一种装载机的铲斗自适应调节系统及方法技术方案

本发明专利技术属于装载机技术领域，具体涉及一种装载机的铲斗自适应调节系统及方法。该系统包括检测模块一、姿态库、控制器、位移传感器一和位移传感器二；位移传感器一用于检测动臂油缸的实时长度；位移传感器二用于检测翻斗油缸的实时长度；检测模块一用于检测装载机所在处的坡度；姿态库用于存储动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式；控制器用于计算铲斗绕主机架的目标旋转角度，通过阀组控制铲斗举升时动臂油缸的长度和/或翻斗油缸的长度使铲斗以目标旋转角度进行举升。本发明专利技术能够在不同地形使用、方便驾驶员操作铲斗以固定倾角上下运动。定倾角上下运动。定倾角上下运动。

【技术实现步骤摘要】
一种装载机的铲斗自适应调节系统及方法


[0001]本专利技术属于装载机
，具体涉及一种装载机的铲斗自适应调节系统及方法。

技术介绍

[0002]装载机作为工程机械之王，在建筑、筑路、水利、电力、采矿、石油、天然气和国防建设等施工中被广泛应用。其中，铲斗的举升动作作业是装载机的常用动作之一。
[0003]装载机工作装置主要由动臂、铲斗、摇臂组件和翻斗油缸组成，通过动臂油缸、翻斗油缸驱动摇臂组件带动铲斗绕铰接点运动实现装载过程的铲入、收斗、举升、卸料及落斗等动作。目前，传统装载作业是机手在肉眼观察情况下，通过调整动臂油缸的伸出量完成举升动作，同时根据经验不断的调整翻斗油缸的伸出量，在一个复杂的协调匹配过程中，尽可能地使铲斗以需要的倾角上下运动。在调整过程中，非常依赖于机手的操作经验和熟练度，机手易疲劳、效率低。
[0004]专利CN112695826A公开了一种滑移装载机调平控制系统及其方法，位置传感器测量底盘与前倾杆之间的实时倾角，并以电信号传递至车辆控制器，车辆控制器根据电信号，计算转斗油缸组油液补偿量，并将指令发送至主阀，主阀根据指令，控制转斗联滑阀阀口开启大小和时间，将定量的油液补偿到转斗油缸组，在动臂组件举升和下降过程中，均可实现调平。但是专利CN112695826A不能解决装载机在不平整的场地作业时，造成的铲斗不水平的问题。
[0005]专利CN113348283A公开一种用于动力机械特别是迷你装载机的机械自调平提升臂结构，包括可枢转地固定至所述框架的多杆连杆机构、和可枢转地固定至多杆连杆机构的调平连杆。调平连杆被配置成多杆连杆机构，使铲斗可以平行的升高或降低。但是该结构的装载机在坡形场地铲装时，会出现铲斗仍与机架下底面平行，使铲斗相对水平面呈一定倾角，容易出现撒料的现象。
[0006]专利CN217630173U提供一种具有铲斗一键调平装置的装载机，包括铲斗、装载机提升动臂和装载机铲斗摇臂和装载机机具载荷自动调平控制装置。载荷自动调平控制装置包括调平系统按键、控制装置、显示装置、动臂电磁阀、摇臂电磁阀、双轴倾角传感器和倾角测量装置。一键触发机具载荷调平按键时，通过两个倾角传感器检测并计算铲斗所处倾角，驱动铲斗立即按照预设的调节速率，平稳地回到预设的调平位置。专利CN217630173U通过倾角换算液压油的补偿量，调平的精度较差。
[0007]因此，一种能够在不同地形使用，方便驾驶员操作铲斗以固定倾角运动的操作系统成为现阶段迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种装载机的铲斗自适应调节系统及方法，能够在不同地形使用、方便驾驶员操作铲斗以固定倾角运动。
[0009]为解决现有技术的不足，本专利技术提供的技术方案为：
[0010]一种装载机的铲斗自适应调节系统，包括主机架、翻斗油缸、动臂油缸、铲斗和阀组，还包括检测模块一、姿态库、控制器、位移传感器一和位移传感器二；
[0011]所述位移传感器一用于检测所述动臂油缸的实时长度并将动臂油缸的实时长度上传至所述控制器；
[0012]所述位移传感器二用于检测所述翻斗油缸的实时长度并将翻斗油缸的实时长度上传至控制器；
[0013]所述检测模块一用于检测装载机所在处的坡度并将装载机所在处的坡度上传至控制器；
[0014]所述姿态库用于，存储不同铲斗绕主机架的旋转角度下，动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式；
