CN107300407A - 一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统，它包括称重模块和撒布控制模块，所述的称重模块包含称重传感器、倾角传感器、称重运算单元，所述称重运算单元的输入端分别与称重传感器、倾角传感器相连接；所述撒布控制模块包含撒布控制器、车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器、电液比例阀，所述撒布控制器的输入端分别与车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器相连接，所述撒布控制器的输入端另连接有所述称重运算单元的输出端，所述撒布控制器的输出端与电液比例阀相连接；它可以实时检测固态粘结剂撒布机储料仓内的余料重量，并根据余料重量信号调节输送机构转速和槽形计量辊转速，从而保证最终路面上的固态粘结剂撒布量保持一致，提高了撒布精度和施工质量。

Description

一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统及其控 制方法

技术领域

本发明涉及筑养路机械领域，具体地说是一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统及其控制方法。

背景技术

在新建沥青路面修筑基层或者对旧路面就地冷再生的施工场合，需要进行固态粘结剂的撒布，用于新建路面基层土壤稳定或改善旧沥青路面材料再生后的力学性能。常用的固态粘结剂材料由石灰、水泥、粉煤灰或上述几种材料按一定比例配制的混合物，为颗粒均匀的粉粒物料；这一类材料在现场施工时，由专用的散装物料运输车采用气体流化的方式输送进固态粘结剂撒布车的储料仓内，并由固态粘结剂撒布车进行撒布。

在用的固态粘结剂撒布车，储料仓底部一般设置有由刮板输送机或螺旋输送机组成的输送机构，并在输送机构的出口处，安装有由槽形计量辊组成的撒布机构，其中，输送机构的体积排量q(m³/r)为一定值，槽形计量辊的体积排量Q(m³/r)也为一定值；固态粘结剂撒布车施工时，其控制方程为：

λBv＝qρn＝QρN

其中v(m/s)为车速，ρ(kg/m³)为固态粘结剂的堆积密度，n(r/s)为输送机构的转速，N(r/s)为槽形计量辊的转速。

当需要进行固态粘结剂某个撒布量λ(kg/m²)时的撒布作业时，操作人员将所撒布材料的堆积密度ρ(kg/m³)、所需的撒布量λ(kg/m²)和所需的撒布宽度B(m)输入进固态粘结剂撒布车的控制系统，控制系统根据以上方程计算出理论上所需的输送机构转速n和槽形计量辊的转速N，当固态粘结剂撒布车以恒定车速v行驶开始撒布作业时，控制系统控制输送机构和槽形计量辊的实际转速达到理论值保持不变，即可实现规定撒布量的撒布作业。

但在工程实践中发现，由于撒布过程中固态粘结剂撒布车的储料仓内余料不断减少，料位不断降低，造成输送机构上方物料所承受的压强逐渐降低，导致物料堆积密度ρ也逐渐减小，虽然此时车速v、输送机构转速n和槽形计量辊转速N保持不变，但其所撒布物料的质量排量(kg/r)逐渐减小，出现储料仓从满仓到空仓的撒布过程中，实际在路面上的撒布量逐渐变少的情形，形成了纵向的不均匀，影响施工质量。另外，由于水泥、石灰、粉煤灰等原材料产地的不同，不同地区材料的成分配比有所差异，具备不同的堆积密度，这也导致了采用体积排量来控制撒布量的方法难以达到较高的撒布精度。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种可以实时检测固态粘结剂撒布机储料仓内的余料重量，并根据余料重量信号调节输送机构转速和槽形计量辊转速，从而保证最终路面上的固态粘结剂撒布量保持一致，避免纵向不均匀情形发生的用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统及其控制方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统，它包括称重模块和撒布控制模块，所述的称重模块包含称重传感器、倾角传感器、称重运算单元，所述称重运算单元的输入端分别与称重传感器、倾角传感器相连接；

所述撒布控制模块包含撒布控制器、车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器、电液比例阀，所述撒布控制器的输入端分别与车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器相连接，所述撒布控制器的输入端另连接有所述称重运算单元的输出端，所述撒布控制器的输出端与电液比例阀相连接。

