周文科

摘 要：D09-32 型搗固車是現(xiàn)在的線路大修恢復(fù)中發(fā)揮著巨大的作用，其油門控制系統(tǒng)在當(dāng)前使用的搗固車中，非常具有代表性，而且功能比較齊全。從原理上看確實(shí)不是很復(fù)雜，但實(shí)際設(shè)計(jì)上除完成對(duì)轉(zhuǎn)速的控制外，還有相應(yīng)的連鎖及速度鎖定，所以實(shí)際的09-32電氣系統(tǒng)還是非常復(fù)雜的，掌握了D09-32型搗固車的油門電氣控制系統(tǒng)，可以更好的使用機(jī)械車。

關(guān)鍵詞：D09-32；油門電機(jī)；電氣控制系統(tǒng)

1 前言

在大型養(yǎng)路機(jī)械的發(fā)展過(guò)程中，油門控制系統(tǒng)的控制主要分為風(fēng)路控制和電氣控制兩類。電氣控制系統(tǒng)的控制方式也是多種多樣，不同的大型養(yǎng)路機(jī)械，采用的控制方式也不相同。在眾多大型養(yǎng)路機(jī)械中，D09-32采用的控制系統(tǒng)是最具有代表性，而且功能也是最為齊全，不僅解決了風(fēng)路控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初期無(wú)風(fēng)狀態(tài)下無(wú)法控制油門的問(wèn)題，一而且還解決了其他電氣控制系統(tǒng)的控制靈敏度低的問(wèn)題。

2 工作原理

D09-32 搗固車油門控制系統(tǒng)基本原理是通過(guò)升降油門拉把，利用油門電機(jī)控制電路板計(jì)算，得到控制油門電機(jī)的控制電流，使油門電機(jī)動(dòng)作，拉動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)油門拉桿連接的軟軸，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后通過(guò)反饋裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)擁有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。從油門電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理不難看出該系統(tǒng)的核心是油門電機(jī)控制電路板，因此分析該系統(tǒng)的重點(diǎn)是分析油門電機(jī)控制電路板。油門電機(jī)控制電路板電氣原理圖如圖1所示，主要有電壓變換電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及磁保持繼電器控制電路、反饋比較電路。

2.1 電壓變換電路

機(jī)械車本身能提供的為+24V直流電壓，但是在油門電氣控制系統(tǒng)中需要的是+12V 和+5V 直流電壓，因此電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電壓變換電路以滿足控制系統(tǒng)所用電源需要，如圖2、圖3所示 。

圖2是由+24V 轉(zhuǎn)換為+12V 的變換電路。為了得到穩(wěn)定的+12V輸出電壓，電路采用了三端穩(wěn)壓器7812，并且配置了穩(wěn)壓和濾波電路。穩(wěn)壓管和與其并聯(lián)的二個(gè)電容確保了輸入電壓在+24V 左右小范圍的波動(dòng)，并且可以防止自激震蕩，有效保護(hù)控制系統(tǒng)的其他電器元件；輸出端的兩個(gè)電容用來(lái)消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，起到濾波作用，提高輸出+12V電壓的穩(wěn)定性。

圖3 是+12V 轉(zhuǎn)換+5V 的轉(zhuǎn)換電路，主要由LM124運(yùn)算放大器及其外圍電阻組成，其中利用LM124作為電壓跟隨器，提高輸出+5V電壓的穩(wěn)定性，由R23、R24、P7組成分壓電路，電容C7起到濾波作用。設(shè)計(jì)R24=6.49k，R23=10k，P7阻值在0—1k。根據(jù)集成運(yùn)算放大器計(jì)算理論，可得出：

通過(guò)計(jì)算可得：

因此，只要調(diào)整P7電位器阻值為0.65kΩ時(shí)，即可在輸出端得到+5V 電壓。

2.2 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及磁保持繼電器控制電路

為了滿足對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)轉(zhuǎn)速的控制要求（本文所指的作業(yè)轉(zhuǎn)速與作業(yè)怠速是指通過(guò)操作2b54開關(guān)得到的兩個(gè)固定轉(zhuǎn)速，分別對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2150r/m、1100r/m），D09-32油門控制電路中引入了雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與磁保持繼電器控制電路，該電路主要起到瞬時(shí)得電后可以保持一段時(shí)間的該狀態(tài)，而在再次瞬時(shí)得電可以立即轉(zhuǎn)到另外一種狀態(tài)的作用。電路原理圖如圖4所示，圖中VS5-24是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，RE3是磁保持繼電器。

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作的原理：當(dāng)觸發(fā)器的3腳得電時(shí)，內(nèi)部觸發(fā)器脈沖使與它的1腳或4腳相串連的三極管導(dǎo)通，故腳或4腳中的一路必然接地，1腳和4腳分別與磁保持繼電器的線圈L1、L2相連接，L1、L2將有一個(gè)線圈動(dòng)作。

