基于側(cè)裝式整裝自卸車的機電液控制系統(tǒng)設(shè)計

王峰

摘要： 側(cè)裝式整裝自卸車是一種機動高效的集裝化運輸、裝卸的車輛，機動性好，主要用于港口、車站、貨場等場所完成集裝箱的裝卸及運輸作業(yè)。其用途廣泛，設(shè)備利用率高，采用先進的電比例控制和吊臂同步運動技術(shù)，使集裝箱吊裝平穩(wěn)，通過吊架動作，確保整機動作運行流暢，具有微動性能好，控制精準(zhǔn)等優(yōu)點。

Abstract： Side-mounted self-loading and unloading military vehicle is a kind of maneuvering and efficient containerized transportation， loading and unloading vehicle， which is mainly used for the loading and unloading and transportation of container in places such as ports， stations and freight yard because of its good mobility. Its use range is wide and its equipment utilization is high. It uses advanced electrical proportional control and boom synchronous motion technology， so the container hoisting is smooth， the action is smooth through the hanger， and it has good micro-performance and precision control.

關(guān)鍵詞： 自裝卸；液壓系統(tǒng)；機電液控制

Key words： self-loading and unloading；hydraulic system；electrical and hydraulic control

中圖分類號：TH242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0088-02

1 概述

本文詳細(xì)介紹了側(cè)裝式整裝自卸車的機電液控制系統(tǒng)設(shè)計，可實現(xiàn)裝卸標(biāo)準(zhǔn)6米方艙并運輸，到達工作地點后，還能快速自動將設(shè)備方艙卸至指定位置。同時該機電液控制系統(tǒng)可根據(jù)客戶需求，裝卸不同規(guī)格的空箱或滿箱集裝箱或其它貨物的自裝卸，系統(tǒng)采用先進的電比例控制和吊臂同步運動技術(shù)，使集裝箱吊裝平穩(wěn)，大大提高了其可靠性和穩(wěn)定性[1]。

2 總體方案

本系統(tǒng)主電源采用380VAC三相供電方式，以高性能液壓控制器作為主控制部件，通過對上下支臂的角度傳感器的實時檢測，驅(qū)動上、下支臂的液壓油缸按預(yù)定的角度方向同步運動，從而達到系統(tǒng)的側(cè)裝卸，可以充分實現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)要求，并獲得平滑精確的翻轉(zhuǎn)折疊運動控制過程。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)在硬件設(shè)計上，選用三一重工專用液壓控制器SEHC-283A-03為核心主控制單元，通過與人機界面（按鍵、指示燈）、側(cè)裝卸機構(gòu)、角度傳感器以及裝卸液壓子系統(tǒng)相連接，構(gòu)成了完整的側(cè)裝卸機電液控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)的工作原理是I/O模塊采入來自吊臂角度傳感器的四路模擬量輸入信號，CPU通過循環(huán)實時調(diào)用這些數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后輸出4路PWM（脈寬調(diào)制）信號到電液比例控制閥的先導(dǎo)電磁閥，直接控制主閥的開啟度，從而控制油缸的速度。同時，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后電磁閥的電流反饋信號經(jīng)過CPU處理反饋到PWM上，使電磁閥的動作精度提高。比例控制閥和角度反饋信號構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，在運動過程中自動控制前、后吊臂的運動軌跡和同步精度[2]?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計框圖如圖1所示。

控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補圖如圖2所示。

4 控制柜及手控盒布局設(shè)計

控制柜設(shè)計采用常規(guī)控制柜的結(jié)構(gòu)布局，在器件選型上考慮所選器件均應(yīng)符合高、低溫環(huán)境使用要求，其主要組成包括：DC電源模塊、電源濾波器、繼電器模塊、控制器模塊等。伺服控制系統(tǒng)控制柜的人機界面及內(nèi)部布局如圖3所示。

操作面板可以完成自裝卸機構(gòu)的擺腿收放、水平伸縮以及垂直腿收放運動，當(dāng)發(fā)生異常情況或者控制系統(tǒng)失靈時或主控制器異常，主控系統(tǒng)無法及時控制自拆卸機構(gòu)，可直接使用液壓自拆卸手動功能使其系統(tǒng)正常工作。

