一种车架自动调平系统论文和设计-郑磊

全文摘要

本实用新型公开了一种车架自动调平系统，包括底盘、副车架、活动支腿、安装在副车架上的双轴传感器，安装在支腿油缸油路上的油压传感器，双轴传感器用于检测副车架在X、Y轴方向倾斜角度，并将检测信号传递给控制器，油压传感器用于检测支腿油缸压力，并将检测信号发送至控制器。本实用新型可实现实时检测副车架的倾斜状态，对活动支腿油缸进行高速伸出、低速动态调平，实现快速、精准调平；并通过采集油压传感器数据判定底盘轮胎是否离地、油缸是否伸到头，避免调平变得更差的问题，通过设置综合判定的调平条件，使车架调平在可接受范围内，或及时报警提醒操作人员进行人工调整，起到安全控制的作用，提高作业安全性。

主设计要求

1.一种车架自动调平系统，包括底盘(1)、副车架(2)、活动支腿(3)，副车架(2)安装在底盘(1)上，活动支腿(3)安装在副车架(2)的前后两侧，每个活动支腿(3)上均安装有支腿油缸(7)，通过支腿油缸(7)带动活动支腿(3)的伸缩；其特征在于，还包括安装在副车架(2)上的双轴传感器(4)，安装在支腿油缸(7)油路上的油压传感器(5)，双轴传感器(4)用于检测副车架(2)在X、Y轴方向倾斜角度，并将检测信号传递给控制器(6)，油压传感器(5)用于检测支腿油缸(7)压力，并将检测信号发送至控制器(6)，收到信号后的控制器(6)根据预设逻辑程序作出判断，并分别输出控制信号至各支腿油缸(7)、报警装置(8)以及底盘(1)的油门。

设计方案

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种车架自动调平系统，属于工程机械车架调平控制技术领域。

背景技术

高空作业车是一种由液压或电动系统支配多支液压油缸，来实现上下举升作业的一种车辆。高空作业车在进行作业时，为保证安全，要求轮胎离地，并且保证下车车架调平在要求范围内。因此，下车车架调平效果影响到车辆的稳定性以及高空作业车斗内操作人员的安全性。

现有高空作业车车架调平多为手动调平，其调平原理是通过操作人员观察水平仪气泡的位置，判断进行相应支腿的调节，直至将车架调整为操作人员认为水平的位置，这种调平方式效率低下，且调平水平精度不高。

还有部分车型采用车架自动调平系统。譬如，申请号为201310550585.X的中国发明专利公开了一种车架自动调平装置及调平方法，该自动调平装置包括控制机构和执行机构，所述执行机构包括五个电磁换向阀、一个用于控制车架支撑腿水平伸缩的水平油缸和四个用于调节支撑腿水平位置的垂直油缸，所述控制结构包括控制芯片、双轴调平控制器、行程开关和四个触底开关，所述双轴调平控制器、行程开关、触底开关以及五个电磁换向阀均与控制芯片连接，双轴调平控制器设置在车架上，用于获取车架在横向和纵向上的水平倾斜角度信号。虽有自动调平功能，但没有轮胎离地检测，需要人工进行判断，降低调平效率，同时也不具备在不平或坑洼路面，某低侧支腿已伸到位，还继续伸其它高侧支腿造成整车更加倾斜安全控制检测以及及时报警提醒的功能，主要依靠人工进行判定，自动化程度低，同时存在严重倾斜车辆倾倒的安全隐患。

申请号为201510183167.0的中国发明专利公开了一种混合臂高空作业车底盘调平系统，垂直油缸和水平油缸通过八联电磁换向阀、溢流阀、调速阀与油箱连通，双轴倾角传感器安装在副车架上；在副车架支腿箱的侧面各安装一个水平伸到位检测开关，在副车架支腿箱的下面各安装一个水平缩到位检测开关，在垂直油缸的安装板上各安装一个垂直缩到位检测开关，在轮胎上方的安装板上各安装一个轮胎离地检测开关，在水平支腿的端部各安装一个垂直触地检测开关；八联电磁换向阀、调速阀、双轴倾角传感器和检测开关与PLC控制器连接。底盘调平由自动控制代替人工手动控制，通过检测开关、八联电磁换向阀、PLC控制器等驱动调平机构使底盘实时调平，这种系统虽然提高了调平效率和调平精度，但是由于缺少相应的安全控制功能，存在安全隐患。

