双向动力单元集成式液压支腿在车载智能调平系统中的应用.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 l 0期 双 向动力单元集成式 液压支腿在车载智能调平系统中的应用 陈玉霞 周 志鸿 1 梁上愚 1 一匕 京科技大学土木与环境工程学院， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． 深圳凯卓立液压设备有限公司， 深圳5 1 8 1 0 8 摘 要 双向动力单元在集成式液压支腿调平系统中的应用不仅打破了由一个油源供应 多条液压支腿油缸的传统模式 。 大大减少 了液 压油管的使用 ， 消除了布管问题 ， 可 以自由选择 支撑点的个数与位置 ； 而且相 比单向动力单元更避免了方向控制阀的使用 ； 简化 了阀块 的设计 ； 减轻了油源的体积和重量 ， 方便了安装 ， 具有很大 的实用价值 。 关键词 双 向动力单元 ； 集 成式 ； 液压支腿 ； 智能调平 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 0 0 0 1 4 0 3 Ap p l i c a t i o n o f T wo w a y P o we r U n i t o f I n t e g r a t e d Hy d r a u l i c Ou t rig g e r i n a Ve h i c l e - c a r r i e d I n t e l l i g e n t L e v e l l i n g S y s t e m C HE N yM Z HOU Z h i h o n g 。L I ANG S h a n g - - y u 1 ． C i v i l E n v i r o n me n t E n g i n e e r i n g s c h o o l o f U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． S h e n z h e n C a d r o H y d r a u l i c E q u i p me n t C o ． ，L t d ，S h e n g z h e n 5 1 8 1 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t T w o wa y p o we r u n i t u s e d i n i n t e g r a t e d Hy d r a u l i c Ou t ri g g e r L e v e l l i n g S y s t e m c o n t r o l s a o u t ri g g e r c y l i n d e r b y a o i l s o u r c e ， i n s t e a d o f t h e t r a n d i t i o n a l mo d e t h a t o n e o i l s o u r c e s u p p l i e s ma n y c y l i n d e r s ． I t c a n r e d u c e t h e u s e o f h y d r a u l i c t u b i n g ， e l i mi n a t e t h e p i p i n g p r o b l e m， a n d c h o o s e t h e n u mb e r a n d l o c a t i o n o f s u p p o r t p o i n t s f r e e l y ； An d i t c a n a v o i d t h e u s e o f t h e d i r e c t i o n al c o n t rol v a l v e ， s i mp l y t h e d e s i g n o f t h e v a l v e b l o c k ， l i g h t e n t h e v o l u me a n d we i g h t a n d ma k e i t e a s y t o i n s t a l 1 ． T h e s y s t e m i s q u i t e p r a c t i c a 1 ． Ke y W o r d s t wo - wa y p o we r u n i t ； i n t e gra t e d s y s t e m； h y d r a u l i c o u t ri g g e r ； i n t e l l i g e n t l e v e l l i n g O 引言 目前 ， 很多专用汽车， 如大型采访车 、 流动舞 台车 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 1 7 作者简 介 陈玉霞 1 9 8 4 一 ， 女 ， 北京科技 大学 2 0 0 8级硕士研究生， 车辆 工 程专业 ； 主要研究方 向 液压系统 自动控制设计研究。 - 一一 - f 一 一 一 一- -- 一 一 一 一- ● ～ 5 结论 本文介绍的新型转向泵是一种速度补偿平衡式叶 片泵 ，建立新型转 向泵理论流量输出方程和液压动力 转向系统数学模型 ，应用仿真软件对转向系统向执行 机构输 出流量和转 向泵溢流阀溢流量进行仿真。结果 表明新型转 向泵作为转 向泵具有很好的流量输 出特 性 。在相 同的条件下， 变量机构工作后具有补偿作用的 转向泵内溢流阀的溢流量在数值上明显低于不具有补 偿作用叶片泵的溢流阀溢流量 ，而且溢流量下降的效 果较明显。