銑刨機(jī)輸料速度自適應(yīng)液控系統(tǒng)研究

龔 弦，劉弦弦，王 歡

（湖南三一路面機(jī)械有限公司，湖南 長沙 410100）

0 引言

隨著我國道路建設(shè)的不斷完善，未來數(shù)十年我國道路將進(jìn)入一個(gè)道路養(yǎng)護(hù)的時(shí)代。銑刨機(jī)作為道路翻修的最主要的設(shè)備，大大提高了道路養(yǎng)護(hù)的效率，縮短了施工周期。

銑刨機(jī)輸料系統(tǒng)是銑刨機(jī)重要的核心部件，由于銑刨機(jī)輸料皮帶與水泥、瀝青等廢料摩擦，造成輸料皮帶磨損嚴(yán)重，使用壽命下降。同時(shí)，輸料皮帶一旦損壞，更換極為麻煩。因此，輸料皮帶的使用壽命也往往是客戶重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。圖1為銑刨機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 銑刨機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)

1 存在問題分析

現(xiàn)有技術(shù)中，銑刨機(jī)輸料系統(tǒng)采用電比例變量泵驅(qū)動(dòng)定量馬達(dá)的閉式液壓系統(tǒng)形式。輸料速度采用手動(dòng)開環(huán)控制，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)操縱臺(tái)電位器旋鈕來改變輸料泵的排量，從而使輸料速度改變。

在速度選擇時(shí)，如果輸料速度選擇過小，容易造成輸料皮帶卡死，液壓油溫升高，系統(tǒng)溢流損失加大，造成能量損失增加，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞液壓元件和皮帶；如果輸料速度選擇過大，則會(huì)造成系統(tǒng)能耗增加、效率降低，輸料皮帶磨損加劇，皮帶、軸承、托輥和馬達(dá)等使用壽命下降。

同時(shí)，由于銑刨機(jī)在作業(yè)過程中，其工況是不斷變化的，輸料速度卻不能跟隨工況變化。因此，在實(shí)際操作過程中，不論銑刨機(jī)行駛速度和銑刨深度如何變化，為了安全起見，客戶都將輸料速度調(diào)節(jié)為最大。這樣，就導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下，皮帶使用壽命下降。

圖2為某銑刨機(jī)輸料系統(tǒng)輸料皮帶、托輥和軸承等故障圖片。

圖2 輸料系統(tǒng)故障圖片

2 輸料自適應(yīng)液控系統(tǒng)

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本文提供了一種根據(jù)實(shí)際工況變化，銑刨機(jī)輸料速度能夠智能調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，使輸料速度根據(jù)銑刨深度和行駛速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這種系統(tǒng)不僅能夠增加液壓系統(tǒng)的能量利用率，還能提高輸料皮帶和輸料機(jī)等易損件的使用壽命。

如圖3所示，本銑刨機(jī)輸料自適應(yīng)液控系統(tǒng)主要有以下部分組成：發(fā)動(dòng)機(jī)、電比例輸料泵、輸料馬達(dá)、行駛速度傳感器、銑刨深度傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集及模擬輸出裝置、控制器和操作面板等[1]。

圖3 自適應(yīng)液控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

工作原理如下：通過拉繩傳感器6和行駛馬達(dá)速度傳感器5分別檢測(cè)銑刨機(jī)的銑刨深度和行駛速度兩個(gè)參數(shù)，數(shù)據(jù)采集裝置8實(shí)時(shí)采集傳感器的模擬輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過與控制器7通信，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器進(jìn)行處理?？刂破鹘?jīng)過內(nèi)部運(yùn)算，計(jì)算出該工況下最佳匹配的輸出信號(hào)，通過模擬輸出裝置8轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，來控制電磁比例變量泵2的排量變化，使輸料速度實(shí)際工況相適應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文自適應(yīng)輸料液控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a）實(shí)現(xiàn)了銑刨機(jī)輸料速度與銑刨深度和行駛速度的自適應(yīng)控制，能有效提高液壓系統(tǒng)的效率，在銑刨深度和行駛速度較小場(chǎng)合尤為明顯；

b）銑刨機(jī)輸料速度得到了有效的控制，延長了輸料皮帶、上下托輥、軸承等易損件的使用壽命，為客戶帶來實(shí)實(shí)在在的利益；

c）液壓泵大部分時(shí)間在小排量下工作，減少了系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，延長了液壓元件使用壽命。

3 結(jié)語

本文提出的銑刨機(jī)輸料自適應(yīng)控制液控系統(tǒng)，能有效的改善目前銑刨機(jī)的輸料皮帶易磨損、使用壽命低的現(xiàn)狀。同時(shí)，銑刨深度和行駛速度檢測(cè)采用銑刨機(jī)自帶拉繩傳感器和行駛馬達(dá)速度傳感器，無需額外增加其它硬件，降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

[1]吳勁松，唐玉慶，陳飛，等.路面銑刨機(jī)前出料門離地高度自適應(yīng)裝置[P].中國專利：CN 200920048789，2011-08-11.