壓路機的機電一體化設計

　　壓路機的機電一體化設計

　　摘要： 在科技迅猛發(fā)展和市場(chǎng)需求多樣化的時(shí)代背景下，工程機械產(chǎn)品的多功能越來(lái)越受到國內外工廠(chǎng)家的青睞。

　　而壓路機作為具有代表性的工程機械產(chǎn)品，在經(jīng)過(guò)內燃機的動(dòng)力革命和液壓、氣壓傳動(dòng)的傳動(dòng)革命之后，正向著(zhù)應用電控技術(shù)實(shí)現對產(chǎn)品的操縱和控制的方向發(fā)展，用來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)對產(chǎn)品環(huán)保、節能、操作簡(jiǎn)潔、維護方便的要求。

　　關(guān)鍵詞：機電一體化、控制系統、設計

　　1. 壓路機機電一體化設計的國內外概述

　　1.1國外壓路機機電一體化技術(shù)的發(fā)展

　　國外很多公司的自動(dòng)壓實(shí)控制系統的新型智能可變振幅的Variomatic振動(dòng)壓路機是用兩個(gè)相對旋轉的偏心軸來(lái)振動(dòng)壓實(shí)輪，雙軸布置使輪子振動(dòng)力的大小和方向隨著(zhù)被壓物料上振動(dòng)加速度的變化而相應的變化，用液壓系統來(lái)調整兩軸之間的角度，通過(guò)電子控制的方式自動(dòng)地完成從垂直到水平方向的無(wú)級變化，用裝在輪上的加速度表來(lái)不間斷的顯示物料硬度隨壓實(shí)進(jìn)程的變化。

　　把通過(guò)加速度表獲得的數據輸送到壓路機上的計算機里，并保存到軟、硬盤(pán)中，計算機把這些數據與預先設置在計算機內的參數進(jìn)行比較。

　　當反饋達到預定值時(shí)計算機發(fā)出指令，通過(guò)調整兩根軸的相對角度來(lái)調整振動(dòng)方向和有效振幅，這樣可以對壓實(shí)力進(jìn)行優(yōu)化，既減輕司機操作的工作量又改善壓實(shí)均勻度。

　　1.2國內壓路機機電一體化技術(shù)的發(fā)展現狀

　　國內壓路機廠(chǎng)家在機電自動(dòng)調整方面取得了一定的成績(jì)，如湖南江麓機械廠(chǎng)研制的W1102DZ振動(dòng)壓路機配備自動(dòng)駕駛作業(yè)系統，很多壓路機也配置了聲光報警系統。

　　雖然對關(guān)鍵參數實(shí)施了時(shí)時(shí)監控，并且控制方式獨特、自成體系，安裝與維護簡(jiǎn)單直觀(guān)，抗外界干擾能力強，但由于線(xiàn)束復雜，各功能單元之間的父子控制難以實(shí)現，傳感器資源利用率不高。

　　2.智能壓路機發(fā)動(dòng)機及其工作原理

　　電子智能( EDI) 發(fā)動(dòng)機主要以尖端的電子技術(shù)為特征， 其卓越機械特性表現在燃油輸送特性、發(fā)動(dòng)機管理功能和診斷等方面。

　　作為高度集成化的系統與其它系統( 如變速箱和冷卻系統) 相互作用， 先進(jìn)的電子系統提供了不受發(fā)動(dòng)機轉速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時(shí)控制和更高的噴射壓力， 同時(shí)還提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比和環(huán)保性。

　　電子智能發(fā)動(dòng)機的核心單元是一個(gè)裝在發(fā)動(dòng)機上的ECM， 這個(gè)是基于微處理器為的控制系統， 它的作用是利用自能發(fā)動(dòng)機上的傳感器控制發(fā)動(dòng)機的運行狀態(tài)及監控發(fā)動(dòng)機主要輸入輸出參數： 還用智能發(fā)動(dòng)機轉速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數。

　　因此， 智能控制系統監控著(zhù)發(fā)動(dòng)機的主要工作特性并存儲了相關(guān)信息， 檢修時(shí)，通過(guò)一臺工業(yè)標準診斷儀，工作人員就可以查看發(fā)動(dòng)機的歷史工作性能的， 進(jìn)而對機器實(shí)施故障分析， 實(shí)現快速低成本的維修。

　　根據ECM 電子控制模板就可以準確計算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時(shí)間， 然后通過(guò)液壓控制的電子系統控制噴射系統HEUI 進(jìn)行動(dòng)作。

　　3.液壓控制系統的設計

　　該液壓控制系統是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。

　　用壓差傳感器來(lái)檢測負載壓力， 用泵、閥控制器發(fā)出控制指令， 按照負載的大小調節液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負載相適應， 提高效率。