磁保持繼電器工作的原理：磁保持繼電器的兩個(gè)線圈L1、L2，通過(guò)脈沖激勵(lì)使其翻轉(zhuǎn)，但是同一時(shí)刻只能有一個(gè)線圈被激勵(lì)，而不是同時(shí)被激勵(lì)。對(duì)于油門控制電路，當(dāng)線圈L1得電時(shí)，繼電器RE3 的觸點(diǎn)10、觸點(diǎn)11接通，即繼電器RE3 的各觸點(diǎn)保持圖3 所示的狀態(tài)；當(dāng)線圈L2 得電是，繼電器RE3 的各觸點(diǎn)保持與圖3所示的狀態(tài)相反，即繼電器RE3 的觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)3 閉合。與觸點(diǎn)2 相連的是作業(yè)轉(zhuǎn)速設(shè)定電位器電路，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)電位計(jì)P4 就可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)轉(zhuǎn)速電壓的設(shè)定，這個(gè)電壓通過(guò)閉合的觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)3 接入后級(jí)的油門電機(jī)回路，便可以完成作業(yè)轉(zhuǎn)速控制。即D09-32 搗固車作業(yè)時(shí)， 通過(guò)作業(yè)轉(zhuǎn)速開關(guān)控制繼電器RE6 瞬時(shí)得電，繼電器RE3 就動(dòng)作，完成作業(yè)速度控制；再按一次，作業(yè)指示燈滅，RE3 再次動(dòng)作，回到作業(yè)怠速狀態(tài)。

2.3 油門電機(jī)反饋控制電路

在控制油門轉(zhuǎn)速時(shí)，原理上就是給油門電機(jī)提供正反電壓，使油

門電機(jī)伸出和縮回，以達(dá)到拉出和收回油門拉桿，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升降的目的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)，如果不把這個(gè)信號(hào)反饋回控制電路，轉(zhuǎn)速將繼續(xù)變化，無(wú)法得到預(yù)期的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，所以整個(gè)控制系統(tǒng)中引入了反饋電路。油門電路的反饋是通過(guò)電機(jī)本身來(lái)完成的，電機(jī)伸出或縮回時(shí)，將有一個(gè)反向電位（負(fù)反饋）進(jìn)入油門電機(jī)輸入電路。通過(guò)引入負(fù)反饋，大大改善了比較電路的工作性能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)油門的穩(wěn)定性。當(dāng)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸入控制電壓與反饋電壓相平衡，電機(jī)將保持這個(gè)位置，即保持這個(gè)控制轉(zhuǎn)速不變。原理圖如圖5所示，該電路為一般的運(yùn)算放大電路，不再進(jìn)行具體計(jì)算分析。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)試

發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速主要包括作業(yè)時(shí)的作業(yè)怠速、作業(yè)轉(zhuǎn)速以及正常的升降油門，正常升降油門包括最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速。

作業(yè)怠速的調(diào)試：在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表經(jīng)過(guò)校驗(yàn)后，打開作業(yè)電源，正常啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，將2b54轉(zhuǎn)到作業(yè)怠速位置，調(diào)整電路板上的電位計(jì)P3 使表顯示為1100r/m，即完成作業(yè)怠速調(diào)試。

作業(yè)轉(zhuǎn)速調(diào)試：將轉(zhuǎn)換開關(guān)（2b54）轉(zhuǎn)到作業(yè)轉(zhuǎn)速位置，這時(shí)圖3 的RE3 動(dòng)作，2、3 腳閉合，調(diào)整電路板上的電位計(jì)P4 使轉(zhuǎn)速表顯示為2150r/m，即完成作業(yè)轉(zhuǎn)速調(diào)試。

最高、最低轉(zhuǎn)速的調(diào)試：設(shè)通過(guò)調(diào)整油門拉把產(chǎn)生的輸入的電壓為Vi，電位計(jì)P6 處電壓為Vi1；各電阻值P6=（0～22 K）、P11=（0～5 K）、R11=24.3K、R10=18K、R9=10K、R6=R7=7K、V0 為運(yùn)放OP3D 輸出電壓。調(diào)試規(guī)定：油門最小：Vi=1.6V、V0=8.5V；油門最大：Vi=9V、V0=1.8V?？傻贸鋈缦碌挠?jì)算程式：

通過(guò)計(jì)算可得P6=1K、P11=4.3K、Vi1=11.4V，而P6及P11的值都在給定電位計(jì)的阻值范圍內(nèi)，在調(diào)試過(guò)程中，完全可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整P6和P11得到相應(yīng)電阻值。在實(shí)際油門電機(jī)控制電路調(diào)試過(guò)程中，一般先調(diào)整電位計(jì)P6和P11，使在油門電機(jī)在最大和最小時(shí)，V0的值分別為1.8V 和8.5V。用已經(jīng)校正的轉(zhuǎn)速表對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行校正后，調(diào)整拉把使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大油門，然后調(diào)整電位計(jì)P9直至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2300r/m（看轉(zhuǎn)速表顯示）；調(diào)整拉把使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最小油門，然后調(diào)整電位計(jì)P8 直至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表為900r/m（看轉(zhuǎn)速表顯示）。通過(guò)以上兩個(gè)步驟就實(shí)際完成了最大、最小油門的電氣設(shè)置。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)論在什么工作狀態(tài)下，D09-32型連續(xù)式搗固車的油門電氣控制系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，而且相當(dāng)穩(wěn)定。B81箱上還有兩個(gè)手動(dòng)模式開關(guān)，在油門電機(jī)拉把無(wú)法正常使用時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)模式作為應(yīng)急使用。掌握了D09-32型搗固車的油門電氣控制系統(tǒng)，不僅可以更好地使用油門，而且可以作為參考對(duì)其他車型的油門控制進(jìn)行改進(jìn)，以及研究后續(xù)其他新型車的油門控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]昆明中鐵集團(tuán)公司.D09232 型搗固車國(guó)產(chǎn)化研制報(bào)告[R].昆明：昆明中鐵集團(tuán)公司，2006.

[2]韓志青，唐定全.抄平起撥道搗固車[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1997.

[3]楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].北京：高等教育出版社，1998.

[4]王兢，王洪玉.數(shù)字電路與系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.