申请号为201310503219.9的中国发明专利公开了一种支腿调平方法和支腿调平系统，其方法包括如下步骤：S1、控制基准支腿的垂直油缸伸出第一预设长度；其中，第一预设长度不小于工程机械的轮胎在离地最小安全距离时垂直油缸所伸出的长度；基准支腿为各个支腿中离地距离最短的支腿；S2、控制其它支腿的垂直油缸伸出，直至其它支腿的顶面与基准支腿的顶面位于同一水平面。该支腿调平方法以离地最近的支腿作为基准支腿，使该支腿的垂直油缸伸出至足以保证轮胎离地安全距离的第一预设长度，而后伸出其它支腿的垂直油缸，并根据该基准支腿的位置为基准面调节伸缩量。由此，防止调平后轮胎离地距离不足的情况，降低反复调平的概率，有助于提高调平效率。但是因工作地面存在随机性，保证轮胎离地安全距离的第一预设长度为预先设定的固定值，无法油缸伸到位后轮胎一定离地，比如，支腿所处地面为较深的坑；采用固定值适应离地高度的不确定值，本身就不具备灵活性，降低调平的适应性与灵活性；没有高低速控制，影响调平效率或调平精度。在安全控制方面依然缺失，存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种车架自动调平系统，可提高车架的调平效率和调平精度，同时可以避免因轮胎受力支腿不稳引起的安全隐患，并带有调平安全控制及危险提醒功能，提高高空作业人员的安全系数。

为了实现上述发明目的，本发明一种车架自动调平系统，包括底盘、副车架、活动支腿，副车架安装在底盘上，活动支腿安装在副车架的前后两侧，每个活动支腿上均安装有支腿油缸，通过支腿油缸带动活动支腿的伸缩；还包括安装在副车架上的双轴传感器，安装在支腿油缸油路上的油压传感器，双轴传感器用于检测副车架在X、Y轴方向倾斜角度，并将检测信号传递给控制器，油压传感器用于检测支腿油缸压力，并将检测信号发送至控制器，收到信号后的控制器根据预设逻辑程序作出判断，并分别输出控制信号至各支腿油缸、报警装置以及底盘的油门。

一种车架自动调平及安全控制方法，步骤如下：

第一步、油压传感器检测各支腿油缸压力并将检测参数传输至控制器，控制器根据预设程序进行初步判断，当P1或P2或P3或P4小于P值时，判断对应活动支腿可以伸出；当P1或P2或P3或P4瞬时压力等于P值时，则判断为相应活动支腿已伸到位；当P1A1+P2A2+P3A3+P4A4小于G时，则认为车轮轮胎未完全离地；当P1A1+P2A2+P3A3+P4A4大于等于G时，则认为车轮轮胎已完全离地；

其中：P1为左前支腿油缸压力，A1为左前支腿油缸截面积，P2为左后支腿油缸压力，A2为左后支腿油缸截面积，P3为右后支腿油缸压力，A3为右后支腿油缸截面积，P4为右前支腿油缸压力，A4为右前支腿油缸截面积，P为油缸溢流压力，G为整车重量；

第二步、控制器根据第一步判断结果输出信号至底盘油门，当判断车轮轮胎未完全离地且对应活动支腿可以伸出时，控制器控制底盘油门高速运转，使活动支腿快速伸出，提高工作效率；当判断车轮轮胎已完全离地时，控制器控制底盘油门低速运转，副车架进入调平状态；

第三步、双轴传感器检测副车架倾斜状态并将检测信号输送至控制器，控制器根据预设程序对副车架进行调平：

以车头为行进方向为Y轴正向建立平面坐标系，当X＞0，Y＞0，判断为右前侧偏高，调节左前支腿、左后支腿和右后支腿；

当X＞0，Y＝0，判断为右侧偏高，调节左前支腿、左后支腿；

当X＞0，Y＜0，判断为右后侧偏高，调节左前支腿、左后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＞0，判断为左前侧偏高，调节左后支腿、右后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＝0，判断为左侧偏高，调节右后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＜0，判断为左后侧偏高，调节左前支腿、右后支腿、右前支腿；

当X＝0，Y＞0，判断为前侧偏高，调节左后支腿、右后支腿；

当X＝0，Y＜0，判断为后侧偏高，调节左前支腿、右前支腿；

第四步、双轴传感器检测副车架在X和Y方向倾斜角度，判定副车架的倾斜状态，根据上步骤中双轴传感器预设的逻辑确认高支腿，并采用升调平方法，调节相应活动支腿动作，将副车架调平至设定理想值范围内，调平结束。

因作业场地的随机性，地面常会有不平或坑洼现象，从而导致某活动支腿中支腿油缸已提前伸到头，因此，当判断某一活动支腿已经伸到位，同时双轴传感器检测此活动支腿为高支腿时，则以此活动支腿为基准进行其它支腿的调节；

当根据第一步的判定逻辑判断某一活动支腿已经伸到位，同时双轴传感器检测此活动支腿为低侧支腿时，则进行倾斜角度判定，如X与Y均不大于设定的可接受值时，则调平结束，若X与Y有某一值大于设定的可接受值时，则通过控制器发送信号给报警装置进行报警，提醒进行人工调整。

进一步的，可根据各支腿油缸内油压传感器的检测状态，判定支腿是否调整到位；或者由外部设置的位置检测开关检测判定支腿是否调整到位。

优选的，第四步中，副车架调平的理想值范围为±0.4°。.

