液压挖掘机挖掘控制系统.docx

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液压挖掘机挖掘控制系统

本科生毕业设计（论文）

翻译资料

中文题目：

挖掘机底盘设计

英文题目：

Diggingcontrolsystemof

Hydraulicexcavator

学生姓名：

学号：

班级：

专业：

指导教师：

液压挖掘机挖掘控制系统

MasakazuHaga,WatanabeHiroshi,KazuoFujishima

摘要：

液压挖掘机的应用非常广泛，被用在各个领域。

它的多样性，便利和使用性质使它流行。

在不同类型的工作中，它通过液压来控制挖掘机，这在挖掘工作中占了很大比例。

当挖或平整地面时用反铲挖土机前部装置，动臂前端高度必须加以控制，以使铲斗齿尖可以水平移动。

本文介绍了一种我们提出的自动化水平挖掘控制方法。

通过使用这个控制系统，深度控制挖掘所用的方式，可以通过手动操作杆的操作来实现最大限度地减少重复性的工作，从而提高工作效率水平。

关键词：

挖掘控制;液压挖掘机

1.介绍

在当前严峻的经济环境下提高生产力，特别是在土建工程上是至关重要的。

由于其多功能性和便利性，液压挖掘机目前占主导地位。

在由液压控制的挖掘机，挖掘水平或整理表面工作，如准备住房地基，开发水田或管道的通道，海洋挖掘，都有很大的要求。

因此，提高机器的操控有助于提高工作效率并降低成本。

更深的设计自动控制系统，便于挖掘工作水品的提高。

本文详细介绍了设计自动控制系统的方法和好处。

2.液压挖掘机的构造

液压挖掘机主要由三部分组成：

底盘，上部回转平台和附件。

（参见图1）在上部回转平台上有旋转底盘。

液压挖掘机的前端反铲工作装置由三个主要部分组成：

动臂，手臂和铲斗。

液压挖掘机的操作杆装置是图。

2。

动臂，手臂臂，铲斗，摇摆，和移动的操作，是由安装在驾驶室的操作杆进行。

在前面的每个部件附件是由个别的液压缸（次）致动（参见图1），使动臂，手臂，和铲斗来形成特定运动。

因此，挖掘整理或平整地面表面时，使用反铲挖土机前端装置，动臂前端高度必须加以控制，以使挖斗齿提示可以水平移动。

一般液压挖掘机挖掘的循环工作如图3。

工作循环重复进行。

定位挖掘位置。

图3（b）挖掘水平位置。

图3（c）移动到让出位置。

图3（d）挖出的土壤。

图3（a）定位在挖掘位置。

液压挖掘机需要执行这些系列的顺利操作。

尤其是在那些需要在保持精细水平挖的掘工作或者挖掘目标深度要求高时。

并且，作为挖掘对象是砂土的，这不能进行像常规条件要求的液压挖掘。

图1.液压挖掘机的构成。

图2.液压挖掘机操纵杆控制模式。

图3.一般挖掘机的工作循环图。

3.发展过程

我们在开发过程中考虑了以下的概念。

典型的操纵应该感到自然。

现有的动臂高度，自动控制系统功能通过手动接通开关，当铲斗尖端到达所需的位置（深度）。

这意味着，机器操作员必须从手动到自动进行操作交替。

自动控制挖掘应比手动操作简单，并有效地限制到挖掘目标的深度。

新开发的前端工作装置控制系统模式提高了平滑度之间的手动和自动控制。

较简单的设备构成，对于自动控制，我们打算使系统尽可能简单，并且设计该控制系统基于常规液压系统。

4.自动深度控制

新的控制系统的基本操作原理如图4。

操作所需的挖掘深度为预先设定的。

该动臂的功能可以通过移动控制杆，可以手动操作直至铲斗尖端到达预先设定的挖掘深度。

系统控制器计算由位于各传感器发送的信号的铲斗尖端位置到装置的其他组成部分。

此外，该控制器计算铲斗响应于操作信号从臂和动臂的运动速度和方向。

当铲斗尖端预先设定的挖掘深度（进入缓冲区），控制器自动化地提供臂控制信号，使得铲斗尖端都无需操作模式就沿着预先设定的深度路线移动。

此功能是通过自动臂的运动控制来实现。

在这样的情况下，操作是从预先设定的深度挖掘上部区域，根据控制杆操作而移动。

在这样情况下，操作者移动控制杆挖掘深度大于预先设定的深度。

倾斜传感器被固定到主体上，以便它能够挖一个绝对水平的工作面，即使在机体倾斜的情况。

图4.自动挖掘深度控制的原则。

通过这个功能，挖掘的移动如图5所示。

图。

图5（a）显示出了动臂在操作运动接近预先设定的深度。

在此操作中，在上部区域中的动臂移动到预先设定的深度。

当铲斗接近预先设定的深度，吊杆根据所述动臂速度自动提高，并且获得水平平面。

当动臂穿过臂的垂直位置时，动臂从预先设定的深度根据手动操作杆操作向上移动，因为动臂不会自动在该自动控制降低。

图5（b）显示出了在动臂和动动臂下降操作所进行在同一时间内。

