一種工程機(jī)械轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工程機(jī)械轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些危險(xiǎn)環(huán)境中的特種施工作業(yè)領(lǐng)域，常需要工程作業(yè)裝備具備遙控轉(zhuǎn)向作業(yè)功能，為保障工程作業(yè)裝備的裝配調(diào)試及日常維護(hù)、轉(zhuǎn)運(yùn)移車以及在作業(yè)故障情形下，緊急安全撤離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)在正常工作情況下，也需要工程作業(yè)裝備具備人工手動(dòng)操作轉(zhuǎn)向作業(yè)功能。
[0003]目前，已有針對(duì)工程機(jī)械施工作業(yè)裝備的手動(dòng)/遙控轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，但多數(shù)采用液壓流量放大轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向頻響低且成本高昂。如專利號(hào)為200710195132.4的中國專利實(shí)用新型了一種工程機(jī)械輪式液壓底盤轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，但該控制系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向功能；專利號(hào)為201510035562.4的中國專利公開了一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制裝置，但該控制裝置成本高且為純電控轉(zhuǎn)向，同樣僅能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制方法不能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向功能和電控轉(zhuǎn)向功能同時(shí)兼?zhèn)涞膯栴}，提供一種新型的工程機(jī)械轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種工程機(jī)械電控轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括方向盤、電控轉(zhuǎn)向電機(jī)和用于控制轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向控制器;所述方向盤通過方向盤轉(zhuǎn)軸連接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；所述電控轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸通過離合器及電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與方向盤軸連接;所述離合器的分離和吸合分別可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向和電控轉(zhuǎn)向的切換;所述轉(zhuǎn)向控制器的輸入端通過信號(hào)連接到用于檢測(cè)轉(zhuǎn)向角度的角度傳感器，轉(zhuǎn)向控制器的輸出端通過信號(hào)連接到電控轉(zhuǎn)向電機(jī)。
[0006]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓助力，包括液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向栗和轉(zhuǎn)向油缸;所述轉(zhuǎn)向栗的進(jìn)油口連接油箱，所述轉(zhuǎn)向栗的出油口連接液壓轉(zhuǎn)向器的P 口，液壓轉(zhuǎn)向器的T口與油箱相連，形成液壓回路，所述液壓轉(zhuǎn)向器的工作油口與轉(zhuǎn)向油缸的油口連接，所述方向盤轉(zhuǎn)軸與液壓轉(zhuǎn)向器的芯軸固連。
[0007]進(jìn)一步的，所述電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用同軸傳動(dòng)、平行軸傳動(dòng)、相交軸傳動(dòng)或空間交錯(cuò)軸傳動(dòng)中的一種。
[0008]在本實(shí)用新型中，所述角度傳感器設(shè)置在方向盤轉(zhuǎn)軸上或電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或電控轉(zhuǎn)向電機(jī)上。
[0009]在本實(shí)用新型中，所述轉(zhuǎn)向控制器采用可編程邏輯控制器或程序控制器。
[0010]結(jié)合上述電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，本實(shí)用新型還可公開了一種匹配的工程機(jī)械轉(zhuǎn)向控制方法，包括如下控制步驟:
[0011 ] I)檢測(cè)轉(zhuǎn)向模式控制指令，通過離合器的吸合和分離執(zhí)行手動(dòng)轉(zhuǎn)向或電控轉(zhuǎn)向的模式切換動(dòng)作；
[0012]2)在電控轉(zhuǎn)向模式中，由轉(zhuǎn)向控制器將當(dāng)前轉(zhuǎn)向位置角度與目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置角度進(jìn)行比較，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置角度為控制器讀取的目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置值，所述當(dāng)前轉(zhuǎn)向位置角度由角度傳感器檢測(cè)方向盤轉(zhuǎn)軸的實(shí)時(shí)角度值，并依據(jù)當(dāng)前角度誤差A(yù)的數(shù)值屬性控制電控轉(zhuǎn)向電機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，其中，所述當(dāng)前角度誤差A(yù)=當(dāng)前轉(zhuǎn)向位置角度-目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置角度。
