CN104594165B - 找平系统、摊铺机以及找平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种找平系统、摊铺机以及找平方法，该找平系统包括检测熨平板两侧高度偏差的第一传感器以及速度差控制器，本发明的找平系统和找平方法均通过速度差控制器接收第一传感器的高度偏差信号，并以一种限制左、右大臂铰接点之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。本发明的找平系统和找平方法均通过限制所述左、右大臂铰接点之间的速度差来从根本上解决因主机两侧的调平位移调节器(通常为调平油缸)动作不协调而造成的熨平板扭曲变形的问题，从而改善了路面摊铺质量，并适应各种施工工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种摊铺机的找平系统和方法，属于工程机械技术领域。
背景技术
如图1所示，摊铺机一般包括主机1和熨平板2，熨平板2分别通过主机1两侧的左大臂31和右大臂32铰接于主机1的左调平位移调节器和右调平位移调节器(通常为调平油缸)上。主机1负责接收混合料并输送至熨平板2前的整个摊铺宽度上，并拖曳熨平板2前进；熨平板2负责对混合料抹平压实并最终成形路面。
熨平板2在自重、混合料支撑力、料堆阻力、底面摩擦力和大臂铰接点(包括左大臂铰接点A1和右大臂铰接点A2)作用力等的作用下保持平衡，且其底面与路基具有一仰角α。而摊铺速度、混合料成分、混合料温度和料堆高度等是影响熨平板2受力平衡的最主要因素，在这些主要影响因素保持不变的情况下，可以认为熨平板2在平衡状态下具有恒定的仰角α。在这些主要影响因素保持不变，且大臂铰接点的高度保持不变的情况下，可以认为熨平板2总是在同一高度上，从而得以铺出平整的路面。而当以上影响因素改变或者路面不平导致大臂铰接点的高度变化时，摊铺出的路面便会变得不平整。
路面的平整度是摊铺机最重要的性能指标，为了改善路面的平整度，现有摊铺机一般都配备了一套找平系统来减小各种不利因素的影响。如图1所示,通常找平系统包括用于检测熨平板2相对于找平基准的高差的传感器、设置于摊铺机操纵台的控制器6和用于控制调平油缸的电磁阀(包括左电磁阀71和右电磁阀72)。所述传感器通常为两个分别设置于摊铺机左、右两侧的检测熨平板2相应侧相对于找平基准的高度偏差的纵坡传感器(包括左纵坡传感器51和右纵坡传感器52)，有时候也选择为一个设置于摊铺机一侧的纵坡传感器和一个检测熨平板2的横向角度的横坡传感器。当传感器检测到熨平板2左右两侧相对于找平基准的高度偏差时，控制器6接收到高度偏差信号后分别响应于左右两侧的信号通过电磁阀独立地控制左调平油缸41和右调平油缸42使得左大臂铰接点A1和右大臂铰接点A2往使对应侧的高度偏差为零的方向运动。
公开号为CN101654901B的中国专利和公开号为CN102677575A的中国专利指出了现有找平方式的一个缺点，即由于摊铺机左/右调平油缸为独立控制，当两侧调平油缸动作不协调时，有可能造成熨平板的扭曲变形，并进而影响路面摊铺质量。上述专利还提出了通过检测左/右调平油缸的行程差并将其限制在一定范围内的技术方案来试图解决这一问题。
公开号为CN103161118A的中国专利提出了一种左右两侧的调平油缸同步动作的联动控制系统来试图解决这一熨平板扭曲变形问题。
现实中很多路面往往是要求有横向坡度且横向坡度不断变化的，例如在弯曲半径渐变的路面转弯处，路面的外侧往往是由高于路面内侧一定高度渐变至与路面内侧平齐，左、右调平油缸联动的控制系统显然不适合于此种施工工况。另外在实践中还发现，在铺设具有较大横坡度的路面从而左、右调平油缸具有一可观的行程差时，不一定会产生熨平板扭曲变形现象；而在左、右调平油缸行程差较小甚至为零时，同样有可能产生熨平板扭曲变形现象。因此，左、右调平油缸的行程差不是使熨平板扭曲变形的最根本原因，控制此高程差也不能从根本上消除熨平板扭曲变形的现象。
进一步分析发现，在摊铺过程中，当由于路面不平或者调平油缸的行程变化而导致大臂铰接点的高度变化时，熨平板的高度不会立即响应到位而是经过一定时间才能变化到与大臂铰接点的高度变化一致的程度。熨平板下面的摊铺物料总是经过一定时间才能填充或者退出熨平板下方变化的空间，以使熨平板位于不同的位置上。
