集装箱自动导引车液压系统设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 0 3 ． 2 0 1 3 集装箱 自动导引车液压系统设计 邹云飞 ， 李海波 ， 韦晓磊 ， 贾志平 1 ． 交通运输部水运科学研究院， 北京1 0 0 0 8 8 ； 2 ． 国家知识产权局专利审查协作北京中心 ， 北京1 0 0 0 8 3 摘要 设计 了电力驱 动方式 的集装箱 自动导引车 的液压转 向和液压行车制动系统 ， 其分别实现了集装箱 自动导引车的定位转 向和行 车制动功能 ， 并通过实车遥控试验 ， 空 载最 高车速条件下 的实测制动距离和最小转弯半径完全满足集 装箱 自动导引车转向和行车制动 的设 计要求。 关键词 自动导引车 ； 制动距 离 ； 最小转弯半径 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 l 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 3 0 0 1 5 0 3 De s i g n o f Hy d r a u l i c S y s t e m f o r Co n t a i ne r AGV Z O U Y u n - f e i ， L I Ha i - b o ， X i a o - l e i 2 , J I A Z h i - p i n g a 1 ． Wa t e r b o r n e T r a n s p o r t a t i o n I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 8 ， C h i n a ； 2 ． P a t e n t E x a m i n a t i o n C o o p e r a t i o n C e n t e r o f S I P O， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c s t e e rin g s y s t e m a n d t h e s e r v i c e b r a k e s y s t e m o f AGV wi t h t h e e l e c t ri c d riv e u n i t a r e d e s i g n e d ． T h e s y s t e ms s e p a r a t e l y i mp l e me n t t h e p o s i t i o n i n g s t e e rin g a n d the s e r v i c e b r a k e ． Un d e r n o l o a d o p e r a t i o n a n d ma x i mu m s p e e d ， t h e b r a k i n g d i s t a n c e a n d t h e mi n i mu m s t e e rin g r a d i u s c o mp l e t e l y t o s a t i s f y t h e d e s i g n r e q u i r e me n t o f AG V b y t h e v e h i c l e t e s t ． Ke y wo r d s AGV； b r a k i n g d i s t a n c e； mi n i mu m s t e e ri n g r a d i u s 0 引言 自动导引车是 指具有磁条 。轨道或者激光等 自动 导引设备 ， 沿规划好的路径行驶 ， 以液压或电力驱动为 动力 ，并且装备安全保护以及各种辅助机构的无人驾 驶 的 自动化车辆 ， 通常简称为 AG V A u t o ma t e d G u i d e d Ve h i c l e 。 集装箱运输是货物运输 中一种最先进的现代化运 输方式 ， 将 A G V技术运用于集装箱运输系统已成为 目 前 国际上先进的集装箱装卸工艺 。 AG V首次用于输送集装箱是在 1 9 9 3年在阿姆斯 特丹 的 D e l t a ／ S e a L a n d集装箱码头中进行 的。 随后【 l 】 ， 在 两个欧盟资助的项 目 I P S I 和 I N T E G R A T I O N。 即“ 改善 港 口船只接 口” 和“ 海洋陆地技术 的综合 ” 将 A G V和 集装箱码头结合在一起 ， 研发出使用载货架和 A G V的 优化集装箱搬运系统 。且在位于美 国弗 吉尼亚州朴次 茅斯市的 A P M T e r m i n a l s 公 司新 的东海岸运输 中心实 施。现今的集装箱 自动导引车能够通过车载传感器 向 车载控制系统提供车辆状态信息 ，并根据定位导航系 统提供 的路径动态确定车辆运行位置 ，精度一般可达 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 2 5 作者简介 邹云飞 1 9 8 o 一 ， 男 ， 江西赣州人 ， 助理研 究员 ， 博士 。 主要从事 液压传动及液压元件润滑与密封研究 。 到 5 0 mm， 最大可达到 2 0 ram t 1 。 目前荷兰鹿特丹港前期建设的 3个 自动化码头的满 载最大运行速度都是 1 0 k m ／ h 左右， 本文介绍的集装箱 自 动导引车的速度及其他参数也达到了同等技术水平。 