本發(fā)明涉及一種移動式混凝土攪拌車，特別是涉及混凝土攪拌車的物料的上料系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

目前，在偏遠(yuǎn)地區(qū)的小規(guī)模建筑施工、水利建設(shè)、路面硬化施工等場合進(jìn)行混凝土攪拌和運(yùn)輸時，多采用滾筒攪拌機(jī)或強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌混凝土，再用運(yùn)載車輛或人工將混凝土運(yùn)送到指定位置，耗費(fèi)大量的人力資源，占地面積較大，且需要動力電源。移動式混凝土攪拌車具有自己上料、攪拌和運(yùn)輸功能，解決了原有施工中的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而混凝土攪拌過程中各種物料的配比，是根據(jù)施工的不同需求確定的，且此比例的構(gòu)成對工程質(zhì)量起著決定性的作用，故此移動式混凝土攪拌車上料過程中的物料質(zhì)量控制是移動式混凝土攪拌車的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前移動式混凝土攪拌車上擁有稱重系統(tǒng)，駕駛員可以通過稱重系統(tǒng)所屬的觸摸屏輸入所需的混凝土組分的重量。在駕駛員利用鏟斗(水泵)裝料的過程中，可以通過屏幕看到已經(jīng)鏟裝了多少物料，還余下多少物料沒裝，但是由于駕駛員無法看到鏟斗中還有多少物料，且鏟斗(水泵)中的物料下降(水流)速度過快，致使駕駛員無法準(zhǔn)確控制裝入攪拌罐中的物料質(zhì)量，影響混凝土各物料配比的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有狀況，本發(fā)明提供一種移動式混凝土攪拌車物料的自動上料系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明通過在原有系統(tǒng)上加裝一個可以進(jìn)行邏輯判斷的控制器，根據(jù)混凝土型號、沙子的干濕度及需用的混凝土數(shù)量，計(jì)算出所需混凝土各組成成分的重量。當(dāng)駕駛員選擇某種物料開始添加后，控制器會實(shí)時計(jì)算加入此種物料的重量，當(dāng)加入物料接近所需求的物料重量時，控制器會通過驅(qū)動執(zhí)行器調(diào)整進(jìn)料口的開度，達(dá)到調(diào)整進(jìn)料口速度的目的，以保證混凝土各組成物料比例的準(zhǔn)確，提高混凝土的質(zhì)量。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

首先提供一種移動式混凝土攪拌車的上料系統(tǒng)，包括一控制器，所述控制器中存儲有當(dāng)今應(yīng)用的各種混凝土的型號、各種沙子的干濕度值，以及各種型號混凝土的成分配比；所述控制器連接人機(jī)界面，連接稱重系統(tǒng)，連接攪拌罐稱重傳感器、卸料板位置傳感器；所述控制器控制連接兩個電磁換向閥，兩所述電磁換向閥分別安裝在用于控制卸料板開度的液壓油路上，以及安裝在用于控制水泵流量的液壓油路上。

進(jìn)一步講，所述用于控制卸料板開度的液壓油路包括發(fā)動機(jī)、液壓油泵、電磁換向閥、卸料板油缸、卸料板，所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動連接液壓油泵，所述液壓油泵通過電磁換向閥向卸料板油缸供油，所述卸料板油缸驅(qū)動連接卸料板。

進(jìn)一步講，所述用于控制水泵流量的液壓油路包括發(fā)動機(jī)、液壓油泵、電磁換向閥、液壓馬達(dá)、水泵，所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動連接液壓油泵，所述液壓油泵通過電磁換向閥向液壓馬達(dá)供油，所述液壓馬達(dá)驅(qū)動連接水泵。

進(jìn)一步講，預(yù)配制的混凝土的型號、所選擇的沙子的干濕度、預(yù)配制的重量，通過所述人機(jī)界面輸入。

進(jìn)一步講，各種型號混凝土的成分配比，預(yù)先做好數(shù)據(jù)庫存儲于所述控制器中，或者由所述控制器根據(jù)混凝土型號自動計(jì)算。

