一种平地机电控双手柄控制系统的制作方法

本发明涉及一种平地机控制系统，属工程机械控制技术领域，具体是一种平地机电控双手柄控制系统。

背景技术

平地机的铲刀能够进行左右升降、回转、倾斜、引出等多维度动作，可以进行单一动作，也可以进行复合动作，再加上铰接、前推土器和后松土器，平地机需要控制的动作多达十多路。传统的控制方式是使用机械手柄推动液压多路阀，这样就需要为每路动作配置一个机械手柄，同时在操作过程中还伴随着控制转向，换档等动作，平地机的操作过程是复杂多变的，很容易出现误操作，并且机械式的操作会增加驾驶员的劳动强度，毫无操作舒适性可言。

随着平地机在矿山的应用越来越广，矿山的特殊环境和工作方式对平地机的操控舒适性要求越来越高，传统的操控方式已经不能满足用户日常需求，因此，开发一款集机具动作、转向、换档等功能于一体的电控双手柄控制系统迫在眉睫，降低劳动强度，提高操控舒适性的同时，还能提高操控的安全性和响应速度。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种平地机电控双手柄控制系统，可集成多种控制功能到手柄，有效地提高了操控速度，减少了操控失误率，提高了操控效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种平地机电控双手柄控制系统，包括主控制器，所述主控制器连接有：用于执行主控制器命令、进行平地机动作控制的液压比例阀组；用于向主控制器发送平地机动作控制信号的控制手柄；用于执行主控制器档位切换命令的变速箱控制器以及用于显示平地机当前状态的显示器。

进一步，所述主控制器还连接有用于提供方向盘转向与控制手柄转向安全操作锁的主转向系统压力开关，可在使用方向盘转向时主控制器关闭手柄转向功能，防止误操作。

进一步，所述主控制器还连接有用于锁定液压比例阀组的液压锁定开关，当液压锁定开关闭合时，控制器允许液压比例阀组执行操作，防止误动作。

进一步，所述显示器为触摸显示屏，可进行数据的标定和应急操作，包含：控制液压比例阀组的起始电流和最大电流标定，变速箱的最大档位标定、铰接中位标定、应急行走、应急机具动作等；标定和应急操作指令通过can总线下发给主控制器，进行相关参数的修改和执行相关操作。

进一步，所述液压比例阀组包括若干工作阀组，所述工作阀组的回油端连接有r口、压力油端连接有p口；所述工作阀组的工作端ⅰ通过a口连接至工作油缸的无杆腔、工作端ⅱ通过b口连接至工作油缸的有杆腔；所述r口连接至液压油箱，p口连接至压力源及mp口，同时p口通过溢流阀ⅰ连接至r口；所述工作阀组还包括压力反馈口ls口，所述ls口通过单向阻尼连接至r口、通过溢流阀ⅱ连接至溢流阀ⅰ的出油端。

进一步，所述工作阀组包括三位八通的换向阀、比例阀ⅰ、比例阀ⅱ。所述换向阀的1、4口连接至p口；2、3口连接至r口；5口通过比例阀ⅰ连接至a口，所述a口还连接至换向阀的6口；所述换向阀的8口通过比例阀ⅱ连接至b口，所述b口还连接至换向阀的7口；所述比例阀ⅰ、比例阀ⅱ的压力反馈口连接至ls口。

进一步，所述控制手柄包括左电控手柄、右电控手柄，所述左电控手柄、右电控手柄结构一致，包括手柄部，所述手柄部顶端若干操作钮，所述手柄部底端通过摇杆部固定至车辆底盘，所述操作钮及摇杆部通过电连接至主控制器。操作钮ⅰ、操作钮ⅱ、操作钮ⅲ、操作钮ⅳ、操作钮ⅴ、操作钮ⅵ、操作钮ⅶ、操作钮ⅷ、操作钮ⅸ。