[0013]進(jìn)一步的，所述當(dāng)前角度誤差△的數(shù)值屬性為:判斷當(dāng)前角度誤差△的絕對(duì)值IΔ<ε或者I A I >￡，以及當(dāng)前角度誤差Δ〈O或者Δ>0;當(dāng)所述角度誤差絕對(duì)值I Δ |〈ε時(shí)，電控轉(zhuǎn)向無動(dòng)作，保持方向不變；I A |>ε時(shí)，則分為兩種情況，當(dāng)所述角度誤差Δ>ε時(shí)，電控轉(zhuǎn)向電機(jī)帶動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)軸往右轉(zhuǎn)或往左轉(zhuǎn)；當(dāng)所述角度誤差A(yù) <-ε時(shí)，電控轉(zhuǎn)向電機(jī)帶動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)軸往左轉(zhuǎn)或往右轉(zhuǎn);所述額定角度誤差ε為一個(gè)預(yù)先設(shè)定的大于零的固定值。
[0014]具體的，轉(zhuǎn)向控制器檢測(cè)轉(zhuǎn)向模式控制指令，并控制離合器執(zhí)行的吸合動(dòng)作或者分離動(dòng)作；當(dāng)離合器吸合時(shí)，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)處于電控轉(zhuǎn)向模式，方向盤處于隨動(dòng)狀態(tài)，通過電控轉(zhuǎn)向；所述離合器分離時(shí)，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)處于手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式，方向盤可人工轉(zhuǎn)動(dòng)并改變車輛行駛方向，在離合器分離時(shí)，電控轉(zhuǎn)向電機(jī)無論轉(zhuǎn)動(dòng)與否均不能改變車輛的行駛方向；
[0015]當(dāng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)處于電控轉(zhuǎn)向模式，且離合器處于吸合狀態(tài)，由轉(zhuǎn)向控制器讀取外部設(shè)備輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置控制指令以及角度傳感器檢測(cè)的方向盤當(dāng)前轉(zhuǎn)向位置角度數(shù)據(jù)，并比較判斷當(dāng)前方向轉(zhuǎn)向角度位置與目標(biāo)轉(zhuǎn)向位置角度的角度誤差A(yù)，依據(jù)角度誤差A(yù)的數(shù)值屬性控制電控轉(zhuǎn)向電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作。
[0016]在本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)中，方向盤及方向盤轉(zhuǎn)軸用以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向；電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控轉(zhuǎn)向電機(jī)及角度傳感器用以實(shí)現(xiàn)電控轉(zhuǎn)向；離合器用以實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)向模式的切換。本實(shí)用新型所用元器件少成本低，不但能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向和電控轉(zhuǎn)向同時(shí)共存和切換，有效滿足工程車輛特種施工作業(yè)功能要求，而且能夠在不改變工程車輛原有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)電控轉(zhuǎn)向快速改造。
[0017]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的模塊示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型的控制流程圖。
[0022]附圖標(biāo)號(hào):
[0023]1-方向盤2-電控轉(zhuǎn)向電機(jī)3-液壓動(dòng)力系統(tǒng)
[0024]4-轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu) 5-轉(zhuǎn)向控制器6-轉(zhuǎn)向控制動(dòng)力系統(tǒng)
[0025]8-方向盤轉(zhuǎn)軸9-電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 9a_轉(zhuǎn)軸端傳動(dòng)輪
[0026]9b_電機(jī)端傳動(dòng)輪 10-液壓轉(zhuǎn)向器11-轉(zhuǎn)向栗
[0027]12-油箱13-左轉(zhuǎn)向油缸14-右轉(zhuǎn)向油缸
[0028]15-角度傳感器 17-離合器17a-離合器a端
[0029]17b-離合器b端
