雙鋼輪壓路機低速擋行走時防打滑的一種控制方法

向 亮 ，邊臻濤

（武昌工學院智能制造學院，湖北 武漢 430065）

0 引言

國內工程機械行業在國民經濟中占據較重要的地位，而振動壓路機是工程機械主要機型之一，在現代機械施工中占有重要地位。振動壓路機作業時，利用其自身重力和振動作用壓實農業領域、工業領域等的各種建筑和筑路材料。振動壓路機常用于壓實各種非黏性土壤、碎石、碎石混合料以及瀝青混凝土等，是公路、機場、海港、堤壩、鐵路等領域的建筑和筑路工程必備的壓實設備[1-7]。雙鋼輪壓路機是一種主要用于壓實瀝青混凝土路面的機械，如圖1所示，其采用鉸接式車架、液壓行走系統、液壓振動系統、全液壓轉向系統，一般具有兩種振頻、兩級振幅，以適應于不同厚度鋪層和各種材料的壓實。

圖1 雙鋼輪壓路機

隨著液壓技術的不斷發展、液壓組件可靠性的不斷提高以及液壓傳動零部件成本的降低，振動壓路機已逐漸采用全液壓傳動技術。全液壓傳動技術在振動壓路機上的應用，不僅大大減輕了操作人員的工作強度，而且使整機性能有了很大的提高。隨著液壓傳動的興起，越來越多的雙鋼輪壓路機開始使用雙排量的液壓馬達來驅動壓路機行走。雙鋼輪壓路機在使用低速擋爬坡時，由于整機重心下移，行駛方向上的前輪附著力減小，很有可能出現該輪打滑的情況；雙鋼輪壓路機在泥濘路段使用低速擋行走時，也容易出現打滑的情況，因此實現防打滑具有重要的現實意義。

1 行駛速度情況

如今雙鋼輪壓路機普遍采用雙排量馬達，馬達在使用大排量時可以提供較大的驅動扭矩但車速較低，在使用小排量時可以提供較高的車速但驅動扭矩小。高速擋一般前后鋼輪都是小排量，而在爬坡或者泥濘路段行駛時，前后鋼輪一般都是采用大排量[1,6-10]。

2 自動防打滑的方法

雙鋼輪壓路機在使用低速擋爬坡時，由于整機重心下移，行駛方向上的前輪附著力減小，很有可能出現該輪打滑的情況。本文研究了一種自動防打滑的控制方法，雙鋼輪壓路機在低速擋行駛出現打滑時，無需人工操作，能自動減小打滑鋼輪馬達的排量，穩定液壓系統壓力，使非打滑鋼輪馬達獲得足夠的驅動力，從而實現防打滑。

2.1 控制系統組成

雙鋼輪壓路機低速行駛防打滑的控制系統主要由變量柱塞泵、雙排量馬達、速度傳感器、控制器等部件組成。

速度傳感器安裝在兩個鋼輪上，位置如圖2所示，用于檢測壓路機兩個鋼輪的行駛速度，判斷鋼輪行駛速度的快慢，同時又能間接判斷鋼輪是否打滑，在檢測到鋼輪打滑后，將該打滑鋼輪馬達排量調成小排量，以穩定液壓系統壓力，使非打滑鋼輪馬達獲得足夠的驅動力，從而實現防打滑。兩個鋼輪行駛速度的快慢判斷方法：通過兩個速度傳感器采集到的數據，進行實時對比分析，可以知道是前輪速度快，還是后輪速度快，速度相差多少。間接判斷鋼輪是否打滑的方法：將采集到的前后兩個鋼輪的速度進行對比，比如前鋼輪速度比后鋼輪速度快很多，此時，就認為前鋼輪正處在打滑狀態。

圖2 速度傳感器安裝位置

2.2 防打滑的控制方法

A輪、B輪的定義：將雙鋼輪壓路機的前車架（裝駕駛室的車架）上安裝的前鋼輪定義為A輪，將雙鋼輪壓路機的后車架（裝發動機的車架）上安裝的后鋼輪定義為B輪。鋼輪A輪、B輪示意圖如圖3所示。

圖3 鋼輪A輪、B輪示意圖

防打滑控制方法的流程圖如圖4所示。雙鋼輪壓路機在使用低速擋行駛時，開始監控兩鋼輪的速度差，閾值設置為兩鋼輪中速度較低的鋼輪速度的5%，若超過閾值，且持續2 s，即兩鋼輪的速度差大于低速度鋼輪速度的5%，且A輪的速度比B輪快，則判定高速度鋼輪A打滑，即前輪打滑。則將高速度鋼輪A的驅動馬達置于小排量，穩定液壓系統壓力，使非打滑鋼輪馬達獲得足夠的驅動力；直到兩鋼輪的速度差低于閾值，且持續3 s，則認為已經解決了鋼輪A的打滑問題；再將鋼輪A的小排量改為大排量，此時的狀態又回到了雙鋼輪壓路機沒有出現打滑問題，正常低速擋行駛，同時系統實時監控兩鋼輪速度差，持續這個控制循環過程。

圖4 防打滑控制方法的流程圖（前輪）

同理，如圖5所示，雙鋼輪壓路機在使用低速擋行駛時，開始監控兩鋼輪速度差，閾值設置為兩鋼輪中速度較低的鋼輪速度的5%，若超過閾值，且持續2 s，即兩鋼輪的速度差大于低速度鋼輪速度的5%，且B輪的速度比A輪快，則判定高速度鋼輪B打滑，即后輪打滑。則將高速度鋼輪B的驅動馬達置于小排量，穩定液壓系統壓力，使非打滑鋼輪馬達獲得足夠的驅動力；直到兩鋼輪的速度差低于閾值，且持續3 s，則認為已經解決了鋼輪B的打滑問題；再將鋼輪B的小排量改為大排量，此時的狀態又回到了雙鋼輪壓路機沒有出現打滑問題，正常低速擋行駛，同時系統實時監控兩鋼輪速度差，持續這個控制循環過程。

圖5 防打滑控制方法的流程圖（后輪）

3 結語

本文研究了一種雙鋼輪壓路機自動防打滑的方法，通過雙鋼輪壓路機前后鋼輪驅動馬達上的速度傳感器實時檢測速度，并將兩個速度傳感器采集到的數據進行對比，判定某鋼輪打滑后，自動減小打滑鋼輪驅動馬達的排量，穩定液壓系統壓力，來為非打滑鋼輪馬達提供足夠的驅動力，從而實現防打滑功能。通過此控制方法，雙鋼輪壓路機在低速擋行駛過程中出現打滑時，無需人工操作，控制系統能夠迅速反應，使壓路機恢復正常行駛狀態，避免壓路機停滯不前或損壞驅動馬達，甚至損壞路面。