全液压平地机单边打滑判断研究.pdf

_ 安装接近开关 见 图 9 ， 主液压 缸完全伸 出时取得 换向信号， 可以保证输送系统每次换向时主液压缸 完全伸出，从而避免混凝土输送缸积料的发生， 另 图9 主液压缸上接近开关的安装形式 外还可 以方便地实现全收混凝土活塞的功能 ， 从而 弥补 了电控换 向系统相 比液控换 向系统存在 的部 分缺陷。 随着电器元件可靠性的进一步提高， 电控换向 系统必将会再次取代液控换 向系统成 为混凝 土泵 的主导液压系统换 向方式 。 通信地址湖北武汉东湖新技术开发区高新六路 8 9号 山 推楚天工程机械有限公司 4 3 0 0 2 0 收稿 日期 2 0 1 1 0 9 2 1 全液压平地机单边打滑判断研究 熊卫民， 郑鹏飞， 邹林江， 肖锋 三一重工股份有 限公 司 摘 要 对全液压平地机单边打滑判断问题进行研究， 重点对单边打滑判断分界点进行理论分析， 分析给出打滑判断的控制 过程 ， 并 给出计算实例 、 试验 曲线和结论 。得 出的结果可为研究 同类全液压传 动工程车辆打滑判断问题提供参考。 关键词 全液压平地机 ； 打滑 ； 判断 ； 单泵双马达 平地机是 基础建设施工 中担 负平 整作业任务 的重要设备 。全液压平地机集机电液 于一体 ， 具有 传动环节少 、 作业效 率高 、 易操 作 、 无级 变速 、 自动 适应负载能力强及便于实现 自动控制等特点 ， 具 有 广阔的发展前景。全液压平地机的传动系统主要 由 发动机、 液压泵、 液压马达 、 减速平衡箱及车轮组成咖 ， 如 图 1 所示 。与液力机械式平地机相 比， 省去了液 一 2 O一 图 1 全液压平地机传 动系统 图 力变矩器 、 变速器及驱动桥等机械传动环节圆 。 而 由单液压 泵并联双液压 马达 驱动 的全液压 平地机 ， 在两车轮工况不一样 ， 或存在偏载情况时 ， 液压油将优选供往载荷较小 的液压马达 ， 从而出现 驱动轮两侧轮胎转速不一致 的情况 ， 即单边打滑工 况 ， 它降低了平地机的牵引性能 ， 严重时将损害液 压系统 的正 常工作 ； 另一方 面 ， 平地机在转 向时左 右车轮速度 同样存 在差异 ， 因而实 时 、 正确地判 断 平地机是打滑还是转 向， 并实施相关控制策略I3 J ， 对 全液压平地机正 常行驶及作业 有着十分重要 的实 际意义。 本文通过理论计算 ， 得 出全液压平地机转 向和 打滑 的速差分界值 ，当实测速差超过此分界值时 ， 认 为是单边 打滑 ， 并进行抗 滑处理 ， 否则不进行处 理 ， 从而提高平地机 的作业效率。 1 全液压 平地机打滑判断理论分 析 全液压平地机 同时采用前 轮转 向和前车架铰 接转 向，这样可 以大大减小平地机的转弯半径 ， 提 高平地机的通过性能。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 ． 1 平地机铰接转 向分析 如 图 2所示 ，假设平地机绕 0点以角速度 ∞ 。 铰接右转 向[ 4 1 r 1 ／ J 0 ， 一 ∞ 一 Z ～ 一 L - I 一 L 一 车辆前后桥轴距 卜 车辆的轮距y 一前后车架的相对 偏转角度卜一 铰接点距前车轴的距离 一 铰接转向时的 中心点O 一 车辆后桥 中心0 广 车辆前 桥 中心A 一辅助 分析点 图 2平地 机铰接转 向分析 后左外轮的转弯半径 DD ， 后右 内轮 的 转弯半径 Ry 0 0 一 ， 当前后车架铰接相对偏转角 度为 时各轮转弯半径如下 0 0 ， 1 si n 0 1 A Z 三 一 1 c o s 2 式中 厂铰接转 向时， 后左车轮转弯半径 ， m m； R r一 铰接转 向时， 后右车轮转弯半径 ， m m。 则后两轮 的线速度为 争 ， 、 睁 一争 ]∞ 。 ’ 式 中 厂铰 接转 向时 ，后左 车轮转 弯线速度 ， m／ s ； u 、 一铰接转向时，后右车轮转弯线速度 ， m／ s ； ∞ 转弯角速度 ， r a d ／ s 。 