一种平地机自动找平系统

图1为《一种平地机自动找平系统》的结构框图；

图2为该实用新型的安装示意图；

图3为超声波纵坡传感器的工作原理示意图；

图4为操作手柄按钮安装示意图；

图5为操作界面示意图。

1、《一种平地机自动找平系统》包括：传感器，用于测量铲刀的位置参数信息；比例阀组，用于控制铲刀油缸；主控器，用于接收传感器采集的实时信息，并经过相应的运算与设定值进行比较，再将相应的信号输出到比例阀组，控制铲刀复位，按照设定值进行精确施工；操作界面，用于系统参数及施工参数的设定及铲刀的实时位置参数信息的显示；所述传感器及操作界面通过CAN总线与主控器相连，比例阀组的信号输入端与主控器的信号输出端相连，比例阀组与平地机的液压系统相连。

2、如权利要求1所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述传感器包括纵坡传感器、横坡传感器、旋转传感器和长坡传感器。

3、如权利要求2所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述纵坡传感器用于跟踪位于其下的基准绳或基准面，可安装在平地机铲刀的一端，可为超声波纵坡传感器。

4、如权利要求3所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述超声波纵坡传感器包括7个测量距离的纵向超声波探头和1个补偿温度的横向超声波探头。

5、如权利要求2所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述横坡传感器用于测量铲刀的横坡值，可安装在平地机的铲刀上，其安装方向与铲刀平行。

6、如权利要求2所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述旋转传感器用于测量铲刀的旋转角度，其固定部分可安装在平地机铲刀的旋转固定平台上，活动部分可安装在铲刀的旋转活动平台上。

7、如权利要求2所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述长坡传感器用于测量平地机机身在前进方向上的倾斜角度，其安装方向与平地机前进方向一致，可安装在平地机的大梁上。

8、如权利要求1至6任一所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述自动找平系统还包括用于保证平地机的手动操作手杆能够优先工作的优先阀，所述比例阀组经过优先阀后与平地机的液压系统相连，该优先阀可安装在比例阀组的顶上。

9、如权利要求1至6任一所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述自动找平系统还包括两个分别用于铲刀左右两倾的自动/手动切换按钮，和一个用于铲刀的手动调整按钮，这三个按钮均与主控器连接，并分别安装在三个平地机手动操纵杆的顶端。

10、如权利要求1至6任一所述的平地机自动找平系统，其特征在于，所述主控器包括A/D转换模块、CPU控制模块和信号处理放大电路，传感器与A/D转换模块输入端连接，A/D转换模块输出端与CPU控制模块连接，信号处理放大电路的输入端与CPU控制模块连接，其输出端与比例阀组连接。

2005年4月前，平地机都是由操作员手工操作液压输出来驱动油缸，调控铲刀，操作员在驾驶室内看不清铲刀，且对铲刀的高程和倾斜度不易掌握，这样对操作员的要求就特别高，而中国国内高水平的平地机操作员比较缺少，且一个高水平的平地机操作员的培养时间比较长，鉴于此，很多平地机用户特别希望能有一套自动控制系统来降低操作员的操作难度，提高作业效率和施工精度。

一种平地机自动找平系统专利目的

《一种平地机自动找平系统》的目的在于提供一种平地机自动找平系统，该系统可以使平地机按照操作员预先设定的纵坡及横坡值进行自动控制，从而实现平地机的自动操作，保证平地机按照设定值进行精确平整。

一种平地机自动找平系统技术方案

《一种平地机自动找平系统》包括：传感器，用于测量铲刀的位置参数信息；比例阀组，用于控制铲刀油缸；主控器，用于接收传感器采集的实时信息，并经过相应的运算与设定值进行比较，再将相应的信号输出到比例阀组，控制铲刀复位，按照设定值进行精确施工；操作界面，用于系统参数及施工参数的设定及铲刀的实时位置参数信息的显示；所述传感器及操作界面通过CAN总线与主控器相连，比例阀组的信号输入端与主控器的信号输出端相连，比例阀组与平地机的液压系统相连。

