推土机铲刀减阻控制系统及推土机的制作方法

1.本发明涉及液压控制系统，具体地，涉及一种推土机铲刀减阻控制系统。此外，还涉及一种推土机。


背景技术：

2.推土机是能够进行挖掘、运输和排弃岩土的土方工程机械的主要机种之一，且具有广泛地用途。例如，推土机通常用于推移积土、开渠、填土、松土、清理、破土、牵引、路基施工、物料堆积、表面剥离、平整压实、清雪除冰或垃圾清理等各种作业当中，能够满足不同的作业条件的需要，不仅适合工程建设中的辅助工作，也适用于矿山开采、水利水电行业、建筑或交通运输行业、油田港口建设、农林、国防、建材、煤炭、冶金、环卫等各种行业。
3.推土装置是推土机的主要工作装置，它直接与工况介质接触，在工作过程中，驾驶员通过操纵铲刀手柄操作铲刀的提升与下切，从而进行平整场地、运输土石方等作业。
4.然而，推土机推土过程中会因铲刀下切深度过大，进而阻力过高而出现失速打滑的现象，引起履带打滑、油耗增加等问题。在现有技术中，铲刀一般采用液压系统进行控制，具体地，驾驶员通过操作先导手柄控制先导阀，进而操控多路阀，从而控制油缸的伸缩，以此可以达到提升铲刀的目的，推土机驾驶员为了克服铲刀打滑的问题，通常需连续操控先导手柄，不断提升或下切铲刀，通过调节铲刀进行合理地切土，此种方式对于驾驶员的来说作业强度高，并且此种方式对驾驶员的技术水平的要求较高。
5.有鉴于此，需要提供一种铲刀减阻控制系统，以解决或克服上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种推土机铲刀减阻控制系统，该推土机铲刀减阻控制系统能够提升铲刀，调节铲刀下切时阻力，降低作业强度。
7.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种推土机铲刀减阻控制系统，包括主供油单元、工作液压切换单元、先导供油单元、先导液压单元、减阻液压单元、电控单元和液压执行单元，主供油单元经由工作液压切换单元与液压执行单元液路连接，以能够驱动液压执行单元，先导液压单元包括先导阀组，先导供油单元通过油道与先导阀组连接，先导阀组的第一端口通过液控油道与工作液压切换单元的一侧液控腔连接，减阻液压单元包括与先导阀组并联的电控通断阀，先导阀组的第二端口以及电控通断阀的出口经由梭阀与工作液压切换单元的另一侧液控腔连接，以能够控制工作液压切换单元的换向，电控单元包括与电控通断阀电连接的控制模块以及与该控制模块电连接的用于采集推土机的功率值的传感元件，以能够基于传感元件的采集信息控制电控通断阀的通断。
8.优选地，电控通断阀为二位三通阀。
9.优选地，传感元件为转速传感器。
10.优选地，先导供油单元包括液路连接于油箱的先导泵。
11.优选地，主供油单元包括液路连接于油箱的工作泵。
12.进一步地，工作液压切换单元包括液控换向阀，液压执行单元为液压缸，液控换向阀的第一油口经由第一单向阀与工作泵连接，液控换向阀的第二油口与油箱连接，液控换向阀的第三油口与液压缸的有杆腔连接，液控换向阀的第四油口与液压缸的无杆腔连接。
13.优选地，液控换向阀的第一油口还连接有溢流安全阀。
14.进一步地，液压缸的无杆腔经由第二单向阀与油箱连接，以能够在工作过程中进行补油。
15.可选地，先导供油单元与先导液压单元之间的先导供油油路上还设有先导溢流阀组。
16.本发明另一方面提供一种推土机，该推土机包括上述任一项技术方案中所述的推土机铲刀减阻控制系统。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：
