工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)智能冷卻系統(tǒng)

姚琪

國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司設(shè)備維修中心 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300

工程機(jī)械經(jīng)常受到高負(fù)荷和低速的影響。這些設(shè)備的使用會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、液壓油高溫，阻礙設(shè)備的正常運(yùn)行，影響正常的施工過程，對工程的質(zhì)量和進(jìn)度有重要影響。問題的原因之一是建筑機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)是由一個(gè)曲軸輪通過v 形帶以固定傳動(dòng)比驅(qū)動(dòng)的。這種傳播方式限制了散熱器的位置，增加了水流對冷卻空氣熱交換率的阻力，減少了冷卻空氣的散熱器和冷卻劑，最后增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗，不完全符合建筑機(jī)械制冷。為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種新型的智能冷卻系統(tǒng)[1]。

1 智能冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)

在驅(qū)動(dòng)方式方面，智能冷卻系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的定傳動(dòng)冷卻系統(tǒng)。由于液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)，控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可以有效地避免發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的最佳溫度在很長一段時(shí)間里，單片機(jī)控制風(fēng)扇的可以防止液壓油散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)前后放置造冷卻空氣阻力，減少傳熱速率。此外，該系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)操作相比，減少了熱負(fù)荷、動(dòng)負(fù)荷和噪聲。因此，該系統(tǒng)具有安裝靈活、能耗低、功率大、壽命長、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。

2 智能控制系統(tǒng)的組成和工作原理

2.1 智能控制系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由微控、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換電路、信號采集電路、驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、比例閥等電子冷卻風(fēng)扇組成。在液壓冷卻系統(tǒng)中，采用液壓油對風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，智能控制系統(tǒng)包括微控制器、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換電路、信號采集電路、驅(qū)動(dòng)電路、繼電器和比例閥等。液壓冷卻系統(tǒng)、冷卻風(fēng)扇液壓油，

油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)和泵。風(fēng)機(jī)和泵的轉(zhuǎn)速是由電磁超壓引起的流量變化決定的。液壓冷卻系統(tǒng)由電風(fēng)扇冷卻，電源由發(fā)電機(jī)供電。微控制器采用微處理器對系統(tǒng)進(jìn)行控制[2-3]。

2.2 系統(tǒng)工作原理

在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中，信號采集電路接收到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號經(jīng)過處理后，送入A/D 轉(zhuǎn)換器的IN0 信號通道。轉(zhuǎn)換器接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后由微處理器讀取。這些信號由微處理器進(jìn)行分析和處理。控制信號通過D/AD/a 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電流模擬信號。驅(qū)動(dòng)電路放大電流信號并控制電比例閥的運(yùn)動(dòng)（調(diào)節(jié)溢流）。在液壓冷卻系統(tǒng)中，將采集到的油溫信號轉(zhuǎn)換成A/D 并傳輸給微處理器。這些信號由微處理器進(jìn)行分析，繼電器由P1．2 的高低輸出控制，控制風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。這樣，電機(jī)和液壓冷卻系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)散熱強(qiáng)度，避免過熱。

3 智能冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和液壓冷卻系統(tǒng)。設(shè)計(jì)原理如圖1 所示。整個(gè)系統(tǒng)可分為發(fā)動(dòng)機(jī)液壓冷卻系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中風(fēng)扇和泵的轉(zhuǎn)速隨液體溫度的變化而變化。冷卻液壓油冷卻系統(tǒng)中的冷卻風(fēng)扇由芯片驅(qū)動(dòng)，在液壓油溫度達(dá)到上限或下限時(shí)。液壓油冷卻系統(tǒng)中的冷卻風(fēng)扇由微控制器啟動(dòng)和關(guān)閉。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)由微控制器、液壓推進(jìn)系統(tǒng)、冷卻風(fēng)扇、水泵和散熱器組成。溫度傳感器1 向微控制器2 發(fā)送溫度信號。經(jīng)過信號處理后，模擬信號的輸出電流控制比例電磁安全閥的動(dòng)作。排量3 將改變?nèi)加徒?jīng)濟(jì)性回路的溢流并調(diào)整液壓風(fēng)扇馬達(dá)的油壓。機(jī)油壓力的變化會(huì)影響風(fēng)扇和泵的轉(zhuǎn)速。因此，電機(jī)溫度控制系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)測量系統(tǒng)，比例閥的控制電流可以根據(jù)冷卻液的當(dāng)前溫度和目標(biāo)冷卻液進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度。冷卻系統(tǒng)冷卻水溫度，85-90℃。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到90℃并控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時(shí)，系統(tǒng)開始工作，直到冷卻風(fēng)扇溫度降至85℃。

