基于机电液一体化的大型平板车发展趋势研究

王雅栋

摘 要：机电液一体化是指利用电气控制液压，液压控制机械，在运转过程中经由电气将数据信息反馈回来继续控制液压，以促使机械始终处于最佳运行状态，目前的精密机床、大型工程机械均实现了机电液一体化。大型平板车是目前最为常见的大型载重货车，广泛应用在工矿领域。本文将从结构、液压系统系统、电气控制系统三方面针对基于机电液一体化的大型平板车发展趋势展开研究，以丰富现有研究成果。

关键词：机电液一体化；大型平板车；发展趋势

随着现代化技术的快速发展，大型平板车的应用频率越来越高，但是由于大型平板车操作复杂，能耗较高，与我国节能减排存在着显著的矛盾性。

所以，利用机电液一体化对大型平板车进行创新设计，从而提高其操作稳定性及可靠性，降低能耗在当前显得尤为重要。而本文正是基于此种背景所展开的论述，旨在丰富现有研究内容并未具体的设计工作提供力所能及的帮助。

1 基于机电液一体化的大型平板车结构设计发展趋势

作为大型平板车中使用频率最高、人们最为熟知的900t运梁平板车，对于机电液一体化的需求相较于其他类型平板车更加突出。为此，本文将其作为研究对象，通过梳理现有研究成果的方式对基于机电液一体化的大型平板车结构设计发展趋势做一总结。该车辆具体的作业行为可包括放梁、运梁以及提梁三个步骤，在每个步骤中工况力学数据不仅相同。所以，在设计方面同样存在着显著的差异性。

例如纵梁的设计目前主流学术观点认为应采取矩形箱式设计方案，在总长度在38m的情况下分为三个节段，而在此其中的小横梁也应该采取箱式结构，从而方便悬挂系统的安装以顺利驱动轮组正常工作。该结构设计的突出优点在于运梁过程中大型平板车的几何中心始终与箱梁保持一致，避免了轴向扭矩的产生，在架桥机将箱梁提起进行安装时，大型平板车的支撑将会由静定的三点转换为多点支撑，使得整个支撑结构的稳定性随之提升[ 1 ]。

此外，由于在吊梁由静止的静定转变为超静定，箱梁在一端被吊起后吊点部位形成了一个支撑点，而另一端则构成了两个支撑点，同样是静定的三点支撑，吊梁风险得到了有效控制。

2 基于机电液一体化的大型平板车动力源和传统系统发展趋势

既往大型平板车液压系统的设计往往侧重于系统的可靠性、功能性等方面，对于能耗则鲜少涉及与关注。然而，步入社会经济发展“新常态”后，节能减排成为了整个国民经济发展的主旋律，大型平板车同样面临着节能减排要求。

因此，既往的设计必然无法兼顾功能性与节能性，必须对其进行重新设计，方能够满足使用需求。为此，本文将从液压系统的节能设计视角出发，对其发展趋势加以论述。

鉴于当前大型平板车通过提高单个液压元件工作效率以实现节能减排已经不具有可操作性，所以学术界将其研究的重点转向了提高液压系统整体工作效率方面。而其具体的发展趋势概括起来则包括以下几方面：

首先，压力匹配液压回路必将被其他液压系统所取代。其原因在于该液压系统在运行过程中溢流损失较大，整个系统工作效率大幅降低，并且随着溢流损失的增大不得不提高能源的供给，使得其能耗始终处于一个较高水平。所以今后液压系统可从以下两方面加以考虑。其一，满足行走需求的闭式回路，即：A4VG泵与A6VE马达联合使用。二者均通过中央控制器根据大型平板车运行情况利用电比例无级变量调控，对泵和马达工作各种工作数据进行汇总结算并给出最优控制方案，促使其能够处于高效工作区间，如此一来就可以实现提高液压车系统传动效率、降低能耗的目的。

其二，满足转向、升降、悬挂需求的开式回路，即：液压泵十液压阀+各类执行机[ 2 ]。基于原有的负荷传感系统与现代化的感知装置相结合，在大型平板车液压系统运行过程中泵的流量可实现与负载需求之间的动态平衡，使得整个液压系统空留以及节流损失变量得到了大幅降低。其次，采用液压-发动机一体化控制技术将二者形成一个闭环控制系统，实现对发动机、液压系统功率的自动匹配。

该系统控制下的发动机在整个运转过程中可以动态的随着应力负荷改变而变化，从而始终保持在最佳功率利用状态以及动力运转状态。而液压系统自身传动性能十分优越，采取的负荷驱动系统具有极强的自适应能力，在获得发动机数据后可根据动力运转情况对其各项指标进行匹配，以实现二者需求的动态平衡。

3 基于机电液一体化的大型平板车电气控制系统发展趋势

对于大型平板车而言，电气控制系统所发挥的作用相当于人体的“大脑”，随着现代科学技术的快速发展，现场总线技术（Fleld Bus）日益成熟，通过采用带CANoPen总线的多路阀即可以实现电气控制系统线路设计的优化，从而有效降低了该系统运行故障的发生率[ 3 ]。

同时在人工智能芯片的帮助下，大型平板车在启动后可以通过自检的方式对整个车辆工作状态进行检查，一旦发现某个系统发生故障时可及时向车辆驾驶人员提出预警，并将故障部位通过液晶屏幕呈现在检修人员面前，从而实现了提高大型平板车安全系数的目的。

此外，通过将多种现代化技术应用在电气控制系统之中，在整车升降时可以充分利用传感器反馈回来的数据自动对驾驶系统进行纠正，并且控制升降比例阀来完整起降速度控制的目的。

4 结论

综上所述，随着我国城市化进程的不断加快，大型平板车作为最为常用的机械设备，由于其车身较长、吨位较重、控制复杂，所以必须对其进行现代化升级与改造。而当前比较尖端、前沿的技术当属机电液一体化技术，将其应用在大型平板车升级改造工作中则将会成为时代发展的主流趋势。而本文总结出的三个发展趋势符合潮流发展趋势，应引起足够的重视。

参考文献：

[1] 张寒松.浅析机电一体化技术的发展及其在钢铁行业中的应用[J].机械制造，2012，24（12）：68-71.

[2] 姚昊辰.机电液一体化技术在煤矿领域的发展趋势分析[J].能源与节能，2013，10（08）：25-27.

[3] 赵静一，杨宇静，康绍鹏等.自行式液压平板车四点支撑"面追逐式"调平策略的研究与应用[J].机床与液压，2015，21（15）：57-60.