作为优选：所述称重模块的称重传感器安装在固态粘结剂撒布车上装副车架与底盘车架之间，用于检测上装重量，倾角传感器安装在固态粘结剂撒布车上装副车架底部平面上，用于检测固态粘结剂撒布车上装与重力所成的夹角。

一种利用所述实时称重撒布控制系统的控制方法，所述的控制方法是：称重模块的称重传感器用于采集固态粘结剂撒布车储料仓在称重传感器上的压力值，并将其变送为电信号，而倾角传感器则用于采集被测部件所处平面与重力方向的夹角电信号，与撒布控制器的输入端连接的称重运算单元按照称重传感器和倾角传感器的输入信号进行运算，并求取固态粘结剂撒布车储料仓的真实重量。

作为优选：所述撒布控制器的工作是：设定需要的撒布量λ(kg/m²)与撒布宽度B(m)，根据内置的理论车速V(m/s)，撒布控制器可以计算出输送机构所需要输出的理论质量流量F(kg/s)：

F＝λBV，

在系统中引入一个参考密度，用P(kg/m³)来表示，这样可以计算出初始时需要的输送机构转速n₀(r/s)和槽形计量辊转速N₀(r/s)：

开始撒布作业后，控制器输出PWM信号给电液比例阀，电液比例阀控制驱动槽形计量辊的液压马达以恒转速N₀运转，行驶过程中由于固态粘结剂撒布车储料仓内的余料不断减少，在一个采样周期Δt内，称重模块两次测量值之差为Δm，据此称重运算单元可以计算出输送机构瞬时的质量流量f(kg/s)：

f＝Δm/Δt；

由于仓内物料堆积密度的下降，该瞬时质量流量值呈现不断下降的趋势，撒布控制器根据实时检测到的车速v，对输送机构转速n按以下公式进行校正：

撒布控制器据此计算出所需要的输送机构目标转速后，发送PWM信号给电液比例阀，由电液比例阀控制驱动输送机构的液压马达，使其维持在该目标转速n上，即可使得实际撒布量与所需要的目标撒布量值保持一致。

本发明的有益效果是，由于采用实时称重计量的方式，不断纠正实测质量流量和理论质量流量之间的偏差，故消除了由于固态粘结剂撒布车储料仓内料位降低导致的物料堆积密度下降对撒布量控制精度造成的不利影响，提高了撒布精度，进一步提高了施工质量。

附图说明

图1为本发明实时称重撒布控制系统框图。

图2为本发明的固态粘结剂撒布车示意图。

图3为本发明实时称重撒布控制系统的控制原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作更进一步的详细说明。

图1所示，为解决上述技术问题，本发明提供一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统，它包括称重模块1和撒布控制模块2，所述的称重模块1包含称重传感器3、倾角传感器4、称重运算单元5，所述称重运算单元5的输入端分别与称重传感器3、倾角传感器4相连接；

所述撒布控制模块2包含撒布控制器6、车速传感器7、输送机构转速传感器8、槽形计量辊转速传感器9、电液比例阀10，所述撒布控制器6的输入端分别与车速传感器7、输送机构转速传感器8、槽形计量辊转速传感器9相连接，所述撒布控制器6的输入端另连接有所述称重运算单元5的输出端，所述撒布控制器6的输出端与电液比例阀10相连接。

图2所示，所述称重模块1的称重传感器3安装在固态粘结剂撒布车11上装副车架与底盘车架之间，用于检测上装重量，倾角传感器4安装在固态粘结剂撒布车11上装副车架底部平面上，用于检测固态粘结剂撒布车11上装与重力所成的夹角。

一种利用所述实时称重撒布控制系统的控制方法，所述的控制方法是：称重模块1的称重传感器3用于采集固态粘结剂撒布车11储料仓在称重传感器上的压力值，并将其变送为电信号，而倾角传感器4则用于采集被测部件所处平面与重力方向的夹角电信号，与撒布控制器6的输入端连接的称重运算单元5按照称重传感器3和倾角传感器4的输入信号进行运算，并求取固态粘结剂撒布车11储料仓的真实重量。

图3所示，所述撒布控制器的工作是：设定需要的撒布量λ(kg/m²)与撒布宽度B(m)，根据内置的理论车速V(m/s)，撒布控制器6可以计算出输送机构所需要输出的理论质量流量F(kg/s)：

