一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于清淤技术领域，具体涉及一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统及监控方法。


背景技术：

2.清淤作业一般是利用清淤设备清除水底沉积物，清淤设备从沉积物所在地挖走沉积物之后，再搬运到指定的地点，在清淤的过程中，由于现有的水陆两用挖掘机具备浮箱，因此可以实现在水上浮航，适应在土壤承载能力极低的泥沼地行驶和作业，现有的水陆挖掘机为了要达到一定的平稳性，通常会增加浮体，并在浮体上设置相应的定位装置，便于将水路挖掘机固定在环境底部，使清淤设备在工作过程中，保证机械体的稳定性；确保水陆两用挖掘机的吃水深度和稳定性，在清淤工作过程中不会出现晃动或倾斜，有效提高了清淤的工作效率。
3.申请号为cn200820030527.9的中国专利提供了一种滑行两栖清淤机，包括船体，挖掘机构，滑行机构，定位机构等四大机构。船体内设有驾驶室，船体上设有挖掘机构，在船体底部两侧设有两个类似雪橇一样的滑体，在船体底部设有四个轮子，在船体两侧及尾部设有三个定位桩，定位支架焊于船体上，在定位支架内设有伸缩桩，伸缩桩可以在定位机构内上下滑动，在船体尾部设有卷筒，卷筒有两个反向卷绕槽。通过滑行机构和挖掘机构，该清淤机不但可以下水作业，而且可以上岸。与现在的两栖清淤机相比，该清淤机结构更紧凑，动作更加灵活，定位更迅速，稳定性能更好。
4.申请号为cn201910234755.0的中国专利公开了一种多功能的水陆两用挖掘机，包括上体、下体，所述下体包括盘承、两个第一浮体、两个第二浮体，所述第二浮体内设有定位装置，所述定位装置包括定位桩、升降杆，所述定位桩包括外壳、开口、外套、内套，第一轴承体，所述第一轴承体的两端依次设有第一轴封、压盖，所述第一轴承体的中间套设有第一转轴，所述第一转轴套设有齿轮，所述第一转轴的一端穿过第一轴封与压盖转动连接，所述第一转轴的另一端依次穿过第一轴封、压盖且连接有减速齿轮，所述外壳外安装有液压减速马达，所述升降杆上设有齿条。需要将水陆挖掘机定位时，驾驶员操作操控杆，通过控制装置来启动液压减速马达，液压减速马达转动，带动减速齿轮转动，减速齿轮带动第一转轴及齿轮转动，齿轮带动齿条做下降运动，从而带动升降杆做下降运动，使得升降杆的底端插入一定深度时，停止启动液压减速马达，升降杆不但可以支撑起水陆挖掘机的一部分重量，而且还能将水陆挖掘机定位在一个位置，这样水陆挖掘机就能正常的进行挖掘、回旋工作。具有良好的定位升降功能，推进力度大，前进速度快，便于转场运输，实用性强。
5.但是在工作过程中，在考虑提升水陆挖掘工作的同时，也要兼顾到陆上行驶时的安全。如果该水陆两用挖掘机在陆地上行驶时，一旦误启动了控制升降的装置，浮体两侧中的升降装置进行升降运动，对于行驶中的水陆两用挖掘机，将会影响到陆上行驶的安全性和稳定性，对于静止中的水陆两用挖掘机，将会损坏升降装置。因此，为了防止水陆两用挖掘机陆上行驶时，驾驶人员误启动升降装置而导致升降装置运动，需要提供一种种水陆两
用挖掘机浮体升降的控制系统及控制方法，可以检测当前是否符合升降装置的启动条件，控制升降装置的启用。


技术实现要素：

6.基于以上问题，本发明的目的是针对上述问题提供一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统及控制方法。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统，1.包括分布在机身上的至少一对浮体，所述浮体上设有定位升降装置，所述定位升降装置用于实现水陆两用挖掘机的升降，其特征在于：
9.包括控制器、液压系统及位置感应系统；所述控制器与所述液压系统及所述位置感应系统相连接；
10.所述位置感应系统包括分布在所述浮体下表面的水压传感器和分布在所述定位升降装置上的液压传感器；所述水压传感器至少包括分别设置在所述所述浮体下表面的首尾两端的第一水压传感器和第二水压传感器；
11.所述液压系统用于控制所述定位升降装置的升降。
12.优选地，所述液压传感器包括固定在所述定位升降装置上的固定件和依次连接的油腔、活塞、浮动弹簧、浮动测杆；
13.所述油腔设置在所述固定件内部且填充有液压油；所述活塞一端伸入所述油腔内部，另一端通过环绕的浮动弹簧与所述浮动测杆相连；