[0015]控制器用于，基于装载机所在处的坡度、铲斗的斗齿所在平面的目标倾角计算铲斗绕主机架的目标旋转角度；以及，基于铲斗绕主机架的目标旋转角度下动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸的实时长度、翻斗油缸的实时长度通过所述阀组控制铲斗举升时动臂油缸的长度和/或翻斗油缸的长度使铲斗以目标旋转角度进行举升。
[0016]优选的，所述控制器还用于，基于铲斗绕主机架的目标旋转角度下动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸的实时长度、翻斗油缸的实时长度通过所述阀组控制铲斗下降时动臂油缸的长度和/或翻斗油缸的长度使铲斗以目标旋转角度进行下降。
[0017]优选的，所述动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式为：
[0018]H＝k1×
L1+k2×
L2+d
[0019]其中，H表示铲斗质心的离地高度，L1表示动臂油缸的目标长度，L2表示翻斗油缸的目标长度，k1表示第一系数，k2表示第二系数，d表示第三参数。
[0020]优选的，所述检测模块一为单轴倾角传感器；检测模块一与所述主机架固定连接，位于主机架与水平面平行的平面上。
[0021]优选的，还包括检测模块二；所述检测模块二与所述铲斗固定连接，位于与铲斗的斗齿所在平面平行的平面上，用于检测铲斗的斗齿所在平面的倾角并将铲斗的斗齿所在平面的倾角上传至所述控制器。
[0022]优选的，所述目标旋转角度的计算公式如下：
[0023]β
d
＝γ
d
‑
α
[0024]其中，β
d
为铲斗绕主机架的目标旋转角度；α为装载机所在处的坡度，γ
d
为铲斗的斗齿所在平面的目标倾角。
[0025]一种装载机的铲斗自适应调节方法，采用前述的装载机的铲斗自适应调节系统，包括，
[0026]铲斗铲入物料后，通过操作翻斗油缸或同时操作动臂油缸和翻斗油缸使铲斗绕主机架的旋转角度达到铲斗举升时铲斗绕主机架的目标旋转角度；
[0027]控制器接收位移传感器一上传的动臂油缸的实时长度、位移传感器二上传的翻斗油缸的实时长度，并基于铲斗举升时铲斗绕主机架的目标旋转角度下动臂油缸的目标长度
和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸的实时长度、翻斗油缸的实时长度通过阀组控制铲斗举升时动臂油缸的长度和/或翻斗油缸的长度使铲斗以目标旋转角度进行举升；
[0028]举升到位后，操作翻斗油缸完成卸料。
[0029]优选的，还包括，
[0030]在卸料完成后，操作翻斗油缸使铲斗绕主机架的旋转角度达到铲斗下降时铲斗绕主机架的目标旋转角度；
[0031]控制器接收位移传感器一上传的动臂油缸的实时长度、位移传感器二上传的翻斗油缸的实时长度，并基于铲斗下降时铲斗绕主机架的目标旋转角度下动臂油缸的目标长度和翻斗油缸的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸的实时长度、翻斗油缸的实时长度通过阀组控制铲斗下降时动臂油缸的长度和/或翻斗油缸的长度使铲斗以目标旋转角度进行下降。
[0032]优选的，还包括，
[0033]控制器按下式计算铲斗举升时，铲斗绕主机架的目标旋转角度：
[0034]β
d1
＝γ
d1
‑
α
[0035]其中，β
d1
为铲斗举升时，铲斗绕主机架的目标旋转角度；α本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装载机的铲斗自适应调节系统，包括主机架(101)、翻斗油缸(106)、动臂油缸(107)、铲斗(108)和阀组(112)，其特征在于，还包括检测模块一(102)、姿态库(110)、控制器(111)、位移传感器一(21)和位移传感器二(22)；所述位移传感器一(21)用于检测所述动臂油缸(107)的实时长度并将动臂油缸(107)的实时长度上传至所述控制器(111)；所述位移传感器二(22)用于检测所述翻斗油缸(106)的实时长度并将翻斗油缸(106)的实时长度上传至控制器(111)；所述检测模块一(102)用于检测装载机所在处的坡度