18.在本发明的优选实施方式下，本发明的推土机铲刀减阻控制系统包括供油单元、工作液压切换单元、先导供油单元、先导液压单元、减阻液压单元、电控单元和液压执行单元，主供油单元经由工作液压切换单元与液压执行单元液路连接，先导液压单元包括先导阀组，先导供油单元与先导阀组连接，先导阀组的第一端口与工作液压切换单元连接，减阻液压单元包括与先导阀组并联的电控通断阀，先导阀组的第二端口以及电控通断阀的出口经由梭阀与工作液压切换单元连接，电控单元包括与电控通断阀电连接的控制模块以及与该控制模块电连接的传感元件，本发明通过将控制模块与电控通断阀电连接，并将传感元件与控制模块电连接，从而传感元件能够向控制模块传送所采集的信号，控制模块将所接受的信号与预设值比较，以判断铲刀是否失速，从而控制电控通断阀的通断，当电控通断阀接通时，能够通过液控油道向工作液压切换单元的液控腔输送液压油，从而通过切换油路驱动液压执行单元提升铲刀，进而调节铲刀下切时的阻力，并降低驾驶员的作业强度。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
21.图1是现有技术中的推土机铲刀提升控制系统的液压原理图；
22.图2是本发明的推土机铲刀减阻控制系统的一种具体实施方式中的液压原理图；
23.图3是本发明的推土机铲刀减阻控制系统的一种具体实施方式中的工作流程框图。
24.附图标记说明
25.1主供油单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2工作液压切换单元
26.201液控换向阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
202第一单向阀
27.203溢流安全阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
204第二单向阀
28.3先导供油单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4先导液压单元
29.401先导阀组
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5减阻液压单元
30.501电控通断阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
502梭阀
31.6电控单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
601控制模块
32.602传感元件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7液压执行单元
33.8先导溢流阀组
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
35.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.首先需要说明，对于本领域的技术人员而言，在知悉本发明的液压连接关系的技术构思之后，也可以将油路或阀门等进行简单的置换，从而实现本发明的推土机铲刀减阻控制系统的功能，这同样属于本发明的保护范围。相关液压元件，例如换向阀、液压缸、液压泵等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压系统中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述，而将描述重点集中于本发明的推土机铲刀减阻控制系统的独创性地液压连接关系。
38.参照图2，本发明提供了一种推土机铲刀减阻控制系统，包括主供油单元1、工作液压切换单元2、先导供油单元3、先导液压单元4、减阻液压单元5、电控单元6和液压执行单元7，主供油单元1经由工作液压切换单元2与液压执行单元7液路连接，以能够驱动液压执行单元7，先导液压单元4包括先导阀组401，先导供油单元3通过油道与先导阀组401连接，先导阀组401的第一端口通过液控油道与工作液压切换单元2的一侧液控腔连接，减阻液压单元5包括与先导阀组401并联的电控通断阀501，先导阀组401的第二端口以及电控通断阀501的出口经由梭阀502与工作液压切换单元2的另一侧液控腔连接，以能够控制工作液压切换单元2的换向，电控单元6包括与电控通断阀501电连接的控制模块601以及与该控制模块601电连接的用于采集推土机的功率值的传感元件602，以能够基于传感元件602的采集信息控制电控通断阀501的通断。