3.2 液壓冷卻系統(tǒng)

為了避免高壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)重要的液體泄漏油含量，最大允許50℃。液壓油冷卻系統(tǒng)，因此可以減少油的溫度是45-50℃。液壓油溫度傳感器的信號傳輸?shù)暮筇幚恚偷臏囟瓤刂破鞯目刂破鳎仨氃u估油溫度50℃。否則，風(fēng)扇將無法工作。油，達(dá)到50℃時(shí)，輸出動(dòng)力風(fēng)機(jī)起動(dòng)電機(jī)控制器，當(dāng)油溫降至45℃風(fēng)扇。

4 控制系統(tǒng)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

溫度傳感器，根據(jù)微控原理0-100℃溫度測量。電路采用集成溫度傳感器AD590。集成溫度傳感器是一種常見的溫度傳感器，即傳感器的輸出電流隨輸出溫度的升高而增大。結(jié)構(gòu)精度高，線性度好。4v-7 伏特的電壓，溫度探測面積高達(dá)150℃-55℃的溫度系數(shù)1μA℃，I T=273μA K，溫度變化1℃時(shí)，輸出電流為1μA，D A 轉(zhuǎn)換器Adc0809，Adc0809 連續(xù)8 位比較式A D 轉(zhuǎn)換器。芯片配有模擬多路復(fù)用開關(guān)、信道地址解碼電路和鎖緊電路，可及時(shí)采集和轉(zhuǎn)換模擬多路復(fù)用信號。DAC0832 是一種與微處理器兼容的DAC 轉(zhuǎn)換器。它將微處理器的數(shù)字輸出信號轉(zhuǎn)換成8 位分辨率的電流信號。選擇MCS-51 微處理器作為微控制單元。芯片具有4K 程序存儲(chǔ)器，可滿足系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)需求[4]。

4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)控制原理

將測量電路AD590 的輸出信號轉(zhuǎn)換為ADC0809 電路。在通過巨石處理輸入信號后，數(shù)字信號被發(fā)送到ADC0832，轉(zhuǎn)換為AD。輸出是由三極管兩級放大器放大的電流信號，它控制著電磁閥的工作，最終控制了風(fēng)扇和泵的旋轉(zhuǎn)速度；液壓冷卻系統(tǒng)的物理控制原理：數(shù)字輸出單個(gè)單元信號不會(huì)轉(zhuǎn)化為由正脈沖驅(qū)動(dòng)的D。脈沖信號在控制電路中增強(qiáng)，控制繼電器關(guān)閉，風(fēng)扇啟動(dòng)和關(guān)閉。

4.3 軟件控制部分

在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，將程序分為三個(gè)部分：主程序、T0 定時(shí)器中斷和T1 計(jì)時(shí)器中斷。主程序主要執(zhí)行字節(jié)定義、每個(gè)工作單元的初始化和時(shí)間中斷、系統(tǒng)自檢等功能。T0 定時(shí)器中斷的主要任務(wù)是采樣、過濾、查詢表以獲取速度數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到D A 輸出。定時(shí)器T1 中斷的任務(wù)是進(jìn)行采樣和油的溫度，然后過濾是否元管腳輸出正脈沖，然后關(guān)上開關(guān)脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的油溫。該系統(tǒng)每15 秒取樣一次，滿足對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇和液壓冷卻風(fēng)扇進(jìn)行合理隨機(jī)監(jiān)測和控制的要求[5-6]。

5 結(jié)語

冷卻系統(tǒng)、智能電液混合冷卻系統(tǒng)是一種新型的高效結(jié)合電動(dòng)風(fēng)扇、液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和一個(gè)微處理器系統(tǒng)以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)。同時(shí)，憑著對液壓系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)可以理性和液壓傳動(dòng)冷卻機(jī)施工，從而有效避免發(fā)動(dòng)機(jī)過熱問題頻繁的施工時(shí)的機(jī)器。該系統(tǒng)還具有功率大、安裝靈活、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。工程機(jī)械冷卻系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)散熱能力的智能化。控制系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱能力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱要求而變化，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳工作溫度范圍內(nèi)，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，從而提高了機(jī)械的工作效率。在液壓油冷卻系統(tǒng)中能夠使液壓油工作在最佳工作溫度范圍。