14.所述液压系统包括电磁阀和液压开关，所述电磁阀与所述控制器相连接；所述控制器依次通过油压测试表和测压管路与油腔相连。
15.优选地，所述活塞自油腔出口伸入所述油腔内部，且端部直径膨胀形成活塞头；所述活塞头的直径等于所述油腔的内径且沿着所述油腔的轴线方向移动。
16.优选地，所述液压系统包括依次连接的油箱、所述电磁阀、所述液压开关和所述液压缸，所述油箱和所述电磁阀之间接有溢流阀。
17.优选地，所述电磁阀为三位四通电磁阀。
18.优选地，所述压力继电器与所述三位四通电磁阀的右位相连接。
19.优选地，所述液压开关包括并联的两个单向阀，所述单向阀均与所述三位四通电磁阀的中位相通。
20.优选地，利用如上述任意一项所述的一种控制系统，具体控制方法为：
21.在控制器中设定入水油压阈值、陆地油压阈值和水压阈值；
22.所述水陆两用挖掘机在陆地环境时，液压传感器内的压力低于所述陆地油压阈值，向所述控制器发送地面液压信号，第一水压传感器和第二水压传感器感应到的水压均低于所述水压阈值，向所述控制器发送地面水压信号，控制器控制定位升降装置功能关闭；
23.所述水陆两用挖掘机在水面环境时，液压传感器内的压力高于所述入水油压阈值，向所述控制器发送水面液压信号，所述第一水压传感器和所述第二水压传感器感应到的水压均高于所述水压阈值，向所述控制器发送水面水压信号，控制器控制定位升降装置功能开启；
24.所述水陆两用挖掘机在入水或出水过程中，所述第一水压传感器和所述第二水压传感器感应到的水压位于所述水压阈值的两侧，向所述控制器发送水压差异信号，控制器控制定位升降装置功能关闭。
25.优选地，当所述水陆两用挖掘机入水后，液压传感器中的浮动测杆及浮动弹簧受压，推动活塞，油腔内油压增大，油压测试表检测到测压管路中的油压大于所述入水油压阈值；
26.当所述水陆两用挖掘机在陆地上时，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧在重力影响下，拉动活塞，油腔内油压增大，油压测试表检测到测压管路中的油压小于所述陆地油压阈值。
27.优选地，所述电磁阀与控制器相连接，所述控制器至少满足以下条件的任意一种：接收到所述水压差异信号；同时接收到地面液压信号和地面水压信号，控制所述电磁阀固定在关闭位置。
28.与现有技术相比，本发明有以下优势：
29.本发明提供一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统及控制方法，浮体上设有定位升降装置，所述定位升降装置通过液压缸实现升降功能包括控制器、液压系统及位置感应系统；所述位置感应系统包括分布在所述浮体下表面的水压传感器和固定在所述定位升降装置上的液压传感器；水压传感器可感知水的冲击及压力，初步判断当前水路两用挖掘机是否处于水环境中；
30.当所述水陆两用挖掘机入水后，水压传感器感知到水流压力，同时液压传感器内的压力高于所述陆地油压阈值，向所述控制器发送水面液压信号，电磁阀开启，定位升降装置的升降功能正常；当所述水陆两用挖掘机在陆地上时，水压传感器未感知到水流压力，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧在重力影响下，同时液压传感器内的压力低于所述陆地油压阈值，向所述控制器发送地面液压信号，电磁阀关闭，定位升降装置的升降功能关闭；在入水或出水过程中，由于水陆两用挖掘机的部分浮体处于陆地环境，部分浮体位于水下，控制器接收到来自水压传感器的水压差异性信号，控制器控制定位升降装置功能关闭，防止定位升降装置异常升降该控制系统利用水压传感器和机械式的液压传感器双重保险，可准确判断当前水路两用挖掘机的环境状态，根据收到的压力大小，来控制液压系统的通断，防止误操作，降低事故风险，结构简单，易于控制。
附图说明
31.图1为本发明水陆两用挖掘机浮体升降的控制方法的示意图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统，包括分布在机身上的至少一对浮体，所述浮体上设有定位升降装置，所述定位升降装置通过液压缸实现升降功能包括控制器、液压系统及位置感应系统；所述控制器与所述液压系统及所述位置感应系统相连接；
35.所述位置感应系统包括分布在所述浮体下表面的水压传感器和分布在所述定位升降装置上的液压传感器；所述水压传感器至少包括分别设置在所述所述浮体下表面的首尾两端的第一水压传感器和第二水压传感器。