本发明的有益效果是：系统具有良好的人机工程，可以极大降低操控降劳动强度，提高操控舒适性；系统配置应急操作和强制液压锁定以及最高档位限定，提高车辆运行的安全性；系统可以标定机具比例阀的控制电流，即改变操控灵敏度，提高产品的适应性，用户可以根据实际需求进行设置；通过显示器可以实时监测手柄以及液压比例阀组的运行信息，故障时，能快速锁定故障点，提高检修效率，进而提高产品的出勤率；手柄转向和方向盘转向并存，提高转向系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明系统原理图；

图3为本发明液压比例阀组结构图；

图4为本发明左操控手柄正面结构图；

图5为本发明左操控手柄背面结构图；

图6为本发明右操控手柄正面结构图；

图7为本发明右操控手柄背面结构图；

图8为本发明工作阀组结构图。

图中：1、主控制器，2、显示器，3、变速箱控制器，4、左操控手柄，41、左操作钮ⅰ，42、左操作钮ⅱ，43、左操作钮ⅲ，44、左操作钮ⅳ，45、左操作钮ⅴ，46、左操作钮ⅵ，47、左操作钮ⅶ，48、左操作钮ⅷ，49、左操作钮ⅸ，5、右操控手柄，51、右操作钮ⅰ，52、右操作钮ⅱ，53、右操作钮ⅲ，54、右操作钮ⅳ，55、右操作钮ⅴ，56、右操作钮ⅵ，57、右操作钮ⅶ，58、右操作钮ⅷ，59、右操作钮ⅸ，6、液压锁定开关，7、主转向系统压力开关，8、液压比例阀组，81、工作阀组，82、溢流阀ⅰ，83、溢流阀ⅱ，84、单向阻尼，85、换向阀，86、比例阀ⅰ，87、比例阀ⅱ，9、手柄部，10、摇杆部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种平地机电控双手柄控制系统，包括主控制器1，所述主控制器1连接有：用于执行主控制器命令、进行平地机动作控制的液压比例阀组8；用于向主控制器1发送平地机动作控制信号的控制手柄；用于执行主控制器1档位切换命令的变速箱控制器3以及用于显示平地机当前状态的显示器2；主控制器1pwm输出口带电流反馈功能，能够实时检测液压比例阀组8的控制电流

进一步，所述主控制器1还连接有用于提供方向盘转向与控制手柄转向安全操作锁的主转向系统压力开关7，可在使用方向盘转向时主控制器关闭手柄转向功能，防止误操作；主转向系统压力开关7常开型，手柄转向是辅助转向，使用方向盘转向时，主转向系统压力开关7合，主控制器1到主转向系统压力开关7的号，关闭手柄转向功能。

进一步，所述主控制器1还连接有用于锁定液压比例阀组8的液压锁定开关6，当液压锁定开关闭合时，主控制器1允许液压比例阀组8执行操作，防止误动作。

进一步，所述显示器2为可进行数据的标定和应急操作的触摸显示屏，包含：控制液压比例阀组8的起始电流和最大电流标定，变速箱的最大档位标定、铰接中位标定、应急行走、应急机具动作等；标定和应急操作指令通过can总线下发给主控制器1，进行相关参数的修改和执行相关操作；主控制器1能将手柄的控制指令、变速箱的信息、以及液压比例阀组8的制信息通过can总线上传显示器2更直观的反应实际的操控。

进一步，如图3所示，所述液压比例阀组8包括若干工作阀组81（本实施例内采用六联液压比例阀组），所述工作阀组81的回油端连接有r口、压力油端连接有p口；所述工作阀组81的工作端ⅰ通过a口（a1口至a6口）连接至工作油缸的无杆腔、工作端ⅱ通过b口（b1口至b6口）连接至工作油缸的有杆腔；所述r口连接至液压油箱，p口连接至压力源及mp口，同时p口通过溢流阀ⅰ82连接至r口；所述液压比例阀组8还包括压力反馈口ls口，所述ls口通过单向阻尼84连接至r口、通过溢流阀ⅱ83连接至溢流阀ⅰ82的出油端。

