CN103615323A - 一种机械式单钢轮压路机无级调速装置及调速方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程机械控制技术应用技术领域，具体涉及一种机械式单钢轮振动压路机无级调速装置和无级调速方法。该机械式单钢轮压路机无级调速装置包括油门旋钮电位计、换挡手柄、控制器、位移传感器、直线电机、传感器固定板、连接块、软轴拉索、软轴支架、软轴护套、拉杆安装块和发动机油门拉杆，该无级调速装置通过无级调速方法可以无级调整机械式单钢轮压路机的发动机转速，同时在满足条件时也可以使压路机进入自动怠速状态。

Description

一种机械式单钢轮压路机无级调速装置及调速方法

技术领域

本发明属于工程机械控制技术应用技术领域，具体涉及到机械式单钢轮压路机的无级调速技术。 

背景技术

机械式单钢振动压路机是用于基层压实的主要机型，多年来凭借其良好的道路施工效果畅销海内外。然而，这种压路机一直是用调速手柄与软轴相连来控制柴油机油门，控制精度差，操作繁琐。在更换档位时，变速箱内部齿轮、离合器均处于高速旋转状态，这种情况换挡会造成齿轮、离合的过快磨损，缩短变速箱、离合器的使用寿命，同时对驾驶员造成强烈的冲击，影响驾驶舒适性。 

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，满足机械式单钢振动压路机发展的新要求，本发明提供一种机械式单钢轮压路机无级调速装置和无级调速方法，以提高发动机转速的控制精度，延长离合器、变速箱的使用寿命，提高驾驶舒适度。 

为了实现以上发明目的，技术方案如下： 

一种机械式单钢轮压路机无级调速装置，包括油门旋钮电位计1、换挡手柄2、控制器3、位移传感器6、直线电机7、传感器固定板9、连接块11、软轴拉索12、软轴支架13、软轴护套14、拉杆安装块15和发动机油门拉杆16；油门旋钮电位计1和换挡手柄2分别与控制器3电连接；控制器3分别通过传感器线束4和直线电机线束5与位移传感器6和直线电机7连接；直线电机7的伸缩杆上具有传感器固定板9， 通过传感器固定板9与位移传感器6的伸缩杆相连；直线电机7的伸缩杆通过连接块11与软轴拉索12相连；软轴拉索12穿过软轴护套14，通过拉杆安装块15来带动发动机油门拉杆16。 

进一步的，所述控制器3的三路数据采集通道分别采集油门旋钮电位计1的电压、位移传感器6的电压以及换挡手柄2发出的信号；控制器3的输出信号用于控制直线电机7伸缩杆的伸缩量。 

进一步的，所述控制器3先检测换挡手柄2发出的信号为高电平还是低电平，如果换挡手柄2发出的信号为高电平，则换挡手柄2位于空挡位置，发动机处于怠速状态，控制器3输出低电平，控制器3控制直线电机7伸缩杆收缩至最短；如果换挡手柄2发出的信号为低电平，则换挡手柄置于档位上，控制器3将采集到的油门旋钮电位计1输入电压和位移传感器6输入电压结合并运算处理，输出PWM波控制直线电机7伸缩量。 

进一步的，所述的控制器3将采集到的油门旋钮电位计1输入电压和位移传感器6输入电压结合并运算处理采用PID控制模块，将油门旋钮电位计1输入电压和位移传感器6输入电压做差，作为PID控制模块的输入量，通过PID控制策略得到相应的PID控制模块的输出量，再加上油门旋钮电位计1输入电压通过比较器进行比较，来控制PWM波占空比。 

一种机械式单钢轮压路机无级调速装置的调速方法，其包括如下步骤： 

步骤1：当机械式单钢振动压路机无级调速安装完毕，第一次工作时，将控制器3上的标定开关18置于ON状态，然后，调节油门旋钮电位计2，控制直线电机7伸缩杆伸缩，进而调节发动机转速达到其规定的额定转速，按下控制器2上确认开关19，控制器3会自动储存发动机怠速时的状态。 

步骤2：当换挡手柄2回到中位时，换挡手柄2向控制器3发出一个上升沿即高电平信号，控制器3输出低电平，控制直线电机3伸缩至最短，带动发动机油门拉杆16改变位置，进而调整发动机转速，使发动机达到自动怠速状态。 

步骤3：当换挡手柄2离开中位时，换挡手柄2会向控制器3发出一个下降沿信号即低电平信号，控制器3解除自动怠速状态，控制器3通过PID控制模块控制直线电机7的伸缩量，通过改变发动机油门拉杆16的位置，调整发动机转速，最终将发动机转速调节到与油门旋钮电位计1位置相对应的转速状态。 

