应用于复杂工况下的重心可调装载机的制作方法

本发明涉及装载机技术领域，具体为应用于复杂工况下的重心可调装载机。

背景技术：

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石和石灰等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。

装载机尤其是装满物料的状态，在位于丘陵、盆地等小规模场地施工时，由于路面不平，爬坡角度较大，容易失去平衡，造成无法施工或翻滚现象。现有的解决方案时在车架上放置配重块，通过移动配重块使车辆中心前后或左右移动，但是由于每个配重块重量固定，不能满足各种复杂工况的路面需求，同时配重块调整时冲击和噪音较大，干扰行驶稳定性。因此，设计行驶稳定的应用于复杂工况下的重心可调装载机是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供应用于复杂工况下的重心可调装载机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：应用于复杂工况下的重心可调装载机，包括装载机本体、流体配重系统和配重电控系统，所述装载机本体的左右两侧及内部设置有流体配重系统，所述流体配重系统与配重电控系统电连接，所述装载机本体的前部设置有铲斗组件，该装载机本体的将流体配重系统和配重电控系统集成在内部，占用空间小，对装载机本体的外观影响较小，且便于安装检修。

进一步的，所述流体配重系统包括第一水箱、第二水箱、第三水箱和第四水箱，所述第一水箱安装在装载机本体的右前侧，所述第二水箱安装在装载机本体的左前侧，所述第三水箱安装在装载机本体的右后侧，所述第四水箱安装装载机本体的左后侧，在图4中车辆处于前倾状态，第二水箱的重心m2g与g1的水平距离较近力臂较小，第四水箱的重心m4g与g1较远力臂较大，此时第二水箱内的水需要泵入第四水箱以让重心后移，车辆后倾时同理，应使第四水箱内的水泵入第二水箱；在图5中车辆处于左倾状态，第四水箱的重心m4g与g2的水平距离l3规定为负，第三水箱与g2的水平距离l4规定为正，要使重心回到原重心g′应使第四水箱的水流泵入第三水箱，车辆右倾时同理，应使第三水箱内的水流入第四水箱。

进一步的，所述流体配重系统还包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀和第二换向阀均为两位四通式电磁换向阀，所述第一水箱的一侧通过油路连接有第一电磁阀，所述第一电磁阀的一端与第一换向阀的一个进油口通过油路连接，且第一换向阀的两个出油口分别通过油路连接有第一单向阀和第二单向阀，所述第二水箱的一侧通过油路连接有第二电磁阀，所述第二电磁阀的一端与第一换向阀的另一个进油口通过油路连接，所述第三水箱的一侧通过油路连接有第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端与第二换向阀的一个进油口通过油路连接，所述第二换向阀的两个出油口分别通过油路连接有第三单向阀和第四单向阀，所述第四水箱的一侧连接有第四电磁阀，且第四电磁阀的一端与第二换向阀的另一个进油口通过油路连接，各电磁阀均为常闭电磁阀，第一换向阀和第二换向阀在非作用状态时其下端接通油路，当需要从第三水箱泵水至第四水箱时，开启第三电磁阀和第四电磁阀，同时第二换向阀通电，如图3，t1口连通a1，t2口连通a2，水流依次经过第四单向阀、定量泵和第三单向阀，接着从p1流入第四水箱；当需要从第四水箱泵水至第三水箱时，其他步骤相同，但第二换向阀断电，此时t1口连通a2，t2口连通a1，原理不再赘述；当需要从第四水箱泵水至第二水箱时，关闭第二换向阀，接通第一换向阀，同时接通第四电磁阀和第二电磁阀，此时b2口连通p2，a2口连通t2，水流依次从第四单向阀、定量泵和第一单向阀，从第二电磁阀流至第二水箱；当需要从第四水箱泵水至第一水箱时，其他步骤同上，但关闭第一换向阀，此时b2口连通t2，a2口连通p2，原理同上，此种方案通过定量泵泵水合理分配四个水箱内的水量，以根据使用场景调整装载机的重心位置，避免装载机发生侧翻或前后倾倒。

