[发明专利]挖掘机负载自主识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程机械，尤其涉及一种挖掘机负载自主识别系统。

背景技术

挖掘机工作过程中，由于作业对象类型差别很大，挖掘机克服负载所需的 能量就明显不同。仅依靠操作人员对作业对象的主观判断是不够精确的，例如 松土挖掘时，不同的松软度的土壤要求的挖掘机输出功率也不同。因此手动调 节挖掘机功率模式和发动机的油门位置就有很大的盲目性，无法实现真正意义 上功率匹配的节能目的。

如果在挖掘过程中能自动判断当前的挖掘情况，调节发动机输出功率与当 前场地负载情况相适应，那么不仅可以降低操作人员的工作强度，而且能够做 到真正意义上功率匹配，降低燃油消耗。挖掘机作业是一个动态的循环过程， 基本以“挖掘-提升-回转-卸载”进行重复工作，整个液压系统压力也随之不断 变化。如图1所示，现阶段挖掘机的液压系统包括：铲斗油缸1、动臂油缸2、 斗杆油缸3、第一主阀4、第二主阀5、第三主阀6、第一主泵7和第二主泵8。 第一主泵7将液压油经第一主阀4和第二主阀5控制分别输入给铲斗油缸1和 动臂油缸2。第二主泵8将液压油经第三主阀6控制输入给斗杆油缸3。

现有挖掘机仅在第一主泵7和第二主泵8的出口安装第一压力传感器9和 第二压力传感器10，将采集到的压力值作为挖掘机工况的自动识别的依据。但 会出现以下问题：

(1)难以确定采集时间。因为挖掘机工作时，第一主泵7和第二主泵8的出口 压力会出现多次峰值。例如，在挖掘机刚启动时，第一主泵7和第二主泵8的 出口压力会出现多次峰值。或者由于挖掘范围太大，造成油缸顶死，也会使出 口压力剧增。

(2)由于操作人员操作不当，也会造成对第一主泵7和第二主泵8的出口压力 分析错误。例如，操作人员在几个工作循环内，没有进行挖掘，导致泵的出口 压力过小，不能反映实际挖掘所需功率。

总之，在现行的工程机械负载识别系统中，存在无法准确确定挖掘状态，导 致负载识别不精确，造成大量燃油损失和环境污染。

发明内容

本发明目的在于克服上述只有第一主泵7和第二主泵8的出口压力作为负载 判断依据存在的缺陷，提供一种挖掘机负载自主识别系统，该系统可供挖掘机 等工程机械使用，通过自主识别挖掘负载，确定发动机输出功率，安装方便， 它能提高作业工作效率，降低燃油消耗，减轻操作者的工作强度。

本发明的技术解决方案为：一种挖掘机负载自主识别系统，挖掘机的液压 系统包括：铲斗油缸、动臂油缸、斗杆油缸、第一主阀、第二主阀、第三主阀、 第一主泵和第二主泵。该挖掘机负载自主识别系统包括五个压力传感器、五个 模拟信号处理电路、控制芯片和D/A模块。其中，所述第一压力传感器通过第 一模拟信号处理电路接入控制芯片，第二压力传感器通过第二模拟信号处理电 路接入控制芯片，第三压力传感器通过第三模拟信号处理电路接入控制芯片， 第四压力传感器通过第四模拟信号处理电路接入控制芯片，第五压力传感器通 过第五模拟信号处理电路接入控制芯片，控制芯片和D/A模块相连。所述第一 压力传感器接入第一主泵的出口油路上，第二压力传感器接入第二主泵的出口 油路上，第三压力传感器接入铲斗油缸大腔与第一主阀相连的油路上，第四压 力传感器接入动臂油缸小腔与第二主阀相连的油路上，第五压力传感器接入斗 杆油缸大腔与第三主阀相连的油路上。

与现有技术相比，本发明有如下技术效果：

1.该系统结构简单、适用范围广，只需在铲斗油缸大腔、动臂油缸小腔、斗 杆油缸大腔、第一主泵和第二主泵的出口分别安装压力传感器，其避免了 一些根据安装角度传感器判断姿态带来的安装困难等问题。

2.该系统通用性强，可根据不同工程机械，重新制定控制策略训练样本，实 现负载识别。

3.该系统具有处理速度快，准确度高，体积小等特点。利用本发明提出的控 制方法，只需15秒的预挖过程后，便可以实时确定挖掘机所处于的工作 状态。

4.该系统可以有效避免人为对作业对象判断失误造成的燃油损失和制定功 率档位过低，造成的柴油机熄火。

附图说明

图1挖掘机液压回路示意图；

图2为压力传感器在各油缸液压回路安装图；

图3为负载识别系统电路原理图；

图4为模拟信号处理电路原理图；

图5为联想神经网络原理图；