并将装载机所在处的坡度上传至控制器(111)；所述姿态库(110)用于，存储不同铲斗(108)绕主机架(101)的旋转角度下，动臂油缸(107)的目标长度和翻斗油缸(106)的目标长度之间的函数关系式；控制器(111)用于，基于装载机所在处的坡度、铲斗(108)的斗齿所在平面的目标倾角计算铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度；以及，基于铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度下动臂油缸(107)的目标长度和翻斗油缸(106)的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸(107)的实时长度、翻斗油缸(106)的实时长度通过所述阀组(112)控制铲斗举升时动臂油缸(107)的长度和/或翻斗油缸(106)的长度使铲斗以目标旋转角度进行举升。2.根据权利要求1所述的一种装载机的铲斗自适应调节系统，其特征在于，所述控制器(111)还用于，基于铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度下动臂油缸(107)的目标长度和翻斗油缸(106)的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸(107)的实时长度、翻斗油缸(106)的实时长度通过所述阀组(112)控制铲斗下降时动臂油缸(107)的长度和/或翻斗油缸(106)的长度使铲斗以目标旋转角度进行下降。3.根据权利要求1所述的一种装载机的铲斗自适应调节系统，其特征在于，所述动臂油缸(107)的目标长度和翻斗油缸(106)的目标长度之间的函数关系式为：H＝k1×
L1+k2×
L2+d其中，H表示铲斗质心的离地高度，L1表示动臂油缸的目标长度，L2表示翻斗油缸的目标长度，k1表示第一系数，k2表示第二系数，d表示第三参数。4.根据权利要求1所述的一种装载机的铲斗自适应调节系统，其特征在于，所述检测模块一(102)为单轴倾角传感器；检测模块一(102)与所述主机架(101)固定连接，位于主机架(101)与水平面平行的平面上。5.根据权利要求1所述的一种装载机的铲斗自适应调节系统，其特征在于，还包括检测模块二(109)；所述检测模块二(109)与所述铲斗(108)固定连接，位于与铲斗(108)的斗齿所在平面平行的平面上，用于检测铲斗(108)的斗齿所在平面的倾角并将铲斗(108)的斗齿所在平面的倾角上传至所述控制器(111)。6.根据权利要求1所述的一种装载机的铲斗自适应调节系统，其特征在于，所述目标旋转角度的计算公式如下：β
d
＝γ
d
‑
α其中，β
d
为铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度；α为装载机所在处的坡度，γ
d
为铲斗(108)的斗齿所在平面的目标倾角。7.一种装载机的铲斗自适应调节方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
6中任意一项所述
的装载机的铲斗自适应调节系统，包括，铲斗(108)铲入物料后，通过操作翻斗油缸(106)或同时操作动臂油缸(107)和翻斗油缸(106)使铲斗(108)绕主机架(101)的旋转角度达到铲斗(108)举升时铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度；控制器(111)接收位移传感器一(21)上传的动臂油缸(107)的实时长度、位移传感器二(22)上传的翻斗油缸(106)的实时长度，并基于铲斗(108)举升时铲斗(108)绕主机架(101)的目标旋转角度下动臂油缸(107)的目标长度和翻斗油缸(106)的目标长度之间的函数关系式、动臂油缸(107)的实时长度、翻斗油缸(106...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凤，廖昊，侯志强，孟令超，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司，
类型：发明
国别省市：