进一步的，所述流体配重系统还包括定量泵，所述第四单向阀与第二单向阀通过油路连接，且相接处与定量泵的进油口通过油路连接，所述定量泵的出油口分别与第一单向阀和第三单向阀通过油路连接，所述装载机本体的内部还安装有电机，所述电机的输出轴与定量泵的驱动轴通过连轴器连接，当电机转动时，其输出轴带动定量泵运转并持续泵水，定量泵的泵水方向不变，由于调整方法为持续泵水的动态无极调整，冲击和噪音小，规避了配重块重心调节带来的一系列问题，提高了行驶稳定性。

进一步的，所述配重电控系统包括第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器，所述第一液位传感器安装在第一水箱的内部，所述第二液位传感器安装在第二水箱的内部，所述第三液位传感器安装在第三水箱的内部，所述第四液位传感器安装在第四水箱的内部，第四液位传感器安装在第四水箱的内部，第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器用于测量各水箱中的水量，依次确定需要在各水箱之间交换多少水量。

进一步的，所述配重电控系统还包括集成驱动芯片，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器均与集成驱动芯片的输入端电连接，所述集成驱动芯片的输出端分别电连接有磁隔离芯片、电机驱动芯片和稳压器，所述磁隔离芯片的输出端电连接有电磁阀驱动芯片，所述电磁阀驱动芯片的输出端分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一换向阀和第二换向阀电连接，所述电磁阀驱动芯片的输出端与电机电连接，装载车使用时，其余部分不影响重心g′变化，集成驱动芯片用于将车辆所在坡度的倾角值和载重值等变量结合装载机本体内的结构参数加以计算，得出装载机目前的重心位置，如在图4和图5中分别是g1和g2，此重心偏移原重心g′一段距离，集成驱动芯片还用于接收第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器测得的液位值，以此估算该流体配重系统内应该达到的第一水箱、第二水箱、第三水箱和第四水箱的重量配比，集成驱动芯片发射出驱动信号，经过磁隔离芯片的隔离作用，在传输至电磁阀驱动芯片，电磁阀驱动芯片用于驱动第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一换向阀和第二换向阀关闭与开启，集成驱动芯片还用于将数字输出信号传递至电机驱动芯片，电机驱动芯片将控制信号传递至电机，控制电机转动和停止。

进一步的，所述装载机本体的内部安装有坡度传感器，所述铲斗组件包括摇臂支座，所述摇臂支座的一侧对应通过铰链连接有大摇臂，所述大摇臂的一侧通过铰链连接有铲斗，且铰接处安装有力传感器，所述力传感器和坡度传感器的输出端均与集成驱动芯片电连接，力传感器用于测定铲斗内装载物的重量，并将铲斗载荷信息传递给集成驱动芯片，如在图4内测定铲斗载重为m5g，坡度传感器安装在装载机本体的驾驶舱底部中央通道内，安装时需保持其方向与整车坐标正方向一致，用于测定出坡面与水平面的夹角，如在图4内测定出前后倾角为α，在图5内左右倾角为β。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有配重电控系统和流体配重系统，通过传感器监测装载机的载荷，以及行驶时的路面前后与左右倾角，由集成驱动芯片分析之后，计算得出重心偏移的情况，并驱动电磁阀和换向阀开合调整水流方向，再通过定量泵泵水合理分配四个水箱内的水量，以根据使用场景调整装载机的重心位置，避免装载机发生侧翻或前后倾倒，使得该装载机具有适应复杂工况的特点；由于调整方法为动态无极调整，冲击和噪音小，提高了行驶稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的流体配重系统液压原理图；

