CN103388601B - 一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比例调节除雪滚刷升降的液压***装置，该装置包括一个定量泵、一个组合式电磁溢流阀、一个粗滤油器、一个带油污显示的精滤油器、三个2位3通电液比例阀、两个平衡阀、一个2位2通浮动阀、四个油缸、三个油压传感器、三个油缸位置传感器和一套用于电液控制的PLC控制***。该装置可以控制滚刷升降机构比例调节升降间距，自动根据滚刷马达压力调整滚刷与地面以及支撑轮与地面的有效接触，提高除雪质量和适应不同路面平整度除雪。

Description

一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置

技术领域

本发明属于道路除雪技术领域，涉及一种用于除雪滚刷升降比例调节的液压装置。

背景技术

除雪滚刷是一种有效的机械除雪装置，常常配合其他除雪设备如推雪铲一起使用，滚刷毛刷与地面的有效接触是高质量除雪的有效保证。现有的除雪滚刷大多在冬季除雪时，临时安装在卡车、装载机、平地机等设备前部，滚刷升降油缸大多采用开关阀控制，通过操作人员手动操作其升降，升降间距控制精度低，难以保证滚刷毛刷与地面的有效接触。对大尺寸滚刷，如长度4m以上用于机场等宽广道路除雪任务，其除雪质量要求高，滚刷重量大，需要给滚刷配置相应的滚刷支撑轮，实现重量支撑和地面平整度适应以保护滚刷装置，此时支撑轮升降距离的精确控制是保证滚刷正常作业的必备条件。现有的除雪滚刷涉及机电液等技术，液压***是除雪车的核心技术之一，因此设计合理的滚刷升降和支撑轮升降调节***具有重要意义。

目前国内已经授权的中国专利“前置式自动控制滚刷除雪机”（专利申请号： 201120334011.5），是将滚刷至于车体前方，通过人工手动调节滚刷离地间距，调节控制精度，不能有效清扫地面积雪。

发明内容

本发明的目的是就是要解决以上问题，提供一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，解决了现有滚刷与地面间距调节控制精度低而导致滚刷不能有效清扫地面积雪的问题，为如机场的长幅度滚刷除雪工作提供一种滚刷工作压力可控的升降调节解决方案。本发明设计具备电液比例调节的滚刷升降机构，升降机构可以置于中部与其它除雪装置配合使用，滚刷升降间距通过控制***自动调整，无需人工根据马达压力调整，主要应用对象是大型滚刷除雪车滚刷升降机构高精度调节装置。

本发明所采用的技术方案是，一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，其特点是：它包括液压油箱1、整体升降油缸、左支撑轮油缸18、右支撑轮油缸17以及滚刷升降油缸装置的一套控制***；整体升降油缸包括整体升降左侧油缸7、整体升降右侧油缸8；整体升降左右侧两个油缸的有杆腔和无杆腔均相互连通，整体升降左右侧两个油缸的无杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀5相连，整体升降左右侧两个油缸的有杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀5之间装有整体升降油缸浮动阀6；在左支撑轮油缸18上联接有左支撑轮油缸大腔油压传感器13，在左支撑轮油缸18的有杆腔和无杆腔联接有左支撑轮升降油缸的双向液压锁12，在左支撑轮升降油缸的双向液压锁12接有左支撑轮油缸的三位四通换向比例阀11；在右支撑轮油缸17上联接有右支撑轮油缸大腔油压传感器16，在右支撑轮油缸17的有杆腔和无杆腔联接有右支撑轮油缸的双向液压锁15，在右支撑轮油缸的双向液压锁15上接有右支撑轮油缸的三位四通换向比例阀14；在液压油箱1内还设有联接这三个比例阀的泵2、回油过滤器3、带油污的过滤器4；液压泵2出口分为三个支路分别联接这三个比例阀，在泵2出口支路和回油过滤器3间并联了一个溢流阀9，溢流阀的先导油路与二位二通电磁阀10的常开端相连，二位二通电磁阀10另一端连接到回油过滤器。