36.本技术通过进行压力检测来判断当前是否处于定位升降装置可开启的环境条件，在水陆两用挖掘机入水后，通常会使用水压传感器来判断当前水陆两用挖掘机所承受的水压，进而判断水陆两用挖掘机是否处于入水环境中，但在实际工作条件下，水陆两用挖掘机在水中行驶时，车体会遭受水流冲击，压力并不稳定，受风浪的作用，车辆会上下颠簸，再加上水流的冲击，压力极不稳定，因此感知的水压稳定性不足，容易发生误判。本技术采用水压传感器和自制的液压传感器，感测当前所处的压力环境，并将检测到的压力值传递给控制器，由控制器控制定位升降装置液压回路的通断。
37.所述水压传感器至少包括分别设置在所述所述浮体下表面的首尾两端的第一水压传感器和第二水压传感器，除此之外，可以在所述浮体的下方设置一列水压传感器，用于检测当前环境中浮体所受到的压力是否达到水压阈值。
38.所述液压传感器包括固定在所述定位升降装置上的固定件和依次连接的油腔、活塞、浮动弹簧、浮动测杆；所述油腔设置在所述固定件内部且填充有液压油；所述活塞一端伸入所述油腔内部，另一端通过环绕的浮动弹簧与所述浮动测杆相连；所述活塞自油腔出口伸入所述油腔内部，且端部直径膨胀形成活塞头；所述活塞头的直径等于所述油腔的内径且沿着所述油腔的轴线方向移动，形成了封闭的油腔结构。
39.因此在浮动弹簧和浮动测杆受到一定压力时，浮动测杆带动浮动弹簧进行压缩，活塞头在油腔内部移动，改变活塞头与油腔壁之间的距离。由于活塞头与油腔壁之间形成了密封的油腔，且内部填充有液压油。活塞头与油腔壁之间的距离改变的同时，也会改变油腔内部的油压。控制器依次通过油压测试表和测压管路与油腔相连，其中控制器设定入水油压阈值、陆地油压阈值和水压阈值，所述入水油压阈值的取值比液压传感器在正常空气环境中时油腔内部的压力值稍大，陆地油压阈值的取值为液压传感器在正常空气环境中行走时油腔内部的压力值。
40.油压测试表通过测压管路可测定油腔内部的压力值，且与控制器的入水油压阈值相比较，进而控制定位升降装置液压回路的通断。
41.当水陆两用挖掘机处于液体环境中，即入水后，挖掘机因浮体的作用可在水中悬浮，液压传感器中的浮动测杆及浮动弹簧在水压的影响下，推动活塞，活塞头与油腔壁之间的距离减小，油腔内油压增大，此时油压测试表测试测压管路里面的油压力大于入水油压阈值，向所述控制器发送水面液压信号。当水陆两用挖掘机在陆地上行驶时，液压传感器的浮动测杆及浮动弹簧失去了水压的支撑，在重力的作用下产生下坠，有一定量的伸长推动，从而拉动活塞，活塞头与油腔壁之间的距离增大，油腔内油压减小，此时油压测试表测试测压管路里面的油压力小于入水油压阈值，向所述控制器发送地面液压信号。
42.所述液压系统包括依次连接的油箱、电磁阀、液压开关和液压缸，所述油箱和所述电磁阀之间接有溢流阀。油箱和所述电磁阀之间接有溢流阀，起到了限压的作用，当整个液
压系统中的液体压力超过或等于溢流阀的调定压力时，液压系统的油液通过溢流阀阀口溢出一部分回到油箱中，防止系统的压力过载，起安全保护作用，在正常工作时是关闭的，根据系统调定初始压力。仅当系统压力大于溢流阀的初始压力时，溢流阀就会开启，把多余的油液流回油箱，使液压泵的压力不超过某一预定值以保证系统的安全。
43.还包括电磁阀和液压开关，电磁阀为三位四通电磁阀，液压开关包括并联的两个单向阀，所述单向阀均与所述三位四通电磁阀的中位相通。当三位四通电磁阀处于中位时，两个单向阀的进油口都与油箱相通，由于单向阀中的液体仅能单向流动，因此，两个单向阀迅速关闭，可实现对液压缸的锁紧，使其相对静止，所述液压系统通过驱动所述液压缸进一步控制所述定位升降装置的升降，在陆地行驶的过程中，可以保证定位升降装置的相对静止，确保陆地行驶过程中的稳定性。
44.所述电磁阀与控制器相连接；当液压油压力达到调定压力时发出电信号，控制电器元件动作，实行液压系统的自动控制。压力继电器与所述三位四通电磁阀的右位相连接，当三位四通电磁阀处于中间位置时，溢流阀打开，液压开关为关闭状态，油液直接回油箱。当三位四通电磁阀位于右位或者左位时，阀为左通或者右通，液压开关为打开状态，液压缸内开始进油，活塞杆运动，带动定位升降装置进行升起或者下降，但如果控制器持续接收地面液压信号，则三位四通电磁阀的阀体不能到达左位，定位升降装置不能下降，防止发生磕碰。
45.该水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统的具体控制方法为：