F＝λBV，

在系统中引入一个参考密度，用P(kg/m³)来表示，这样可以计算出初始时需要的输送机构转速n₀(r/s)和槽形计量辊转速N₀(r/s)：

开始撒布作业后，控制器输出PWM信号给电液比例阀10，电液比例阀10控制驱动槽形计量辊的液压马达12以恒转速N₀运转，行驶过程中由于固态粘结剂撒布车11储料仓内的余料不断减少，在一个采样周期Δt内，称重模块1两次测量值之差为Δm，据此称重运算单元5可以计算出输送机构瞬时的质量流量f(kg/s)：

f＝Δm/Δt；

由于仓内物料堆积密度的下降，该瞬时质量流量值呈现不断下降的趋势，撒布控制器6根据实时检测到的车速v，对输送机构转速n按以下公式进行校正：

撒布控制器据此计算出所需要的输送机构目标转速后，发送PWM信号给电液比例阀10，由电液比例阀10控制驱动输送机构的液压马达，使其维持在该目标转速n上，即可使得实际撒布量与所需要的目标撒布量值保持一致。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的任何改进和润饰，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统，它包括称重模块和撒布控制模块，其特征在于所述的称重模块包含称重传感器、倾角传感器、称重运算单元，所述称重运算单元的输入端分别与称重传感器、倾角传感器相连接；

所述撒布控制模块包含撒布控制器、车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器、电液比例阀，所述撒布控制器的输入端分别与车速传感器、输送机构转速传感器、槽形计量辊转速传感器相连接，所述撒布控制器的输入端另连接有所述称重运算单元的输出端，所述撒布控制器的输出端与电液比例阀相连接。

2.根据权利要求1所述的用于固态粘结剂撒布车的实时称重撒布控制系统，其特征在于所述称重模块的称重传感器安装在固态粘结剂撒布车上装副车架与底盘车架之间，用于检测上装重量，倾角传感器安装在固态粘结剂撒布车上装副车架底部平面上，用于检测固态粘结剂撒布车上装与重力所成的夹角。

3.一种利用权利要求1或2所述实时称重撒布控制系统的控制方法，其特征在于所述的控制方法是：称重模块的称重传感器用于采集固态粘结剂撒布车储料仓在称重传感器上的压力值，并将其变送为电信号，而倾角传感器则用于采集被测部件所处平面与重力方向的夹角电信号，与撒布控制器的输入端连接的称重运算单元按照称重传感器和倾角传感器的输入信号进行运算，并求取固态粘结剂撒布车储料仓的真实重量。

4.根据权利要求1所述利用实时称重撒布控制系统的控制方法，其特征在于所述撒布控制器的工作是：设定需要的撒布量λ(kg/m²)与撒布宽度B(m)，根据内置的理论车速V(m/s)，撒布控制器可以计算出输送机构所需要输出的理论质量流量F(kg/s)：

F＝λBV，

在系统中引入一个参考密度，用P(kg/m³)来表示，这样可以计算出初始时需要的输送机构转速n₀(r/s)和槽形计量辊转速N₀(r/s)：

<mrow> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>F</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>q</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

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开始撒布作业后，控制器输出PWM信号给电液比例阀，电液比例阀控制驱动槽形计量辊的液压马达以恒转速N₀运转，行驶过程中由于固态粘结剂撒布车储料仓内的余料不断减少，在一个采样周期Δt内，称重模块两次测量值之差为Δm，据此称重运算单元可以计算出输送机构瞬时的质量流量f(kg/s)：

f＝Δm/Δt；

由于仓内物料堆积密度的下降，该瞬时质量流量值呈现不断下降的趋势，撒布控制器根据实时检测到的车速v，对输送机构转速n按以下公式进行校正：

<mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>B</mi> <mi>v</mi> <mo>-</mo> <mi>f</mi> </mrow> <mrow> <mi>P</mi> <mi>q</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>;</mo> </mrow>

撒布控制器据此计算出所需要的输送机构目标转速后，发送PWM信号给电液比例阀，由电液比例阀控制驱动输送机构的液压马达，使其维持在该目标转速n上，即可使得实际撒布量与所需要的目标撒布量值保持一致。