1 ． 2 平地机铰接和前轮 同时转向分析 在转向过程中 ， 当平地机的铰接转 向角和前车 轮转向角均发生改变时，其转向运动简图可在图2 的基础上进行修改， 如图 3所示 。 一 辅助分析点 图 3 平地机铰接和前轮转 向分析 根据几何关系 ， 由正弦定理可得 盟一 r 、 s i n fls i n 1 8 0 。 ] B 00 L- l ． I c o s y _ 6 ． ． ． oo 望 旦 f 7 1 s i n s i n 1 8 0 。 ] B 由式 3 、 7 可得 ， 当铰接和前轮同时转 向时 ， 后两轮的转弯半径为 R r 002 sj 一 L - l s i n l c o s1 8y 0 。 s i n f l 8 s l n s l n L l U。 - 一 Ry R 厂0 0 2 一 L - ／ ． c o s yl 一一 B _ 一 i n L - l s i n l c o s 1 T8 0 。 s i n fl 9 s l n s l n l U J 一 21一 Z Z 一 丝 丝 堕 y 堕 y c n 一 n 一 ． 1 一 ． a Z S Z S I l 二 一 一 羞 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 即 R S 1 3 ／ 蝴 s l n n t ， 旦 2 L - ／ [ c o s 3 , s i n - _ s i n Z [ s i n - ’ c o s s i n s i n T s i n 旦 2 1 0 式中 R 一 铰接和前轮同时转向时， 后左车轮转弯 半径， ra m； R ．广铰接和前轮同时转向时， 后右车轮转 弯半径 ， mm。 则左 、 右驱动轮的线速度为 fv 一y R ，voJ 。 1 1 z R z W0 式 中 广铰接和前轮 同时转向时 ，后右车轮转 弯线速度 ， m ／ s ； “ 厂铰接和前轮同时转 向时 ，后左车轮转 弯线速度 ， m ／ s 。 r o 1 2 式中 车轮的线速度 ， m ／ s ； 一车轮半径 一 22一 n 一 液压马达转速 ， r ／ mi n ； 传 动比。 设 ，- 鲁 琶 戳错 詈 式 中f n ．1『一 右液压马达转速 ， r ／ m i n ； n 厂左液压马达转速 ， r ／ ra i n 。 在上述分析 的转弯过程 中 ，都是基于平地机 的各 车轮在 纯滚动状态下发生 的，平地机能够稳 定转向的条件就是保证各车轮之间没有滑动或滑 移情况 ， 即纯滚动 ， 此时后桥左右车轮线速度要满 足关系式 畿 ≥ 式中 一车辆右转向时 ， 右液压马达转速和左液 压马达转速 的比值。 器≤ 式中 ， 车辆左转 向时， 右液压马达转速和左液 压马达转速 的比值。 将平地机的最大铰接角度和最大前轮转向角 度代 入式 1 3 、 1 4 和 1 5 ， 即可得到全 液压平 地 机的速差分界值 。 2 全液压平地机打滑判断控制过程 中， 控制程 的转速 ， 但 判 ， 判断 程 平地 机在 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工作过程中，马达上的转速传感器将速度信息反 馈 给控 制器 ， 由控制 器对信 息进行分 析 、 计算 ， 当 两侧 马达 的转速 比 ， 满足 仅。 ， 0 ／． 2 时 仪l 、 2 为根 据式 1 4 、 1 5 所计算 出的平 地机左 右转 向 速差分界值 ，表 明机器此时未发生单边打滑 ， 控 制过程 保持原 状态 ； 当 ， ， 且 时间持续 1 S时 ， 认为此时平地机右轮 打滑 ，程 序开 始运行 右车轮 抗滑控制策略； 当 ， 0 ．5 7 1 6 nZ 当向左转 向时 ， y 一 一 2 5 。 ， 一 4 5 。 ，代人式 1 3 和 1 5 中得到 堕≤ 1 ．