CN115288232B - 一种轮式挖掘机转向控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式挖掘机转向控制装置及其方法，包括控制器、转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀，控制器分别与转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀电气连接；前桥接近开关一安装在轮式挖掘机的前桥上，后桥接近开关二安装在轮式挖掘机的后桥上，转向开关安装在轮式挖掘机上；本发明能实现转向方向的切换，保证了轮式挖掘机方向盘的转向与轮式挖掘机的转向方向一致，在狭窄空间还能实现四轮转向及蟹形转向，减小了转弯半径。通过复位开关能实现转向方向的初始化，快速进行调整。

Description

一种轮式挖掘机转向控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种轮式挖掘机转向控制装置及其方法，属于轮式挖掘机控制技术领域。

背景技术

近年来，随着我国城镇化建设步伐的加快，国家对交通运输、建筑和水利工程等领域工程建设量的加大，全国各地对具备物料搬运和卸货等功能的工程机械需求也越来越多。轮式液压挖掘机是以轮胎作为行走部件的挖掘机械。轮式液压挖掘机行走速度快,可以在道路上行驶,能远距离自行转场，具有机动、灵活和高效的特点。近年来，随着我国城镇化建设步伐的加快，轮式液压挖掘机的需求量不断的增长。

目前，轮式液压挖掘机均采用前轮转向，如果轮式液压挖掘机上车旋转180°，此时前轮变成后轮，转向方向与方向盘相反。特别是大型轮挖带有前后支腿，需要更大的转向半径。

轮式液压挖掘机均采用前轮转向，有如下缺点：

（1）轮式挖掘机采用前轮转向，上车回转180°后，前轮变后轮，转向的方向和打方向盘的方向相反，容易导致操作失误。

（2）轮式挖掘机通常采用支腿作为稳定支撑，加上支腿之后，转弯半径增大，限制了在狭小空间里面工作的灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轮式挖掘机转向控制装置及其方法。

为达到上述目的，本发明提供一种轮式挖掘机转向控制装置，包括控制器、转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀，控制器分别与转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀电气连接；

前桥接近开关一安装在轮式挖掘机的前桥上，后桥接近开关二安装在轮式挖掘机的后桥上，转向开关安装在轮式挖掘机上；

换向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，换向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的转向泵，换向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

蟹形转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，蟹形转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，蟹形转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

四轮转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，四轮转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，四轮转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸。

优先地，转向开关包括转向切换开关、蟹形转向开关和四轮转向开关，控制器分别与转向切换开关、蟹形转向开关和四轮转向开关电气连接；

转向模式包括后轮转向模式、蟹形转向模式和四轮转向模式，

若打开转向切换开关则切换到后轮转向模式，若打开蟹形转向开关则切换到蟹形转向模式，若打开四轮转向开关则切换到四轮转向模式。

优先地，包括复位开关，复位开关和控制器电气连接，复位开关安装在轮式挖掘机上。

一种轮式挖掘机转向控制方法，采用上述任一项所述的轮式挖掘机转向控制装置作为执行主体，实现以下步骤：

1）轮式挖掘机上电后，调用控制器存储的上一次转向开关的信号，转向开关的信号包括转向切换开关的状态、蟹形转向开关的状态和四轮转向开关的状态；

2）控制器检测当前实际转向开关的信号，将实际转向开关的信号与控制器存储的上一次转向开关的信号进行比较，控制器判断当前实际转向开关的信号和存储的上一次转向开关的信号是否一致；

若一致则控制器继续打开上一次转向开关的信号对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀，结束运行；

若不一致，则控制器获取检测前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，进入步骤3）。

优先地，3）若控制器同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，则此时轮式挖掘机的前后轮同时在中位，表示控制器当前检测的转向模式有效；

4）若转向模式有效，则表示转向模式切换成功，将当前的转向模式存储到控制器；

5）控制器控制当前转向模式对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀动作，完成转向模式切换。

优先地，步骤3）中，还包括以下步骤：

步骤31），若控制器没有同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，出现轮式挖掘机的前后轮无法同时调整到中位的情况，则控制器发送复位确认信号；

步骤32），控制器控制四轮转向电磁阀工作，轮式挖掘机的四轮转向；

步骤33），控制器检测后桥接近开关二的信号；

步骤34），控制器判断后桥接近开关二的状态和轮式挖掘机的后轮是否处于中位。

优先地，若控制器判断轮式挖掘机的后轮在中位状态，将后桥接近开关二的状态发给仪表，仪表显示后轮在中位状态，清除复位确认信号，进入步骤35）；

若控制器未检测到后桥接近开关二的信号或轮式挖掘机的后轮未处于中位，则执行步骤33）；

35）四轮转向电磁阀停止工作，轮式挖掘机只进行前轮转向；

36）控制器采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号；

若控制器均没有采集到四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，则表示轮式挖掘机现在处于前轮转向模式，循环采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，直到控制器采集到四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中一个，进入步骤37）；