本发明（1）通过设置的油缸位置传感器、工作压力传感器以及滚刷马达的工作压力传感器与PLC控制器相连，使除雪滚刷具备自动升降调节功能，使滚刷升降机构的调节较高的控制精度，保证滚刷与地面具备一定的接触压力，提高滚刷除雪质量；（2）支撑轮油缸和整体升降油缸均采用电液比例调节，提高控制***的对滚刷升降调节的精度和可控性；（3）在液压***中工作溢流阀处设置了可控电磁阀，实现对***压力的控制，可在***不工作时实现节能控制；（4）采用马达油压传感器测量马达工作压力反馈滚刷与地面的接触情况，在PLC控制器的作用下可以有效保证滚刷毛刷与地面的有效接触；（5）为滚刷重量支撑设置了左右支撑轮，并用独立的电液比例阀进行左右支撑轮油缸升降调节，同时测量滚刷支撑轮油缸的工作压力，可以有效保证滚刷机构在工作过程中适应不同路面的平整度。综上所述，本发明在除雪滚刷的升降机构调节中，能够自动实现滚刷毛刷与地面的电液比例调节，让滚刷和支撑轮与地面有效接触，解决宽长滚刷与地面有效接触和重量支撑的问题。

附图说明

图1除雪滚刷升降比例调节的液压装置示意图。

图2 滚刷升降油缸调节液压液压原理图。

图中：1——液压油箱；2——泵；3——回油过滤器；4——带油污的过滤器；5——三位四通换向比例阀；6——整体升降油缸浮动阀；7——整体升降左侧油缸；8——整体升降右侧油缸；9——溢流阀；10——二位二通电磁阀；11——三位四通换向比例阀；12——双向液压锁；13——左支撑轮油缸大腔油压传感器；14——双向液压锁；15——双向液压锁；16——右支撑轮油缸大腔油压传感器；17——右支撑轮油缸；18——左支撑轮油缸；19——工作马达压力传感器；20——左支撑轮油缸位置传感器；21——右支撑轮油缸位置传感器；22——整体升降油缸位置传感器；23——操作面板；24——控制器；25——显示器。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明它包括液压油箱1、整体升降油缸、左支撑轮油缸18、右支撑轮油缸17以及滚刷升降油缸装置的一套控制***；整体升降油缸包括整体升降左侧油缸7、整体升降右侧油缸8；整体升降左右侧两个油缸的有杆腔和无杆腔均相互连通，整体升降左右侧两个油缸的无杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀5相连，整体升降左右侧两个油缸的有杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀5之间装有整体升降油缸浮动阀6；在左支撑轮油缸18上联接有左支撑轮油缸大腔油压传感器13，在左支撑轮油缸18的有杆腔和无杆腔联接有左支撑轮升降油缸的双向液压锁12，在左支撑轮升降油缸的双向液压锁12接有左支撑轮油缸的三位四通换向比例阀11；在右支撑轮油缸17上联接有右支撑轮油缸大腔油压传感器16，在右支撑轮油缸17的有杆腔和无杆腔联接有右支撑轮油缸的双向液压锁15，在右支撑轮油缸的双向液压锁15上接有右支撑轮油缸的三位四通换向比例阀14；在液压油箱1内还设有联接这三个比例阀的泵2、回油过滤器3、带油污的过滤器4；液压泵2出口分为三个支路分别联接这三个比例阀，在泵2出口支路和回油过滤器3间并联了一个溢流阀9，溢流阀的先导油路与二位二通电磁阀10的常开端相连，二位二通电磁阀10另一端连接到回油过滤器。

所述的二位二通电磁阀和溢流阀组成一组电磁溢流阀。

所述的整体升降油缸浮动阀是二位二通电磁阀，左位直通，右位是单向阀具备浮动功能。

所述的一套控制***输入端与工作马达压力传感器、左支撑轮油缸油压传感器、右支撑轮油缸油压传感器、左支撑轮油缸位置传感器、右支撑轮油缸位置传感器、整体升降油缸位置传感器和操作面板相连，输出与各油缸电液比例阀以及电磁阀相连，通过CAN总线与显示器相连。