进一步地，所述传感器包括纵坡传感器、横坡传感器、旋转传感器和长坡传感器。

进一步地，所述纵坡传感器用于跟踪位于其下的基准绳或基准面，可安装在平地机铲刀的一端，可为超声波纵坡传感器。

进一步地，所述超声波纵坡传感器包括7个测量距离的纵向超声波探头和1个补偿温度的横向超声波探头。

进一步地，所述横坡传感器用于测量铲刀的横坡值，可安装在平地机的铲刀上，其安装方向与铲刀平行。

进一步地，所述旋转传感器用于测量铲刀的旋转角度，其固定部分可安装在平地机铲刀的旋转固定平台上，活动部分可安装在铲刀的旋转活动平台上。

进一步地，所述长坡传感器用于测量平地机机身在前进方向上的倾斜角度，其安装方向与平地机前进方向一致，可安装在平地机的大梁上。

进一步地，所述自动找平系统还包括用于保证平地机的手动操作手杆能够优先工作的优先阀，所述比例阀组经过优先阀后与平地机的液压系统相连，该优先阀可安装在比例阀组的顶上。

进一步地，所述自动找平系统还包括两个分别用于铲刀左右两倾的自动/手动切换按钮，和一个用于铲刀的手动调整按钮，这三个按钮均与主控器连接，并分别安装在三个平地机手动操纵杆的顶端。

进一步地，所述主控器包括A/D转换模块、CPU控制模块和信号处理放大电路，传感器与A/D转换模块输入端连接，A/D转换模块输出端与CPU控制模块连接，信号处理放大电路的输入端与CPU控制模块连接，其输出端与比例阀组连接。

进一步地，所述操作界面上设置有开关、显示屏以及输入和切换调控按钮。

一种平地机自动找平系统改善效果

《一种平地机自动找平系统》采用纵坡传感器和横坡传感器来测量铲刀的纵坡、横坡值，并用旋转传感器和长坡传感器测得的铲刀旋转角度和机身倾斜角度对横坡值进行修正，计算出平地机的实际横坡值，并与用户的设定值进行比较，再将相应的PWM信号输出到比例阀，比例阀再控制铲刀油缸进行相应的升降，从而保证平地机按照用户设定的横坡值及纵坡值进行自动精确施工。

主控器安装在平地机铲刀旋转平台的固定部分，主控器包括A/D转换模块、CPU控制模块和信号处理放大电路，传感器与A/D转换模块输入端连接，A/D转换模块输出端与CPU控制模块连接，信号处理放大电路的输入端与CPU控制模块连接，其输出端与比例阀组连接。如图1所示，它是整个系统的核心，超声波纵坡传感器、横坡传感器、旋转传感器、长坡传感器及操作员界面盒通过CAN总线与之相连，所有传感器采集的实时信息都汇总到主控器，主控器经过相应的运算，并与用户的设定值进行比较，再将相应的PWM信号输出到比例阀的，比例阀再控制铲刀油缸进行相应的升降，从而保证系统的按照用户设定的横坡值及纵坡值进行自动精确施工。

其中，如图2、图3所示，超声波传感器1安装在平地机铲刀2的一端，用于跟踪位于其下的基准面3，通过它实时地测量装有超声波传感器一端与基准面的距离，并将测量的距离值通过CAN总线传送至主控器，主控器再将它与保存在系统中的用户事先设定好的纵坡设定值进行比较，系统根据两者的差值将相应的电信号发给比例阀组4的电磁阀，电磁阀再控制铲刀本侧油缸作相应的升降，将铲刀2调整到相应位置，使得超声波纵坡传感器1与基准面始终保持恒定的距离。这样通过超声波纵坡传感器1的实时检测，系统就可以实现铲刀2的自动调整，使得铲刀2始终按照用户的事先设定纵坡值进行自动施工。2005年4月前世界上，用于跟踪基准绳超声波传感器由5个测量距离的纵向超声波探头、1个补偿温度的横向超声波探头组成，这种超声波传感器由于总长度不够长，在平地机施工时，基准绳容易偏到超声波传感器的外面，这样，超声波传感器就不能测量到基准绳的距离；为了克服这个缺点，该系统采用特别开发的超长超声波传感器，它由7个测量距离的纵向超声波探头、1个补偿温度的横向超声波探头组成，这样便能适应平地机速度快、左右摇摆幅度大的情况，从而保证系统始终能够测量到基准绳的距离。