7 6 nZ 1 7 由式 1 6 和 1 7 可见 ， 在平地 机控制系统 的设 计 中， 平地机右转时， 后桥右 、 左侧驱动马达的转速 比 ， 应该大于 0 ． 5 7 ， 否则可以认为左车轮开始打滑 ， 应该对左车轮进行抗滑控制。当平地机左转时 ， 后 桥右、 左侧驱动马达的转速比 该小于 1 ． 7 6 ， 否则 可 以认 为右车轮已开始 打滑 ， 应该对右车轮进行抗 滑控制。 在实际控制过程 中， 为防止包括传感器等在 内 的主客观误差 ， 避免误操作 ， 减少轮胎磨损 ， 一般在 理论分析的基础上， 结合试验对， 值进行修正， 最终 确定符合实际的 ， 值 。 3 ． 2 试验 为对打滑判断临界值进行验证， 在某厂的P Q 1 9 O 型全液压平地机样机上进行打滑判断眭能试验。 全液压平地机打滑判断临界点试验地点在一空 旷场地 ， 将平地机进行左右极 限铰接转 向、 前轮转向 和正常负载作业 ， 并对左右马达转速进行检测。 图 5为最小转弯半径左转弯试验 ， 此时右左马 达转速最大 比值为 1 ． 5 3 ， 防滑策略没有实施 ， 左转 向能正常差速。 O． 1 5 ． 1 1 0． 1 1 5 ． 1 2 0． 1 2 5 ． 1 3 0． 1 3 5 ． 1 4 0． 1 45 ． 1 5 0． 1 左马达转速 右马达转速 ⋯防滑策略触发 时间 ， s 图 5 最小转弯半径左转弯 图 6为最小转弯半径右转弯试验 ，此时右左马 达转速最小 比值 为 0 ． 6 5 ， 防滑策 略没有 实施 ， 右转 向能正 常差 速 。 图 7为平地机负载作业试验 ，曲线中当右左马 达转速 比值小 于 0 ． 5 7 ， 持续时间超过 1 S ， 最终右左 马达转速 比值达到 0 ． 2 6时 ，左 防滑策略触发并实 施 ，两马达转速强制一致 ；当右左马达转速大 于 1 ． 7 6 ， 持续时间超过 1 S ， 最终右左 马达转速 比值达 到 4 ． 9时， 右防滑策略触发并实施 ， 两 马达转速强制 一 致 。 此试验证明打滑判断临界值所确定 的两 马达 速度 比值范 围， 能够包含转向的各种情形 ， 实时 、 正 一 23一 O O O O 0 O O O ∞ 加 ∞ 舳 ∞ ∞ 加 一 Ⅲ／ J 一、 ； 毒 唧 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 确区分 出平地机打滑和转 向的两种不 同状态 ， 有效 防止 了误判。 4 结论 打滑判 断是全液压平 地机面临 的基本 问题之 一 ，实践证 明 ， 通过本文所介绍 的方法计算 出的打 滑速差分界值 ，能够正确判断平地机的打滑情况 ， 使控制系统实时有效地作 出相关对策 ， 保证 了全液 压平地机的正常行驶 ， 可以提高平地机 的整机作业 性能。 一 24一 参考文献 【 1 ] 易小刚 ， 王欣 ， 张德兴． 全液压平地机 的关键 匹配与控制 技术『J ] ．筑路机械与施工机械化， 2 0 0 8 3 1 8 2 1 ． [ 2 ]于庆达． 静液压传动平地机【 J ] ． 工程机械， 2 0 0 6 4 7 9 ． 【 3 】林涛 ， 王欣 ， 贾剑锋． 同步分流 阀在全液压平地机上 的试 验研究[ J ] ．筑路机械与施工机械化 ， 2 0 0 8 5 5 2 5 4 ． 『 4 J马永辉 ． 工程机械液 压系统设计 计算【 M ] ． 北京 机 械 工 业 出版社 ， 1 9 8 5 ． 『 5 ]王欣 ， 易小刚 ， 张超 ， 等． 全液压平地机 电子抗滑转方法 研究 [J ] ． 筑路机械与施工机械化 ， 2 0 0 7 9 ； 5 3 5 5 ． 通信地址 湖南长沙星沙经济开发区三一重工路机研究院平 地机所 4 1 0 0 1 0 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 0 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m