37）若控制器采集到了四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中一个，则此时控制器采集前桥接近开关一的信号并判断前桥接近开关一的状态；

若控制器没有采集到前桥接近开关一的信号或轮式挖掘机的前后轮未处于中位位置，则表示轮式挖掘机一直处于前轮转向模式，控制器循环采集前桥接近开关一的信号，直到控制器采集到了前桥接近开关一的信号，进入步骤38）；

38）若控制器采集到了前桥接近开关一的信号且轮式挖掘机的前后轮处于中位位置，则控制器发给仪表进行状态显示，完成转向模式切换。

优先地，步骤3）中，按下复位开关；

控制器将复位开关的信号发给仪表，并进行展示；

在仪表上确认复位开关的信号。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供的一种轮式挖掘机转向控制系统及控制方法，当上车转180度后，能实现转向方向的切换，保证了轮式挖掘机方向盘的转向与轮式挖掘机的转向方向一致，在狭窄空间还能实现四轮转向及蟹形转向，减小了转弯半径。通过复位开关能实现转向方向的初始化，快速进行调整。

通过控制器控制各个电磁阀实现转向模式切换，控制器存储当前的转向模式，当出现关机或者突然断电，下次上电还能按照上次的状态继续执行，并且也能根据新的操作，进行自动模式切换；

当出现前轮始终无法同时在中位时，打开复位开关，需要通过仪表进一步进行安全操作来确认是否进行复位操作，增加了系统安全性，控制器先判断后桥接近开关二的信号和后轮在中位，又通过前轮的前桥接近开关一实现了转向模式的自动切换；

通过仪表对前后轮状态的显示和操作的安全确认，进一步提高了系统设置的效率。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明完成转向模式切换的流程图；

图3是本发明完成转向模式切换的流程图。

附图标记含义，1-控制器；2-前桥接近开关一；3-后桥接近开关二；4-转向切换开关；5-蟹形转向开关；6-四轮转向开关；7-复位开关；8-换向电磁阀；9-蟹形转向电磁阀；10-四轮转向电磁阀；11-仪表。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明，若本发明实施例中有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)，则其仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系和运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若在本发明中涉及“一”和“二”等的描述，则其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”和“二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种轮式挖掘机转向控制系统及控制方法。

本发明实现所采用的技术方案具体为：

一种轮式挖掘机转向控制装置，其特征在于，包括控制器、转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀，控制器分别与转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀电气连接；

前桥接近开关一安装在轮式挖掘机的前桥上，后桥接近开关二安装在轮式挖掘机的后桥上，转向开关安装在轮式挖掘机上；

换向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，换向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的转向泵，换向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

蟹形转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，蟹形转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，蟹形转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

四轮转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，四轮转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，四轮转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸。

打开转向切换开关是后轮转向模式、打开蟹形转向开关是蟹形转向模式、打开四轮转向开关是四轮转向模式；

控制器通过CAN总线与仪表进行电气连接。

为使本发明实施例更加清晰，下面将结合附图对本发明的技术方案进行描述。一种轮式挖掘机转向控制方法，如图2所示：

1）轮式挖掘机上电后，调用控制器存储的上一次转向开关的信号，转向开关的信号包括转向切换开关、蟹形转向开关、四轮转向开关的状态，控制器存储转向切换开关、蟹形转向开关、四轮转向开关的状态可以防止在轮式挖掘机突然关机或者断电情况下导致行驶状态无法识别的问题，轮式挖掘机能继续采用上次的转向方式进行转向；

2）控制器检测当前实际转向开关的信号，将转向开关的信号与控制器存储的上一次转向开关的信号进行比较，控制器判断当前实际转向开关的信号和存储的上一次转向开关的信号是否一致；

如果一致则控制器继续打开上一次转向开关的信号对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀，结束运行；

如果不一致，则控制器检测前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，进入步骤3）；

转向状态包括后轮转向模式、蟹形转向模式和四轮转向模式；

3）若控制器同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，则此时轮式挖掘机的前后轮同时在中位，表示控制器当前检测的转向模式有效，进入步骤4）；

