抓料機(jī)屬具觸底自動提升系統(tǒng)及智能控制技術(shù)研究

摘要：根據(jù)現(xiàn)有抓料機(jī)在抓取散裝物料時因?qū)倬哂|底而造成屬具和相關(guān)器物損壞問題，在分析抓料機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種抓料機(jī)屬具觸底自動提升系統(tǒng)和屬具觸底自動提升智能控制技術(shù)，有效解決了抓料機(jī)在抓料過程中屬具觸底問題。

關(guān)鍵詞：抓料機(jī)；屬具觸底；自動提升；智能控制

0" "引言

現(xiàn)有的抓料機(jī)在抓取散裝物料時，當(dāng)被抓取的物料靠近貨船料倉、火車及卡車等運(yùn)輸工具的貨廂底板時，抓料屬具很容易與底板碰撞，存在抓破底板的風(fēng)險。尤其是在貨船卸貨時，如果抓破船體底部，會造成更大的損失和風(fēng)險。

為了在抓料的同時不抓破底板，需要操作人員時刻調(diào)整抓料屬具的高度以及閉合程度，這對操作人員的操作水平要求很高。在需要反復(fù)進(jìn)行抓料的情況下，操作人員的勞動強(qiáng)度很高。抓料時屬具是否觸底，需要由操作人員通過目視或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，存在操作人員判斷錯誤的問題。

基于此，需要設(shè)計(jì)一種屬具觸底自動提升系統(tǒng)，用以解決在抓料的過程中，屬具已經(jīng)觸底或者卡滯，且不需人為提升屬具的情況下，自動解決屬具提升問題。

1" "抓料機(jī)結(jié)構(gòu)

抓料機(jī)主要結(jié)構(gòu)由屬具18、動臂19、斗桿20、底盤21、回轉(zhuǎn)平臺22、駕駛室23等組成，其中抓料機(jī)構(gòu)主要由屬具18、動臂19、斗桿20組成，抓料機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

動臂19的下端鉸接在回轉(zhuǎn)平臺22上，動臂19的上端與斗桿20上端鉸接，動臂19與回轉(zhuǎn)平臺22之間設(shè)有動臂缸，斗桿20的下端與屬具18鉸接，斗桿20與動臂19之間安裝有斗桿缸，屬具18上安裝有屬具缸。

使用屬具時，動臂缸控制動臂19的升降，斗桿缸控制斗桿20的前伸和回收，屬具缸控制屬具18的打開和閉合。常用的屬具有蓮花爪、貝殼斗等。駕駛室23一般選用升降駕駛室，以方便查看和操縱屬具作業(yè)。

2" "屬具觸底自動提升系統(tǒng)組成及工作原理

2.1" "屬具觸底自動提升系統(tǒng)組成

屬具觸底自動提升系統(tǒng)主要由屬具缸1、壓力傳感器2、第一主閥3、第二主閥4、動臂缸5、第一比例減壓閥6、第二比例減壓閥7、第三比例減壓閥8、第四比例減壓閥9、先導(dǎo)液壓源10、控制器11、第一先導(dǎo)手柄12、第二先導(dǎo)手柄13、主液壓油箱14、第一液壓泵15、第二液壓泵16、動力源17、屬具18組成，如圖2所示。

2.2" "屬具觸底自動提升系統(tǒng)工作原理

第一比例減壓閥6、第二比例減壓閥7分別與第一主閥3的兩側(cè)相連接，用于驅(qū)動第一主閥3的閥芯移動，第三比例減壓閥8、第四比例減壓閥9分別與第二主閥4的兩側(cè)相連接，分別用于驅(qū)動第二主閥4的閥芯移動。

控制器11分別與第一比例減壓閥6、第二比例減壓閥7、第三比例減壓閥8、第四比例減壓閥9以及壓力傳感器2通信連接。先導(dǎo)液壓源10分別與第一比例減壓閥6、第二比例減壓閥7、第三比例減壓閥8以及第四比例減壓閥9相連接。

當(dāng)?shù)诙壤郎p壓閥7輸出先導(dǎo)壓力油驅(qū)動第一主閥3的閥芯右位工作時，使得屬具缸1的無桿腔進(jìn)油、有桿腔回油，屬具18執(zhí)行抓料動作；當(dāng)?shù)谝槐壤郎p壓閥6輸出先導(dǎo)壓力油驅(qū)動第一主閥3的閥芯左位工作時，使得屬具缸1的有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油，屬具18取消抓料動作。