电力驱 动方式的集装箱 自动导引车液压系统主要 包括液压转 向系统和液压行车制动系统 ，其分别实现 集装箱 自动导引车的定位转 向和行车制动功能。 1 液压转 向系统 集装箱 自动导引车的液压转 向系统 主要 由液压动 力源、驱动桥转向机构 、转 向油缸和液压伺服系统构 成。驱动桥转 向机构主要 由转向拉杆 、 转向节臂 、 转向 主销和转向油缸支座等构成 。转向机构为常用的整体 梯形机构 ，前后轮均可转 向，允许的最大转向角度为 2 6 。 ， 轮距为 1 ． 9 9 1 m， 如图 1 所示。 为了满足集装箱 自动导引车 自动行驶中转 向角度 的精确控制要求 ， 转向系统采用液压伺服闭环控制， 其 为典型的阀控转 向油缸伺服位移控制系统 ．主要包括 转 向油缸 、 伺服阀、 液压动力源、 位移传感器等。集装箱 自动导引车 内的柴电机组供 电于液压动力源的电机 ． 从而驱动定量液压泵 ， 提供给液压转 向系统压力油 。 由原地转向最大阻力和转 向时间的要求 ，计算 出 液压动力源泵的输 出压力不小于 1 3 ． 5 MP a和流量不小 1 5 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 0 3期 、 ／ ‘ 图 1 转 向机 构 示 葸 图 于 2 6 L ／ mi n ， 为保证伺服 阀的线性度 ， 要求伺服 阀的额 定流量至少为系统流量 的 1 ． 5倍 ， 伺服阀的额定流量不 小于 3 9 L ／ m i n ， 于是系统选用 的伺服阀流量 为 4 0 L ／ rai n ， 带宽为 6 0 Hz ， 位移传感器精度为 l ‰ ， 整体液压伺服系 统控制精度为 2 ％。为进一步提高系统 的动态特性 ， 系 统在阀前配有 4 L蓄能器 ， 以满足瞬态流量需求。 集装箱液压转向系统原理图如图 2所示 ， B1 为驱 动 电机 1 ； B 2为定量液压泵 1 ； B 3为高压过 滤器 1 ； B 4 为单向阀 ； B 5为伺服 阀 ； B 6为转 向油缸 ； B 7为位移传 感器 ； B 8为蓄能器 ； B 9为溢流 阀； B 1 0为回油过滤器 ； B 1 1为冷却器。 1 6 一 ⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一．I 图 2 液压转向系统原理 图 2 液压行车制动系统 集装箱 自动导引车 的制动系统由行车制动和驻车 制动组成 。行车制动由液压制动系统实现。 而驻车制动 则 由配有盘式制动器的变频驱动电机的反向制动实现。 行车制动为全轮制动方式 ，即 4个车轮都设有制 动器。行车制动器采用钳盘式制动器 ， 制动盘装在车轮 的转轴上 ， 随车轮一起转动 ， 制动器安装在驱动桥桥体 上 ， 通过电磁比例制动阀控制实现行车制动功能。 液压行车制动系统主要包括液压动力源 、双路充 液阀、 蓄能器和电磁比例制动阀。整车控制系统根据运 行状态得 出制动力信号 ， 从而提供 比例电信号 ． 调节 电 磁 比例制动阀的制动压力。 根据行 车制动器制动压力的要求 ，计算出电磁 比 例制动阀的制动压力需在 1 0 0 ～ 2 0 0 b a r内可调 ，双路充 液阀的充液压力为 1 5 5 ～ 1 8 5 b a r ， 流量为 l 0 ． 2 L ／ ra i n 。 蓄能器保证在车辆无动力的状态下仍能保证多次 制动情况下的制动压力。 液压行车制动系统原理 图如图 3所示 ， B l为驱动 电机 2 ； B 2为定量液压泵 2 ； B 3为高压过滤器 2 ； B 4为 双路充液阀 ； B 5为蓄能器 ； B 6为刹车尾灯开关 ； B 7为 电磁比例制动阀； B 8为行车制动低压报警开关。 B 3 B 2 B 1 图 3液压行车制动 系统原理图 系统还对蓄能器压力进行检测 ， 当达到所要求制动 压力时断开 ，制动压力不足时 B 8常闭，整车不允许行 驶 ， 从而保证了车辆的安全性。 而 B 6对制动阀出口制动 压力进行检测 ， 当压力高于 5 b a r 时， 行车制动灯亮 。 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 0 3 ． 2 0 1 3 盾构管片拼装机液压提升系统的建模与仿真 郭凯峰， 陶建峰， 金林 山， 杨海燕， 刘成 良 上海交通大学 ， 上海2 0 0 2 4 0 摘 要 拼装机是盾构机的重要组成部分 ， 其液压系统的稳定性直接影响拼装机乃至整个 盾构 机的正常工作性 能。针对实 际工作 中存 在振荡 的某 拼装机 ， 为了找出振荡的原因 ， 建立盾 构管片拼装机液压提升系统物理模型 的动态特性方程 ， 并对其进行频域分析 。利用 MA T L A B软件绘制 了拼装机液压元件在不 同参数 工况下的 N y q u i s t 响应仿 真曲线 ， 通过对 系统曲线结 果进 行对比分析 ． 得到 了拼装机 的振荡 问题 的解决方案 ， 并在现场验证 了方案的可行性 ， 实现 了从全局系统层面进行 局部诊断 。 