39.本发明的上述基本实施方案解决了推土机推土过程中，因其铲刀下切深度过大，进而阻力过高而出现失速打滑的现象，避免引起履带打滑、油耗增加等问题。当推土机出现失速打滑时，本发明的推土机铲刀减阻控制系统能够对铲刀进行提升，不断调整铲刀下切时的阻力，从而保证推土机的正常作业。
40.在现有技术的推土机铲刀提升控制系统的中，参见图1现有技术中的推土机铲刀提升控制系统的液压原理图，此种液压控制系统只能通过驾驶员的手动操作方式对推土机铲刀进行调节，驾驶员需连续得操控手柄，不断调节铲刀提升或下切，以此来控制铲刀进行合理切土，这对驾驶员的操作技术水平提出了较高的要求。在图1中，可以清楚的看出，铲刀的提升或下切直接由液压缸驱动，当液压缸的活塞杆上顶时，铲刀随之提升，相反，当液压
缸的活塞杆的下降时，铲刀随之下切，液压缸的上顶和下降通过与液压缸连接的换向阀以及与换向阀连接的先导阀组401控制，需要说明的是，先导阀组401包括两个手动先导阀，其通过控制油路与换向阀连接，该先导阀组401能够通过手柄操作，通过操作手柄能够将油泵送来的液压油通过控制油路送至换向阀，以此控制换向阀进行换向，通过换向阀对液压油的换向从而控制铲刀油缸的伸缩进而能够对铲刀进行调整。
41.通过本发明的上述基本实施方式可知，本发明的推土机铲刀减阻控制系统主要包括主供油单元1、工作液压切换单元2、先导供油单元3、先导液压单元4、减阻液压单元5、电控单元6和液压执行单元7，与现有技术的最大不同之处在于，本发明在现有技术的基础上增加了电控单元6和减阻液压单元5，通过结合电控单元6和减阻液压单元5，可以使得推土机作业发生失速打滑时自动开启减阻功能。需要说明的是，上述的减阻功能是指提升推土机铲刀，从而调整铲刀进行合理切土，进而减少铲刀阻力的功能。减阻液压单元5包括电控通断阀501和梭阀502，电控单元6包括与电控通断阀501电连接的控制模块601以及与该控制模块601电连接的传感元件602，传感元件602能够采集推土机的马力值，传感元件602能够将所采集的数据传输给控制模块601，控制模块601可以预设参数阈值，该参数阈值用于与所采集的数据值比对，从而能够判断出推土机是否发生失速打滑等异常情况。若控制模块601判断出推土机发生失速时，其能够向电控通断阀501输出电压，电控通断阀501因此由断开转为接通状态，液压油依次通过电控通断阀501和梭阀502能够向工作液压切换单元2的一侧的液控腔产生先导压力，从而控制工作液压切换单元2的换向，工作液压切换单元2与液压执行单元7液路连接，能够通过控制液压执行单元7驱动推土机铲刀。
42.需要说明的是，在上述本发明的基本实施方式中，与油箱连接的供油单元主要包括主供油单元1和先导供油单元3，主供油单元1与先导供油单元3的功能各有不同，主供油单元1供出的液压油经工作液压切换单元2流入液压执行单元7，用于驱动液压执行单元7，而先导供油单元3所供出的液压油能够通过液控油道流入工作液压切换单元2的液控腔，用于向工作液压切换单元2产生先导压力，通过该先导压力驱动工作液压单元的阀体内阀芯换向，从而能够实现油路的切换。
43.由以上描述可知，工作液压切换单元2用于驱动液压执行单元7，其是本发明的推土机铲刀减阻控制系统的主控液压单元，先导压力是控制该工作液压切换单元2的关键。