如图2所示，所述的滚刷升降油缸装置的控制***包括油缸传感器、控制器PLC***、油缸升降控制阀、用户操作面板和显示器等构成。工作马达压力传感器19接滚刷驱动马达测压口，左支撑轮油缸油压传感器13和三位四通换向比例阀14分别接在左支撑轮油缸18和右支撑轮油缸17的大腔油路测油口。左支撑轮油缸位置传感器20和右支撑轮油缸位置传感器21分别是一端连接左支撑轮油缸18和右支撑轮油缸17外部，另一端连接滚刷整体升降的托盘。整体升降油缸位置传感器一端与整体升降油缸7相连，另一端连接滚刷整体升降的托盘处。各传感器分别与控制器24的AI模拟输入口相连，操作面板23包括操作按键和手柄分别与控制器24的输入端口一一相连，显示器25与控制器24通过CAN接口相连。控制器24的PWM（脉宽调制）口分别与各三位四通换向比例阀5、11和14相连，并通过DO开关量输出口与电磁阀6和10相连。

图1中，泵2通过液压取力器与除雪车底盘发动机连接获得动力让液压***工作，通过S口从液压油箱1中获取液压油，通过B口输出到液压主油路，然后供给各工作装置执行油路。回油过滤器3和带油污的过滤装置4用于过滤工作装置中的杂质，分别实现粗滤和精滤功能。带油污的过滤装置4同时监测液压***的油污情况，其自带的单向阀在特殊情况下可以实现补油功能。

溢流阀9用于设定***最大工作压力，与电磁阀10联合工作实现电磁溢流阀功能。电磁阀10用于控制溢流阀9是否工作，当电磁阀10上的8DT得电，则溢流阀9正常工作建立起***压力；否则，液压***的压力不能建立，液压油直接从过滤器3和4回到油箱1，减少***发热和实现节能。

三位四通换向比例阀11和14分别用于控制左支撑轮油缸18和右支撑轮油缸17的升降方向和速度，其中4DT、6DT用于控制2个油缸大腔进入压力油实现伸长的功能，5DT和7DT控制2个油缸有杆腔进入压力油实现缩回的功能，由于4DT~7DT均为电比例阀，不仅控制升降方向还可以控制升降速度。在三位四通换向比例阀11、14和左右支撑轮油缸18和17之间设置双向液压锁12和15，用于工作中保持左右支撑轮油缸18和17的平衡状态。

三位四通换向比例阀5用于控制整体升降油缸7、8方向和速度，其中2DT控制油缸伸长，3DT控制油缸缩短，均是电液比例阀。在整体升降油缸8升降过程中，浮动电磁阀6的1DT必须得电，实现整体升降油缸7、8的大小腔油路与液压***的主油路和回油路相通。在滚刷滚扫过程中，1DT失电，通过其内置的单向阀与主油路相同，当滚刷和支撑轮受到路面不平整较大的冲击时，1DT浮动阀实现浮动功能，避免路面不平整的冲击破坏滚刷升降机构，实现减振。

图2所示的除雪滚刷升降调节机构控制***，各传感器信号被PLC控制器采集，然后根据预定的控制算法和功能控制相应的电磁阀工作，其中操作面板实现输入功能，显示器显示相关工作参数。

滚刷马达工作压力传感器19用于反馈除雪车滚刷与地面的接触情况，PLC控制器24用它与设定的目标工作压力进行对比，根据相应的控制模型实现整机控制***对滚刷升降机构进行调节，让滚刷的毛刷与地面保持合理的接触，实现高质量的滚扫除雪。

左/右支撑轮油压传感器13和16用于测量支撑轮油缸与地面的接触压力，实现对滚刷重量的支撑和对路面平整度的适应。其左/右支撑轮油缸位置传感器20和21的目的是反馈油缸升降位移；整体升降油缸位置传感器22用于测量升降油缸7和8的升降位移。工作过程中，以滚刷马达工作压力19为反馈目标，通过3个位置传感器20、21和22反馈量，在控制***24的控制下实现左右支撑轮油缸18、17和整体升降油缸7、8的协调控制，实现滚刷与地面下压接触的有效自动控制，同时保证左右支撑轮油缸下压支撑轮与地面有效接触实现支撑滚刷的功能。

用户通过操作面板23实现滚刷整体升或者降的要求，PLC控制***24在获得操作者意图后，根据控制算法自动控制液压***泵2工作，并让电磁阀8DT得电建立液压***的工作压力。PLC控制器24和内置的控制***算法实现左右支撑轮油缸18、17以及整体升降油缸7、8动作，根据滚刷马达工作压力传感器19自动调节滚刷与地面以及支撑轮与地面的间距。