如图2所示，横坡传感器5安装在平地机铲刀2的刀背上，其安装方向与铲刀2平行，用于测量铲刀2的横坡。通过它实时地测量铲刀2的横坡值，并将测量到的横坡值(该横坡值需经旋转传感器测量到的该时刻的旋转角度及长坡传感器测量到的该时刻的平地机在前进方向上的倾斜角度的矫正)通过CAN总线传送至主控器，主控器再将它与保存在系统中的用户事先设定好的横坡设定值进行比较，系统根据两者的差值将相应的电信号发给比例阀组4的电磁阀，电磁阀再控制铲刀2两侧油缸作相应的升降，将铲刀2调整到相应位置，使得平地机回到设定的横坡。这样通过横坡传感器5的实时检测，系统就可以实现铲刀2的自动调整，使得铲刀2始终按照用户的事先设定的横坡值进行自动施工。

如图2所示，旋转传感器6的固定部分安装在平地机铲刀2的旋转固定平台上，活动部分安装在铲刀3的旋转活动平台上，用于测量铲刀2的旋转角度。通过它实时地测量铲刀2的旋转角度，并将测量到的旋转角度通过CAN总线传送至主控器，该旋转角度与长坡传感器7测量到的该时刻的平地机在前进方向上的倾斜角度一起参与平地机实际横坡值的计算。

如图2所示，长坡传感器7安装在平地机的大梁上，其安装方向与平地机前进方向一致，它与横坡传感器5实际上是同一种设备，只是安装位置及安装方向不同，主要用于测量平地机机身在前进方向上的倾斜角度。通过它实时地测量平地机机身在前进方向上的倾斜角度，该倾斜角度与旋转传感器测量到的该时刻的旋转角度一起参与平地机实际横坡值的计算。

如图2所示，比例阀组4是系统的执行部件，安装在平地机的大梁上，经过优先阀后与平地机的液压系统相连，比例阀组4的电磁阀接收主控器的发出的铲刀升降电信号后，电磁阀控制铲刀两侧油缸完成铲刀两端的升降。优先阀安装在比例阀组4的顶上，平地机的液压系统先通过它再与比例阀组相连，其主要功能就是保证平地机的操作员手动操作手杆能够优先工作，即当操作员操作手杆时，不管平地机自动找平系统处于何种工作状态，平地机液压系统首先响应手动操作手杆信号。

如图2、图4所示，操作手柄按钮共有三个，分别安装在三个平地机的左右手动操纵杆9的顶端，其中按钮1和按钮2分别用于铲刀左右两倾的自动/手动切换，按钮3用于铲刀的手动调整，这三个按钮均与主控器连接。

如图2所示，操作员界面盒8安装在平地机的操作室内，如图5所示，其上设置有开关11、显示屏12以及输入按钮13和切换按钮14，通过它操作员可以对横坡值、纵坡值以及其他系统参数进行设定，也可以对左右手动、自动进行设定以及对平地方向等参数进行设定。

2007年，《一种平地机自动找平系统》获得第五届江苏省专利项目奖优秀奖。

结合附图，对发明作进一步的说明：

图1为《一种钢包自动加揭盖系统》工作状态结构示意图；

图2为《一种钢包自动加揭盖系统》钢包加盖后结构示意图；

图3为《一种钢包自动加揭盖系统》钢包加揭盖机构结构示意图；

图4为《一种钢包自动加揭盖系统》揭盖过程结构示意图（揭盖第一步）；

图5为《一种钢包自动加揭盖系统》揭盖过程结构示意图（揭盖第二步）；

图6为《一种钢包自动加揭盖系统》钢包盖结构示意图；

图7为图6的A向视图；

图8为《一种钢包自动加揭盖系统》钢包盖的侧面结构示意图；

其中，1为钢包盖；2为钢包加揭盖机构；3为钢包；4为钢包车；5为第一耳轴；6为第二耳轴；7为第三耳轴；8为第四耳轴；9为斜滑板；10为提升油缸；11为提升拉杆；12为铰座；13为铰钩；14为外端部；15为缓冲部；16为接触部。