进一步，如图8所示，所述工作阀组81包括三位八通的换向阀85、比例阀ⅰ86、比例阀ⅱ87；所述换向阀85的1、4口连接至液压比例阀组8的p口；2、3口连接至液压比例阀组8的r口；5口通过比例阀ⅰ86连接至液压比例阀组8的a口，所述液压比例阀组8的a口还连接至换向阀85的6口；所述换向阀85的8口通过比例阀ⅱ87连接至液压比例阀组8的b口，所述液压比例阀组8的b口还连接至换向阀85的7口；所述比例阀ⅰ86、比例阀ⅱ87的压力反馈口连接至液压比例阀组8的ls口。

进一步，如图4至图7所示，所述控制手柄包括左电控手柄4、右电控手柄5，所述左电控手柄4、右电控手柄5结构一致，包括手柄部9，所述手柄部9的顶端设置有若干操作钮，所述手柄部9的底端通过摇杆部10固定至车辆底盘，所述操作钮及摇杆部10通过电连接至主控制器1；本实施例内采用单手柄9个操作钮，结合前后左右操作可实现26个动作操作，本实施例内手柄可实现的功能为：

左操作钮ⅰ41转向使能：转向使能-按下左电控手柄4上的左操作钮ⅰ41，该按钮周围的指示灯点亮，此时向左或向右摆动左电控手柄4，整机即向左或向右转弯；手柄转向是主动型，即，需主动按下左电控手柄4上的左操作钮ⅰ41，此时主转向系统压力开关7打开，控制器1接到主转向系统压力开关7的信号，允许手柄转向。

左操作钮ⅱ42前轮左倾斜：前轮左倾斜-按下左电控手柄4上的左操作钮ⅱ42，前轮既向左倾斜；松开开关时，前轮将停留在所选定位置。

左操作钮ⅲ43前轮右倾斜：前轮右倾斜-按下左电控手柄4上的前轮左操作钮ⅲ43，前轮既向右倾斜；松开开关时，前轮将停留在所选定位置。

左操作钮ⅳ44、左操作钮ⅶ47、右操作钮ⅶ57、右操作钮ⅷ58：预留、未定义

左操作钮ⅴ45加档位：加档位点按位于左电控手柄4上的左操作钮ⅴ45将变速箱上升1档至所需的前进或倒退档。

左操作钮ⅵ46铰接转向：向左铰接-向左拨动左电控手柄4的左操作钮ⅵ46，使机器后部向左移动，松开开关时，机器铰接将停留在所选定位置。向右铰接-向右拨动左电控手柄4的左操作钮ⅵ46，使机器后部向右移动，松开开关时，机器铰接将停留在所选定位置。

左操作钮ⅷ48减档位：减档位-点按位于左电控手柄4上的左操作钮ⅷ48将变速箱降低1档至所需的前进或倒退档。

左操作钮ⅸ49变速箱换向f/n/r：按住右操作钮ⅴ55，变速箱换向f/n/r开关向上拨动，变速箱换向f前进方向；默认是自动前进二档，可根据需求使用加减档按钮进行加减档，实现手动换档，也可以直接使用自动换档功能。按住右操作钮ⅴ55，变速箱换向f/n/r开关向下拨动，变速箱换向r后退方向；默认是自动后退二档，可根据需求使用加减档按钮进行加减档，实现手动换档，也可以直接使用自动换档功能。变速箱换向f/n/r开关回中位是空挡。

右操作钮ⅰ51铲刀左摆动：铲刀左摆动-按下右电控手柄5上的右操作钮51ⅰ，使牵引架向左移动，松开按钮，牵引架将保留在所选位置。

右操作钮ⅱ52铲刀右摆动：铲刀右摆动-按下右电控手柄5上的右操作钮ⅱ52，使牵引架向右移动，松开按钮，牵引架将保留在所选位置。

右操作钮ⅲ53铰接回中：铰接回中-按下右电控手柄5上的右操作钮ⅲ53，机器铰接缓慢地将机器移动到中间位置。

右操作钮ⅳ54铲刀俯仰：铲刀俯仰（向前）-向上拨动右电控手柄5上的右操作钮ⅳ54，使铲刀前倾；松开开关时，铲刀将停留在所选定位置。铲刀俯仰（向后）-向下拨动右电控手柄5上的右操作钮ⅳ54，使铲刀后仰；松开开关时，铲刀将停留在所选定位置。

