矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411666272.5 | 申请日 | 2024-11-20 |
| 公开(公告)号 | CN119664760A | 公开(公告)日 | 2025-03-21 |
| 申请人 | 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿; 中国矿业大学; 徐州徐工筑路机械有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 曹勇; 张建华; 王桂林; 颜杰; 焦晓亮; 张禹; 周伟; 陆翔; 马世同; 刘宏良; 周煜森; | 第一发明人 | 曹勇 |
| 权利人 | 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿,中国矿业大学,徐州徐工筑路机械有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿,中国矿业大学,徐州徐工筑路机械有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：内蒙古自治区 | 城市 | 当前专利权人所在城市：内蒙古自治区鄂尔多斯市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇 | 邮编 | 当前专利权人邮编：010300 |
| 主IPC国际分类 | F15B21/08 | 所有IPC国际分类 | F15B21/08 ; F15B19/00 ; E01C23/088 ; B62D5/06 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京康信知识产权代理有限责任公司 | 专利代理人 | 曾红芳; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统，涉及矿业设备技术领域，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统包括：信息采集单元，信息采集单元用于采集冷再生机的机械状态信息，机械状态信息至少包括： 马 达速度信息、铣刨深度信息、前轮 角 度信息、后轮角度信息；控制单元，控制单元与信息采集单元电性连接，控制单元根据机械状态信息生成控制 信号 ；减速单元，减速单元与控制单元电性连接，控制单元基于 控制信号 控制减速单元执行减速作业，解决了 现有技术 中冷再生机高速转弯铣刨时容易造成损伤的问题。 | ||
| 权利要求 | 1.一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统技术领域[0001] 本发明涉及矿业设备技术领域，具体而言，涉及一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统。 背景技术[0002] 冷再生机作为工程机械的重要组成部分，矿上的复杂恶劣工况对于冷再生机提出更高的要求，比如安全性高、动力强大、稳定可靠等。矿用冷再生机需要高效率快速的对矿卡的车轮印进行铣刨，整车工作速度较快。高速转弯铣刨时，随着铣刨深度越深，会对转子侧板造成不可逆损坏，同时影响整车安全。 发明内容[0003] 本发明的主要目的在于提供一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统，以解决现有技术中冷再生机高速转弯铣刨时容易造成损伤的问题。 [0004] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统。矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统包括：信息采集单元，信息采集单元用于采集冷再生机的机械状态信息，机械状态信息至少包括：马达速度信息、铣刨深度信息、前轮角度信息、后轮角度信息；控制单元，控制单元与信息采集单元电性连接，控制单元根据机械状态信息生成控制信号；减速单元，减速单元与控制单元电性连接，控制单元基于控制信号控制减速单元执行减速作业。 [0007] 进一步地，控制单元还包括：判断模块，判断模块用于判断分析结果是否大于预设值；确定模块，确定模块用于在确定分析结果大于预设值的情况下，生成控制信号。 [0008] 进一步地，行走泵比例电磁阀组件包括：后退比例电磁阀，后退比例电磁阀与控制单元电性连接，控制单元基于控制信号控制后退比例电磁阀的阀门开合度缩小，以控制后退行走泵的转速降低。 [0009] 进一步地，行走泵比例电磁阀组件包括：前进比例电磁阀，前进比例电磁阀与控制单元电性连接，控制单元基于控制信号控制前进比例电磁阀的阀门开合度缩小，以控制前进行走泵的转速降低。 [0011] 进一步地，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统还包括：操控单元，操控单元与控制单元电性连接，操控单元用于获取操控指令，控制单元基于操控指令控制控制开关模块打开或闭合。 [0012] 进一步地，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统还包括：手柄，手柄与控制单元电性连接，操作手柄可控制冷再生机执行转向动作。 [0013] 进一步地，信息采集单元包括：马达速度传感器，马达速度传感器用于采集冷再生机的马达速度信息；铣刨深度传感器，铣刨深度传感器用于采集冷再生机的铣刨深度信息；前轮角度传感器，前轮角度传感器用于采集冷再生机的前轮角度信息；后轮角度传感器，后轮角度传感器用于采集冷再生机的后轮角度信息。 [0014] 应用本发明的技术方案，通过信息采集单元采集的机械状态信息，包括马达速度信息、铣刨深度信息、前轮角度信息、后轮角度信息等，控制单元能够生成精确的控制信号，从而实现对减速单元的精确控制，这有助于提高施工的效率和质量控制，使得转弯铣刨自减速系统可以满足冷再生机根据不同深度、不同角度铣刨施工时自动调控铣刨行驶速度，以达到高精度、高稳定性、高安全性施工的要求。附图说明 [0016] 图1示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统的第一实施例的结构示意图； [0017] 图2示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统的控制单元的结构示意图； [0018] 图3示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统的减速单元的结构示意图； [0019] 图4示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统的信息采集单元的结构示意图； [0020] 图5示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统的第二实施例的结构示意图； [0021] 图6示出了根据本发明的矿用冷再生机的转弯铣刨自减速的控制方法的流程示意图。 [0022] 其中，上述附图包括以下附图标记： [0023] 10、信息采集单元； [0024] 11、马达速度传感器；12、铣刨深度传感器；13、前轮角度传感器；14、后轮角度传感器； [0025] 20、控制单元； [0026] 21、权重比算法模型模块； [0027] 22、判断模块； [0028] 23、确定模块； [0029] 30、减速单元； [0030] 31、行走泵比例电磁阀组件；311、后退比例电磁阀；312、前进比例电磁阀； [0031] 40、控制开关模块； [0032] 50、操控单元； [0033] 60、手柄。 具体实施方式[0034] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0035] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0036] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0037] 现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。 [0038] 结合图1至图5所示，根据本发明的具体实施例，提供了一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统。 [0039] 具体地，如图1所示，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统，包括：信息采集单元10，信息采集单元10用于采集冷再生机的机械状态信息，机械状态信息至少包括：马达速度信息、铣刨深度信息、前轮角度信息、后轮角度信息；控制单元20，控制单元20与信息采集单元10电性连接，控制单元20根据机械状态信息生成控制信号；减速单元30，减速单元30与控制单元20电性连接，控制单元20基于控制信号控制减速单元30执行减速作业。 [0040] 本实施例中，通过信息采集单元10采集的机械状态信息，包括马达速度信息、铣刨深度信息、前轮角度信息、后轮角度信息等，控制单元20能够生成精确的控制信号，从而实现对减速单元30的精确控制，这有助于提高施工的效率和质量控制，使得转弯铣刨自减速系统可以满足冷再生机根据不同深度、不同角度铣刨施工时自动调控铣刨行驶速度，以达到高精度、高稳定性施工的要求。 [0041] 进一步地，减速单元30包括：行走泵比例电磁阀组件31，行走泵比例电磁阀组件31与控制单元20电性连接，控制单元20基于控制信号控制行走泵比例电磁阀组件31的阀门开合度缩小，以控制行走泵的转速降低。 [0042] 通过控制单元20控制行走泵比例电磁阀组件31的阀门开合度，可以精确地控制行走泵的转速降低。这种精确控制有助于在不同的作业条件下实现最佳的机器性能和效率。通过减少不必要的能耗，降低行走泵的转速，可以提高能效并实现节能效果。 [0043] 进一步地，控制单元20包括：权重比算法模型模块21，权重比算法模型模块21与信息采集单元10电性连接，权重比算法模型模块21基于机械状态信息进行权重比分析，得到分析结果。 [0044] 在一些可选的实施例中，上述的权重比算法模型模块21可以采用组合权重法，通过线性或秩相关性分析来确定各指标的权重。这种方法可以通过MATLAB源码实现，其中涉及到数据的标准化处理、一致性、权重计算等步骤。通过这种方法，可以更准确地计算出各指标的权重，从而进行有效的决策分析。 [0045] 通过权重比算法模型模块21对机械状态信息进行权重比分析，可以根据各个参数的重要性进行合理赋权，使得控制决策更加准确。 [0046] 如图2所示，控制单元20还包括：判断模块22，判断模块22用于判断分析结果是否大于预设值；确定模块23，确定模块23用于在确定分析结果大于预设值的情况下，生成控制信号。 [0047] 上述的判断模块22预先设定了多个阈值，这些阈值与冷再生机在不同工况下的安全和效率标准相关。例如，对于特定的铣刨深度或转弯角度，判断模块22设定了相应的行驶速度上限。这些阈值可以是静态的，也可以是动态的，根据设备类型、作业环境和材料条件等因素进行调整。当权重比算法模型模块21输出分析结果后，判断模块22会立即对这个结果进行评估，判断其是否超过了预设的阈值。如果分析结果指示冷再生机的行驶速度应当高于阈值，则判断模块22将判定为“自减速”状态被触发。判断模块22还具备识别当前工况的能力，包括识别是否正在进行转弯铣刨作业、当前的铣刨深度、转子侧板的负载情况等。这种识别能力是基于传感器数据和预设的工况模型，确保系统能够在正确的时间点做出正确的决策。 [0048] 上述的确定模块23在判断模块22确定分析结果大于预设值(即应进入“自减速”状态)后，确定模块23将根据这一判断生成具体控制信号。这些信号将被用于调整行走泵比例电磁阀的开度，进而改变冷再生机的行驶速度。确定模块23不仅生成控制信号，还优化这些信号。它会根据冷再生机当前的具体状态，如当前速度、所需调整的速度范围、液压系统的响应时间等，来确定最佳的控制信号。例如，如果冷再生机当前行驶速度较高且需要急速减速，模块23会生成一个快速而平滑的控制信号，避免突然减速带来的冲击和不稳定。确定模块23还与信息采集单元10形成闭环控制。在控制信号发送后，它会接收反馈信息，评估控制效果是否达到预期，如果未达到，会调整控制策略，进行迭代优化，直到冷再生机的行驶速度调整到安全、适宜的水平。 [0049] 如图3所示，行走泵比例电磁阀组件31包括：后退比例电磁阀311，后退比例电磁阀311与控制单元20电性连接，控制单元20基于控制信号控制后退比例电磁阀311的阀门开合度缩小，以控制后退行走泵的转速降低。 [0050] 进一步地，行走泵比例电磁阀组件31包括：前进比例电磁阀312，前进比例电磁阀312与控制单元20电性连接，控制单元20基于控制信号控制前进比例电磁阀312的阀门开合度缩小，以控制前进行走泵的转速降低。 [0051] 上述的后退比例电磁阀311和上述的前进比例电磁阀312，通过控制阀门的开合度，即控制液压油的流量，来调节行走泵的转速。当控制单元20基于判断模块22的决策，通过确定模块23生成控制信号时，信号会指示电磁阀组件调整阀门开合度。阀门开合度缩小意味着通过电磁阀的液压油流量减少，从而降低行走泵的转速，使冷再生机减速。行走泵比例电磁阀组件是液压系统的一部分，它们直接控制着驱动冷再生机行驶的行走泵。液压系统的性能和稳定性直接影响到电磁阀组件的控制效果，因此，电磁阀组件的设计需要与冷再生机的液压系统紧密集成，确保在各种工况下都能稳定工作。 [0052] 在一些可选的实施例中，行走泵比例电磁阀组件可以采用冗余设计，即在前进行走泵和后退行走泵上分别配置前进比例电磁阀312和后退比例电磁阀311。当其中一个电磁阀组件出现故障时，系统能够自动切换到另一个组件，确保冷再生机的行驶控制不会受到影响。同时，控制单元20具有故障检测和管理功能，能够实时监测电磁阀组件的状态，一旦检测到故障，立即采取相应的应对措施，如发出警报、启动备用系统等，以保证设备的正常运行和操作员的安全。 [0053] 进一步地，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统还包括：控制开关模块40，控制开关模块40与控制单元20电性连接，控制开关模块40用于控制冷再生机的铣刨鼓工作。 [0054] 上述的控制开关模块40通常由开关电控阀组成，其直接连接到冷再生机的铣刨鼓(工作装置)驱动系统。控制开关模块40接收来自控制单元20的指令，根据指令的状态来控制铣刨鼓的旋转离合器电磁阀，从而控制铣刨鼓的工作状态。在自减速系统工作时，控制开关模块40能够自动调整铣刨鼓的工作状态，以配合冷再生机的行驶速度。当冷再生机需要减速时，控制单元20会通过确定模块23生成控制信号，控制开关模块40接收到信号后，自动停止或减缓铣刨鼓的旋转，以确保在减速过程中，铣刨深度和质量得以保持，同时避免对设备结构的损害。操作员可以通过CAN控制按键面板上的开关来直接控制铣刨鼓的启动和停止，这一操作会覆盖自减速系统的自动控制，以满足操作员在特定工况下的需求。 [0055] 在一些可选的实施例中，控制开关模块40设计有安全防护机制，当系统检测到可能对设备或操作员造成危险的情况时，比如冷再生机的行驶速度突然下降而铣刨鼓依然以高速旋转，控制开关模块40能够立即响应控制单元20的紧急指令，强制停止铣刨鼓的旋转，以避免潜在的安全风险。 [0056] 控制开关模块40与控制单元20形成闭环控制系统，具备故障诊断和状态监控功能。控制开关模块40能够实时将铣刨鼓的工作状态反馈给控制单元20，通过主控制单元(PLC)的运算系统，可以分析并诊断控制开关模块40的工作状况，发现潜在的问题并及时进行维护，确保系统的长期稳定运行。 [0057] 进一步地，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统还包括：操控单元50，操控单元50与控制单元20电性连接，操控单元50用于获取操控指令，控制单元20基于操控指令控制控制开关模块40打开或闭合。 [0058] 在一些可选的实施例中，操控单元50可能设计有冗余机制，如多套行走操控手柄和按键面板，一旦主操控单元出现故障，操作员可以迅速切换到备用操控单元，继续控制冷再生机的作业。同时，操控单元50与控制开关模块40的连接中也设计有故障保护电路，能够防止因操控单元故障导致的误操作。 [0059] 操控单元50通常还包含一个交互显示器，用于向操作员反馈当前冷再生机的状态信息，如马达速度、铣刨深度、前轮后轮角度等，以及系统的工作模式。这有助于操作员实时监控设备状态，做出更加明智的操控决策。 [0060] 进一步地，矿用冷再生机的转弯铣刨自减速系统还包括：手柄60，手柄60与控制单元20电性连接，操作手柄60可控制冷再生机执行转向动作。 [0061] 如图4所示，信息采集单元10包括：马达速度传感器11，马达速度传感器11用于采集冷再生机的马达速度信息；铣刨深度传感器12，铣刨深度传感器12用于采集冷再生机的铣刨深度信息；前轮角度传感器13，前轮角度传感器13用于采集冷再生机的前轮角度信息；后轮角度传感器14，后轮角度传感器14用于采集冷再生机的后轮角度信息。 [0062] 如图5所示，在本申请的另一实施例中，主控制单元是可编程逻辑控制器(以下简称PLC)，属于控制逻辑处理装置，有若干CAN通讯接口和若干I/O接口；PLC安装在驾驶室，通过物理线路与多个传感器(马达速度传感器、铣刨深度传感器、前轮角度传感器、后轮角度传感器)、三组电磁阀、操控手柄、按键面板、交互显示器相连接进行电流信息或者CAN数据传输。 [0063] 冷再生机车身上设置有马达速度传感器、铣刨深度传感器、前轮角度传感器、后轮角度传感器组成机械状态信息采集系统，分别与PLC不同的模拟量输入管脚连接，将冷再生机施工时的动态数据传输至PLC进行计算分析。 [0064] 行走操控手柄、CAN控制按键面板是控制信号输入装置，分别安装在冷再生机驾驶室内的座椅右侧与座椅右扶手上，与PLC的CAN‑2接口相连，采用CANOpen协议通讯，控制冷再生机行走、转向、工作装置升降启动。操控单元50通常包括行走操控手柄和CAN控制按键面板，这些设备搭载了CANOpen协议控制模块，能够通过CAN总线与控制单元20进行通信。操作员通过操控手柄控制冷再生机的行驶方向和速度，通过按键面板控制铣刨鼓的启动和停止等操作。这些动作产生的操控指令，将被操控单元50捕捉并转化为电信号，再通过CAN总线传输至控制单元20进行处理。 [0065] 行走泵前进比例电磁阀、行走泵后退比例电磁阀分布安装于冷再生机的车身中部两侧，通过物理线路与PLC的12号、23号管脚连接，接收来自PLC的控制电流信号，通过控制阀门开合度大小来改变液压油的流量大小，进而驱动行走泵以不同的转速转动。 [0066] 交互显示器安装于驾驶室内支架上，是控制结果反馈装置和参数设定输入口，通讯方式是CANBus，与控制器的CAN‑1连接，用于对传感器、电磁阀进行数据标定与显示读取。 [0067] 铣刨鼓旋转离合器电磁阀通过物理线路与PLC的29号管脚连接，接收来自PLC的控制电流信号，通过控制阀门开和关来控制工作装置铣刨鼓的驱动与否。 [0068] 如图6所示，根据本发明的另一方面，还提供了一种矿用冷再生机的转弯铣刨自减速的控制方法，具体包括：首先查看传感器、手柄、按键面板是否失联，在确定传感器、手柄、按键面板正常的情况下，读取传感器的数据信息，经过PLC分析计算，显示器显示计算结果信息，PLC判断计算结果是否满足“自减速”条件，在确定计算结果满足“自减速”条件的情况下，PLC输出智能调控信号以控制行走泵比例电磁阀执行减速作业。 [0069] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。 [0070] 除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。 [0071] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。 [0072] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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