以下对本发明的工作方式进行说明。

将本发明设计的滚刷比例升降机构的液压***与除雪车滚刷机构连接，工作时给控制***通电，启动除雪车汽车底盘并让滚刷马达旋转工作。操作面板23上设置有滚刷升降机构的手柄和使能按键，当滚刷升降机构使能键有效且手柄向下触发后，PLC控制器24及其控制模块将根据设定的程序控制电磁阀10的8DT得电，使整个液压***在溢流阀9的基础上建立***压力。控制***24采集各传感器信号，以控制***设定的滚刷工作马达工作压力为目标，并与滚刷工作马达工作压力19的压力值进行对比，通过滚刷升降控制模块计算出油缸的升降位置。其工作原理是首先在整体升降油缸7和8的作用下将滚刷与地面有效接触；在滚刷马达的工作压力达到设定压力范围后，控制***24调节左、右支撑轮油缸18和17的升降位置，并协同调节整体升降左、右侧油缸7和8的升降位置，保证支撑轮有效与地面接触，通过油压传感器13和16反馈支撑轮与地面的接触情况，保证支撑轮有效支撑滚刷，适应地面平整度变化。在控制***24的作用下，可以实时有效的对滚刷升降装置进行调节。由于左、右支撑轮油缸18、17以及整体升降左、右侧油缸7、8设置由油缸位置传感器20、21和22，控制***可以准确的控制滚刷升降机构的位置，调整滚刷与地面的有效距离，保证滚刷与地面保持有效的间距，同时保证支撑轮与地面有效接触，实现高质量的除雪任务。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以、液压***改变和等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，其特征在于：它包括液压油箱（1）、整体升降油缸、左支撑轮油缸（18）、右支撑轮油缸（17）以及滚刷升降油缸装置的一套控制***；整体升降油缸包括整体升降左侧油缸（7）、整体升降右侧油缸（8）；整体升降左侧油缸的有杆腔和整体升降右侧油缸的有杆腔连通, 整体升降左侧油缸的无杆腔和整体升降右侧油缸的无杆腔连通，整体升降左右侧两个油缸的无杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀（5）相连，整体升降左右侧两个油缸的有杆腔与整体升降油缸的三位四通换向比例阀（5）之间装有整体升降油缸浮动阀（6）；在左支撑轮油缸（18）上联接有左支撑轮油缸大腔油压传感器（13），在左支撑轮油缸（18）的有杆腔和无杆腔联接有左支撑轮升降油缸的双向液压锁（12），左支撑轮升降油缸的双向液压锁（12）与左支撑轮油缸的三位四通换向比例阀（11）联接；在右支撑轮油缸（17）上联接有右支撑轮油缸大腔油压传感器（16），在右支撑轮油缸（17）的有杆腔和无杆腔联接有右支撑轮油缸的双向液压锁（15），右支撑轮油缸的双向液压锁（15）与右支撑轮油缸的三位四通换向比例阀（14）联接；在液压油箱（1）内还设有联接这三个比例阀的泵（2）、回油过滤器（3）、带油污的过滤器（4）；泵（2）出口分为三个支路分别联接这三个比例阀，在泵（2）出口支路和回油过滤器（3）间并联了一个溢流阀（9），溢流阀的先导油路与二位二通电磁阀（10）的常开端相连，二位二通电磁阀（10）另一端连接到回油过滤器。

2. 根据权利要求1所述的一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，其特征在于：所述的电磁阀（10）和溢流阀（9）组成一组用于控制液压***的工作压力建立的电磁溢流阀。

3.根据权利要求2所述的一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，其特征在于：所述的整体升降油缸浮动阀（6）是2位2通电磁阀，左位直通，右位是具备浮动功能的单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种除雪滚刷升降比例调节的液压装置，其特征在于：所述的一套控制***输入端与工作马达压力传感器（19）、左支撑轮油缸大腔油压传感器（13）、右支撑轮油缸大腔油压传感器（16）、左支撑轮油缸位置传感器（20）、右支撑轮油缸位置传感器（21）、整体升降油缸位置传感器（22）和操作面板（23）相连，输出端与各油缸比例阀以及整体升降油缸浮动阀（6）和二位二通电磁阀（10）相连，通过CAN总线与显示器（25）相连。