　　2. 1 振動(dòng)系統的雙頻雙幅調節

　　液壓控制系統的振動(dòng)泵是由兩個(gè)電磁閥控制的， 其中，每個(gè)電磁閥對應控制一個(gè)高壓油流方向， 這兩個(gè)電閥循環(huán)交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。

　　通過(guò)控制定量馬達的正反轉使振動(dòng)軸上大小偏心塊相分別實(shí)現疊加和疊減， 疊加時(shí)泵的液壓油的排量小， 即出現高幅低頻; 疊減時(shí)泵的液壓油排量大， 即出現低幅高頻。

　　2. 2 對協(xié)調行走馬達進(jìn)行功率分配。

　　該壓路機的行走系統由一個(gè)行走泵、三個(gè)行走馬達組成， 通過(guò)負荷傳感系統和速度傳感器完成對行走馬達的功率分配。

　　為了擺脫前輪打滑的現象， 就在前輪設置一個(gè)小排量馬達，這樣， 馬達的扭矩只能發(fā)揮最大排量時(shí)的一半; 后輪兩馬達設置大排量， 其要發(fā)揮最大排量輸出扭矩驅動(dòng)壓路機。

　　同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達設置小排量， 前輪馬達設置為大排量。

　　利用電子控制程序的柔性結合電液伺服技術(shù)，最終實(shí)現液壓泵效率的合理分配。

　　2. 3 液壓控制系統中位軟啟動(dòng)功能

　　該壓路機具有一套光電信號傳感模塊， 發(fā)動(dòng)的機啟動(dòng)是靠行走手柄放在中位來(lái)實(shí)現的，。

　　這套保護裝置是防止壓路機帶載啟動(dòng)造成對電機的沖擊。

　　2. 4 壓路機的自動(dòng)滑轉控制系統

　　為滿(mǎn)足大型工程施工的實(shí)際需求( 要求爬坡能力超過(guò)50%) ， 壓路機的自動(dòng)滑轉控制系統在無(wú)滑轉軸和剎車(chē)閘的作用下避免單輪快速滑轉， 并通過(guò)傳感器檢測振動(dòng)輪和橡膠驅動(dòng)輪之間的滑轉， 通過(guò)調整液壓驅動(dòng)系統液壓流量使牽引性能達到最佳狀態(tài)， 防止振動(dòng)滾輪和橡膠驅動(dòng)滾輪同時(shí)滑轉， 避免機器停頓或下陷。

　　2. 5 液壓控制系統污染檢測和主動(dòng)維護功能

　　利用液壓系統對傳感器測出的各種信號進(jìn)行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進(jìn)行合理的推理與分析，在有多個(gè)因素導致故障的情況下， 采用思維模擬技術(shù)， 確定故障誘發(fā)的因素。

　　因為故障的復雜多樣性， 利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理診斷信號。

　　為了設計和諧的人機對話(huà)界面， 在設計時(shí)采用大量圖像分析、液晶顯示識別系統來(lái)輔助。

　　4.目前最迫切的工作

　　推廣與應用機電一體化技術(shù)首先改變傳統的設計觀(guān)念，一味的強調低成本競爭會(huì )把企業(yè)帶人死胡同。

　　當然機械產(chǎn)品元件越少其可靠性會(huì )越高，但是這種可以犧牲產(chǎn)品多功能換來(lái)產(chǎn)品靠性喪失的開(kāi)發(fā)不值得借鑒。

　　國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機電液一體化技術(shù)來(lái)減少故障、迅速發(fā)現并解決故障，也正是因為電子元件質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，才使這項技術(shù)的廣泛應用得到延伸與發(fā)展。

　　再者，要合理利用該技術(shù)則離不開(kāi)同行的之間的合作、引進(jìn)、吸收和開(kāi)發(fā)。

　　例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專(zhuān)業(yè)電子儀器公司開(kāi)發(fā)的計算機軟件和控制系統，作為連續壓實(shí)控制的壓實(shí)數據系統(CDS)以及處理CCC的PC軟件程序。

　　把這些壓路機制造公司沒(méi)有能力開(kāi)發(fā)的技術(shù)要用有限的資金去引進(jìn)，在學(xué)習、消化和吸收之與國內其它公司聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，利益共享。

　　小結

　　在科技高速發(fā)展和用戶(hù)需求日趨主題化、個(gè)性化和多樣化的時(shí)代背景下，產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和功能的多樣性與企業(yè)的利潤和生存的聯(lián)系越來(lái)越密切。

　　跨國公司為了適應市場(chǎng)降低成本，實(shí)施制造本地化及采購全球化戰略，促使制造業(yè)競爭越來(lái)越激烈。

　　本文正是通過(guò)對壓路機機電一體化設計的研究，來(lái)找到提高機械產(chǎn)品的智能化水平，占領(lǐng)市場(chǎng)，讓用戶(hù)滿(mǎn)意的有效途徑。

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