本发明除了包括能够向工作液压切换单元2产生先导力的先导液压单元4外，还巧妙地加入减阻液压单元5，先导液压单元4包括先导阀组401，先导阀组401的第一端口通过液控油道与工作液压切换单元2的一侧液控腔连接，通过液压执行单元7控制铲刀下切，而减阻液压单元5的电控通断阀501以及包括先导阀组401的第二端口通过液控油道经由梭阀502都与工作液压切换单元2的另一侧的液控腔连接，通过液压执行单元7控制铲刀提升，需要说明的是，对于梭阀502，其第一进油口和第二进油口分别与电控通断阀501和先导阀组401连接，当电控通断阀501接通时，它能够将经由电控通断阀501流入的液压油与经由先导阀组401流入的液压油的压力进行比较，并接通压力较高一侧的液压油路，使压力较高一侧的液压油通过其出油口流入工作液压切换单元2的另一侧的液控腔并产生先导压力以控制工作液压切换单元2进行油路的切换，还要说明的是，在本发明的基本技术方案中，当电控通断阀501接通时，梭阀502与电控通断阀501连接的一侧的液压油的压力高于梭阀502与先导阀组401连接的一侧的压力，因此，当高压侧的油路接通，液压油通过梭阀502对工作液压切换单
元2的另一侧的液控腔产生先导压力，控制工作液压切换单元2切换油路，从而通过液压执行单元7对铲刀进行提升。
44.作为本发明的一个优选实施方式，电控通断阀501可以采用二位三通电磁阀。当该电控通断阀501的电磁铁得电时，该电控通断阀501处于接通状态，由于电控通断阀501与先导液压单元4的先导阀组401并联，从先导供油单元3供出的液压油经电控通断阀501流出并进入梭阀502。对于电控通断阀501也可以采用其它适合型号的电磁阀，使用该类具有通断功能的电磁阀属于本领域的常规手段，目前市面上此类阀门的选择多种多样，此处不在举例说明，但是，此处所选用电磁阀的功能不局限于此，只要以通断为目的的采用其它类型的电磁阀，也属于本发明的保护范围。
45.作为本发明的另一个优选实施方式，在推土机失速打滑时，推土机的变矩器涡轮转速或发动机转速改变，本发明可以采用转速传感器实时采集变矩器涡轮转速或发动机转速参数，或者，本发明也可以将转速传感器与高程传感器相结合，当转速传感器采集变矩器涡轮转速或发动机转速参数后，将参数信息传送给控制模块601，控制模块601将所采集的参数信息与预设参数阈值比对，从而判断推土机是否处于失速状态，通过高程传感器读取推土机铲刀的高程信息，当推土机发生失速时，控制模块601向电控通断阀501如二位三通电磁阀输出电压，并且控制铲刀提升一段高度。需要说明的是，当推土机发生失速时，控制模块601一直向电控通断阀501发送失速指令，即电控通断阀501一直处于接通状态，铲刀提升一段高度，直至电控通断阀501停止接收控制模块601的失速指令，铲刀结束提升过程。还要说明的是，若铲刀提升一段高度后，推土机还是失速打滑，本发明中的电控通断阀501可以重复开启，若推土机能够正常行进，则作业正常继续，控制模块601控制电控通断阀501关闭。
46.优选地，先导供油单元3包括先导泵，先导泵与油箱连接并能够向液压油输送至先导液压单元4，可以想到，先导泵为液压泵。
47.优选地，主供油单元1包括工作泵，工作泵与油箱连接，用于向工作液压切换单元2输送液压油，工作泵为液压泵。
48.进一步地，工作液压切换单元2包括液控换向阀201，液控换向阀201是工作液压切换单元2的主控阀，能够实现液压油路的切换，工作液压切换单元2与液压执行单元7连接，液压执行单元7可以为液压缸，本发明的优选实施方式通过工作液压切换单元2切换油路，从而能够向液压缸的有杆腔或无杆腔输入液压油，通过液压油驱动液压缸活塞杆的来回运动，从而控制铲刀提升或下切，可以想到，本发明优选实施方式中的液压缸为双作用缸，从而能够实现液压缸内活塞杆的来回运动过程。从图2可以看出，本发明将两个液压缸组合在一起用于提升铲刀，活塞杆上移时，铲刀相应的提升，活塞杆下降时，铲刀相应地下切，当然，液压缸的数量和连接方式不局限于此，也可以采用1个或多个液压缸，都属于本发明的保护范围。
49.本发明的液控换向阀201的具体连接方式为：其第一油口经由第一单向阀202与工作泵连接，其第二油口与油箱连接，其第三油口与液压缸的有杆腔连接，其第四油口与液压缸的无杆腔连接。由于先导阀组401的第一端口通过液控油道与工作液压切换单元2的一侧液控腔连接，先导阀组401的第二端口以及电控通断阀501的出口经由梭阀502与工作液压切换单元2的另一侧液控腔连接，当驱动先导阀组401的第一端口所属的先导阀手柄时，与