其次，本發(fā)明提供一種上料的控制方法，包括上固體物料和上水兩部分：

1)首先通過所述人機(jī)界面輸入預(yù)配制的混凝土的型號、所選擇的沙子的干濕度、預(yù)配制的重量；

2)其次由控制器計(jì)算出所需的各種配料的重量；

3)人為選擇先加固體物料或先加水，通過人機(jī)界面點(diǎn)擊“開始”按鍵，加入所選物料；

當(dāng)加固體物料時，所述控制器給控制卸料板開度的液壓油路上的電磁換向閥上電，在加料過程中，控制器根據(jù)所述人機(jī)界面顯示的該物料需用量m_req和已加入量a，控制卸料板的開度，

當(dāng)m_req-a≥k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，可通過人工粗略控制加料，無需啟動控制器控制卸料板開度；k_鏟斗形狀表示鏟斗形狀影響系數(shù)，k_{物料松散度}表示物料松散度影響系數(shù)，k_{液壓缸響應(yīng)}表示液壓缸響應(yīng)速度影響系數(shù)，以上三個系數(shù)都可以根據(jù)長期的工作經(jīng)驗(yàn)自定義其取值，ρ_物料表示物料密度。

當(dāng)0＜m_req-a＜k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，改由控制器控制控制卸料板開度。

進(jìn)一步地：

當(dāng)0＜m_req-a＜k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，由控制器控制電磁換向閥將卸料板關(guān)閉50％；

當(dāng)0＜m_req-a＜0.5k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，由控制器會控制電磁換向閥將卸料板關(guān)閉75％，此處的系數(shù)0.5是為進(jìn)一步控制卸料速度，提高裝料的精準(zhǔn)度按速度減半確定；

當(dāng)(m_req-a＝ρ_物料S_卸料口L_{卸料口至攪拌罐})＜0.5k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，由控制器會控制電磁換向閥將卸料板全部關(guān)閉，S_卸料口表示卸料口的開口面積，L_{卸料口至攪拌罐}表示鏟斗的卸料口至攪拌罐的接料斗的距離。

再進(jìn)一步地，當(dāng)加水時，由控制器給控制水泵的液壓油路中的電磁換向閥上電，通過所述稱重傳感器的反饋信息控制水泵的流量。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著的有益效果體現(xiàn)在：

1)通過加入一控制器實(shí)現(xiàn)了自動上料的精確可控，減輕了駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，駕駛員不用緊盯著觸摸屏上的重量，由控制器自動計(jì)算并控制加入量。

2)減少了因駕駛的反映速度和誤操作引起的混凝土各物料組份的偏差。

3)提升了移動式混凝土攪拌車的自動化程度。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。

附圖說明

圖1為混凝土攪拌車上料系統(tǒng)與駕駛員的交互界面；

圖2為混凝土攪拌車上料系統(tǒng)控制簡圖；

圖3為本發(fā)明移動式混凝土攪拌車固體物料上料系統(tǒng)控制圖；

圖4為本發(fā)明移動式混凝土攪拌車水上料系統(tǒng)控制圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實(shí)施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實(shí)質(zhì)下所做的任何等同變換或改動，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了解決控制加入量，使其不超標(biāo)的問題，本發(fā)明通過在原有系統(tǒng)上加裝一個可以進(jìn)行邏輯判斷的控制器來控制。加裝后混凝土攪拌車稱重系統(tǒng)的人機(jī)交互界面如圖1所示，通過該界面輸入或顯示的內(nèi)容包含有預(yù)制混凝土的型號，預(yù)制混凝土的重量，制備時所選擇的沙子的干濕度，沙子、水、水泥、石子的需用量以及已加入量。