从而从理论上验证 了新型转向泵基于速度 补偿理论的可行性和 良好的节能效果 ，为下一步进行 样机试验研究奠定了基础 。 参考 文 献 【 1 】 张昕． 1 U 功助力转向助力特性 的若干问题【 D ] ． 吉林大学， 2 0 0 3 ． 1 4 以及重载车辆等由于功能要求 ，往往都需要配备调平 系统。智能调平系统通过水平传感器 ， 控制液压支腿的 伸出量 ， 使车厢底面保持水平。目前的支腿系统都是采 用一个动力单元 ， 以四点支撑系统为例 支腿液压系统 控制采用一个油源分别为 四个支腿供油 ，这种支腿系 [ 2 】 刘 光松 ． 液 压转 向助 力 系统能 耗特 性 的分 析[ J ] ． 山西机 械， 2 0 0 2 ， 1 1 7 4 ． [ 3 】 陈磊， 孙玉清， 张银东， 纪 玉龙． 平衡式变量叶片泵研究【 J 】 ． 机械 工程学报， 2 0 0 6 ， 4 2 3 ． [ 4 J 张再刚． 高性能轿车转 向泵助力泵定 子曲线 的设计【 D 】 ． 大连 轻工业学院硕士学位论文， 2 0 0 0 ． 【 5 1 王力． 节能型转向泵的理论分析与研究【 D 】 ． 太原理工大学， 2 00 5． 【 6 】 高翔， 赵金才， 王若平 ． 液压助力转 向系统的仿真分析【 J 】 ． 江苏 大学学报， 2 0 0 3 ， 2 4 6 ． 【 7 ] 黎 克英． 叶片式 液 压泵 和 马达【 M 】 ． 北 京 机 械工 业 出版 社， 1 9 9 3 ． [ 8 ]8 E i i c h i K o j i ma ． D e v e l o p m e n t o f a q u i e t e r． v a r i a b l e d i s p a c e me n t v a n e p u mp f o r a u t o mo t i v e h y d r a u l i c p o w e r s t e e r i n g s y s t e m[ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u rnal o f F l u i d P o w e r , 2 0 03。4 51 4． Hy d r a ul i c s Pn e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 0 ． 201 0 统在安装过程 中无可避免的要用到大量的液压管路 。 为了满足大型车辆布管困难的问题 ，液压支腿开始向 集成式方 向发展 ， 即 一个动力单元控制一条支腿。集 成式液压支腿的研究开始崭露头角。 1 双 向动力单元液压支腿 的组成 目前 ．集成式液压支腿可分为单 向动力单元和双 向动力单元两种 ， 都处于研制试用阶段 。 双向动力单元 由由双向齿轮泵 、正反转直流电动 机 、 双向液压锁 、 溢流阀 、 背压 回路 、 油箱等部件组成 ， 其工作原理是利用正反转电动机来带动双向齿轮泵转 动 ．通过控制电动机的转 向来控制液压缸的伸出与收 回． 其液压原理图如图 l 所示 。 图 1敞 压腺 理 图 工作原理 电动机正转 ， 带动双 向齿轮泵转动 ， 液 压缸伸 出； 电动机反转 ， 双 向齿轮泵 吸油 ， 进油 口与 回 油 口互换 。 液压缸收回。各溢流阀在设定压力下工作 ， 液压锁在系统压力下打开工作 。 集成式液压支腿设计的出发点是简化油路 ，安装 方便。这种设计大大简化 了液压油路 ， 减少了液压油管 的使用 ； 同时 ， 减轻 了油源重量 ， 方便安装。 其优点 1 结构简单 ， 安装方便。 2 对调平车辆来说可 自由选择支撑点的个数及 安装位置， 适用范围较广。 3 相比单向动力单元来说 ， 通过电动机正反转来 控制液压缸的伸出与收回， 减少了方 向控制阀的使用 ， 简化了阀块的设计。 4 集成式液压支腿的油源一般是固定液压缸上 ， 所以要求油源的重量越小越好。使用双向动力单元 ， 更 在很大程度减轻了油源的重量， 便于油源的安装固定。 2 新型智能调平系统组成及设计 2 _ 1 智能调平系统的组成 智能调平系统主要组成部分有 双轴倾角传感器 、 单片机、 控制 电路 、 键盘显示板 以及控制支腿行程的液 压系统等。系统硬件组成如图 2所示。 图 2系统 硬 件 组 成 图 2 ． 2调平策略设计 平台系统的调平方法 ， 从控制的误差量上来说 ， 主 要有位置误差控制调平法和角度误差控制调平法。其 中． 位置误差调平法又分为“ 最高点” 不动调平 、 “ 最低 点” 不动调平 、 “ 中心点” 不动调平和“ 任意点” 不动调平 法。本文调平方法选择位置误差调平法中的“ 最高点” 不动调平法。平 台经过预支撑后 ， 一般是不水平 的， 这 样在有倾角的情况下 ， 平台肯定会有一个最高点 ， 在调 平时保持最高点不动 ， 其他支撑点向上运动与之对齐， 当各点达到最高点位置时平 台即处于水平状态。其大 致 过程 如 图 3所 示 。 a 【 b c 图 3 最 高点调平过程图 这种只升不降调平方法可以避免 由于平台 自重和 负载过大 ， 在下降过程 中产生较大的惯性力 ， 而使平台 出现剧烈抖动 ， 以致无法调平的现象。 2 ． 3新型 智能调 平 系统 的调 平 过程设 计 此新型智能调平系统是在原智能调平系统 单个 个油源为四个支腿供油 的基础上进行的二次开发， 新 型集成式液压支腿智能调平系统调平控制流程 图如 图 4所示 。 图 4 调平系统调平控制流程 图 1 5 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 0年 第 1 0期 搬运机械手及 P L C控制系统设计 王建 军 安徽机 电职业技术学院， 安徽芜湖2 4 1 0 0 0 摘要 通过对设计要求 的分析 ， 设计 出机械手的总体方案， 重点阐述 了手部结构的设计 以及控制 系统硬软件的设计 。 