向 亮 ，邊臻濤

（武昌工學(xué)院智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430065）

0 引言

國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)較重要的地位，而振動(dòng)壓路機(jī)是工程機(jī)械主要機(jī)型之一，在現(xiàn)代機(jī)械施工中占有重要地位。振動(dòng)壓路機(jī)作業(yè)時(shí)，利用其自身重力和振動(dòng)作用壓實(shí)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等的各種建筑和筑路材料。振動(dòng)壓路機(jī)常用于壓實(shí)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(jī)場(chǎng)、海港、堤壩、鐵路等領(lǐng)域的建筑和筑路工程必備的壓實(shí)設(shè)備[1-7]。雙鋼輪壓路機(jī)是一種主要用于壓實(shí)瀝青混凝土路面的機(jī)械，如圖1所示，其采用鉸接式車架、液壓行走系統(tǒng)、液壓振動(dòng)系統(tǒng)、全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一般具有兩種振頻、兩級(jí)振幅，以適應(yīng)于不同厚度鋪層和各種材料的壓實(shí)。

圖1 雙鋼輪壓路機(jī)

隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展、液壓組件可靠性的不斷提高以及液壓傳動(dòng)零部件成本的降低，振動(dòng)壓路機(jī)已逐漸采用全液壓傳動(dòng)技術(shù)。全液壓傳動(dòng)技術(shù)在振動(dòng)壓路機(jī)上的應(yīng)用，不僅大大減輕了操作人員的工作強(qiáng)度，而且使整機(jī)性能有了很大的提高。隨著液壓傳動(dòng)的興起，越來(lái)越多的雙鋼輪壓路機(jī)開(kāi)始使用雙排量的液壓馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)行走。雙鋼輪壓路機(jī)在使用低速擋爬坡時(shí)，由于整機(jī)重心下移，行駛方向上的前輪附著力減小，很有可能出現(xiàn)該輪打滑的情況；雙鋼輪壓路機(jī)在泥濘路段使用低速擋行走時(shí)，也容易出現(xiàn)打滑的情況，因此實(shí)現(xiàn)防打滑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 行駛速度情況

如今雙鋼輪壓路機(jī)普遍采用雙排量馬達(dá)，馬達(dá)在使用大排量時(shí)可以提供較大的驅(qū)動(dòng)扭矩但車速較低，在使用小排量時(shí)可以提供較高的車速但驅(qū)動(dòng)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(shí)，前后鋼輪一般都是采用大排量[1,6-10]。

2 自動(dòng)防打滑的方法

雙鋼輪壓路機(jī)在使用低速擋爬坡時(shí)，由于整機(jī)重心下移，行駛方向上的前輪附著力減小，很有可能出現(xiàn)該輪打滑的情況。本文研究了一種自動(dòng)防打滑的控制方法，雙鋼輪壓路機(jī)在低速擋行駛出現(xiàn)打滑時(shí)，無(wú)需人工操作，能自動(dòng)減小打滑鋼輪馬達(dá)的排量，穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力，使非打滑鋼輪馬達(dá)獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)防打滑。

2.1 控制系統(tǒng)組成

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

速度傳感器安裝在兩個(gè)鋼輪上，位置如圖2所示，用于檢測(cè)壓路機(jī)兩個(gè)鋼輪的行駛速度，判斷鋼輪行駛速度的快慢，同時(shí)又能間接判斷鋼輪是否打滑，在檢測(cè)到鋼輪打滑后，將該打滑鋼輪馬達(dá)排量調(diào)成小排量，以穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力，使非打滑鋼輪馬達(dá)獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)防打滑。兩個(gè)鋼輪行駛速度的快慢判斷方法：通過(guò)兩個(gè)速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)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(gè)鋼輪的速度進(jìn)行對(duì)比，比如前鋼輪速度比后鋼輪速度快很多，此時(shí)，就認(rèn)為前鋼輪正處在打滑狀態(tài)。

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(jī)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(jī)的后車架（裝發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)在使用低速擋行駛時(shí)，開(kāi)始監(jiān)控兩鋼輪的速度差，閾值設(shè)置為兩鋼輪中速度較低的鋼輪速度的5%，若超過(guò)閾值，且持續(xù)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(qū)動(dòng)馬達(dá)置于小排量，穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力，使非打滑鋼輪馬達(dá)獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力；直到兩鋼輪的速度差低于閾值，且持續(xù)3 s，則認(rèn)為已經(jīng)解決了鋼輪A的打滑問(wèn)題；再將鋼輪A的小排量改為大排量，此時(shí)的狀態(tài)又回到了雙鋼輪壓路機(jī)沒(méi)有出現(xiàn)打滑問(wèn)題，正常低速擋行駛，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控兩鋼輪速度差，持續(xù)這個(gè)控制循環(huán)過(guò)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(jī)在使用低速擋行駛時(shí)，開(kāi)始監(jiān)控兩鋼輪速度差，閾值設(shè)置為兩鋼輪中速度較低的鋼輪速度的5%，若超過(guò)閾值，且持續(xù)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(qū)動(dòng)馬達(dá)置于小排量，穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力，使非打滑鋼輪馬達(dá)獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力；直到兩鋼輪的速度差低于閾值，且持續(xù)3 s，則認(rèn)為已經(jīng)解決了鋼輪B的打滑問(wèn)題；再將鋼輪B的小排量改為大排量，此時(shí)的狀態(tài)又回到了雙鋼輪壓路機(jī)沒(méi)有出現(xiàn)打滑問(wèn)題，正常低速擋行駛，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控兩鋼輪速度差，持續(xù)這個(gè)控制循環(huán)過(guò)程。

圖5 防打滑控制方法的流程圖（后輪）

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究了一種雙鋼輪壓路機(jī)自動(dòng)防打滑的方法，通過(guò)雙鋼輪壓路機(jī)前后鋼輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)速度，并將兩個(gè)速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判定某鋼輪打滑后，自動(dòng)減小打滑鋼輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的排量，穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力，來(lái)為非打滑鋼輪馬達(dá)提供足夠的驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)防打滑功能。通過(guò)此控制方法，雙鋼輪壓路機(jī)在低速擋行駛過(guò)程中出現(xiàn)打滑時(shí)，無(wú)需人工操作，控制系統(tǒng)能夠迅速反應(yīng)，使壓路機(jī)恢復(fù)正常行駛狀態(tài)，避免壓路機(jī)停滯不前或損壞驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，甚至損壞路面。