步骤4：当控制器3的供电电源断开时，控制器3内置的延迟继电器会向直线电机7发出信号，使发动机回到自动怠速状态。 

本发明的有益效果：精确控制发动机转速，减少换挡时的冲击和磨损，延长离合器、变速箱的使用寿命，减少了燃油消耗，提高了驾驶舒适性。同时在满足条件时也可以使压路机进入自动怠速状态。 

附图说明

图1为机械式单钢轮压路机无级装置结构示意图； 

图2为PID控制模块示意图； 

图中：1、油门旋钮电位计，2、换挡手柄，3、控制器，4、传感器线束，5、直线电机线束，6、位移传感器，7、直线电机，8、大锁紧螺母，9、传感器固定板，10、压紧螺钉，11、连接块，12、软轴拉索，13、软轴支架，14、软轴护套，15、拉杆安装块，16、发动机油门拉杆，17、小锁紧螺母，18、标定开关，19、确认开关。 

具体实施方式

如图1所示，一种机械式单钢轮压路机无级调速装置，包括油门旋钮电位计1、换挡手柄2、控制器3、位移传感器6、直线电机7、传感器固定板9、连接块11、软轴拉索12、软轴支架13、软轴护套14、拉杆安装块15和发动机油门拉杆16。 

油门旋钮电位计1和换挡手柄2分别与控制器3电连接，为控制器3提供输入信号，控制器3分别通过传感器线束4和直线电机线束5与位移传感器6和直线电机7连接，位移传感器6为控制器3提供输入信号，作为直线电机7伸缩量的反馈信号。直线电机7的伸缩杆上具有传感器固定板9，通过传感器固定板9与位移传感器6的伸缩杆相连，并用大锁紧螺母8和小锁紧螺母17紧固，以保持位移传感器6的伸缩杆与直线电机7的伸缩杆运动同步，不产生相对位移，使得位置传感器6能够准确的测量直线电机7的伸缩杆行程。直线电机7的伸缩杆通过连接块11与软轴拉索12相连，连接块11上具有压紧螺钉10的安装孔，压紧螺钉10可将软轴拉索12压紧固定在连接块11的孔内。大锁紧螺母8和软轴支架13配合将软轴护套14固定在压路机车身上合适位置，软轴拉索12穿过软轴护套14，通过拉杆安装块15来带动发动机油门拉杆16。这样，直线电机7伸缩杆运动就能带动发动机油门拉杆16运动，进而改变发动机转速。 

控制器3的三路数据采集通道分别采集油门旋钮电位计1的电压、位移传感器6的电压以及换挡手柄2发出的信号。控制器3的输出信号用于控制直线电机7的伸缩量。 

控制器3运行时，先检测换挡手柄2发出的信号为高电平还是低电平，如果换挡手柄2发出的信号为高电平，则换挡手柄2位于空挡位置，这时要求发动机处于怠速状态，此时，控制器3输出低电平，控制器3控制直线电机7伸缩杆收缩至最短；如果换挡手柄2发出的信号为低电平，说明换挡手柄置于档位上，控制器3将采集到的 油门旋钮电位计1输入电压和位移传感器6输入电压结合并运算处理，输出PWM波控制直线电机7伸缩，控制器3根据输入电压的不同，输出的PWM波的占空比也不同，以此改变直线电机7的伸缩量。具体的油门旋钮电位计1输入电压、位移传感器6输入电压的结合并运算处理方法采用PID控制模块，如图2所示：油门旋钮电位计1输入电压(控制目标)、位移传感器6输入电压(反馈信号)做差，作为PID控制模块的输入量，通过PID控制策略得到相应的PID控制模块的输出量，再加上油门旋钮电位计1输入电压通过比较器进行比较，来控制PWM波占空比，进而控制直线电机7的伸缩量。 

机械式单钢轮压路机无级调速装置调速方法如下： 

步骤1：当机械式单钢振动压路机无级调速安装完毕，第一次工作时，将控制器3上的标定开关18置于ON状态，然后，调节油门旋钮电位计2，控制直线电机7伸缩杆伸缩，进而调节发动机转速达到其规定的额定转速，按下控制器2上确认开关19，控制器3会自动储存发动机怠速时的状态。 

步骤2：当换挡手柄2回到中位时，换挡手柄2向控制器3发出一个上升沿即高电平信号，控制器3输出低电平，控制直线电机3伸缩至最短，带动发动机油门拉杆16改变位置，进而调整发动机转速，使发动机在2秒(时间可调)内达到自动怠速状态。 