4）若当前的转向模式有效，则表示转向模式切换成功，将当前的转向模式存储到控制器；

5）控制器控制当前转向模式对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀动作，完成转向模式切换。

如图3所示：

31）当控制器没有同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，出现轮式挖掘机的前后轮胎无法同时调整到中位的情况时，表示控制器无法完成转向模式切换，需要通过控制器采集复位开关的信号；

为了防止误操作，控制器会把检测到的复位开关的信号发给仪表，需要在仪表上面进行复位操作的进一步确认；

32）当控制器通过CAN总线收到仪表发来的复位确认信号之后，控制器控制四轮转向电磁阀进行四轮转向；

33）控制器会先检测后桥接近开关二的信号；

34）控制器判断后桥接近开关二的状态和轮式挖掘机的后轮是否处于中位状态；

若控制器判断轮式挖掘机的后轮在中位状态，会把后桥接近开关二的状态发给仪表，仪表上显示后轮在中位状态，此时需要关闭复位开关或清除复位确认信号，进入步骤35）；

若控制器未检测到后桥接近开关二的信号或轮式挖掘机的后轮未处于中位，则执行步骤33）；

35）当仪表显示后轮中位状态后，控制器不输出控制四轮转向电磁阀，四轮转向电磁阀停止工作，只进行前轮转向；

36）控制器采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，若控制器均没有采集到四轮转向开关和蟹形转向开关两个开关的信号，则表示轮式挖掘机现在处于前轮转向模式，循环采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，直到控制器采集到四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中的一个，进入步骤37）；

37）如果控制器采集到了四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中的一个，则此时控制器采集前桥接近开关一的信号并判断前桥接近开关一的状态；

若控制器没有采集到前桥接近开关一的信号或轮式挖掘机的前后轮未处于中位位置，则表示轮式挖掘机一直处于前轮转向模式，控制器循环采集前桥接近开关一的信号，直到控制器采集到了前桥接近开关一的信号，进入步骤38）；

38）如果控制器采集到了前桥接近开关一的信号且轮式挖掘机的前后轮处于中位位置，则控制器发给仪表进行状态显示，完成转向模式切换。

控制器1、前桥接近开关一2、后桥接近开关二3、转向切换开关4、蟹形转向开关5、四轮转向开关6、复位开关7、换向电磁阀8、蟹形转向电磁阀9、四轮转向电磁阀10和仪表11上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。

本发明提供的一种轮式挖掘机转向控制系统及控制方法，当上车转180度后，能实现转向方向的切换，保证了轮式挖掘机方向盘的转向与轮式挖掘机的转向方向一致，在狭窄空间还能实现四轮转向及蟹形转向，减小了转弯半径。通过复位开关能实现转向方向的初始化，快速进行调整。

通过控制器控制各个电磁阀实现转向模式切换，控制器存储当前的转向模式，当出现关机或者突然断电，下次上电还能按照上次的状态继续执行，并且也能根据新的操作，进行自动模式切换；

当出现前轮始终无法同时在中位时，打开复位开关，需要通过仪表进一步进行安全操作来确认是否进行复位操作，增加了系统安全性，控制器先判断后桥接近开关二的信号和后轮在中位，又通过前轮的前桥接近开关一实现了转向模式的自动切换；

通过仪表对前后轮状态的显示和操作的安全确认，进一步提高了系统设置的效率。

后轮转向:轮挖上车旋转180°后，前轮变为后轮，转向轮变成后轮。

四轮转向：四个轮胎实现同时转向，前轮跟随方向盘转向，后轮方向与前轮相反。

蟹形转向：前后轮同方向转向。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轮式挖掘机转向控制装置，其特征在于，包括控制器、转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀，控制器分别与转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀电气连接；

前桥接近开关一安装在轮式挖掘机的前桥上，后桥接近开关二安装在轮式挖掘机的后桥上，转向开关安装在轮式挖掘机上；

换向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，换向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的转向泵，换向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

蟹形转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，蟹形转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，蟹形转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

四轮转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，四轮转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，四轮转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

控制器检测当前实际转向开关的信号，将实际转向开关的信号与控制器存储的上一次转向开关的信号进行比较，控制器判断当前实际转向开关的信号和存储的上一次转向开关的信号是否一致；

若一致则控制器继续打开上一次转向开关的信号对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀，结束运行；

若不一致，则控制器获取检测前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，若控制器同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，则此时轮式挖掘机的前后轮同时在中位，表示控制器当前检测的转向模式有效；

若转向模式有效，则表示转向模式切换成功，将当前的转向模式存储到控制器；

控制器控制当前转向模式对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀动作，完成转向模式切换。

2.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机转向控制装置，其特征在于，转向开关包括转向切换开关、蟹形转向开关和四轮转向开关，控制器分别与转向切换开关、蟹形转向开关和四轮转向开关电气连接；