如圖2所示，控制器中可以將當(dāng)今用到的混凝土型號及沙子的干濕度指標(biāo)存儲于內(nèi)存中，內(nèi)存中儲有當(dāng)今混凝土型號數(shù)據(jù)庫和沙子干濕度數(shù)據(jù)庫，當(dāng)然以后也可以增加新增的數(shù)據(jù)。所以可以通過界面人為選擇所要配制的混凝土型號、所用沙子的干濕度、所要配制的總重量。由于混凝土的型號確定后，混凝土的成分組成及各組分的比例，不同干濕度下沙子的含水量將被確定，所以當(dāng)選擇了某種型號的混凝土后，其配料比自然已經(jīng)確定，所以可控制器中也置有相應(yīng)型號混凝土配料的配比數(shù)據(jù)庫，也可以通過算法根據(jù)混凝土型號自動計(jì)算，所以需用的沙子、水、水泥、石子的用量也顯示在界面上。匹配完成后，通過界面點(diǎn)擊某一種物料下的“開始”按鈕，就會開始添加該種物料，稱重系統(tǒng)自動稱取罐重，控制器會記錄原攪拌罐重量，并根據(jù)攪拌罐的重量增加量實(shí)時計(jì)算加入此種物料的重量，并在界面上顯示當(dāng)前攪拌罐中已加入的量。

何時控制加入量，如何控制加入量，使其既不超量也不少量，是控制器控制的關(guān)鍵。當(dāng)加入物料達(dá)到(接近)所需求的物料重量時，控制器應(yīng)能通過驅(qū)動執(zhí)行器關(guān)閉(調(diào)整進(jìn)料口的開度，達(dá)到調(diào)整進(jìn)料口速度的目的)，以保證混凝土各組成物料比例的準(zhǔn)確，提高混凝土的質(zhì)量。由于固體型物料是由鏟斗添加的，水是由供水馬達(dá)驅(qū)動水泵添加的，所以分別設(shè)計(jì)對固體物料和水的控制如圖3、4所示。

如圖3所示，混凝土攪拌車上鏟斗的卸料口處設(shè)有卸料板5，由卸料板油缸4控制其開度，當(dāng)鏟斗舉升到接料斗上方后，卸料板油缸4打開卸料板，鏟斗中的物料釋放到接料斗中。本發(fā)明在上料系統(tǒng)中加入一控制器9，對于液壓驅(qū)動車輛，控制器9直接控制一電磁換向閥3；電磁換向閥3置于發(fā)動機(jī)1驅(qū)動的液壓油泵2的供油油路上，該液壓油路用于驅(qū)動卸料板油缸4，電磁換向閥3工作端連接卸料板油缸4，卸料板油缸4的活塞桿連接所述的卸料板5。發(fā)動機(jī)1驅(qū)動液壓油泵2工作，而液壓油泵2可以經(jīng)過電磁換向閥3向卸料板油缸4供油，作為油缸活塞桿伸縮的動力源；卸料板油缸4的活塞桿連接卸料板5，帶動卸料板5開啟或關(guān)閉鏟斗卸料口。本發(fā)明中加入控制器9控制電磁換向閥3的上電，電磁換向閥3電磁鐵的上電方位不同，會造成卸料板油缸4內(nèi)有桿腔和無桿腔的液體壓力不同、流向不同，所以活塞桿產(chǎn)生伸或縮的動作。稱重系統(tǒng)7可以稱攪拌罐6中物料的重量，并將其結(jié)果傳遞給控制器9，并在人機(jī)界面10上顯示出來。在上料過程中，通過人機(jī)界面10可以顯示需要加入的該物料總量，也可以由駕駛員11輸入，屏幕上也可看到攪拌罐中已有的物料量。稱重系統(tǒng)7實(shí)時稱取攪拌罐6的重量，控制器9根據(jù)駕駛員輸入的需求物料量與目前已經(jīng)加入罐中的物料量進(jìn)行比較，當(dāng)已加入的物料量小于需求量時，繼續(xù)加入物料；當(dāng)已經(jīng)加入的物料數(shù)量等于需求量時，控制器則發(fā)出指令換開電磁換向閥3，推動卸料油缸4，帶動卸料板5將卸料口關(guān)閉，停止向攪拌罐加入物料。