正常摊铺过程中，左、右两侧的大臂和熨平板可以视为一个整体，这一整体的大部分自重与熨平板下的摊铺物料对其的支撑力相平衡，左、右两侧的调平油缸通过大臂铰接点作用于大臂的竖直作用力很小，不会对熨平板产生扭曲变形作用。而当大臂铰接点的高度变化不协调，以至于当两侧的大臂铰接点高差变化过快，熨平板下的物料还来不及填充或者退出熨平板下方变化的空间，并使得熨平板来不及响应大臂铰接点的高差变化时，熨平板的扭曲变形就会产生。
例如当一侧的调平油缸伸出，而另一侧的调平油缸缩回，从而使得左、右两侧的大臂铰接点一高一低时，如果油缸伸缩速度比较慢，熨平板两侧也会逐渐得变得一高一低，熨平板下的摊铺物料也会适应这一变化，从而这一过程中的熨平板扭曲变形很小甚至可以忽略；而如果油缸伸缩速度比较快，熨平板下的摊铺机物料还来不及适应这一变化并使熨平板变得同样地一高一低，左、右两侧的大臂和熨平板这一整体就会产生扭曲变形，并影响路面摊铺质量。
可见，这一“变化中的调平油缸行程差”，也即左、右大臂铰接点高度变化的速度差，才是熨平板扭曲变形的最根本原因。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种具有良好找平效果的摊铺机的找平系统和方法。利用该找平系统和方法可以使摊铺机摊铺路面的质量得到较大提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种找平系统，摊铺机包括主机、熨平板以及分别位于所述主机两侧的左大臂和右大臂，所述熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于所述主机的左调平位移调节器和右调平位移调节器上，所述找平系统包括：
用于检测所述熨平板左、右两侧相对于找平基准的高度偏差的第一传感器；
速度差控制器，接收第一传感器的高度偏差信号并以一种限制左、右大臂铰接点之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
优选地，所述找平系统还包括用于检测所述左、右大臂铰接点之间的速度差的第二传感器，所述速度差控制器中存储有用来限定所述左、右大臂铰接点之间的速度差的速度差设定值，所述速度差控制器接收或得到所述左、右大臂铰接点之间的速度差并以一种限制所述左、右大臂铰接点之间的速度差不超出所述速度差设定值的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
优选地，所述速度差设定值与所述摊铺机的摊铺速度相关联。
优选地，所述第二传感器为分别安装于所述左大臂铰接点处和所述右大臂铰接点处的左速度传感器和右速度传感器。
优选地，所述左调平位移调节器和所述右调平位移调节器分别为左调平油缸和右调平油缸，所述找平系统还包括左、右电磁阀，所述速度差控制器通过左、右电磁阀来控制左、右调平油缸的运动。
优选地，所述第一传感器为分别设置于所述主机左、右两侧的用于检测所述熨平板相应侧的相对于找平基准的高度偏差的左纵坡传感器和右纵坡传感器。
本发明还公开了一种摊铺机，包括主机、熨平板和大臂以及上述的找平系统。
本发明还公开了一种找平方法，摊铺机包括主机、熨平板以及分别位于主机两侧的左大臂和右大臂，熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于主机的左调平位移调节器和右调平位移调节器上，以一种限制左、右大臂铰接点之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
优选地，获取左、右大臂铰接点之间的速度差，并以一种限制所述左、右大臂铰接点的速度差不超出速度差设定值的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
优选地，将所述速度差设定值与摊铺机的摊铺速度相关联。
与现有技术中相比，本发明的找平系统、摊铺机和找平方法具有的有益效果是：
本发明的找平系统和找平方法均通过限制所述左、右大臂铰接点之间的速度差来从根本上解决因主机两侧的调平位移调节器(通常为调平油缸)动作不协调而造成的熨平板扭曲变形的问题，从而改善了路面摊铺质量，并适应各种施工工况。
具有上述找平系统的本发明的摊铺机能够摊铺出平整度较好的路面，从而具有较好的摊铺性能。
附图说明
图1为现有技术中摊铺机的找平系统的示意图；
图2为本发明的一个实施例所提供的找平系统的示意图；
图3为本发明的找平方法的控制流程图。
