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    全液壓單鋼輪振動壓路機自動防滑控制

    全液壓單鋼輪振動壓路機(以下簡稱單鋼輪壓路機)通常采用單泵雙馬達液壓回路,2個驅動馬達并聯控制,分別驅動鋼輪和膠輪。驅動馬達為兩點式變量馬達,行走速度分為低速、中速、高速3擋:當掛低速擋行走時,2個馬達排量均為最大排量;當掛中速擋行走時,前面的驅動馬達為最小排量,后面的驅動馬達為最大排量;當掛高速擋行走時, 2個馬達均為最小排量。

    1.自動防滑控制的必要性

    目前大多數單鋼輪壓路機不具備防滑控制功能,其最大的爬坡能力受限于鋼輪或膠輪的最小牽引力(附著力)。在爬坡路段、潮濕地段以及沙漠地帶作業時,地面附著力很小。當鋼輪或膠輪驅動力大于附著力時,鋼輪或膠輪行駛中就會打滑,甚至在原地滑轉,使機器不能正常作業。雖然駕駛員可以通過調節換擋開關來增大整機牽引力,但是驅動馬達在最大與最小排量之間沒有中間狀態,不具備最佳爬坡能力,更不能實現自動防滑控制。

    為此,單鋼輪壓路機應增加自動防滑控制功能,其作用是:當鋼輪或膠輪開始打滑時,可通過自動防滑控制功能使鋼輪或膠輪的驅動馬達排量在最小與最大之間變化,使其驅動力小于或接近地面附著力,確保鋼輪或膠輪不打滑,以增強防滑性能。

    2.改進措施及自動防滑原理

    單鋼輪壓路機自動防滑控制如圖1所示。將2個兩點式變量馬達均改為電液比例馬達。裝有防滑程序的PID控制器通過測速傳感器1采集鋼輪馬達轉速和方向信號,并得到鋼輪行駛速度和行駛方向;通過測速傳感器2采集膠輪馬達轉速和方向信號,并得到膠輪行駛速度和行駛方向;通過轉向傳感器采集壓路機轉向角度;通過縱向傾角傳感器采集壓路機縱向傾斜角度。

    單鋼輪壓路機直線行駛時,鋼輪和膠輪的行駛速度應相同,否則判斷速度快的鋼輪或膠輪產生打滑現象;轉向時,通過轉向傳感器得出機器轉向角度,則PID程序計算出鋼輪及膠輪相應的速度比,若實際速度比不同于計算速度比,則判斷速度快的鋼輪或膠輪產生打滑現象。鋼輪或膠輪打滑時,通過控制器中的PID計算程序,使輸出給打滑輪馬達的電流發生變化,從而調節打滑輪馬達的排量,使打滑輪馬達的驅動力小于或接近其附著力,確保鋼輪或膠輪不再打滑。

    3.各擋位自動防滑控制

    單鋼輪壓路機通過泵控手柄(即行駛方向手柄)控制其前進和后退。其行駛速度仍按原來的低速和中速、高速3擋控制,但是需要在各擋加入自動防滑控制裝置。

    (1)?低速擋馬達排量設置

    如圖2所示,壓路機掛上低速擋行駛,給定2個驅動馬達最大排量(Qmax),此時若鋼輪向前爬坡時開始打滑,控制器根據所采集的信號判定鋼輪打滑,則給定打滑鋼輪一個模糊參考速度值(模糊參考速度值為鋼輪滑轉時的瞬間速度值,至少是不滑轉輪速度值的1.1倍),通過控制器中的PID程序,改變鋼輪馬達的電流,減小鋼輪馬達排量,使參考速度與實際速度相一致,以達到鋼輪的最大扭矩,從而實現自動防滑控制。

    (2)?中速擋馬達排量設置

    如圖3所示,壓路機掛中速擋,當向前行駛在平坦路面時,將鋼輪馬達排量給定為Qmin,膠輪馬達排量給定為Qmax ;當向前行駛在下坡路面(坡度大于6%)時,控制器控制鋼輪驅動馬達排量變到Qmax,膠輪驅動馬達排量變到Qmin,其后再次行駛于平坦路面時馬達排量保持不變;當向前行駛在上坡路面時,將鋼輪驅動馬達排量設置為Qmin,膠輪驅動馬達排量為Qmax ,其后在平坦路面上行駛時馬達排量保持不變。壓路機在平坦路面上后退行駛,馬達排量的設定正好相反。

    以上2個馬達的基本設置,可使在上坡時附著力大的鋼輪或膠輪的馬達排量為最大值,防止機器打滑,增強機器的帶載工作能力;為確保機器更平穩工作,在行駛方向不發生變化,以及上坡或下坡后行駛在平地上時,2個馬達排量應保持不變。

    當2個馬達的排量基本設定后,若壓路機行駛在上坡和下坡路面上開始打滑,則2個馬達排量均調整為Qmax ,以增強機器的帶載工作能力,防止機器打滑和速度過高;若2個馬達排量均為最大排量后還繼續打滑,則自動調整為低速擋,以實現防打滑控制。

    (3)?高速擋馬達排量設置

    壓路機起步行駛時,鋼輪和膠輪2個行駛馬達都設置為Qmin。壓路機停止時,在前的驅動馬達排量變為Qmax,以縮短停車距離,同時增大起步驅動力。若鋼輪或膠輪發生打滑,則將不打滑輪的馬達排量調到Qmax,以增強機器的帶載工作能力,防止機器打滑;若繼續打滑,則調為中速擋,以實現防打滑控制。

    通過實施以上改進,使單鋼輪壓路機的鋼輪或膠輪在打滑時自動調節馬達排量,實現了自動防滑控制功能,增加了打滑時的牽引力,適用于坡道、潮濕和沙漠等特殊路面施工作業。此方案同樣適用于雙鋼輪振動壓路機防滑技術改造。

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