况行驶工况下，通过构建不同车速及不同载荷与前后轮轮速差的关系，以及车辆静止状态下不同载荷与前、后桥垂向载荷的关系，根据实时测得的车速和前后轮轮速差，对应求得车辆载荷，然后再根据车辆载荷对应求得前、后桥垂向载荷。2.根据权利要求1所述的前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，其特征在于：铲掘工况下，构建不同载荷下铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷关系的方法是：通过在铲斗中盛装若干次不同重量的物料，作为车辆不同载荷的采样点，然后将铲斗平行刚刚离地，采集不同载荷下对应的铲斗缸两腔压力差及前、后桥垂向载荷，然后利用插值法构建铲斗缸两腔压力差与前、后桥垂向载荷的函数关系。3.根据权利要求1或2所述的前后桥独立驱动装载机垂向载荷估计方法，其特征在于：记车速为零、车辆载荷为额定载荷的0％、铲斗平行离地10cm时，铲斗缸两腔压力差为P
a
；记车速为零、车辆载荷为额定载荷的100％、铲斗收到极限位置、动臂举升到极限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩云武，孙彩凤，王春财，丛日丽，张子瑞，
申请(专利权)人：江苏电子信息职业学院，
类型：发明
国别省市：