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壓路機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)
壓路機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)
摘要： 在科技迅猛發(fā)展和市場需求多樣化的時(shí)代背景下，工程機(jī)械產(chǎn)品的多功能越來越受到國內(nèi)外工廠家的青睞。
而壓路機(jī)作為具有代表性的工程機(jī)械產(chǎn)品，在經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力革命和液壓、氣壓傳動(dòng)的傳動(dòng)革命之后，正向著應(yīng)用電控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的操縱和控制的方向發(fā)展，用來滿足用戶對(duì)產(chǎn)品環(huán)保、節(jié)能、操作簡潔、維護(hù)方便的要求。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化、控制系統(tǒng)、設(shè)計(jì)
1. 壓路機(jī)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的國內(nèi)外概述
1.1國外壓路機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展
國外很多公司的自動(dòng)壓實(shí)控制系統(tǒng)的新型智能可變振幅的Variomatic振動(dòng)壓路機(jī)是用兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的偏心軸來振動(dòng)壓實(shí)輪，雙軸布置使輪子振動(dòng)力的大小和方向隨著被壓物料上振動(dòng)加速度的變化而相應(yīng)的變化，用液壓系統(tǒng)來調(diào)整兩軸之間的角度，通過電子控制的方式自動(dòng)地完成從垂直到水平方向的無級(jí)變化，用裝在輪上的加速度表來不間斷的顯示物料硬度隨壓實(shí)進(jìn)程的變化。
把通過加速度表獲得的數(shù)據(jù)輸送到壓路機(jī)上的計(jì)算機(jī)里，并保存到軟、硬盤中，計(jì)算機(jī)把這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行比較。
當(dāng)反饋達(dá)到預(yù)定值時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，通過調(diào)整兩根軸的相對(duì)角度來調(diào)整振動(dòng)方向和有效振幅，這樣可以對(duì)壓實(shí)力進(jìn)行優(yōu)化，既減輕司機(jī)操作的工作量又改善壓實(shí)均勻度。
1.2國內(nèi)壓路機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)壓路機(jī)廠家在機(jī)電自動(dòng)調(diào)整方面取得了一定的成績，如湖南江麓機(jī)械廠研制的W1102DZ振動(dòng)壓路機(jī)配備自動(dòng)駕駛作業(yè)系統(tǒng)，很多壓路機(jī)也配置了聲光報(bào)警系統(tǒng)。
雖然對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施了時(shí)時(shí)監(jiān)控，并且控制方式獨(dú)特、自成體系，安裝與維護(hù)簡單直觀，抗外界干擾能力強(qiáng)，但由于線束復(fù)雜，各功能單元之間的父子控制難以實(shí)現(xiàn)，傳感器資源利用率不高。
2.智能壓路機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及其工作原理
電子智能( EDI) 發(fā)動(dòng)機(jī)主要以尖端的電子技術(shù)為特征， 其卓越機(jī)械特性表現(xiàn)在燃油輸送特性、發(fā)動(dòng)機(jī)管理功能和診斷等方面。
作為高度集成化的系統(tǒng)與其它系統(tǒng)( 如變速箱和冷卻系統(tǒng)) 相互作用， 先進(jìn)的電子系統(tǒng)提供了不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時(shí)控制和更高的噴射壓力， 同時(shí)還提高產(chǎn)品的性價(jià)比和環(huán)保性。
電子智能發(fā)動(dòng)機(jī)的核心單元是一個(gè)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的ECM， 這個(gè)是基于微處理器為的控制系統(tǒng)， 它的作用是利用自能發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)主要輸入輸出參數(shù)： 還用智能發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數(shù)。
因此， 智能控制系統(tǒng)監(jiān)控著發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作特性并存儲(chǔ)了相關(guān)信息， 檢修時(shí)，通過一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)診斷儀，工作人員就可以查看發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史工作性能的， 進(jìn)而對(duì)機(jī)器實(shí)施故障分析， 實(shí)現(xiàn)快速低成本的維修。
根據(jù)ECM 電子控制模板就可以準(zhǔn)確計(jì)算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時(shí)間， 然后通過液壓控制的電子系統(tǒng)控制噴射系統(tǒng)HEUI 進(jìn)行動(dòng)作。
3.液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該液壓控制系統(tǒng)是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。
用壓差傳感器來檢測負(fù)載壓力， 用泵、閥控制器發(fā)出控制指令， 按照負(fù)載的大小調(diào)節(jié)液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負(fù)載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負(fù)載相適應(yīng)， 提高效率。