壓力傳感器2設(shè)置于屬具缸1和主閥3之間的進(jìn)油油路上，用于采集屬具缸1無桿腔工作時的油壓。控制器11根據(jù)檢測到的壓力傳感器2的壓力信號和第二比例減壓閥7對第一主閥3有無輸出先導(dǎo)壓力信號，判斷屬具18的工作狀態(tài)，即是否執(zhí)行抓料動作。

當(dāng)?shù)谒谋壤郎p壓閥9輸出先導(dǎo)壓力油驅(qū)動第二主閥4的閥芯左位工作時，使得動臂缸5的無桿腔進(jìn)油、有桿腔回油，實(shí)現(xiàn)舉升動作；當(dāng)?shù)谌壤郎p壓閥8輸出先導(dǎo)壓力油驅(qū)動第二主閥4的閥芯右位工作時，使得動臂缸5的有桿腔進(jìn)油、無桿腔回油，實(shí)現(xiàn)回收動作。

第二先導(dǎo)手柄13與控制器11通信連接，操作者通過第二先導(dǎo)手柄13向控制器11發(fā)出第三比例減壓閥8和第四比例減壓閥9的動作指令，即第二先導(dǎo)手柄13通過控制器11控制動臂19動作，因此控制器11通過檢測第二先導(dǎo)手柄13的信號，即可判斷動臂19是否正在上下動作。

第一先導(dǎo)手柄12與控制器11通信連接，操作者通過第一先導(dǎo)手柄12向控制器11發(fā)出第一比例減壓閥6和第二比例減壓閥7的動作指令，即第一先導(dǎo)手柄12通過控制器11控制屬具18動作，因此控制器11通過檢測第一先導(dǎo)手柄12的信號，即可判斷屬具18是否正在抓取物料。

3" "屬具觸底自動提升智能控制技術(shù)

當(dāng)控制器11檢測到壓力傳感器2的壓力信號高于預(yù)設(shè)壓力值、且控制器11檢測到第二比例減壓閥7對第一主閥3有輸出先導(dǎo)壓力信號時，說明屬具18在進(jìn)行抓料操作，同時利用控制器11對第一先導(dǎo)手柄12上的信號進(jìn)行檢測。

若檢測到有先導(dǎo)壓力信號時，說明已人為控制動臂19提升。由于設(shè)定人為操作優(yōu)先，那么此時控制器11不主動控制動臂提升。若控制器11檢測到無先導(dǎo)壓力信號時，說明無人為控制動臂提升，則控制器11向第四比例減壓閥9輸入一個電信號，第四比例減壓閥9輸出先導(dǎo)壓力油，推動第二主閥4的閥芯移動，使得動臂19按預(yù)設(shè)時間提升，以脫離工作面。

當(dāng)控制器11檢測到壓力傳感器2的壓力信號高于預(yù)設(shè)壓力值，且控制器11檢測到第二比例減壓閥7對第一主閥3無輸出先導(dǎo)壓力信號時，說明屬具18已抓取有物料，并且此時不再繼續(xù)進(jìn)行抓料操作，同時利用控制器11對第一先導(dǎo)手柄12上的信號進(jìn)行檢測。

若控制器11檢測到有輸出先導(dǎo)壓力信號時，說明已經(jīng)人為控制動臂提升，由于設(shè)定人為操作優(yōu)先，控制器不主動控制動臂19提升；若控制器11檢測到無輸出先導(dǎo)壓力信號，說明動臂19無動作，則判定屬具處于懸停狀態(tài)，此時作為干擾項(xiàng)，控制器11不主動控制動臂提升。

4" "結(jié)束語

本文針對現(xiàn)有抓料機(jī)在抓料過程中存在屬具觸底問題，提出了一個解決方案，結(jié)合電器元件強(qiáng)大功能對液壓系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。

在屬具觸底且無人為對動臂提升情況下，通過控制器主動控制使得動臂按預(yù)設(shè)時間提升，進(jìn)而使屬具底端脫離工作面。本文通過工程機(jī)械的智能化控制有效解決了抓料機(jī)在抓料過程中屬具觸底問題，具有較高的推廣應(yīng)用價值。