图3是本发明的图2中c区域放大示意图；

图4是本发明的装载机本体前后倾斜状态示意图；

图5是本发明的装载机本体左右倾斜状态示意图；

图6是本发明的铲斗组件与力传感器安装示意图；

图7是本发明的配重电控系统模块图；

图中：1、装载机本体；2、流体配重系统；3、配重电控系统；11、铲斗组件；111、铲斗；112、大摇臂；113、摇臂支座；211、第一水箱；212、第二水箱；213、第三水箱；214、第四水箱；221、第一电磁阀；222、第二电磁阀；223、第三电磁阀；224、第四电磁阀；231、第一换向阀；232、第二换向阀；24、定量泵；25、电机；261、第一单向阀；262、第二单向阀；263、第三单向阀；264、第四单向阀；311、第一液位传感器；312、第二液位传感器；313、第三液位传感器；314、第四液位传感器；32、坡度传感器；33、力传感器；34、集成驱动芯片；35、磁隔离芯片；36、电磁阀驱动芯片；37、稳压器；38、电机驱动芯片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供技术方案：应用于复杂工况下的重心可调装载机，包括装载机本体1、流体配重系统2和配重电控系统3，装载机本体1的左右两侧及内部设置有流体配重系统2，流体配重系统2与配重电控系统3电连接，装载机本体1的前部设置有铲斗组件11，该装载机本体1的将流体配重系统2和配重电控系统3集成在内部，占用空间小，对装载机本体1的外观影响较小，且便于安装检修；

流体配重系统2包括第一水箱211、第二水箱212、第三水箱213和第四水箱214，第一水箱211安装在装载机本体1的右前侧，第二水箱212安装在装载机本体1的左前侧，第三水箱213安装在装载机本体1的右后侧，第四水箱214安装装载机本体1的左后侧，在图4中车辆处于前倾状态，第二水箱212的重心m2g与g1的水平距离较近力臂较小，第四水箱214的重心m4g与g1较远力臂较大，此时第二水箱212内的水需要泵入第四水箱214以让重心后移，车辆后倾时同理，应使第四水箱214内的水泵入第二水箱212；在图5中车辆处于左倾状态，第四水箱214的重心m4g与g2的水平距离l3规定为负，第三水箱213与g2的水平距离l4规定为正，要使重心回到原重心g′应使第四水箱214的水流泵入第三水箱213，车辆右倾时同理，应使第三水箱213内的水流入第四水箱214；

流体配重系统2还包括第一换向阀231和第二换向阀232，第一换向阀231和第二换向阀232均为两位四通式电磁换向阀，第一水箱211的一侧通过油路连接有第一电磁阀221，第一电磁阀221的一端与第一换向阀231的一个进油口通过油路连接，且第一换向阀231的两个出油口分别通过油路连接有第一单向阀261和第二单向阀262，第二水箱212的一侧通过油路连接有第二电磁阀222，第二电磁阀222的一端与第一换向阀231的另一个进油口通过油路连接，第三水箱213的一侧通过油路连接有第三电磁阀223，第三电磁阀223的一端与第二换向阀232的一个进油口通过油路连接，第二换向阀232的两个出油口分别通过油路连接有第三单向阀263和第四单向阀264，第四水箱214的一侧连接有第四电磁阀224，且第四电磁阀224的一端与第二换向阀232的另一个进油口通过油路连接，各电磁阀均为常闭电磁阀，第一换向阀231和第二换向阀232在非作用状态时其下端接通油路，当需要从第三水箱213泵水至第四水箱214时，开启第三电磁阀223和第四电磁阀224，同时第二换向阀232通电，如图3，t1口连通a1，t2口连通a2，水流依次经过第四单向阀264、定量泵24和第三单向阀263，接着从p1流入第四水箱214；当需要从第四水箱214泵水至第三水箱213时，其他步骤相同，但第二换向阀232断电，此时t1口连通a2，t2口连通a1，原理不再赘述；当需要从第四水箱214泵水至第二水箱212时，关闭第二换向阀232，接通第一换向阀231，同时接通第四电磁阀224和第二电磁阀222，此时b2口连通p2，a2口连通t2，水流依次从第四单向阀264、定量泵24和第一单向阀261，从第二电磁阀222流至第二水箱212；当需要从第四水箱214泵水至第一水箱211时，其他步骤同上，但关闭第一换向阀231，此时b2口连通t2，a2口连通p2，原理同上，此种方案通过定量泵24泵水合理分配四个水箱内的水量，以根据使用场景调整装载机的重心位置，避免装载机发生侧翻或前后倾倒；