2. 1 振動(dòng)系統(tǒng)的雙頻雙幅調(diào)節(jié)
液壓控制系統(tǒng)的振動(dòng)泵是由兩個(gè)電磁閥控制的， 其中，每個(gè)電磁閥對(duì)應(yīng)控制一個(gè)高壓油流方向， 這兩個(gè)電閥循環(huán)交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。
通過控制定量馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)使振動(dòng)軸上大小偏心塊相分別實(shí)現(xiàn)疊加和疊減， 疊加時(shí)泵的液壓油的排量小， 即出現(xiàn)高幅低頻; 疊減時(shí)泵的液壓油排量大， 即出現(xiàn)低幅高頻。
2. 2 對(duì)協(xié)調(diào)行走馬達(dá)進(jìn)行功率分配。
該壓路機(jī)的行走系統(tǒng)由一個(gè)行走泵、三個(gè)行走馬達(dá)組成， 通過負(fù)荷傳感系統(tǒng)和速度傳感器完成對(duì)行走馬達(dá)的功率分配。
為了擺脫前輪打滑的現(xiàn)象， 就在前輪設(shè)置一個(gè)小排量馬達(dá)，這樣， 馬達(dá)的扭矩只能發(fā)揮最大排量時(shí)的一半; 后輪兩馬達(dá)設(shè)置大排量， 其要發(fā)揮最大排量輸出扭矩驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)。
同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達(dá)設(shè)置小排量， 前輪馬達(dá)設(shè)置為大排量。
利用電子控制程序的柔性結(jié)合電液伺服技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)液壓泵效率的合理分配。
2. 3 液壓控制系統(tǒng)中位軟啟動(dòng)功能
該壓路機(jī)具有一套光電信號(hào)傳感模塊， 發(fā)動(dòng)的機(jī)啟動(dòng)是靠行走手柄放在中位來實(shí)現(xiàn)的，。
這套保護(hù)裝置是防止壓路機(jī)帶載啟動(dòng)造成對(duì)電機(jī)的沖擊。
2. 4 壓路機(jī)的自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)
為滿足大型工程施工的實(shí)際需求( 要求爬坡能力超過50%) ， 壓路機(jī)的自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)在無滑轉(zhuǎn)軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉(zhuǎn)， 并通過傳感器檢測振動(dòng)輪和橡膠驅(qū)動(dòng)輪之間的滑轉(zhuǎn)， 通過調(diào)整液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)液壓流量使?fàn)恳阅苓_(dá)到最佳狀態(tài)， 防止振動(dòng)滾輪和橡膠驅(qū)動(dòng)滾輪同時(shí)滑轉(zhuǎn)， 避免機(jī)器停頓或下陷。
2. 5 液壓控制系統(tǒng)污染檢測和主動(dòng)維護(hù)功能
利用液壓系統(tǒng)對(duì)傳感器測出的各種信號(hào)進(jìn)行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進(jìn)行合理的推理與分析，在有多個(gè)因素導(dǎo)致故障的情況下， 采用思維模擬技術(shù)， 確定故障誘發(fā)的因素。
因?yàn)楣收系膹?fù)雜多樣性， 利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理診斷信號(hào)。
為了設(shè)計(jì)和諧的人機(jī)對(duì)話界面， 在設(shè)計(jì)時(shí)采用大量圖像分析、液晶顯示識(shí)別系統(tǒng)來輔助。
4.目前最迫切的工作
推廣與應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)首先改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，一味的強(qiáng)調(diào)低成本競爭會(huì)把企業(yè)帶人死胡同。
當(dāng)然機(jī)械產(chǎn)品元件越少其可靠性會(huì)越高，但是這種可以犧牲產(chǎn)品多功能換來產(chǎn)品靠性喪失的開發(fā)不值得借鑒。
國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機(jī)電液一體化技術(shù)來減少故障、迅速發(fā)現(xiàn)并解決故障，也正是因?yàn)殡娮釉|(zhì)優(yōu)價(jià)廉，才使這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用得到延伸與發(fā)展。
再者，要合理利用該技術(shù)則離不開同行的之間的合作、引進(jìn)、吸收和開發(fā)。
例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業(yè)電子儀器公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件和控制系統(tǒng)，作為連續(xù)壓實(shí)控制的壓實(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(CDS)以及處理CCC的PC軟件程序。
把這些壓路機(jī)制造公司沒有能力開發(fā)的技術(shù)要用有限的資金去引進(jìn)，在學(xué)習(xí)、消化和吸收之與國內(nèi)其它公司聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，利益共享。
小結(jié)
在科技高速發(fā)展和用戶需求日趨主題化、個(gè)性化和多樣化的時(shí)代背景下，產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和功能的多樣性與企業(yè)的利潤和生存的聯(lián)系越來越密切。
跨國公司為了適應(yīng)市場降低成本，實(shí)施制造本地化及采購全球化戰(zhàn)略，促使制造業(yè)競爭越來越激烈。
本文正是通過對(duì)壓路機(jī)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的研究，來找到提高機(jī)械產(chǎn)品的智能化水平，占領(lǐng)市場，讓用戶滿意的有效途徑。
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