优选的，当某活动支腿已经伸到位时，进行倾斜角度判定时所设定的可接受值为3°。

本发明的车架自动调平系统、调平及安全控制方法，采用活动支腿高速自动伸出与低速自动调平，使自动快速调平，无需人工判定与调整，控制精度高，效率高；能够自动判定底盘轮胎与地面状态，工作时可检测所有轮胎全部离地状态，避免轮胎受力支腿不稳引起的安全隐患；可以避免调平过程中已有支腿伸到位而其它未伸到位支腿未做及时控制仍继续外伸使副车架倾斜角度变得更大的问题；可以根据地面情况使支腿调整至最佳状态，且可在副车架倾斜超过限制报警功能，提醒操作人员做相应的措施，调整车辆位置或增加支脚垫木，以提高整车的调平效果，保证作业的安全性。

附图说明

图1为本发明中调平系统结构示意图；

图2为本发明中调平系统原理框图；

图3为本发明调平及安全控制方法逻辑控制示意图；

图中：1、底盘；2、副车架；3、活动支腿；4、双轴传感器；5、油压传感器；6、控制器；7、支腿油缸；8、报警装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。

一种车架自动调平系统，包括底盘1、副车架2、活动支腿3，副车架2安装在底盘1上，活动支腿3安装在副车架2的前后两侧，每个活动支腿3上均安装有支腿油缸7，通过支腿油缸7带动活动支腿3的伸缩；还包括安装在副车架2上的双轴传感器4，安装在支腿油缸7油路上的油压传感器5，双轴传感器4用于检测副车架2在X、Y轴方向倾斜角度，并将检测信号传递给控制器6，油压传感器5用于检测支腿油缸7压力，并将检测信号发送至控制器6，收到信号后的控制器6根据预设逻辑程序作出判断，并分别输出控制信号至各支腿油缸7、报警装置8以及底盘1的油门。

一种车架自动调平及安全控制方法，步骤如下：

第一步、油压传感器5检测各支腿油缸压力并将检测参数传输至控制器6，控制器6根据预设程序进行初步判断，当P1或P2或P3或P4小于P值时，判断对应活动支腿可以伸出；当P1或P2或P3或P4瞬时压力等于P值时，则判断为相应活动支腿已伸到位；当P1A1+P2A2+P3A3+P4A4小于G时，则认为车轮轮胎未完全离地；当P1A1+P2A2+P3A3+P4A4大于等于G时，则认为车轮轮胎已完全离地；

第二步、控制器6根据第一步判断结果输出信号至底盘1油门，当判断车轮轮胎未完全离地且对应活动支腿3可以伸出时，控制器6控制底盘1油门高速运转，使活动支腿快速伸出，提高工作效率；当判断车轮轮胎已完全离地时，控制器6控制底盘1油门低速运转，副车架进入调平状态；

第三步、双轴传感器4检测副车架2倾斜状态并将检测信号输送至控制器6，控制器6根据预设程序对副车架2进行调平：

以车头为行进方向为Y轴正向建立平面坐标系，当X＞0，Y＞0，判断为右前侧偏高，调节左前支腿、左后支腿和右后支腿；

当X＞0，Y＝0，判断为右侧偏高，调节左前支腿、左后支腿；

当X＞0，Y＜0，判断为右后侧偏高，调节左前支腿、左后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＞0，判断为左前侧偏高，调节左后支腿、右后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＝0，判断为左侧偏高，调节右后支腿、右前支腿；

当X＜0，Y＜0，判断为左后侧偏高，调节左前支腿、右后支腿、右前支腿；

当X＝0，Y＞0，判断为前侧偏高，调节左后支腿、右后支腿；

当X＝0，Y＜0，判断为后侧偏高，调节左前支腿、右前支腿；

第四步、双轴传感器4检测副车架2在X和Y方向倾斜角度，判定副车架2的倾斜状态，根据上步骤中双轴传感器4预设的逻辑确认高支腿，并采用升调平方法，调节相应活动支腿3动作，将副车架2调平至设定理想值范围内，调平结束。

因作业场地的随机性，地面常会有不平或坑洼现象，从而导致某活动支腿3中支腿油缸7已提前伸到头，因此，当判断某一活动支腿3已经伸到位，同时双轴传感器4检测此活动支腿3为高支腿时，则以此活动支腿3为基准进行其它支腿的调节；

当根据第一步的判定逻辑判断某一活动支腿3已经伸到位，同时双轴传感器4检测此活动支腿3为低侧支腿时，则进行倾斜角度判定，如X与Y均不大于设定的可接受值时，则调平结束，若X与Y有某一值大于设定的可接受值时，则通过控制器6发送信号给报警装置8进行报警，提醒进行人工调整。

进一步的，可根据各支腿油缸7内油压传感器5的检测状态，判定支腿是否调整到位；或者由外部设置的位置检测开关检测判定支腿是否调整到位。

优选的，第四步中，副车架2调平的理想值范围为±0.4°。.

优选的，当某活动支腿3已经伸到位时，进行倾斜角度判定时所设定的可接受值为3°。

本实施例中所述活动支腿有四个，有些车型有五个或六个支腿，可根据实际情况进行判定，本发明中的调平及安全控制方法同样适用。

设计图

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设计说明书

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