图中：1-主机，2-熨平板，31-左大臂，32-右大臂，41-左调平油缸，42-右调平油缸，51-左纵坡传感器，52-右纵坡传感器，6-控制器，71-左电磁阀，72-右电磁阀，81-左速度传感器，82-右速度传感器，9-速度差控制器，A1-左大臂铰接点，A2-右大臂铰接点，α-熨平板仰角α。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本发明的实施例公开了一种摊铺机的找平系统，如图2所示，摊铺机包括主机1、熨平板2以及分别位于主机1两侧的左大臂31和右大臂32，熨平板2分别通过左大臂31和右大臂32铰接于主机1的左调平位移调节器和右调平位移调节器上，该找平系统包括用于检测熨平板2左右两侧相对于找平基准的高度偏差的第一传感器；速度差控制器9，接收第一传感器的高度偏差信号并以一种限制左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。左、右调平位移调节器具体为两个液压油缸，即左调平油缸41和右调平油缸42。第一传感器可以为多种类型的传感器，例如其中一个为用于检测熨平板2一侧的高度偏差的纵坡传感器和一个用于检测熨平板2的横向角度的横坡传感器，本实施例中，第一传感器包括分别设置于主机1左右两侧的用于检测熨平板2两侧的高度偏差的左纵坡传感器51和右纵坡传感器52。
应该说明的是：上述的找平基准可以是相邻的已铺设好的路面，或者是现有的路缘，或者在某些情形下，勘测员会勘测将要铺设的路面并设置一系列标桩，且设置从一个标桩到另一个标桩的钢丝绳作为找平基准。
在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，找平系统具体包括用于检测熨平板2左右两侧相对于找平基准的高度偏差的左纵坡传感器51和右纵坡传感器52、用于控制左调平油缸41和右调平油缸42开关的左电磁阀71和右电磁阀72以及速度差控制器9，其中，左电磁阀71和右电磁阀72均为开关阀(即左开关阀和右开关阀)。速度差控制器9与左纵坡传感器51和右纵坡传感器52电连接，且与左开关阀和右开关阀电连接，速度差控制器9以通过左开关阀和右开关阀分别控制左调平油缸41和右调平油缸42开停的方式以使左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2向高度偏差为零的方向运动，进而最终消除熨平板2左右两侧的高度偏差。由于开关阀只存在开和关两个状态，速度差控制器9通过开关阀仅能控制调平油缸的开停和方向，而不能控制调平油缸的运动速度，调平油缸的运动速度对于特定机器是基本固定的，主要取决于调平油缸的缸径、杆径和调平油缸的最大流量，在左调平油缸41和右调平油缸42的结构和型号不变的情况下，本发明的找平系统可利用速度差控制器9以停止其中一个调平油缸动作，保持另一个调平油缸动作的方式限制左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差，并使左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2总体上向高度偏差为零的方向运动，最终消除熨平板2两侧的高度偏差。
对应本实施例的找平系统所采用的找平方法为：左纵坡传感器51和右纵坡传感器52分别检测熨平板2两侧相对于找平基准的高度偏差，将高度偏差信号发送给速度差控制器9。速度差控制器9接收左纵坡传感器51和右纵坡传感器52的高度偏差信号，以一种限制左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差的方式控制左调平油缸41和/或右调平油缸42使得左大臂铰接点A1和/或右大臂铰接点A2总体上向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2两侧的高度偏差消除。限制左大臂铰接点A1和右大臂铰接点A2的速度差的具体方法为：若左纵坡传感器51和右纵坡传感器52检测到熨平板2的两侧具有相反方向的高度偏差，速度差控制器9通过开关阀和调平油缸先控制左大臂铰接点A1或右大臂铰接点A2中的一个向高度偏差为零的方向运动，直至消除熨平板2对应侧的高度偏差，然后再使另一个向高度偏差为零的方向运动，直至消除熨平板2两侧的高度偏差；若左纵坡传感器51和右纵坡传感器52检测到熨平板2的两侧具有相同方向的高度偏差，速度差控制器9通过开关阀和调平油缸控制左大臂铰接点A1和右大臂铰接点A2向高度偏差为零的方向运动，直至消除熨平板2两侧的高度偏差；若左纵坡传感器51和右纵坡传感器52检测到熨平板2的一侧具有高度偏差，速度差控制器9通过开关阀和调平油缸控制对应的左大臂铰接点A1或右大臂铰接点A2向高度偏差为零的方向运动，直至消除对熨平板2应侧的高度偏差；若左纵坡传感器51和右纵坡传感器52未检测到熨平板2的两侧具有高度偏差，左大臂铰接点A1和右大臂铰接点A2不作调整。