转向模式包括后轮转向模式、蟹形转向模式和四轮转向模式，

若打开转向切换开关则切换到后轮转向模式，若打开蟹形转向开关则切换到蟹形转向模式，若打开四轮转向开关则切换到四轮转向模式。

3.根据权利要求1所述的一种轮式挖掘机转向控制装置，其特征在于，包括复位开关，复位开关和控制器电气连接，复位开关安装在轮式挖掘机上。

4.一种轮式挖掘机转向控制方法，其特征在于，采用轮式挖掘机转向控制装置作为执行主体，所述轮式挖掘机转向控制装置包括：控制器、转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀，控制器分别与转向开关、前桥接近开关一、后桥接近开关二、换向电磁阀、蟹形转向电磁阀和四轮转向电磁阀电气连接；

前桥接近开关一安装在轮式挖掘机的前桥上，后桥接近开关二安装在轮式挖掘机的后桥上，转向开关安装在轮式挖掘机上；

换向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，换向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的转向泵，换向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

蟹形转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，蟹形转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，蟹形转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

四轮转向电磁阀安装在轮式挖掘机的底盘上，四轮转向电磁阀的进口连通轮式挖掘机的中央回转接头，四轮转向电磁阀的出口连通轮式挖掘机的转向油缸；

所述轮式挖掘机转向控制方法包括以下步骤：

1）轮式挖掘机上电后，调用控制器存储的上一次转向开关的信号，转向开关的信号包括转向切换开关的状态、蟹形转向开关的状态和四轮转向开关的状态；

2）控制器检测当前实际转向开关的信号，将实际转向开关的信号与控制器存储的上一次转向开关的信号进行比较，控制器判断当前实际转向开关的信号和存储的上一次转向开关的信号是否一致；

若一致则控制器继续打开上一次转向开关的信号对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀，结束运行；

若不一致，则控制器获取检测前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，进入步骤3）；

3）若控制器同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，则此时轮式挖掘机的前后轮同时在中位，表示控制器当前检测的转向模式有效；

4）若转向模式有效，则表示转向模式切换成功，将当前的转向模式存储到控制器；

5）控制器控制当前转向模式对应的换向电磁阀、蟹形转向电磁阀或四轮转向电磁阀动作，完成转向模式切换。

5.根据权利要求4所述的一种轮式挖掘机转向控制方法，其特征在于，

步骤3）中，还包括以下步骤：

步骤31），若控制器没有同时检测到前桥接近开关一的信号和后桥接近开关二的信号，出现轮式挖掘机的前后轮无法同时调整到中位的情况，则控制器发送复位确认信号；

步骤32），控制器控制四轮转向电磁阀工作，轮式挖掘机的四轮转向；

步骤33），控制器检测后桥接近开关二的信号；

步骤34），控制器判断后桥接近开关二的状态和轮式挖掘机的后轮是否处于中位。

6.根据权利要求5所述的一种轮式挖掘机转向控制方法，其特征在于，步骤3）中，还包括以下步骤：

若控制器判断轮式挖掘机的后轮在中位状态，将后桥接近开关二的状态发给仪表，仪表显示后轮在中位状态，清除复位确认信号，进入步骤35）；

若控制器未检测到后桥接近开关二的信号或轮式挖掘机的后轮未处于中位，则执行步骤33）；

步骤35）四轮转向电磁阀停止工作，轮式挖掘机只进行前轮转向；

步骤36）控制器采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号；

若控制器均没有采集到四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，则表示轮式挖掘机现在处于前轮转向模式，循环采集四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号，直到控制器采集到四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中一个，进入步骤37）；

步骤37）若控制器采集到了四轮转向开关的信号和蟹形转向开关的信号其中一个，则此时控制器采集前桥接近开关一的信号并判断前桥接近开关一的状态；

若控制器没有采集到前桥接近开关一的信号或轮式挖掘机的前后轮未处于中位位置，则表示轮式挖掘机一直处于前轮转向模式，控制器循环采集前桥接近开关一的信号，直到控制器采集到了前桥接近开关一的信号，进入步骤38）；

步骤38）若控制器采集到了前桥接近开关一的信号且轮式挖掘机的前后轮处于中位位置，则控制器发给仪表进行状态显示，完成转向模式切换。

7.根据权利要求4所述的一种轮式挖掘机转向控制方法，其特征在于，

步骤3）中，按下复位开关；

控制器将复位开关的信号发给仪表，并进行展示；

在仪表上确认复位开关的信号。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求4至7中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至7中任一项所述方法的步骤。