流体配重系统2还包括定量泵24，第四单向阀264与第二单向阀262通过油路连接，且相接处与定量泵24的进油口通过油路连接，定量泵24的出油口分别与第一单向阀261和第三单向阀263通过油路连接，装载机本体1的内部还安装有电机25，电机25的输出轴与定量泵24的驱动轴通过连轴器连接，当电机25转动时，其输出轴带动定量泵24运转并持续泵水，定量泵24的泵水方向不变，由于调整方法为持续泵水的动态无极调整，冲击和噪音小，规避了配重块重心调节带来的一系列问题，提高了行驶稳定性；

配重电控系统3包括第一液位传感器311、第二液位传感器312、第三液位传感器313和第四液位传感器314，第一液位传感器311安装在第一水箱211的内部，第二液位传感器312安装在第二水箱212的内部，第三液位传感器313安装在第三水箱213的内部，第四液位传感器314安装在第四水箱214的内部，第一液位传感器311、第二液位传感器312、第三液位传感器313和第四液位传感器314用于测量各水箱中的水量，依次确定需要在各水箱之间交换多少水量；

配重电控系统3还包括集成驱动芯片34，第一液位传感器311、第二液位传感器312、第三液位传感器313和第四液位传感器314均与集成驱动芯片34的输入端电连接，集成驱动芯片34的输出端分别电连接有磁隔离芯片35、电机驱动芯片38和稳压器37，磁隔离芯片35的输出端电连接有电磁阀驱动芯片36，电磁阀驱动芯片36的输出端分别与第一电磁阀221、第二电磁阀222、第三电磁阀223、第四电磁阀224、第一换向阀231和第二换向阀232电连接，电磁阀驱动芯片36的输出端与电机25电连接，装载车使用时，其余部分不影响重心g′变化，集成驱动芯片34用于将车辆所在坡度的倾角值和载重值等变量结合装载机本体1内的结构参数加以计算，得出装载机目前的重心位置，如在图4和图5中分别是g1和g2，此重心偏移原重心g′一段距离，集成驱动芯片34还用于接收第一液位传感器311、第二液位传感器312、第三液位传感器313和第四液位传感器314测得的液位值，以此估算该流体配重系统2内应该达到的第一水箱211、第二水箱212、第三水箱213和第四水箱214的重量配比，集成驱动芯片34发射出驱动信号，经过磁隔离芯片35的隔离作用，在传输至电磁阀驱动芯片36，电磁阀驱动芯片36用于驱动第一电磁阀221、第二电磁阀222、第三电磁阀223、第四电磁阀224、第一换向阀231和第二换向阀232关闭与开启，集成驱动芯片34还用于将数字输出信号传递至电机驱动芯片38，电机驱动芯片38将控制信号传递至电机25，控制电机转动和停止；

装载机本体1的内部安装有坡度传感器32，铲斗组件11包括摇臂支座113，摇臂支座113的一侧对应通过铰链连接有大摇臂112，大摇臂112的一侧通过铰链连接有铲斗111，且铰接处安装有力传感器33，力传感器33和坡度传感器32的输出端均与集成驱动芯片34电连接，力传感器33用于测定铲斗111内装载物的重量，并将铲斗111载荷信息传递给集成驱动芯片34，如在图4内测定铲斗111载重为m5g，坡度传感器32安装在装载机本体1的驾驶舱底部中央通道内，安装时需保持其方向与整车坐标正方向一致，用于测定出坡面与水平面的夹角，如在图4内测定出前后倾角为α，在图5内左右倾角为β；