如图3所示，速度差控制器9的具体控制策略为：速度差控制器9接收到高度偏差信号，根据高度偏差信号判断熨平板2是否存在高度偏差，若熨平板2不存在高度偏差，速度差控制器9不发出任何指令；若熨平板2存在高度偏差，速度差控制器9继续判断熨平板2的两侧是否均存在高度偏差；若不存在，说明只有熨平板2一侧存在高度偏差，此时，速度差控制器9向对应侧的开关阀发出指令控制对应侧的调平油缸动作，使对应侧的大臂铰接点向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2的对应侧的高度偏差消除；若两侧均存在高度偏差，速度差控制器9继续判断熨平板2两侧是否存在相同方向高度偏差；若不存在，说明熨平板2具有相反方向的高度偏差，此时，速度差控制器9向其中一侧的开关阀发出指令控制该侧调平油缸动作，使该侧大臂交接点向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2的该侧的高度偏差消除，然后速度差控制器9向另一侧的开关阀发出指令，使另一侧大臂交接点向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2的该侧的高度偏差消除；若存在，说明熨平板2具有相同方向的高度偏差，此时，速度差控制器9同时向两侧的开关阀发出指令控制两侧调平油缸动作，以使两侧大臂铰接点同时向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2两侧的高度偏差消除。
由上述可知，由于开关阀只具有开和关两个状态，无法控制调平油缸的伸缩速度，调平油缸总是以不变的速度伸缩。为达到限制两侧大臂铰接点的速度差的目的，当左纵坡传感器51和右纵坡传感器52检测到相反方向的高度偏差时，速度差控制器9可以先控制一侧的调平油缸运动直到此侧的高度偏差消除，再控制另一侧的调平油缸运动并使此另一侧的高度偏差消除；速度差控制器9也可以控制两调平油缸交替动作，直至将高度偏差消除。
在现有找平方式中，左调平油缸41和右调平油缸42是分别独立控制的，会时常出现两侧的调平油缸反向运动的情况，两侧的调平油缸的最大速度差为其中一个调平油缸最大速度的两倍。而在本实施例中，当检查到两侧的大臂铰接点的具有不同方向的高度偏差时，在同一时刻最多只有一侧的调平油缸运动，从而使两侧的调平油缸的最大速度差只有现有找平方式的一半，这在很多施工工况中是很有意义的改善。
在本发明的另一个优选实施例中，如图2所示，找平系统包括用于检测熨平板2左、右两侧相对于找平基准的高度偏差的左纵坡传感器51和右纵坡传感器52、用于分别检测左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差的第二传感器、用于控制左调平油缸41和右调平油缸42的左电磁阀71和右电磁阀72以及速度差控制器9，其中左电磁阀71和右电磁阀72均为比例电磁阀(即左比例电磁阀和右比例电磁阀)。第二传感器具体分别为安装于左大臂铰接点A1处和右大臂铰接点A2处的左速度传感器81和右速度传感器82，速度差控制器9接收左速度传感器81和右速度传感器的82的速度信号计算得出左、右大臂铰接点之间的速度差，并通过左比例电磁阀和右比例电磁阀来分别控制左调平油缸41和右调平油缸42的运动。本实施例采用两个比例电磁阀来分别控制两侧的调平油缸，不但可以控制调平油缸的伸缩动作，还可以控制调平油缸的伸缩速度，从而使得速度差控制器9通过比例电磁阀不但能够控制两侧的大臂铰接点中的任意一个的运动方向，还可以控制其运动速度。速度差控制器9中存储有用于限定左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差的速度差设定值，速度差控制器9接收并计算得到速度差后通过左比例电磁阀和右比例电磁阀以一种限制左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差不超过速度差设定值的方式控制左调平油缸41和右调平油缸42的运动，直至消除熨平板左右两侧的高度偏差。