先导阀组401的第一端口连接的液控腔可以接通，液控换向阀201驱动液压缸的活塞杆下降，从而手动驱动铲刀下降，当驱动先导阀组401上第二端口所属的先导阀手柄时，与先导阀组401的第二端口连接的液控腔可以接通，液控换向阀201驱动液压缸的活塞杆提升，从而手动驱动铲刀提升，若电控通断阀501接通，液控换向阀201驱动液压缸的活塞杆提升，铲刀自动提升一段距离。
50.优选地，液控换向阀201的第一油口还连接有溢流安全阀203，用于平衡工作液压切换单元2的液压油路的压力。
51.进一步地，液压缸的无杆腔经由第二单向阀204与油箱连接，设置第二单向阀204能够在工作过程中进行补油，具体地，当液压缸的活塞杆因重力作用快速下降而在液压缸腔内产生真空时，能够从油箱中吸油从而起到快速补油的作用。
52.可选地，先导供油单元3与先导液压单元4之间的先导供油油路上还设有先导溢流阀组8，用于平衡先导液压单元4的液压油路上的压力。
53.此外，本发明还提供了一种推土机，该推土机包括上述任一技术方案所述的推土机铲刀减阻控制系统。在本发明应用上述任一基本实施方式或优选实施方式的的情况下，该推土机也具有上述优点。
54.参见图3，以下对本发明的推土机铲刀减阻控制系统的一种具体实施方式中的工作流程图进行说明，以便于理解本发明的技术方案。
55.首先，传感元件602采集推土机变矩器或发动机的转速；
56.其次，控制模块601接收传感元件602所采集的数据；
57.接着，控制模块601将所采集的数据与预设值比对，以判断变矩器或发动机是否发生异常；
58.最后，若控制模块601发现推土机失速，则向电控通断阀501输出电压，从而接通电控通断阀501，对铲刀进行提升；若推土机正常工作，则电控通断阀501不接通。
59.综上，作为本发明的一个最优实施例，本发明的推土机铲刀减阻控制系统包括主供油单元1、工作液压切换单元2、先导供油单元3、先导液压单元4、减阻液压单元5、电控单元6和液压执行单元7，主供油单元1包括液路连接于油箱的工作泵，先导供油单元3包括液路连接于油箱的先导泵，工作液压切换单元2包括液控换向阀201，液压执行单元7为液压缸，先导液压单元4包括先导阀组401，减阻液压单元5包括与先导阀组401并联的电控通断阀501，电控单元6包括与电控通断阀501电连接的控制模块601以及与该控制模块601电连接的用于采集推土机的功率值的传感元件602，工作泵经由液控换向阀201与液压缸连接，具体地，液控换向阀201的第一油口经由第一单向阀202与工作泵连接，液控换向阀201的第二油口与油箱连接，液控换向阀201的第三油口与液压缸的有杆腔连接，液控换向阀201的第四油口与液压缸的无杆腔连接，先导泵通过油道与先导阀组401连接，先导阀组401的第一端口通过液控油道与液控换向阀201的一侧液控腔连接，先导阀组401的第二端口以及电控通断阀501的出口经由梭阀502与液控换向阀201的另一侧液控腔连接。本发明通过将控制模块601与电控通断阀501电连接，并将传感元件602与控制模块601电连接，从而传感元件602能够向控制模块601传送所采集的信号，控制模块601将所接受的信号与预设值比较，以判断铲刀是否失速，从而控制电控通断阀501的通断，当电控通断阀501接通时，能够通过液控油道向液控换向阀201的液控腔输送液压油，从而通过切换油路驱动液压缸提升铲刀，
进而调节铲刀下切时的阻力，并降低驾驶员的作业强度。
60.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
61.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
62.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。