关键词 拼装机 ； 液压系统 ； 建模 ； 仿真 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 3 一 O 0 1 7 0 5 The M o d e l i ng a n d S i mu l a t i o n o f t he Hy d r a u l i c L i f t S y s t e m f o r S h i e l d M a c h i n e Er e c t o r GU O K - f e n g ， T A0皿巩一 厂 e n g ， J I N L i n - s h a n ， Y A N G H a i - y o n， L I U C h e n g - l i a n g S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e e r e c t o r i s a n i mp o r t a n t p a r t o f t h e s h i e l d ma c h i n e ． Th e p e r f o r ma n c e o f t h e s h i e l d ma c h i n e i s d i r e c t l y a ff e c t e d b y t h e s t a b i l i t y o f i t s h y d r a u l i c s y s t e m．I n o r d e r t o fi n d t h e c a u s e s o f t h e v i b r a t i o n i n t h e e r e c t o r i n a c e r t a i n c o mp a n y ， t h e d y n a mi c e q u a t i o n s f o r the p h y s i c a l mo d e l h a v e b e e n b u i h for r e s e a r c h i n g t h e d y n a mi c r e s p o n s e o f t h e l i f t i n g s y s t e m o f t h e e r e c t o r ．Th e Ny q u i s t fi g u r e s o f t h e c o mp o n e n t s o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m i n e r e c t o r r e g i v e n b y t h e MAT L AB s o f t w a r e u s i n g d i f f e r e n t p a r a me t e r s a c c o r d i n g t o d i ff e r e n t c o n d i t i o n s ． S o l u t i o n s t o t h e v i b r a t i o n a r e d r a wn b y the c o mp a r i s o n of t h e r e s u l t s i n Ny q u i s t fig u r e s ． Th e f e a s i b i l i t y of the s o l u t i o n s h a v e b e e n v e r i fi e d i n t h e w o r k s h o p o f t h e f a c t o r y ．T h e r e f o r e t h e d i a g n o s i s o f c e rt a i n p a rt i s r e ali z e d b y the a n a l y s i s wi t h i n t h e wh o l e s y s t e m． Ke y wo r d s e r e c t o r ； h y d r a u l i c s y s t e m ； mo d e l i n g ； s i mu l a t i o n O 引言 随着我 国几个重要的大型城市开始了地下隧道的 建设 ，盾构机已经被广泛地应用于城市的市政工程建 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 0 4 作者 简介 郭凯 峰 1 9 8 7 一 ， 男 ， 湖北荆 州人 ， 硕士研究 生 ， 从事 机电液压 控制领域的科学研究 。 设 当中。管片拼装机液压系统作为整个盾构机的重要 组成部分 ，其液压系统 的动态响应特性 日益受到研究 者的重视。 浙江大学房猛等人【 】 对盾构推进 系统 的电液控制 系统进行 了研 究，并在此基础上对其控制策略进行 了 研究仿真。浙江大学李肇震等人吲 对液压系统平衡阀控 制活塞的结构形式和主要结构参数对系统动态性能的 3 结论 在交通运输部水运科学研究院大兴试验基地 ． 集 装箱 自动导引车液压系统进行 了台架性能试验和实车 遥控试验 ， 如图 4和图 5 。 图 4台架性能试验 图 5实车遥控试验 通过实车遥控 试验 ，其在 空载最高车速 2 0 k m ／ h 时 ， 其制动距离为 1 ． 2 m； 而实测最小转弯半径为 8 ． 8 m， 此试验数据完全满足集装箱 自动导引车转 向和行车制 动的设计要求。 参考 文 献 【 1 】 徐 承军， 陶德磬． A G V在集 装箱 码头 中 的 f ff [ J ] ． 中国水运， 2 0 0 6 ， 1 2 4 2 4 - 2 6 ． 【 2 】 李海波 陈荣敏． 我国集装箱 自动导引车关键技术研发成果 [ J 1 ． 集装箱化，2 0 1 1 ， 1 1 2 5 2 7 ． 【 3 】 李海波 ． 集 装箱 自动导引 车系统 的应用及技 术特性分 析[ J 】 ． 港 1 3 装卸， 2 0 1 0 ， 3 1 5 1 8 ． 1 7