铣刨机输料速度自适应液控系统研究

2013-06-10刘弦弦

交通运输研究 2013年10期

关键词：铣刨机控系统使用寿命

龚弦，刘弦弦，王欢

（湖南三一路面机械有限公司，湖南长沙 410100）

0 引言

随着我国道路建设的不断完善，未来数十年我国道路将进入一个道路养护的时代。铣刨机作为道路翻修的最主要的设备，大大提高了道路养护的效率，缩短了施工周期。

铣刨机输料系统是铣刨机重要的核心部件，由于铣刨机输料皮带与水泥、沥青等废料摩擦，造成输料皮带磨损严重，使用寿命下降。同时，输料皮带一旦损坏，更换极为麻烦。因此，输料皮带的使用寿命也往往是客户重点关注的问题之一。图1为铣刨机施工现场。

图1 铣刨机施工现场

1 存在问题分析

现有技术中，铣刨机输料系统采用电比例变量泵驱动定量马达的闭式液压系统形式。输料速度采用手动开环控制，通过手动调节操纵台电位器旋钮来改变输料泵的排量，从而使输料速度改变。

在速度选择时，如果输料速度选择过小，容易造成输料皮带卡死，液压油温升高，系统溢流损失加大，造成能量损失增加，严重时甚至损坏液压元件和皮带；如果输料速度选择过大，则会造成系统能耗增加、效率降低，输料皮带磨损加剧，皮带、轴承、托辊和马达等使用寿命下降。

同时，由于铣刨机在作业过程中，其工况是不断变化的，输料速度却不能跟随工况变化。因此，在实际操作过程中，不论铣刨机行驶速度和铣刨深度如何变化，为了安全起见，客户都将输料速度调节为最大。这样，就导致系统效率低下，皮带使用寿命下降。

图2为某铣刨机输料系统输料皮带、托辊和轴承等故障图片。

图2 输料系统故障图片

2 输料自适应液控系统

针对现有技术存在的问题，本文提供了一种根据实际工况变化，铣刨机输料速度能够智能调节的系统，使输料速度根据铣刨深度和行驶速度实现自动控制。这种系统不仅能够增加液压系统的能量利用率，还能提高输料皮带和输料机等易损件的使用寿命。

如图3所示，本铣刨机输料自适应液控系统主要有以下部分组成：发动机、电比例输料泵、输料马达、行驶速度传感器、铣刨深度传感器、信号调理单元、数据采集及模拟输出装置、控制器和操作面板等[1]。

图3 自适应液控系统结构简图

工作原理如下：通过拉绳传感器6和行驶马达速度传感器5分别检测铣刨机的铣刨深度和行驶速度两个参数，数据采集装置8实时采集传感器的模拟输出信号并转换为数字量，通过与控制器7通信，将实时数据发送给控制器进行处理。控制器经过内部运算，计算出该工况下最佳匹配的输出信号，通过模拟输出装置8转换成相应的模拟量，来控制电磁比例变量泵2的排量变化，使输料速度实际工况相适应。

与现有技术相比，本文自适应输料液控系统具有以下优点：

a）实现了铣刨机输料速度与铣刨深度和行驶速度的自适应控制，能有效提高液压系统的效率，在铣刨深度和行驶速度较小场合尤为明显；

b）铣刨机输料速度得到了有效的控制，延长了输料皮带、上下托辊、轴承等易损件的使用寿命，为客户带来实实在在的利益；

c）液压泵大部分时间在小排量下工作，减少了系统满负荷运行时间，延长了液压元件使用寿命。