為了準(zhǔn)確控制卸料板5的開度，在卸料板油缸活塞桿上或鏟斗上安裝位置傳感器8，控制器9通過位置傳感器8的反饋量精確控制卸料板的開度。首先，根據(jù)本次預(yù)加入的該物料總量m_req，設(shè)攪拌罐原始重量為m₀，系統(tǒng)會利用原始攪拌罐的重量計(jì)算物料達(dá)到需求時的攪拌罐總重量m_stop，理論上m_stop＝m_req+m₀時物料加足。

由于駕駛員在裝料過程中，攪拌罐的重量是逐漸增大的，設(shè)m_i＝m₀+a，a是物料已加入量，稱重系統(tǒng)可以實(shí)時稱取m_i的重量。當(dāng)m_stop-m_i＞0時，說明m_req＞a，物料還沒有加夠。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)下罐體到鏟斗的慣常距離，經(jīng)驗(yàn)證如果m_req-a≥k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料，說明物料還有相當(dāng)?shù)囊欢坎拍芗訅?相當(dāng)于0.3米³的物料)，k_鏟斗形狀表示鏟斗形狀影響系數(shù)，k_{物料松散度}表示物料松散度影響系數(shù)，k_{液壓缸響應(yīng)}表示液壓缸響應(yīng)速度影響系數(shù)，以上三個系數(shù)都可以根據(jù)長期的工作經(jīng)驗(yàn)自定義其取值，ρ_物料表示物料密度。而這些量是完全可控制的，此時可以通過人工粗略控制加料。

而當(dāng)0＜m_req-a＜k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，說明物料即將加夠，需要開始精確控制進(jìn)量，系統(tǒng)發(fā)出蜂鳴聲音提示駕駛員已裝載的物料重量接近m_req，并將卸料鏟斗的控制權(quán)交給控制器，由控制器控制電磁換向閥，此時駕駛員的人為操作卸料板無效：

進(jìn)一步講，

當(dāng)0＜m_req-a＜k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，此時控制器會控制電磁換向閥將卸料板關(guān)閉50％；

當(dāng)0＜m_req-a＜0.5k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，此時控制器會控制電磁換向閥將卸料板關(guān)閉75％；

當(dāng)m_req-a＝ρ_物料S_卸料口L_{卸料口至攪拌罐}且＜0.5k_鏟斗形狀k_{物料松散度}k_{液壓缸響應(yīng)}ρ_物料時，說明卸料口外的物料已達(dá)到預(yù)定的重量，此時控制器會控制電磁換向閥將卸料板完全關(guān)閉，S_卸料口表示卸料口的開口面積，L_{卸料口至攪拌罐}表示鏟斗的卸料口至攪拌罐的接料斗的距離。

整個過程只需駕駛員在人機(jī)界面上選擇混凝土型號、重量、沙子濕度，點(diǎn)擊“開始”按鈕，利用鏟斗向攪拌罐中鏟裝物料即可，當(dāng)物料達(dá)到需求量時，卸料板將自行關(guān)閉，無需駕駛員控制及關(guān)注已加入的物料量。固體物料加足后，再根據(jù)設(shè)定比例加入水，達(dá)到總重量要求即可。

加水的方法與固體物料相同，如圖4所示，也是由控制器9控制用于驅(qū)動水泵的液壓油路，控制器9直接控制一電磁換向閥13；電磁換向閥13置于發(fā)動機(jī)1驅(qū)動的液壓油泵12的供油油路上，電磁換向閥13的工作端連接液壓馬達(dá)14，液壓馬達(dá)14傳遞扭矩給水泵15。固體物料和水分別各用一套液壓油路，但是控制器可以用一個。控制器9實(shí)時監(jiān)測攪拌罐6的總重量是否達(dá)到要求，如果沒到就繼續(xù)加水，直到達(dá)到要求的重量為止，由于此間只有加水，且只需控制總重量，所以不需要設(shè)置位置傳感器，只在稱重系統(tǒng)中設(shè)置稱重傳感器16即可。

優(yōu)選地，上述電磁換向閥3、13選用三位四通閥，O型、X型、H型等都可以。