輪胎壓路機(jī)防打滑控制方法研究

朱正龍，李天富，曹楚君，金明

(三一重工股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100)

輪胎壓路機(jī)防打滑控制方法研究

朱正龍，李天富，曹楚君，金明

(三一重工股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100)

因輪胎壓路機(jī)的左右輪附著條件不相同，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪中某一個(gè)輪胎的驅(qū)動(dòng)力大于地面附著力，就會(huì)出現(xiàn)打滑，壓路機(jī)就會(huì)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。打滑既可能導(dǎo)致馬達(dá)超速?gòu)亩瘃R達(dá)損壞，也會(huì)導(dǎo)致壓路機(jī)不能正常工作。從液壓控制方面提出幾種輪胎壓路機(jī)防打滑的方法。

輪胎壓路機(jī);防打滑;控制方法

1 防打滑機(jī)理

輪胎壓路機(jī)的左右輪附著條件不相同，特別是在爬坡工況下，沒(méi)有加防滑轉(zhuǎn)功能的輪胎壓路機(jī)最大爬坡能力受限于地面附著力，當(dāng)?shù)孛娴母街苄《?qū)動(dòng)力較大時(shí)，即壓路機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力大于地面的附著力，壓路機(jī)就會(huì)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。輪胎壓路機(jī)等速上坡受力簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 輪胎壓路機(jī)等速上坡受力簡(jiǎn)圖

輪胎壓路機(jī)能正常行駛的條件為:

式中:Pψ為總附著力;PK為總驅(qū)動(dòng)力;f為滾動(dòng)阻力系數(shù);G為重力;α為爬坡角度。

式中:ψ1為后輪附著系數(shù);ψ2為前輪附著系數(shù);h為壓路機(jī)重心離水平面的距離;L為前后輪胎中心距離;l為壓路機(jī)重心距后輪的距離;Δp為行駛馬達(dá)進(jìn)出口壓差;i為減速機(jī)減速比;q為行駛馬達(dá)排量;r為輪胎有效半徑;ηm為馬達(dá)機(jī)械液壓效率;ηf為馬達(dá)與減速機(jī)機(jī)械效率。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于附著力 (PK≥Pψ)時(shí)，輪胎壓路機(jī)就會(huì)出現(xiàn)打滑。

2 輪胎壓路機(jī)防打滑方案

目前輪胎壓路機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)路線有3種:第1種為:發(fā)動(dòng)機(jī)→泵→馬達(dá)→橋→輪胎，簡(jiǎn)稱一泵一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪胎通常為4或5個(gè)且通常在后輪;第2種為:發(fā)動(dòng)機(jī)→泵→馬達(dá)→輪胎，簡(jiǎn)稱一泵二馬達(dá)驅(qū)動(dòng);第3種為純機(jī)械式傳動(dòng):發(fā)動(dòng)機(jī)→ (變速箱)→橋→輪胎。

2.1 防打滑方案一

適用于輪胎壓路機(jī)3種動(dòng)力傳動(dòng)的防打滑控制，采用全液壓輪胎壓路機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行防滑控制，原理圖見圖2，該系統(tǒng)由制動(dòng)泵、充溢閥、蓄能器、制動(dòng)閥、電磁換向閥、制動(dòng)器組成。

圖2 液壓控制剎車壓力防滑系統(tǒng)圖

壓路機(jī)不打滑正常工作時(shí)，電磁換向閥5不得電，充溢閥2為系統(tǒng)提供足夠的制動(dòng)壓力，蓄能器3保證系統(tǒng)始終儲(chǔ)存有制動(dòng)壓力，制動(dòng)閥4用于壓路機(jī)行車制動(dòng)，制動(dòng)器用于輪胎制動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)某一邊或兩邊同時(shí)輪胎打滑時(shí)，通過(guò)壓力或速度傳感器傳遞信號(hào)給顯示面板或通過(guò)眼睛觀察判斷打滑為單邊打滑或雙邊打滑，若為單邊打滑，將打滑信號(hào)輸入到電磁閥對(duì)應(yīng)的控制按鈕，使打滑一側(cè)對(duì)應(yīng)的電磁閥得電，再慢慢踩動(dòng)制動(dòng)閥，讓制動(dòng)器抵消一部分驅(qū)動(dòng)力，即減小PK，直到總驅(qū)動(dòng)力小于附著力為止，壓路機(jī)停止打滑;若為雙邊打滑，則直接踩制動(dòng)閥提供一部分制動(dòng)壓力消一部分驅(qū)動(dòng)力，即減小PK，直到總驅(qū)動(dòng)力小于附著力為止，壓路機(jī)停止打滑。

2.2 對(duì)于一泵兩馬達(dá)的液壓系統(tǒng)