对应本实施例的找平系统所采用的找平方法为：左纵坡传感器51和右纵坡传感器52分别检测熨平板2两侧相对于找平基准的高度偏差，当检测到熨平板2对应侧相对于找平基准的高度有变化时，将高度偏差信号发送给速度差控制器9，并且左速度传感器81和右速度传感器82将检查到的左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2速度信号也发送给速度差控制器9，速度差控制器9将左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2之间的速度差与速度差设定值进行比较，并控制的左调平油缸41和/或右调平油缸42以一种使左大臂铰接点A1与右大臂铰接点A2的速度不超过速度差设定值的方式使左大臂铰接点A1和/或右大臂铰接点A2向高度偏差为零的方向运动，直至熨平板2的高度偏差消除。速度差控制器9具体控制策略可以为：当两侧的大臂铰接点的速度方向相同且其速度差超过速度差设定值时，保持其绝对值相对较小的一侧的大臂铰接点的速度不变，调节另一侧的调平油缸并使此另一侧的大臂铰接点的速度的绝对值变小，直至两侧的大臂铰接点的速度差的绝对值略小于速度差设定值；当两侧的大臂铰接点的速度方向相反且其速度差超过速度差设定值时，使得一侧大臂交接点的速度为零，另一侧大臂铰接点的速度的绝对值略小于速度差设定值。当然，也可以有其他各种各样的限制左、右大臂铰接点之间的速度差不超过速度差设定值的具体控制策略。
由于摊铺机的两侧的大臂铰接点的速度差被限制在一定的范围内，因此熨平板2下的摊铺物料有相对充足的时间来补充或退出熨平板2下方变化的空间，熨平板2左右两侧的高度变化也来得及跟上左右两侧的大臂铰接点的高度变化，从而摊铺过程的熨平板2扭曲变形很小甚至可以忽略。
速度差设定值还可以与摊铺机的摊铺速度相关联，且摊铺速度越大，使速度差设定值也越大。例如，速度差设定值可以设置与摊铺速度成正比。摊铺速度比较快时，熨平板2下的物料可以以更快的速度补充或退出熨平板2下方变化的空间，从而可以容许较大的左、右大臂铰接点之间的速度差。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种找平系统，摊铺机包括主机、熨平板以及分别位于所述主机两侧的左大臂和右大臂，所述熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于所述主机的左调平位移调节器和右调平位移调节器上，其特征在于，所述找平系统包括：
用于检测所述熨平板左、右两侧相对于找平基准的高度偏差的第一传感器；
速度差控制器，接收第一传感器的高度偏差信号并以一种限制左、右大臂铰接点之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
2.根据权利要求1所述的找平系统，其特征在于，还包括用于检测所述左、右大臂铰接点之间的速度差的第二传感器，所述速度差控制器存储有用来限定所述左、右大臂铰接点之间的速度差的速度差设定值，所述速度差控制器接收或得到所述左、右大臂铰接点之间的速度差并以一种限制所述左、右大臂铰接点之间的速度差不超出所述速度差设定值的方式控制所述左、右调平位移调节器的运动。
3.根据权利要求2所述的找平系统，其特征在于，所述速度差设定值与所述摊铺机的摊铺速度相关联。
4.根据权利要求2所述的找平系统，其特征在于，所述第二传感器为分别安装于所述左大臂铰接点处和所述右大臂铰接点处的左速度传感器和右速度传感器。
5.根据权利要求1所述的找平系统，其特征在于，所述左调平位移调节器和所述右调平位移调节器分别为左调平油缸和右调平油缸，所述找平系统还包括左、右电磁阀，所述速度差控制器通过所述左、右电磁阀控制左、右调平油缸的运动。
6.根据权利要求1所述的找平系统，其特征在于，所述第一传感器为分别设置于所述主机左、右两侧的用于检测所述熨平板相应侧相对于找平基准的高度偏差的左纵坡传感器和右纵坡传感器。
7.一种摊铺机，其特征在于，包括主机、熨平板和大臂以及如权利要求1-6任意一项所述的找平系统。
8.一种找平方法，摊铺机包括主机、熨平板以及分别位于主机两侧的左大臂和右大臂，所述熨平板分别通过所述左大臂和所述右大臂铰接于所述主机的左调平位移调节器和右调平位移调节器上，其特征在于，以一种限制左、右大臂铰接点之间的速度差的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
9.根据权利要求8所述的找平方法，其特征在于，获取左、右大臂铰接点之间的速度差并以一种限制所述左、右大臂铰接点之间的速度差不超出速度差设定值的方式控制左、右调平位移调节器的运动。
10.根据权利要求9所述的找平方法，其特征在于，将所述速度差设定值与所述摊铺机的摊铺速度相关联。
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