抓料機屬具觸底自動提升系統及智能控制技術研究

摘要：根據現有抓料機在抓取散裝物料時因屬具觸底而造成屬具和相關器物損壞問題，在分析抓料機結構特點基礎上，設計一種抓料機屬具觸底自動提升系統和屬具觸底自動提升智能控制技術，有效解決了抓料機在抓料過程中屬具觸底問題。

關鍵詞：抓料機；屬具觸底；自動提升；智能控制

0" "引言

現有的抓料機在抓取散裝物料時，當被抓取的物料靠近貨船料倉、火車及卡車等運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險。

為了在抓料的同時不抓破底板，需要操作人員時刻調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。在需要反復進行抓料的情況下，操作人員的勞動強度很高。抓料時屬具是否觸底，需要由操作人員通過目視或根據經驗來進行判斷，存在操作人員判斷錯誤的問題。

基于此，需要設計一種屬具觸底自動提升系統，用以解決在抓料的過程中，屬具已經觸底或者卡滯，且不需人為提升屬具的情況下，自動解決屬具提升問題。

1" "抓料機結構

抓料機主要結構由屬具18、動臂19、斗桿20、底盤21、回轉平臺22、駕駛室23等組成，其中抓料機構主要由屬具18、動臂19、斗桿20組成，抓料機結構示意如圖1所示。

動臂19的下端鉸接在回轉平臺22上，動臂19的上端與斗桿20上端鉸接，動臂19與回轉平臺22之間設有動臂缸，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。

2" "屬具觸底自動提升系統組成及工作原理

2.1" "屬具觸底自動提升系統組成

屬具觸底自動提升系統主要由屬具缸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、先導液壓源10、控制器11、第一先導手柄12、第二先導手柄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的兩側相連接，用于驅動第一主閥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的兩側相連接，分別用于驅動第二主閥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。

當第二比例減壓閥7輸出先導壓力油驅動第一主閥3的閥芯右位工作時，使得屬具缸1的無桿腔進油、有桿腔回油，屬具18執行抓料動作；當第一比例減壓閥6輸出先導壓力油驅動第一主閥3的閥芯左位工作時，使得屬具缸1的有桿腔進油，無桿腔回油，屬具18取消抓料動作。

壓力傳感器2設置于屬具缸1和主閥3之間的進油油路上，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有無輸出先導壓力信號，判斷屬具18的工作狀態，即是否執行抓料動作。

當第四比例減壓閥9輸出先導壓力油驅動第二主閥4的閥芯左位工作時，使得動臂缸5的無桿腔進油、有桿腔回油，實現舉升動作；當第三比例減壓閥8輸出先導壓力油驅動第二主閥4的閥芯右位工作時，使得動臂缸5的有桿腔進油、無桿腔回油，實現回收動作。

第二先導手柄13與控制器11通信連接，操作者通過第二先導手柄13向控制器11發出第三比例減壓閥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。

第一先導手柄12與控制器11通信連接，操作者通過第一先導手柄12向控制器11發出第一比例減壓閥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

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

若檢測到有先導壓力信號時，說明已人為控制動臂19提升。由于設定人為操作優先，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輸出先導壓力油，推動第二主閥4的閥芯移動，使得動臂19按預設時間提升，以脫離工作面。

當控制器11檢測到壓力傳感器2的壓力信號高于預設壓力值，且控制器11檢測到第二比例減壓閥7對第一主閥3無輸出先導壓力信號時，說明屬具18已抓取有物料，并且此時不再繼續進行抓料操作，同時利用控制器11對第一先導手柄12上的信號進行檢測。

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

4" "結束語

本文針對現有抓料機在抓料過程中存在屬具觸底問題，提出了一個解決方案，結合電器元件強大功能對液壓系統進行智能控制。

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設時間提升，進而使屬具底端脫離工作面。本文通過工程機械的智能化控制有效解決了抓料機在抓料過程中屬具觸底問題，具有較高的推廣應用價值。