右操作钮ⅴ55变速箱手动/自动转换：手动/自动转换-点按右电控手柄5上的右操作钮ⅴ55，变速箱将在手动换档和自动换档之间转换；当切换为手动换档模式时，档位时能激活-按住右电控手柄5上的右操作钮ⅵ55，配合左操作钮ⅸ49变速箱换向f/n/r，实现前进档和后退档的选择。

右操作钮ⅵ56铲刀回转：铲刀回转（顺时针）-向右拨动右电控手柄5的右操作钮ⅵ56，使铲刀顺时针转动；松开开关时，铲刀将停留在所选定位置。铲刀回转（逆时针）-向左拨动右电控手柄5的右操作钮ⅵ56，使铲刀逆时针转动；松开开关时，铲刀将停留在所选定位置。

右操作钮ⅸ59后松升降：后松上升-向上拨动右电控手柄5的右操作钮ⅸ59，使后松土器上升；松开开关时，后松土器将停留在所选定位置。后松下降-向下拨动右电控手柄5的右操作钮ⅸ59，使后松土器下降；松开开关时，后松土器将停留在所选定位置。

前轮左转：前轮左转-将左电控手柄4移到左侧，可使前轮向左转；在所需位置松开手柄，前轮将停留在所选定位置。

前轮右转：前轮右转-将左电控手柄4移到右侧，可使前轮向右转；在所需位置松开手柄，前轮将停留在所选定位置。

铲刀左端下降：铲刀左端下降-将左电控手柄4向前推，使铲刀左端下降；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

铲刀左端提升：铲刀左端提升-将左电控手柄4向后拉，使铲刀左端提升；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

铲刀向左引出：将右电控手柄5移到左侧，使铲刀左端伸出；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

铲刀向右引出：将右电控手柄5移到右侧，使铲刀右端伸出；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

铲刀右端下降：铲刀右端下降-将右电控手柄5向前推，使铲刀右端下降；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

铲刀右端提升：铲刀右端提升-将右电控手柄5向后拉，使铲刀右端提升；在所需位置松开手柄，铲刀将停留在所选定位置。

本发明控制过程为（本实施例通过介绍前轮转向的控制过程，来解释本系统的工作过程）：左电控手柄4向左运动，摇杆部10根据运动幅度的大小，通过can总线向主控制器1发送数据（0-255），主控制器1根据接收的数据驱动液压比例阀组8的工作阀组81工作，通过换向阀85换向至左侧工作位，液压油通过换向阀85的1-5口流向比例阀ⅰ86，进而通过a口进入转向油缸的无杆腔，从而推动油缸液压杆伸出推动前轮左转；同理，左电控手柄4向右运动，主控制器1驱动换向阀85切换至右侧工作位，液压油通过换向阀85的4-8口流向比例阀ⅱ87，进而通过b口进入转向油缸的有杆腔，从而推动液压油缸液压杆缩回拉动前轮右转；通过控制比例阀ⅰ86、比例阀ⅱ87行程的大小即控制液压流量，从而控制转向油缸左转向及右转向的运动速度；其余工作油缸工作过程相近似，就不一一叙述。

本发明各部件所起作用为：主控制器1，综合数据处理；显示器2，数据显示和标定、应急操作；变速箱控制器3，执行换档命令，并反馈档位、车速等信息；左操控手柄4、右操控手柄5，给主控制器1发送各种控制指令；液压锁定开关6，向主控制器1发送液压锁定指令；主转向系统压力开关7，向主控制器1发送方向盘转向指令；液压比例阀组8，执行机具动作、转向等。

综上所述，本发明方便实用，效果明显，系统具有良好的人机工程，可以极大降低操控降劳动强度，提高操控舒适性；系统配置应急操作和强制液压锁定以及最高档位限定，提高车辆运行的安全性；系统可以标定机具比例阀的控制电流，即改变操控灵敏度，提高产品的适应性，用户可以根据实际需求进行设置；通过显示器可以实时监测手柄以及液压比例阀组的运行信息，故障时，能快速锁定故障点，提高检修效率，进而提高产品的出勤率；手柄转向和方向盘转向并存，提高转向系统的可靠性。