基于機電液一體化的大型平板車發展趨勢研究

王雅棟

摘 要：機電液一體化是指利用電氣控制液壓，液壓控制機械，在運轉過程中經由電氣將數據信息反饋回來繼續控制液壓，以促使機械始終處于最佳運行狀態，目前的精密機床、大型工程機械均實現了機電液一體化。大型平板車是目前最為常見的大型載重貨車，廣泛應用在工礦領域。本文將從結構、液壓系統系統、電氣控制系統三方面針對基于機電液一體化的大型平板車發展趨勢展開研究，以豐富現有研究成果。

關鍵詞：機電液一體化；大型平板車；發展趨勢

隨著現代化技術的快速發展，大型平板車的應用頻率越來越高，但是由于大型平板車操作復雜，能耗較高，與我國節能減排存在著顯著的矛盾性。

所以，利用機電液一體化對大型平板車進行創新設計，從而提高其操作穩定性及可靠性，降低能耗在當前顯得尤為重要。而本文正是基于此種背景所展開的論述，旨在豐富現有研究內容并未具體的設計工作提供力所能及的幫助。

1 基于機電液一體化的大型平板車結構設計發展趨勢

作為大型平板車中使用頻率最高、人們最為熟知的900t運梁平板車，對于機電液一體化的需求相較于其他類型平板車更加突出。為此，本文將其作為研究對象，通過梳理現有研究成果的方式對基于機電液一體化的大型平板車結構設計發展趨勢做一總結。該車輛具體的作業行為可包括放梁、運梁以及提梁三個步驟，在每個步驟中工況力學數據不僅相同。所以，在設計方面同樣存在著顯著的差異性。

例如縱梁的設計目前主流學術觀點認為應采取矩形箱式設計方案，在總長度在38m的情況下分為三個節段，而在此其中的小橫梁也應該采取箱式結構，從而方便懸掛系統的安裝以順利驅動輪組正常工作。該結構設計的突出優點在于運梁過程中大型平板車的幾何中心始終與箱梁保持一致，避免了軸向扭矩的產生，在架橋機將箱梁提起進行安裝時，大型平板車的支撐將會由靜定的三點轉換為多點支撐，使得整個支撐結構的穩定性隨之提升[ 1 ]。

此外，由于在吊梁由靜止的靜定轉變為超靜定，箱梁在一端被吊起后吊點部位形成了一個支撐點，而另一端則構成了兩個支撐點，同樣是靜定的三點支撐，吊梁風險得到了有效控制。

2 基于機電液一體化的大型平板車動力源和傳統系統發展趨勢

既往大型平板車液壓系統的設計往往側重于系統的可靠性、功能性等方面，對于能耗則鮮少涉及與關注。然而，步入社會經濟發展“新常態”后，節能減排成為了整個國民經濟發展的主旋律，大型平板車同樣面臨著節能減排要求。

因此，既往的設計必然無法兼顧功能性與節能性，必須對其進行重新設計，方能夠滿足使用需求。為此，本文將從液壓系統的節能設計視角出發，對其發展趨勢加以論述。

鑒于當前大型平板車通過提高單個液壓元件工作效率以實現節能減排已經不具有可操作性，所以學術界將其研究的重點轉向了提高液壓系統整體工作效率方面。而其具體的發展趨勢概括起來則包括以下幾方面：

首先，壓力匹配液壓回路必將被其他液壓系統所取代。其原因在于該液壓系統在運行過程中溢流損失較大，整個系統工作效率大幅降低，并且隨著溢流損失的增大不得不提高能源的供給，使得其能耗始終處于一個較高水平。所以今后液壓系統可從以下兩方面加以考慮。其一，滿足行走需求的閉式回路，即：A4VG泵與A6VE馬達聯合使用。二者均通過中央控制器根據大型平板車運行情況利用電比例無級變量調控，對泵和馬達工作各種工作數據進行匯總結算并給出最優控制方案，促使其能夠處于高效工作區間，如此一來就可以實現提高液壓車系統傳動效率、降低能耗的目的。

其二，滿足轉向、升降、懸掛需求的開式回路，即：液壓泵十液壓閥+各類執行機[ 2 ]。基于原有的負荷傳感系統與現代化的感知裝置相結合，在大型平板車液壓系統運行過程中泵的流量可實現與負載需求之間的動態平衡，使得整個液壓系統空留以及節流損失變量得到了大幅降低。其次，采用液壓-發動機一體化控制技術將二者形成一個閉環控制系統，實現對發動機、液壓系統功率的自動匹配。

該系統控制下的發動機在整個運轉過程中可以動態的隨著應力負荷改變而變化，從而始終保持在最佳功率利用狀態以及動力運轉狀態。而液壓系統自身傳動性能十分優越，采取的負荷驅動系統具有極強的自適應能力，在獲得發動機數據后可根據動力運轉情況對其各項指標進行匹配，以實現二者需求的動態平衡。

3 基于機電液一體化的大型平板車電氣控制系統發展趨勢

對于大型平板車而言，電氣控制系統所發揮的作用相當于人體的“大腦”，隨著現代科學技術的快速發展，現場總線技術（Fleld Bus）日益成熟，通過采用帶CANoPen總線的多路閥即可以實現電氣控制系統線路設計的優化，從而有效降低了該系統運行故障的發生率[ 3 ]。

同時在人工智能芯片的幫助下，大型平板車在啟動后可以通過自檢的方式對整個車輛工作狀態進行檢查，一旦發現某個系統發生故障時可及時向車輛駕駛人員提出預警，并將故障部位通過液晶屏幕呈現在檢修人員面前，從而實現了提高大型平板車安全系數的目的。

此外，通過將多種現代化技術應用在電氣控制系統之中，在整車升降時可以充分利用傳感器反饋回來的數據自動對駕駛系統進行糾正，并且控制升降比例閥來完整起降速度控制的目的。

4 結論

綜上所述，隨著我國城市化進程的不斷加快，大型平板車作為最為常用的機械設備，由于其車身較長、噸位較重、控制復雜，所以必須對其進行現代化升級與改造。而當前比較尖端、前沿的技術當屬機電液一體化技術，將其應用在大型平板車升級改造工作中則將會成為時代發展的主流趨勢。而本文總結出的三個發展趨勢符合潮流發展趨勢，應引起足夠的重視。

參考文獻：

[1] 張寒松.淺析機電一體化技術的發展及其在鋼鐵行業中的應用[J].機械制造，2012，24（12）：68-71.

[2] 姚昊辰.機電液一體化技術在煤礦領域的發展趨勢分析[J].能源與節能，2013，10（08）：25-27.

[3] 趙靜一，楊宇靜，康紹鵬等.自行式液壓平板車四點支撐"面追逐式"調平策略的研究與應用[J].機床與液壓，2015，21（15）：57-60.