能够实现机械手 的基本搬运功能， 达到预期要求 ， 具有一定 的应用前景。 关键词 P L C ； 搬运机械手 ； 控制系统 ； 梯形 图 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 1 0 0 0 1 6 0 3 Th e De s i g n o f Tr a n s po r t M a n i pu l a t o r a n d P LC Co n t r o l S y s t e m W AN G J i a n - j u n A n h u i T e c h n i c a l C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，Wu h u 2 4 1 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Th rou g h t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s a n a l y s i s ，d e s i g n e d a ma n i p u l a t o r d e s c r i b e d t h e s t r u c t u r e o f t h e h a n d d e s i g n a n d c o n t r o l s y s t e m h a r d wa r e a n d s o f t wa r e d e s i gn ，i mp l e me n t a t i o n o f t h e ma n i p u l a t o r s o f t h e b a s i c t r a n s p o r t f u n c t i o n s t o a t t a i n t h e d e s i r e d r e q u i r e me n t s ， h a v e a c e r t a i n a pp l i c a t i o n． Ke y W o r d s P L C ； t r a n s p o rt s ma n i p u l a t o r ； v i rt u a l p r o t o t y p e ； l a d d e r O 引言 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能 ，用以按 固定程序抓取 、 搬运物件或操作工具的机械 电子装置。 它可代替人的繁重劳动 以实现生产 的机械化 和 自动 基 金项 目 2 0 0 9年 院级教科研 项 目， 2 0 1 0年高校省级优 秀青年 人才基 金项 目 2 0 1 0 S QR L 2 0 4 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 2 5 作者简介 王建军 1 9 8 0 一 ， 男 ， 硕士 ， 河北衡水 人 ， 安徽机 电职业 技术学 院机械工程系讲师。 要从事液压与气压传动方 面的教学和研究。 调平过程 双轴倾角传感器检测是否达到设定的 水平状态 ， 若没有达到 ， 则 比较前后 X轴 左右 Y轴 中 最低的一侧进行调平 ； 重复第一步 ； 当 X、 Y轴两个调平 方 向均达到调平精度后 ， “ 水平” 状态指示灯亮 ； 智能调 平工作结束。 本系统采用“ 线” 式控制方式 ， 控制前 、 后 、 左 、 右侧 的两只支腿联动 ， 降低了控制系统的耦合强度 ， 提高了 调平精度 ． 缩短 了调平的时间。本文提到的控制方式及 基于此控制方式设计 的智能调平系统，具有较大的实 用价值 ． 具备进行广泛推广的条件 。 3 结论 本文介绍 了双 向动力单元在新型集成式液压支腿 智能调平系统中的应用 ， 及调平过程的设计。双向动力 单元的使用简化了阀块设计 ，减小 了油源的体积及重 量 ． 具有很大的实用价值 ， 为车载智能调平系统的设计 开辟了新的发展方向。 1 6 化 ， 能在有害环境下操作 以保护人身安全 ， 因而广泛应 用于机械制造 、 冶金 、 电子、 轻工和原子能等部门。本课 题设计 出一种用于搬运的机械手结构 。并对其进行 了 控制系统的设计 。 1 搬运机械手的结构 针对企业提 出机械手的工作要求 ，设计的搬运机 械手的手部和臂部是装在可移动的小车上 ，手部安装 于气缸的活塞杆上 ， 手部可以上下移动 ， 手部的抓紧动 作是 由一小气缸驱动。搬运机械手的功能是抓起储气 0 参 考 文 献 【 1 ] 姜 文刚 ， 等． 大 型平 台 自动 调平 研究 【 J 】 ． 电气传 动 ， 2 0 0 5 ， 3 5 1 2 ． 【 2 】 李光 ， 胡均平 ， 等． 静压桩 机 自动调平系统 的研制[ J 】 ． 建筑 机 械 ， 2 0 0 1 6 ． 『 3 】 褚新峰 ， 杨曙东． 车载雷达 电液 自动词平叨． 液压与气动 ， 2 0 0 7 5 ． f 4 】 李 国雄． 一种智能调平控制方式在汽车液压支腿系统上的应 用【 J ] ． 专用汽车 ， 2 0 0 7 6 ． [ 5 】 纪梅 ， 李英智． 汽车起重机支腿 自动调平控 制分析与策略研 究【 J 】 ． 建筑机械 ， 2 0 0 7 7 ． [ 6 】 倪江生 ， 翟羽健． 雷达天线底车调平 问题 的研究【 J ] ． 测控技术 ， 1 9 9 4 4 ． 【 7 ] 张芳． 高精度平 台调平 控制系统研 究【 D 】 ． 中北 大学硕士学位 论 文 ． 2 0 0 8 ． [ 8 】 张韬． 牙 钻机调平控 制系统研究【 D 】 ． 北京科技大 学硕士学位 论文， 2 0 0 8 ．