实施例：当使用该装载机时，接通流体配重系统2和配重电控系统3内各传感器和芯片的电源，力传感器33和坡度传感器32的输出端均与集成驱动芯片34电连接，力传感器33用于测定铲斗111内装载物的重量，并将铲斗111载荷信息传递给集成驱动芯片34，如在图4内测定铲斗111载重为m5g，坡度传感器32安装在装载机本体1的驾驶舱底部中央通道内，安装时需保持其方向与整车坐标正方向一致，用于测定出坡面与水平面的夹角，如在图4内测定出前后倾角为α，在图5内左右倾角为β；在图4中车辆处于前倾状态，第二水箱212的重心m2g与g1的水平距离较近力臂较小，第四水箱214的重心m4g与g1较远力臂较大，此时第二水箱212内的水需要泵入第四水箱214以让重心后移，车辆后倾时同理，应使第四水箱214内的水泵入第二水箱212；在图5中车辆处于左倾状态，第四水箱214的重心m4g与g2的水平距离l3规定为负，第三水箱213与g2的水平距离l4规定为正，要使重心回到原重心g′应使第四水箱214的水流泵入第三水箱213，车辆右倾时同理，应使第三水箱213内的水流入第四水箱214；装载车使用时，其余部分不影响重心g′变化，集成驱动芯片34用于将车辆所在坡度的倾角值和载重值等变量结合装载机本体1内的结构参数加以计算，得出装载机目前的重心位置，如在图4和图5中分别是g1和g2，此重心偏移原重心g′一段距离，集成驱动芯片34还用于接收第一液位传感器311、第二液位传感器312、第三液位传感器313和第四液位传感器314测得的液位值，以此估算该流体配重系统2内应该达到的第一水箱211、第二水箱212、第三水箱213和第四水箱214的重量配比，集成驱动芯片34发射出驱动信号，经过磁隔离芯片35的隔离作用，在传输至电磁阀驱动芯片36，电磁阀驱动芯片36用于驱动第一电磁阀221、第二电磁阀222、第三电磁阀223、第四电磁阀224、第一换向阀231和第二换向阀232关闭与开启，集成驱动芯片34还用于将数字输出信号传递至电机驱动芯片38，电机驱动芯片38将控制信号传递至电机25，控制电机转动和停止；当电机25转动时，其输出轴带动定量泵24运转并持续泵水，定量泵24的泵水方向不变，由于调整方法为持续泵水的动态无极调整，冲击和噪音小，规避了配重块重心调节带来的一系列问题，提高了行驶稳定性；各电磁阀均为常闭电磁阀，第一换向阀231和第二换向阀232在非作用状态时其下端接通油路，当需要从第三水箱213泵水至第四水箱214时，开启第三电磁阀223和第四电磁阀224，同时第二换向阀232通电，如图3，t1口连通a1，t2口连通a2，水流依次经过第四单向阀264、定量泵24和第三单向阀263，接着从p1流入第四水箱214；当需要从第四水箱214泵水至第三水箱213时，其他步骤相同，但第二换向阀232断电，此时t1口连通a2，t2口连通a1，原理不再赘述；当需要从第四水箱214泵水至第二水箱212时，关闭第二换向阀232，接通第一换向阀231，同时接通第四电磁阀224和第二电磁阀222，此时b2口连通p2，a2口连通t2，水流依次从第四单向阀264、定量泵24和第一单向阀261，从第二电磁阀222流至第二水箱212；当需要从第四水箱214泵水至第一水箱211时，其他步骤同上，但关闭第一换向阀231，此时b2口连通t2，a2口连通p2，原理同上，此种方案通过定量泵24泵水合理分配四个水箱内的水量，以根据使用场景调整装载机的重心位置，避免装载机发生侧翻或前后倾倒；

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。