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]具體參見圖1和圖2，一種實(shí)施本實(shí)用新型的工程機(jī)械轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，應(yīng)用在液壓助力的工程轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，它包括方向盤1、電控轉(zhuǎn)向電機(jī)2、液壓動(dòng)力系統(tǒng)3、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)4、轉(zhuǎn)向控制器5五大部分;其中方向盤1、轉(zhuǎn)向控制器5、電控轉(zhuǎn)向電機(jī)2連同方向盤轉(zhuǎn)軸8、電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9、角度傳感器15和離合器17等部件構(gòu)成轉(zhuǎn)向控制動(dòng)力系統(tǒng)6，可分別實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向和電控轉(zhuǎn)向的切換；電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9由轉(zhuǎn)軸端傳動(dòng)輪9a和電機(jī)端傳動(dòng)輪9b構(gòu)成，本實(shí)施例的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)；離合器17由離合器a端17a和離合器b端17b構(gòu)成;液壓動(dòng)力系統(tǒng)3由液壓轉(zhuǎn)向器10、轉(zhuǎn)向栗11和油箱12構(gòu)成;轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)4由左轉(zhuǎn)向油缸13和右轉(zhuǎn)向油缸14構(gòu)成。
[0032]液壓動(dòng)力系統(tǒng)3包括轉(zhuǎn)向栗11、液壓轉(zhuǎn)向器10、油箱12等液壓部件，其中轉(zhuǎn)向栗11的出油口連接液壓轉(zhuǎn)向器1的P 口，液壓轉(zhuǎn)向器1的回油口 T 口與油箱12相連，由此構(gòu)成液壓回路。
[0033]轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)4包括左轉(zhuǎn)向油缸13和右轉(zhuǎn)向油缸14，分別控制兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向執(zhí)行動(dòng)作，其中左轉(zhuǎn)向油缸13的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸14的無桿腔相連，并最終連接至液壓轉(zhuǎn)向器10的A口，左轉(zhuǎn)向油缸13的無桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸14的有桿腔相連，并最終連接至液壓轉(zhuǎn)向器10的B 口。
[0034]如圖2所示，轉(zhuǎn)向控制動(dòng)力系統(tǒng)6中方向盤7與方向盤轉(zhuǎn)軸8固連，方向盤轉(zhuǎn)軸8與液壓動(dòng)力系統(tǒng)3中液壓轉(zhuǎn)向器10的芯軸固連，以此實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)向；電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9包括轉(zhuǎn)軸端傳動(dòng)輪9a和電機(jī)端傳動(dòng)輪9b，轉(zhuǎn)軸端傳動(dòng)輪9a與方向盤轉(zhuǎn)軸8同軸固連，電機(jī)端傳動(dòng)輪9b—端與離合器17的離合器a端17a固連，另一端通過機(jī)械傳動(dòng)方式與轉(zhuǎn)軸端傳動(dòng)輪9a相連，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳動(dòng)比為i，電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9可采用齒輪傳動(dòng)或同步帶輪傳動(dòng)的方式。離合器17包括離合器a端17a和離合器b端17b，離合器a端17a與離合器b端17b同軸布置，通過電控方式實(shí)現(xiàn)吸合與分離；當(dāng)離合器a端17a和離合器b端17b吸合時(shí)，離合器a端17a和離合器b端17b固連在一起傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，使離合器17兩端具有相同的轉(zhuǎn)速;當(dāng)離合器a端17a和離合器b端17b分離時(shí)，離合器a端17a和離合器b端17b沒有物理連接，不再傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，離合器a端17a不能隨離合器b端17b同步運(yùn)動(dòng);離合器b端17b與電控轉(zhuǎn)向電機(jī)16的輸出軸同軸固連。角度傳感器15與方向盤轉(zhuǎn)軸8同軸相連，以直接測(cè)量方向盤轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，角度傳感器15的數(shù)據(jù)輸出端連接到轉(zhuǎn)向控制器5。
[0035]另外，角度傳感器15還可以與電控轉(zhuǎn)向電機(jī)16的輸出軸末端同軸相連，也可以與離合器17同軸相連，通過電控轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i來間接檢測(cè)方向盤的角度信號(hào)。方向盤轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)角Θ1與電控轉(zhuǎn)向電機(jī)16的輸出軸轉(zhuǎn)角Θ2的計(jì)算關(guān)系式為: