CN111532351B - 自适应张紧控制***和张紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应张紧控制***和张紧方法。自适应张紧控制***，其包括张紧装置、传感器、工况检测装置、张紧数据库和控制器；工况检测装置与张紧数据库连接，张紧装置、传感器和张紧数据库均与控制器连接；工况检测装置用于检测得到当前的工况数据，张紧数据库用于将上述当前工况数据与张紧数据库内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力；传感器与控制器配合用于得到张紧装置的当前张紧力；控制器将张紧数据库的最优张紧力与当前张紧力比较，计算出压力差额；控制器根据压力差额的大小对张紧装置进行调节控制，从而使得张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。其能够高效、简便地完成对履带自适应地张紧。

Description

自适应张紧控制***和张紧方法

技术领域

本发明涉及工程机械及控制技术领域，具体而言，涉及一种自适应张紧控制***和张紧方法。

背景技术

履带式工程机械行走装置在运动过程中，履带的松紧程度是通过张紧装置进行调整。

传统的张紧装置为机械弹簧的方式，通过调节弹簧的预紧力，然后使张紧装置在固定的范围内进行工作。现场工人可以通过工作经验对预紧力进行施加，该方法既无法保证张紧力合适的大小，而且现场操作较为麻烦。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种自适应张紧控制***和张紧方法，其能够高效、简便地完成对履带自适应地张紧。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种自适应张紧控制***，其用于通过引导轮调节履带的张紧，包括：

张紧装置、传感器、工况检测装置、张紧数据库和控制器；

所述工况检测装置与所述张紧数据库连接，所述张紧装置、所述传感器和所述张紧数据库均与所述控制器连接；

所述张紧数据库存储有各工况下对应的最优张紧力的大数据；

所述工况检测装置用于检测得到当前的工况数据，所述张紧数据库用于将上述当前工况数据与所述张紧数据库内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力；

所述传感器与所述控制器配合用于得到所述张紧装置的当前张紧力；

所述控制器将所述张紧数据库的最优张紧力与当前张紧力比较，计算出压力差额；所述控制器根据所述压力差额的大小对所述张紧装置进行调节控制，从而使得所述张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

传感器、工况检测装置、张紧数据库和控制器的协同配合，从而获得了当前工况的当前张紧力、当前工况对应的最优张紧力，以及二者之差的压力差额。控制器再操控张紧装置以调节压力差额，从而使张紧装置的张紧力达到最优张紧力，进而保障了履带能够达到最佳的张紧效果。这样的自适应张紧控制***结构简单、操作方便，且其能够自适应地调节张紧力，不需要手动按照经验值调节，因而张紧装置的张紧效果更准确、更高效，具有出众的经济效益。

在可选的实施方式中，所述传感器用于检测所述张紧装置的受力值，并将该受力值发送至所述控制器；所述控制器根据上述受力值得到所述张紧装置的当前张紧力。

在可选的实施方式中，所述张紧装置为弹簧式机械张紧装置，所述控制器通过对弹簧的位移进行检测以获得当前张紧力，所述控制器通过调节弹簧的伸缩量以调节所述张紧装置的压力差额。

弹簧式机械张紧装置具有结构简单、成本低，维护便捷的特点。

在可选的实施方式中，所述张紧装置为液/气压式张紧装置，所述控制器通过调节活塞杆的支撑力以调节所述张紧装置的压力差额。

如此液/气压式张紧装置能够直接利用履带机构的液/气压动力，且液/气压动力稳定可靠，因此能更好地适应复杂的工作环境。

在可选的实施方式中，所述张紧装置包括张紧油缸、电磁换向阀、压力源和液压油箱；

所述压力源通过所述电磁换向阀与所述张紧油缸的无杆腔连接，所述张紧油缸的有杆腔通过所述电磁换向阀与所述液压油箱连接；

所述张紧油缸内的活塞杆与引导轮连接，所述引导轮与履带传动连接。

在可选的实施方式中，所述张紧装置还包括与所述控制器电连接的电磁背压阀；

所述张紧油缸的有杆腔依次通过所述电磁换向阀、所述电磁背压阀与所述液压油箱连接；

所述控制器通过调节所述电磁背压阀的开关量可以对所述张紧油缸作用于引导轮的力的大小进行调节。

在可选的实施方式中，所述传感器还包括第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器与所述张紧油缸的无杆腔连接，所述第二压力传感器与所述张紧油缸的有杆腔连接；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别采集当前所述张紧油缸的进出口压力值，将各压力值传入所述控制器，所述控制器通过所述第一压力传感器的压力值、所述第二压力传感器的压力值计算出当前所述张紧油缸当前的张紧力。

通过第一压力传感器和第二压力传感器的协同配合，能够更加精确地测定张紧油缸的压力值，从而获得更加准确的当前张紧力。

在可选的实施方式中，所述张紧装置还包括行走架；

所述张紧油缸设置在所述行走架上。

第二方面，本发明实施例提供一种张紧方法，所述张紧方法基于前述实施方式中任一项所述的自适应张紧控制***；所述张紧方法包括以下步骤：

所述工况检测装置检测得到当前的工况数据，所述张紧数据库将上述当前工况数据与所述张紧数据库内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力；

所述传感器与所述控制器配合得到所述张紧装置的当前张紧力；

所述控制器将所述张紧数据库的最优张紧力与当前张紧力比较，计算出压力差额；所述控制器根据所述压力差额的大小对张紧装置进行调节控制，从而使得张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

在可选的实施方式中，所述传感器还包括第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别采集当前张紧油缸的进出口压力值，将各压力值传入控制器，控制器通过第一压力传感器的压力值、第二压力传感器的压力值计算出当前张紧油缸当前的张紧力。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

自适应张紧控制***的传感器、工况检测装置、张紧数据库和控制器的协同配合，从而获得了当前工况的当前张紧力、当前工况对应的最优张紧力，以及二者之差的压力差额。控制器再操控张紧装置以调节压力差额，从而使张紧装置的张紧力达到最优张紧力。其根据工作装置的工作工况自动的调节张紧的大小，从而达到理想的张紧效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明本实施例的自适应张紧控制***的结构示意图；

图2为本实施例的引导轮的结构示意图；

图3为本实施例的张紧油缸的结构示意图。

图标：1-履带；2-引导轮；21-轮体；22-连接销轴；23-支座；3-张紧油缸；31-活塞杆；32-缸体；4-行走架；5-电磁换向阀；6-电磁背压阀；7-液压油箱；P-压力源；A-第一压力传感器；B-第二压力传感器；K-控制器；H-工况检测装置；I-张紧数据库；Fx-最优张紧力；F-当前张紧力；F1-压力差额。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

履带式工程机械行走装置在运动过程中，履带的松紧程度是通过张紧装置进行调整。研究表明，履带式行走装置履带的张紧程度与当前工况有着明显的关系。当机器在岩石地面、泥土地面或者沙石地面等工况进行施工的时候，履带所需张紧力的大小各不相同。张紧力的大小对履带的张紧和对驱动轮、引导轮、支重轮和托链轮的寿命有着重要的影响。张紧力太大，会造成履带与四轮之间的加速磨损，降低行走装置的寿命。张紧力太小，会达不到想要的张紧效果，产生跳齿等问题。

传统的张紧装置为机械弹簧的方式，通过调节弹簧的预紧力，然后使张紧装置在固定的范围内进行工作。现场工人可以通过工作经验对预紧力进行施加，该方法既无法保证张紧力合适的大小，而且现场操作较为麻烦。

为了克服上述问题，在下面的实施例中提供一种自适应张紧控制***。

请参考图1，本实施例提供了一种自适应张紧控制***，其用于通过引导轮2调节履带1的张紧，包括张紧装置、传感器、工况检测装置H、张紧数据库I和控制器K。

工况检测装置H与张紧数据库I连接，张紧装置、传感器和张紧数据库I均与控制器K连接；

张紧数据库I存储有各工况下对应的最优张紧力Fx的大数据；

工况检测装置H用于检测得到当前的工况数据，张紧数据库I用于将上述当前工况数据与张紧数据库I内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力Fx；

传感器与控制器K配合用于得到张紧装置的当前张紧力F；

控制器K将张紧数据库I的最优张紧力Fx与当前张紧力F比较，计算出压力差额F1；控制器K根据压力差额F1的大小对张紧装置进行调节控制，从而使得张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

传感器、工况检测装置H、张紧数据库I和控制器K的协同配合，从而获得了当前工况的当前张紧力F、当前工况对应的最优张紧力Fx，以及二者之差的压力差额F1。控制器K再操控张紧装置以调节压力差额F1，从而使张紧装置的张紧力达到最优张紧力Fx，进而保障了履带1能够达到最佳的张紧效果。这样的自适应张紧控制***结构简单、操作方便，且其能够自适应地调节张紧力，不需要手动按照经验值调节，因而张紧装置的张紧效果更准确、更高效，具有出众的经济效益。

请继续参照图1至图3，以了解自适应张紧控制***的更多结构细节。

可选的，传感器用于检测张紧装置的受力值，并将该受力值发送至控制器K；控制器K根据上述受力值得到张紧装置的当前张紧力F。

需要说明的是，这里的受力值可以是弹簧力也可以是其他的受力值，只有通过受力值能够获得张紧装置的当前张紧力F即可，这里不做限定。

在本发明的本实施例中，张紧装置为液/气压式张紧装置，控制器K通过调节活塞杆31的支撑力以调节张紧装置的压力差额F1。液/气压式张紧装置能够直接利用履带1机构的液/气压动力，且液/气压动力稳定可靠，因此能更好地适应复杂的工作环境。

进一步的，在本实施例中，张紧装置包括张紧油缸3、电磁换向阀5、压力源P和液压油箱7；压力源P通过电磁换向阀5与张紧油缸3的无杆腔连接，张紧油缸3的有杆腔通过电磁换向阀5与液压油箱7连接；张紧油缸3内的活塞杆31与引导轮2连接，引导轮2与履带1传动连接。

如此，通过张紧油缸3能够将压力源P的压力用于调节活塞杆31作用于引导轮2上的压力，从而调节引导轮2上的张紧力。

进一步的，张紧装置还包括与控制器K电连接的电磁背压阀6；张紧油缸3的有杆腔依次通过电磁换向阀5、电磁背压阀6与液压油箱7连接；控制器K通过调节电磁背压阀6的开关量可以对张紧油缸3作用于引导轮2的力的大小进行调节。

从图中还可以看出，在本实施例中，传感器还包括第一压力传感器A和第二压力传感器B；第一压力传感器A与张紧油缸3的无杆腔连接，第二压力传感器B与张紧油缸3的有杆腔连接；

第一压力传感器A和第二压力传感器B分别采集当前张紧油缸3的进出口压力值，将各压力值传入控制器K，控制器K通过第一压力传感器A的压力值、第二压力传感器B的压力值计算出当前张紧油缸3当前的张紧力。

如此通过第一压力传感器A和第二压力传感器B的协同配合，能够更加精确地测定张紧油缸3的压力值，从而获得更加准确的当前张紧力F。

从图中还可以看出，在本实施例中，张紧装置还包括行走架4；张紧油缸3设置在行走架4上。具体的，张紧油缸3包括缸体32和活塞杆31，活塞杆31的一端可活动地设置在缸体32内，活塞杆31远离缸体32的端部与引导轮2连接；缸体32设置子行走架4上。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，张紧装置为弹簧式机械张紧装置，控制器K通过对弹簧的位移进行检测以获得当前张紧力F，控制器K通过调节弹簧的伸缩量以调节张紧装置的压力差额F1。如此，弹簧式机械张紧装置具有结构简单、成本低，维护便捷的特点。

从图中还可以看出，引导轮2包括轮体21、连接销轴22和支座23，轮体21通过连接销轴22可转动地设置在支座23上，其中张紧油缸3的活塞杆31与支座23连接。

使用时，其液压工作原理为：当履带1需要张紧时，电磁换向阀5置于左位，压力油通过电磁换向阀5进入张紧油缸3的后腔，驱动张紧油缸3活塞向前移动，推动引导轮2前行，从而使履带1张紧。张紧油缸3的前腔的液压油通过电磁换向阀5进入电磁背压阀6，通过调节电磁背压阀6的开关量可以对张紧油缸3作用于引导轮2的力的大小进行调节，从而达到调控张紧的目的，液压油经过背压阀进入液压油箱7。

当履带1需要放松时，电磁换向阀5切向右位，压力油通过电磁换向阀5进入张紧油缸3的前腔，驱动张紧油缸3活塞向后移动，引导轮2在外力作用下后退，从而使履带1放松。张紧油缸3的后腔的液压油通过电磁换向阀5进入电磁背压阀6，通过调节电磁背压阀6的开关量可以对张紧油缸3作用于引导轮2的力的大小进行调节，从而达到调控放松的目的，液压油经过背压阀进入油箱。

其控制方式为：通过环境识别***检测外部环境将数据读入张紧数据库I。张紧数据库I存储有各工况下对应的最优张紧力Fx的大数据。将环境识别***中所采集的数据与张紧数据库I中的标准数据进行对比，确认出当前环境所处的工况。判定当前工况所需的最优张紧力Fx。通过第一压力传感器A、第二压力传感器B采集当前张紧油缸3的进出口压力值，将压力值传入控制器K，控制器K通过第一压力传感器A、第二压力传感器B的压力值计算出当前张紧油缸3目前的张紧力F。然后控制器K将张紧数据库I所输入的最优张紧力Fx与当前张紧力F比较，计算出压力差额F1＝Fx-F。根据F1的大小对电磁背压阀6进行调节控制，从而使得张紧油缸3的张紧力达到最优的控制状态。

第二方面，本发明实施例提供一种张紧方法，张紧方法基于前述实施方式中任一项的自适应张紧控制***；张紧方法包括以下步骤：

工况检测装置H检测得到当前的工况数据，张紧数据库I将上述当前工况数据与张紧数据库I内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力Fx；

传感器与控制器K配合得到张紧装置的当前张紧力F；

控制器K将张紧数据库I的最优张紧力Fx与当前张紧力F比较，计算出压力差额F1；控制器K根据压力差额F1的大小对张紧装置进行调节控制，从而使得张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

进一步的，传感器还包括第一压力传感器A和第二压力传感器B；第一压力传感器A和第二压力传感器B分别采集当前张紧油缸3的进出口压力值，将各压力值传入控制器K，控制器K通过第一压力传感器A的压力值、第二压力传感器B的压力值计算出当前张紧油缸3当前的张紧力。

综上，本发明实施例提供了一种自适应张紧控制***和张紧方法，其至少具有以下优点：

可以根据当前环境工况进行自动调节张紧装置至理想的张紧力；

调节方便；

通过该控制***对张紧装置的控制，无论是张紧油缸3式的压力控制还是弹簧式张紧装置的弹簧伸缩长度控制均能到自适应调节的目的。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自适应张紧控制***，其用于通过引导轮调节履带的张紧，其特征在于，包括：

张紧装置、传感器、工况检测装置、张紧数据库和控制器；

所述工况检测装置与所述张紧数据库连接，所述张紧装置、所述传感器和所述张紧数据库均与所述控制器连接；

所述张紧数据库存储有各工况下对应的最优张紧力的大数据；

所述工况检测装置用于检测得到当前的工况数据，所述张紧数据库用于将上述当前工况数据与所述张紧数据库内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力；

所述传感器与所述控制器配合用于得到所述张紧装置的当前张紧力；

所述控制器将所述张紧数据库的最优张紧力与当前张紧力比较，计算出压力差额；所述控制器根据所述压力差额的大小对所述张紧装置进行调节控制，从而使得所述张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

2.根据权利要求1所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述传感器用于检测所述张紧装置的受力值，并将该受力值发送至所述控制器；所述控制器根据上述受力值得到所述张紧装置的当前张紧力。

3.根据权利要求1所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述张紧装置为弹簧式机械张紧装置，所述控制器通过对弹簧的位移进行检测以获得当前张紧力，所述控制器通过调节弹簧的伸缩量以调节所述张紧装置的压力差额。

4.根据权利要求1所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述张紧装置为液/气压式张紧装置，所述控制器通过调节活塞杆的支撑力以调节所述张紧装置的压力差额。

5.根据权利要求4所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述张紧装置包括张紧油缸、电磁换向阀、压力源和液压油箱；

所述压力源通过所述电磁换向阀与所述张紧油缸的无杆腔连接，所述张紧油缸的有杆腔通过所述电磁换向阀与所述液压油箱连接；

所述张紧油缸内的活塞杆与引导轮连接，所述引导轮与履带传动连接。

6.根据权利要求5所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述张紧装置还包括与所述控制器电连接的电磁背压阀；

所述张紧油缸的有杆腔依次通过所述电磁换向阀、所述电磁背压阀与所述液压油箱连接；

所述控制器通过调节所述电磁背压阀的开关量对所述张紧油缸作用于引导轮的力的大小进行调节。

7.根据权利要求5所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述传感器还包括第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器与所述张紧油缸的无杆腔连接，所述第二压力传感器与所述张紧油缸的有杆腔连接；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别采集当前所述张紧油缸的进出口压力值，将各压力值传入所述控制器，所述控制器通过所述第一压力传感器的压力值、所述第二压力传感器的压力值计算出当前所述张紧油缸当前的张紧力。

8.根据权利要求5所述的自适应张紧控制***，其特征在于：

所述张紧装置还包括行走架；

所述张紧油缸设置在所述行走架上。

9.一种张紧方法，其特征在于：

所述张紧方法基于权利要求1-8中任一项所述的自适应张紧控制***；所述张紧方法包括以下步骤：

所述工况检测装置检测得到当前的工况数据，所述张紧数据库将上述当前工况数据与所述张紧数据库内的标准工况数据对比，从而获得当前工况所需的最优张紧力；

所述传感器与所述控制器配合得到所述张紧装置的当前张紧力；

所述控制器将所述张紧数据库的最优张紧力与当前张紧力比较，计算出压力差额；所述控制器根据所述压力差额的大小对张紧装置进行调节控制，从而使得张紧装置的张紧力达到最优的控制状态。

10.根据权利要求9所述的张紧方法，其特征在于：

所述传感器还包括第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别采集当前张紧油缸的进出口压力值，将各压力值传入控制器，控制器通过第一压力传感器的压力值、第二压力传感器的压力值计算出当前张紧油缸当前的张紧力。

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