步骤3：当换挡手柄2离开中位时，换挡手柄2会向控制器3发出一个下降沿信号即低电平信号，控制器3解除自动怠速状态，控制器3通过PID控制模块控制直线电机7的伸缩量，通过改变发动机油门拉杆16的位置，调整发动机转速，最终将发动机转速调节到与油门旋钮电位计1位置相对应的转速状态。 

步骤4：当控制器3的24V供电电源断开时，控制器3内置的延迟继电器会向直 线电机7发出信号，使发动机回到自动怠速状态，以保证下次工作时的安全。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在在本发明的原理和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种机械式单钢轮压路机无级调速装置，包括油门旋钮电位计[1]、换挡手柄[2]、控制器[3]、位移传感器[6]、直线电机[7]、传感器固定板[9]、连接块[11]、软轴拉索[12]、软轴护套[14]、拉杆安装块[15]和发动机油门拉杆[16]；油门旋钮电位计[1]和换挡手柄[2]分别与控制器[3]电连接；控制器[3]分别通过传感器线束[4]和直线电机线束[5]与位移传感器[6]和直线电机[7]连接；直线电机[7]的伸缩杆上具有传感器固定板[9]，通过传感器固定板[9]与位移传感器[6]的伸缩杆相连；直线电机[7]的伸缩杆通过连接块[11]与软轴拉索[12]相连；软轴拉索[12]穿过软轴护套[14]，通过拉杆安装块[15]来带动发动机油门拉杆[16]。 

2.如权利要求1所述的机械式单钢轮压路机无级调速装置，所述控制器[3]的三路数据采集通道分别采集油门旋钮电位计[1]的电压、位移传感器[6]的电压以及换挡手柄[2]发出的信号；控制器[3]的输出信号用于控制直线电机[7]伸缩杆的伸缩量。 

3.如权利要求2所述的机械式单钢轮压路机无级调速装置，所述控制器[3]先检测换挡手柄[2]发出的信号为高电平还是低电平，如果换挡手柄[2]发出的信号为高电平，则换挡手柄[2]位于空挡位置，发动机处于怠速状态，控制器[3]输出低电平，控制器[3]控制直线电机[7]伸缩杆收缩至最短；如果换挡手柄[2]发出的信号为低电平，则换挡手柄置于档位上，控制器[3]将采集到的油门旋钮电位计[1]输入电压和位移传感器[6]输入电压结合并运算处理，输出PWM波控制直线电机[7]伸缩量。 

4.如权利要求3所述的机械式单钢轮压路机无级调速装置，所述的控制器[3]将采集到的油门旋钮电位计[1]输入电压和位移传感器[6]输入电压结合并运算处理采用PID控制模块，将油门旋钮电位计[1]输入电压和位移传感器[6]输入电压做差，作为PID控制模块的输入量，通过PID控制策略得到相应的PID控制模块的输出量，再加上油门旋钮电位计[1]输入电压通过比较器进行比较，来控制PWM波占空比。 

5.一种如权利要求1所述的机械式单钢轮压路机无级调速装置的调速方法，其包括如下步骤： 

步骤1：当机械式单钢振动压路机无级调速安装完毕，第一次工作时，将控制器[3]上的标定开关[18]置于ON状态，然后，调节油门旋钮电位计[1]，控制直线电机[7]伸缩杆伸缩，进而调节发动机转速达到其规定的额定转速，按下控制器[3]上确认开关[19]，控制器[3]自动储存发动机怠速时的状态。 

步骤2：当换挡手柄[2]回到中位时，换挡手柄[2]向控制器[3]发出一个上升沿即高电平信号，控制器[3]输出低电平，控制直线电机[7]伸缩至最短，带动发动机油门拉杆[16]改变位置，进而调整发动机转速，使发动机达到自动怠速状态。 

步骤3：当换挡手柄[2]离开中位时，换挡手柄[2]向控制器[3]发出一个下降沿信号即低电平信号，控制器[3]解除自动怠速状态，控制器[3]通过PID控制模块控制直线电机[7]的伸缩量，通过改变发动机油门拉杆[16]的位置，调整发动机转速，最终将发动机转速调节到与油门旋钮电位计[1]位置相对应的转速状态。 

步骤4：当控制器[3]的供电电源断开时，控制器[3]内置的延迟继电器会向直线电机[7]发出信号，使发动机回到自动怠速状态。 

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