(1)對(duì)于一泵兩馬達(dá)輪胎壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可采用圖3所示的方法實(shí)現(xiàn)防打滑控制。控制原理如下:在壓路機(jī)直線行駛時(shí)，若兩馬達(dá)的速度不一致，則控制器判斷壓路機(jī)出現(xiàn)打滑，對(duì)打滑的馬達(dá)進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)馬達(dá)電流的過(guò)程中，馬達(dá)速度不斷地反饋給控制器與另一側(cè)馬達(dá)速度進(jìn)行比較，直到速度一致控制器停止防滑控制;在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)向角度傳感器將角度傳給控制器，由控制器計(jì)算轉(zhuǎn)向時(shí)兩個(gè)馬達(dá)速度速比，若實(shí)際速比與計(jì)算速比不一致，則判斷打滑，進(jìn)行防打滑控制。該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、能量消耗小、無(wú)極變速等優(yōu)點(diǎn)。

圖3 電控防打滑控制系統(tǒng)

(2)采用防打滑閥進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)防打滑，如目前三一全液壓平地機(jī)就采用該類控制方法，如圖4所示。

圖4 同步分流閥防打滑控制系統(tǒng)

該防打滑系統(tǒng)是由柱塞泵、防打滑閥與2個(gè)柱塞馬達(dá)組成的閉式回路，其中在接到2個(gè)馬達(dá)的回路上接有2個(gè)壓力傳感器，當(dāng)檢測(cè)到2個(gè)馬達(dá)的壓力不一致時(shí)，控制器判斷為打滑，防打滑閥中的電磁閥得電，進(jìn)行強(qiáng)制分流控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)防打滑控制;當(dāng)某一個(gè)馬達(dá)產(chǎn)生打滑時(shí)，短時(shí)間會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，需要用防打滑閥上的單向溢流閥進(jìn)行補(bǔ)充油液。另外也可以通過(guò)速度傳感器采集2個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來(lái)判斷馬達(dá)是否在打滑，通過(guò)同步分流閥進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)防打滑。該控制方法有一個(gè)缺陷是同步分流閥發(fā)熱比較嚴(yán)重，若同步分流閥經(jīng)常處在打滑發(fā)熱狀態(tài)，容易損壞電磁閥上的密封件。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于帶有驅(qū)動(dòng)橋的輪胎壓路機(jī)，可采用帶差速鎖的驅(qū)動(dòng)橋防止打滑，容易實(shí)現(xiàn)防打滑控制，但帶差速鎖驅(qū)動(dòng)橋成本高。因此具體應(yīng)用中采用哪一種控制方式進(jìn)行防打滑控制，需要根據(jù)實(shí)際情況而定;馬達(dá)使用的是電比例控制方式，可采用控制器進(jìn)行打滑控制，采用液壓控制系統(tǒng)削減驅(qū)動(dòng)力和采用同步分流進(jìn)行防打滑控制，其控制方式簡(jiǎn)單可靠，且3種控制方式均在三一產(chǎn)品上得到了實(shí)際的驗(yàn)證，選擇哪一種控制方式需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行。

［1］尹繼瑤.壓路機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］尹繼瑤，李宗.全輪驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)的爬坡能力與防滑轉(zhuǎn)原理［J］.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2004(1):41－45.

［3］趙杏樹.靜液壓驅(qū)動(dòng)車輛電子防打滑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)［J］.液壓氣動(dòng)與密封，2011(10):67－69.

［4］尹繼瑤.國(guó)外壓實(shí)機(jī)械新技術(shù)與新產(chǎn)品［J］.中國(guó)工程機(jī)械，2003(5):70－73.

［5］趙競(jìng).液壓雙驅(qū)壓路機(jī)的防滑轉(zhuǎn)控制［J］.工程機(jī)械，2007(4):67－68.

［6］劉凱，蘇早，賈干，等.一種新型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)裝置［J］.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2010(7):109 －110.

Research on Anti-slip Control Method for Tyre Roller

ZHU Zhenglong，LITianfu，CAO Chujun，JIN Ming
(Sany Heavy Industry，Changsha Hunan 410100，China)

Due to the differentadhesion conditions of tyre rollerwheels，when a driving force of one tyre is greater than the adhesion，roller tends to slip.Slipmay lead tomotor overspeed so as to lead tomotor damage，and also lead to roller can'tnormalwork.So severalmethodswere put forward from the aspect of hydraulic control to achieve anti-slip control of tyre roller.

Tyre roller;Anti-slip;Controlmethod

TH-39

A

1001－3881(2014)10－129－2

10.3969/j.issn.1001 －3881.2014.10.039

2013－05－04

朱正龍 (1981—)，碩士研究生，工程師，從事流體傳動(dòng)與控制研究工作。E－mail:zzl10618@126.com。