在这种情况下，控制单元使动臂下降操作信号的零点和输出悬臂上升信号到动臂的速度相匹配。

当动臂穿过臂垂直的位置，动臂下降操作的信号逐渐变得有效。

该动臂下降的速度是根据臂的速度自动地控制，以便不超过预先设定的深度，这有利于电平沿预先设定的深度挖掘。

因此，就有长久的挖掘操水平。

图5.限制挖掘区域的控制。

5.控制系统

该控制系统的概要如图示6。

在该系统中，以下部分是标准的液压挖掘机

图6.控制系统。

动臂和动臂角度传感器，用于检测起重动臂角度的上部回转平台的角度，其检测臂的起重臂的角度;铲斗液压缸行程传感器检测上述铲斗油缸的行程长度，先导压力传感器，其检测所述操作信号;角度倾斜传感器，其检测所述上部回转平台倾斜至来回;控制单元，操作面板，每个设置开关，电磁阀亲正比于先导压力。

电磁比例阀阀块位于先导控制阀之间主控制阀。

它纠正了先导控制阀的油压控制计算值。

当深度挖掘有限的控制不被操作时，或者当铲斗超出预先设定的极限深度时，电磁比例阀不能正确的改变先导控制阀的油压。

只有当铲斗接近预先设定的深度时自动控制，电磁比例阀才来校正油压。

6.使用外部基准面来控制目标深度

挖掘工作中，如准备房屋基础和土地复垦需要统一的深度挖掘，同时需要连续移动的液压挖掘机。

在工作位与不平坦的地面，当机体高度的变化随机体的运动也难以形成同一深度平面时，可以通过使用机身上基准面区域来平衡。

因此，为了使控制深度挖掘更加有效，我们引入了外部基准面方法，可以把外部基准电平面设置为目标深度。

作为外部基准面，我们使用了常用的激光发射器，这在调查中是很受欢迎的。

图7.使用外部基准面来设置目标深度

原理如图.7。

操作者移动前面的附件，以便前端装置的基准电平设置点调整到外部标准高度。

控制单元从外部基准面计算和存储HF高度在机体的基准电平。

操作员输入的目标深度小于使用操作面板外部基准水平。

第一次设置完成后，我们可以假设有限的挖掘深度有限的控制是有效的。

在有些情况下机身高度变化的身体动作去挖掘，运营商调整前端装置到外部基准面的基准电平设置点。

该控制单元然后重新计算和存储的外部基准面的高度HF的机身基准面一次。

控制单元在控制挖掘深度的基础上，新计算出外部基准高度HF。

这种重复的操作可能使挖掘在来自外部的基准电平控制的区域内，即使该高度由机体的移动而改变。

以往，在这样的工作场所，挖掘工作和需要调查深度。

这个有限深度挖掘的控制使用外部基准面使得有可能通过补充工作人员，以减少深度测量工作。

图8.在使用激光发射器的外部基准电平设置。

外部基准电平使用一个激光发射器和激光的设置，发射机被显示在图8和9。

在这里我们使用一个激光发射器作为案例外部基准面，我们固定激光接收器的基准电平设置位置前的附件。

操作者通过使用该接收器和确认收到激光外部基准水平面。

使用激光发射器使得可以设置外部基准电平，变得容易和精确。

7.测试结果和研究

挖掘水平测试结果：

图.10显示了挖掘测试，一个HY的结果。

使用激光发射器作为外部基准面液压挖掘机（12万吨级）的测设装置。

挖掘距离为16μm。

由于在机身的移动范围内。

试验参数是外部基准面2.2和2.6微米的预置深度。

测试结果：

图.4。

测试结果显示，。

该测量结果是从16米的距离开始挖掘调查的。

实际挖掘深度为目标深度为10厘米的范围内。

从这一结果中，深度挖掘使用外部基准来控制挖掘水平得到证实。

图9.激光发射器

图10.使用外部基准水平挖掘试验结果

用户测试：

下水道地下建筑是主要的建设工程，施工的方法如图.11，作业现场的情况示如图12和13。

挖掘下水道地下建筑需要一个缓坡（见图11）。

在这种情况下，激光光束被预先给定在目标梯度的坐标。

外部基准级别被更新的时候，是液压挖掘机动先前提到的方法。

图11.下水道地下建筑施工中用的深度挖掘的控制。

图12.下水道地下建筑施工中用的深度挖掘有限控制（a）。

图12.下水道地下建筑施工中用的深度挖掘有限控制（b）

在这种挖掘方法中，水平面之间有一个小深度的差异。

由于斜坡通常约为0.1±1％的坡度，深度差异不应构成在工作现场问题。

8.结论

该液压挖掘机具有一个板上深度挖掘控制装置，用于改进水平挖掘工作效率而开发的。

此功能使水平挖掘工作更容易，测量工作更容易，并实现了节约挖掘工作。

这仍然是用几个单位的新产品在市场上，因此应被认为是仍处于发展的初级阶段。

然而，随着我们的承诺，我们对持续发展，采取措施，进一步改善的政策，会考虑到工作现场的全部需求。

参考文献

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