平地机采用机械传动或带液力变矩器的液力机械传动系统，也有少数采用液压传动系统。

平地机液力变矩器

泵轮组件中的泵轮由螺栓和驱动壳连接，驱动齿轮由螺栓和驱动壳连接。驱动齿轮直接插入发动机飞轮齿圈内，故泵轮随发动机一起旋转。导轮由螺栓和导轮毂连接，导轮毂通过花键和导轮座连接，导轮座又通过螺栓和变矩器壳连接，故导轮和变矩器壳一起，是不旋转的。涡轮和涡轮毂用铆钉铆接在一起，再通过花键和涡轮输出轴连接，涡轮输出轴通过花键和联轴节连接，将动力传递给其后的传动系统。泵轮随发动机一起旋转，将动力输入，导轮不旋转，涡轮旋转，将动力输出，三者之间相互独立，轮间间隙约为2mm。泵轮、涡轮、导轮自身由许多叶片组成，称之为叶栅，叶片由曲而构成，呈复杂的形状。变矩器在工作时，叶栅中是需要充满油液的，在泵轮高速旋转时，泵轮叶栅中的油液在离心力的作用下沿曲面向外流动，在叶栅出口处射向涡轮叶栅出口，然后沿涡轮叶栅曲面作向心流动，又从涡轮叶栅出口射向导轮叶栅进口，穿过导轮叶栅又流回泵轮。泵轮、涡轮、导轮叶栅组成的圆形空间，称之为循环圆。由于涡轮叶栅曲面形状的设计，决定了涡轮和泵轮在同一方向旋转。这样，变矩器叶栅循环圆中的油液，一方面在循环圆中旋转，一方面又随泵轮和涡轮旋转，从而形成了复杂的螺旋运动，在这种运动中，将能量从泵轮传递给涡轮。涡轮的负荷是平地机负荷决定的。平地机的负荷由铲刀传递给履带行走系统，再传给终传动、转向离合器、中央传动、变速器和联轴器总成，最终传递给变矩器涡轮。

涡轮负荷小时，其旋转速度就快；负荷大时，旋转速度就慢。当平地机因超载走不动时，涡轮的转速也下降为0，成为涡轮的制动状态。这时，因涡轮停止转动，由泵轮叶栅射来的油液，以最大的冲击穿过涡轮叶栅冲向导轮，在不转的导轮叶栅中转换成压力，该压力反压向涡轮，增大了涡轮的扭矩，该增加的扭矩和涡轮旋转方向一致，此时涡轮输出扭矩最大，为泵轮扭矩的2.54倍。涡轮随着负荷增大，转速逐渐降低，扭矩逐渐增加，这相当于一个无级变速器在逐渐降速增扭。这种无级变矩的性能与易操纵而挡位较少的行星齿轮式动力换挡变速器相配合，使平地机获得了优异的牵引性能。液力变矩器是依靠液力工作的。油液在叶栅中流动时，由于冲击、摩擦，会消耗能量，使油发热，故液力变矩器的传动效率是较低的。国内外最好的液力变矩器其最高效率为88%。当变矩器的涡轮因平地机超负荷而停止转动时，由泵轮传来的能量全部转化成热量而消耗掉，此时变矩器效率为0。要想提高变矩器的传动效率，就要掌握平地机的负荷，使涡轮有适当的转速、平地机有适当 的速度；即当平地机因负荷过大而走不动时，要及时减小负荷，提一下铲刀或由II挡换为I挡。由变矩器的结构和工作原理知，变矩器工作时油会有内泄、会发热。这就要求要及时给变矩器内部补充油，并将发热的油替换出来冷却，形成一个循环。

平地机离合器

离合器有5个。第1至第4离合器的油缸体都由螺栓连接在端盖上，它们是不运动的。当油缸体和活塞之间充满压力油时，压力油在油超过计划的密封下，建立油压并推活塞压紧摩擦片，则可将齿圈固定。第5号旋转闭锁离合器的结构比较特殊，它没有行星机构，其工作时是整体旋转的。向旋转油缸中供油时，需先向中心轴供油。工作时，压力油通过第5离合器固定不动的壳体19中的油道，进入旋转油缸，推动活塞工作。为防止泄漏，要用旋转密封环进行密封。工作完的油液，由于旋转油缸不停地旋转，离心力向外甩出，无法经供油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油缸体上增加一个钢球止回阀，在压力油的作用下，它密封油孔以建立油压，停止供油时，它会甩开，开放回油孔以回油。

《一种钢包自动加揭盖系统》属于应用在金属冶炼中高温熔体容器的全程自动加盖装置，使用最广泛的是用在炼铁炼钢和别的金属冶炼工艺中的钢包全程自动加盖/揭盖的技术领域，具体地说，涉及一种钢包自动加揭盖系统。