5 液壓系統(tǒng)設(shè)計

液壓系統(tǒng)設(shè)計主要由前起重裝置回路系統(tǒng)和后起重裝置系統(tǒng)組成；起重裝置系統(tǒng)回路主要包括由上臂油缸、下臂油缸、支腿伸縮油缸、擺腿變幅油缸及垂直油缸。系統(tǒng)采用電磁比例閥控制各個油缸的動作；主閥采用電磁比例多路換向閥，集成度高。采用兩套相互獨立的雙回路定量開式回路[3]。油泵選用雙流量泵，該油泵提供相同流量的高壓油，使兩套吊臂的運動保持同步。

為保證各執(zhí)行機構(gòu)動作的平穩(wěn)性和安全性，在各自的執(zhí)行機構(gòu)上安裝有相應(yīng)的平衡閥和液壓鎖。主控閥組是自卸車液壓系統(tǒng)的控制元件，采用電液比例多路換向閥， 閥芯機能為卸荷恒壓力系統(tǒng)。通過主控閥組的操作可使油流方向改變，從而完成油缸停和縮的動作。該閥還帶有應(yīng)急操縱手柄。當(dāng)電路出現(xiàn)故障，不能操縱各機構(gòu)時，可用手動應(yīng)急操縱桿，將集裝箱卸到地面。

6 軟件系統(tǒng)設(shè)計

為方便系統(tǒng)的全面監(jiān)視與操控，本系統(tǒng)選配了一面“4.3”顯控屏，它可以靈活地以軟件添加的方式，設(shè)計出方便、直觀的控制系統(tǒng)的人機操作界面，完成對于系統(tǒng)工作的關(guān)鍵性參數(shù)的監(jiān)控。采用可編程的顯控屏來完成這部分工作的最大優(yōu)勢在于：當(dāng)這些監(jiān)控界面要求在改動調(diào)整時，并不會影響面板的格局。并且，圖形化和文本的直觀顯示，在人機交互的友好性、直觀性方面，顯然是“硬”面板所無法比擬的。

7 自裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

側(cè)裝式整裝自卸車的裝卸功能主要由自裝卸機構(gòu)實現(xiàn)，前、后自裝卸機構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，主要由上臂、下臂、固定支腿、活動支腿、吊臂總成、抗傾覆擺腿、垂直撐腿及起重吊具等部件組成。各結(jié)構(gòu)件均采用高強度鋼（HG70）焊接而成，吊臂和支腿為抗扭轉(zhuǎn)箱型截面結(jié)構(gòu)，承載能力強。設(shè)計過程中采用鉸點優(yōu)化技術(shù)、有限元分析計算對整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，保證了結(jié)構(gòu)件的強度和剛度[4]。自裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計布局如圖4所示。

8 結(jié)束語

基于側(cè)裝式整裝自卸車的機電液控制系統(tǒng)具有一定的使用價值，而且自動智能化程度高、可靠性高。同時系統(tǒng)還具有可擴展性，通過現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)接入顯控屏，可以相互無縫地整合成為一個高效的監(jiān)控系統(tǒng)。具有操作簡單、可靠、抗干擾性強、通用及易擴展性等優(yōu)點。并且具有十分卓越的品質(zhì)和性能價格比。在軟件設(shè)計上、以完全結(jié)構(gòu)化、模塊化的風(fēng)格來規(guī)劃、編制軟件，采用十分直觀清晰的文本語言來設(shè)計軟件，易讀易懂，十分便于將來的硬、軟件維護?？梢猿錾臐M足自卸機構(gòu)機電液一體化系統(tǒng)的設(shè)計要求。

參考文獻：

[1]孟祥德，詹雋青，楊丹，李立.PLC在液壓控制自裝卸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].起重運輸機械，2007（7）.

[2]蘇欣平，張汝雷，張亞昆，劉歡.重型汽車自裝卸平臺的設(shè)計[J].液壓與氣動，2009（4）.

[3]李國雄.車載液壓起重尾板的功能和結(jié)構(gòu)特點[J].物流技術(shù)，2003（6）：32-33.

[4]童康祥.整體自裝卸汽車結(jié)構(gòu)特點及其應(yīng)用概況[J].運輸車輛，1998（2）.endprint