46.在控制器中设定入水油压阈值、陆地油压阈值和水压阈值；
47.所述水陆两用挖掘机在陆地环境时，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧在重力作用下拉动活塞，油腔内油压减小，油压测试表检测到测压管路中的油压低于所述入陆地油压阈值，液压传感器内的压力低于所述陆地油压阈值，向所述控制器发送地面液压信号，第一水压传感器和第二水压传感器感应到的水压均低于所述水压阈值，向所述控制器发送第一压力信号和第二压力信号，控制器控制定位升降装置功能关闭；
48.所述水陆两用挖掘机在水面环境时，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧受压，推动活塞，油腔内油压增大，油压测试表检测到测压管路中的油压大于所述入水油压阈值，液压传感器内的压力高于所述入水油压阈值，向所述控制器发送水面液压信号，所述第一水压传感器和所述第二水压传感器感应到的水压均高于所述水压阈值，向所述控制器发送第三压力信号和第四压力信号，控制器控制定位升降装置功能开启；
49.所述水陆两用挖掘机在入水或出水过程中，由于水陆两用挖掘机的部分浮体处于陆地环境，部分浮体位于水下，此时，液压传感器呈倾斜状态，因此压力值无法准确判断，通过浮体下表面的水压传感器进行水压检测，在入水过程中，位于首端所述第一水压传感器感应到的水压高于所述水压阈值，位于尾端的所述第二水压传感器感应到的水压低于所述水压阈值，在出水过程中，位于首端所述第一水压传感器感应到的水压低于所述水压阈值，位于尾端的所述第二水压传感器感应到的水压高于所述水压阈值，因此无论是出水过程还是入水过程，均形成了水压差，此时控制器接收到来自水压传感器的水压差异性信号，控制器控制定位升降装置功能关闭，防止定位升降装置异常升降。
50.当前本方提供的控制系统和控制方法存在以下几种情况：
51.控制器接收到水压差异信号，则无论控制器接收到来自液压传感器的任何信号，
此时控制器控制均定位升降装置功能关闭；控制器未接收到水压差异信号，此时水压传感器根据实际环境发送水面水压信号或地面水压信号，此时需要结合液压传感器返回信号判断实际环境情况；当水压传感器传递水面水压信号时，液压传感器同时传递水面液压信号，控制器同时接收到这两种信号，才判断水陆两用挖掘机处于水面环境中，定位升降装置功能开启。同样的，控制器同时接收到地面水压信号和地面液压信号这两种信号，才判断水陆两用挖掘机处于陆地环境中，定位升降装置功能自动关闭并锁定。其余情况下，定位升降装置功能均处于关闭状态。本装置还增加了解除锁定设置，即操作员可以根据实际情况，解除控制器对定位升降装置功能的自动关闭和锁定。
52.本发明提供一种水陆两用挖掘机浮体升降的控制系统及控制方法，浮体上设有定位升降装置，所述定位升降装置通过液压缸实现升降功能包括控制器、液压系统及位置感应系统；所述位置感应系统包括分布在所述浮体下表面的水压传感器和固定在所述定位升降装置上的液压传感器；水压传感器可感知水的冲击及压力，初步判断当前水路两用挖掘机是否处于水环境中；
53.所述液压传感器包括固定在所述定位升降装置上的固定件和依次连接的油腔、活塞、浮动弹簧、浮动测杆；所述油腔设置在所述固定件内部且填充有液压油；所述油腔通过测压管路与油压测试表相连；所述活塞一端伸入所述油腔内部，另一端通过环绕的浮动弹簧与所述浮动测杆相连；
54.当所述水陆两用挖掘机入水后，水压传感器感知到水流压力，向控制器发送水面水压信号，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧受压，推动活塞，油腔内油压增大，油压测试表检测到测压管路中的油压大于所述入水油压阈值，电磁阀开启，定位升降装置的升降功能正常；当所述水陆两用挖掘机在陆地上时，水压传感器未感知到水流压力，向控制器发送地面水压信号，液压传感器中浮动测杆及浮动弹簧在重力影响下，拉动活塞，油腔内油压减小，油压测试表检测到测压管路中的油压小于所述陆地油压阈值，电磁阀关闭，定位升降装置的升降功能关闭。该控制系统利用水压传感器和机械式的液压传感器双重保险，可准确判断当前水路两用挖掘机的环境状态，根据收到的压力大小，来控制液压系统的通断，防止误操作，降低事故风险，结构简单，易于控制。
55.以上仅为本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。