CN107795544A - 一种摊铺机模拟试验台行驶系统 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

一种摊铺机模拟试验台行驶系统，采用电液控制技术，以可编程控制器为核心，完成了活动路面板的行驶系统的液压和控制系统设计，通过控制器调节PWM信号的占空比来改变泵的排量从而改变马达转速，采用抖坡控制完成活动路面板行驶速度的过渡，避免了活动路面板由于起步或者急剧改变其行驶速度时产生的冲击.采用PID算法实现对活动路面板的恒速控制。该系统采用双向变量泵‑变量马达闭式回路容积调速，变速连续，调速范围大.通过改变PWM控制电流的占空比来调节泵排量，实现了数字信号的直接控制，调速灵敏、控制精度高，抗干扰能力强。

Description

一种摊铺机模拟试验台行驶系统
所属技术领域
本发明涉及一种摊铺机模拟试验台行驶系统，适用于机械领域。
背景技术
在摊铺机的作业过程中，其行驶性能的优劣对摊铺路面的平整度、密实度和均匀性等有着重要的影响。在目前的摊铺机行驶系统中，电液传动与数字控制技术的采用，使得行驶控制在精度和动态特性上都得到大幅提高，也大大增强了控制系统的抗干扰性和适应复杂环境的能力。
为了进一步研究摊铺机的工作机理，对一些设计参数与施工工艺参数进行匹配和优化，我们实验室设计建造了一套摊铺机模拟试验台。通过该试验台，可以在实验室内模拟实际摊铺中的大部分工作，并可通过改变各种参数、记录各参数的变化以及通过数据采集与分析系统实现一些具有理论与实际意义的重要实验，从而为摊铺机的设计、制造及施工工艺提供理论指导。鉴于摊铺机行驶速度对摊铺路面质量有着重要的影响。
发明内容
本发明提出了一种摊铺机模拟试验台行驶系统，采用电液控制技术，以可编程控制器为核心，完成了活动路面板的行驶系统的液压和控制系统设计，通过控制器调节PWM信号的占空比来改变泵的排量从而改变马达转速，采用抖坡控制完成活动路面板行驶速度的过渡，避免了活动路面板由于起步或者急剧改变其行驶速度时产生的冲击.采用PID算法实现对活动路面板的恒速控制。
本发明所采用的技术方案是。
所述控制系统的行驶驱动采用双向变量泵-变量马达的闭式液压系统，具有驱动力大、运转平稳、变量连续、调速范围大等优点。
所述控制系统的行走液压泵采用双向轴向柱塞泵，由电动机驱动，通过控制油缸改变斜盘倾斜角度来改变排量，改变斜盘的倾斜方向来买现泵进出油口的交换。
所述控制系统的行走马达采用斜轴式轴向变量马达来驱动活动路面板，该马达配有两档变量机构，实现摊铺与转场两种速度的快速切换。
所述控制系统采用泰优TCRC1010型可编程控制器来进行控制，TCRC1010型控制器能够适应恶劣环境，能在-40~85℃的温度下工作，支持CAN 2.0B,RS-232 , RS-485通讯协议，具有良好的接口性能，20路I/0端口可根据需要定义为该端口支持的多种不同的输入输出类型，该控制器可以输出最大电流为3.5A的电平信号直接驱动电磁阀、电磁继电器和电磁开关等，也可以输出最大电流为3.5A，最高频率为10 kHz的PWM信号对电液比例阀进行控制，大大节省外围驱动电路，使得电液控制系统变得简洁。
所述控制系统在Codesys软件开发平台上进行程序设计，按照模块化设计的思想，将程序划分为速度设定值读入与数值整定功能模块、斜坡处理功能模块、速度脉冲计数功能模块、PID调节功能模块、PWM调制输出功能模块等.每个功能模块由相应的子程序和中断程序组成，以完成特定的功能。
本发明的有益效果是：该系统采用双向变量泵-变量马达闭式回路容积调速，变速连续，调速范围大.通过改变PWM控制电流的占空比来调节泵排量，实现了数字信号的直接控制，调速灵敏、控制精度高，抗干扰能力强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的行走系统液压原理图。
图2是本发明的行驶控制系统原理图。
图中：1.行走泵；2.电动机；3.补油泵；4.过滤器；5.安全阀；6.过滤器堵塞报警继电器；7.单向溢流阀；8.溢流阀；9.行走马达；10.梭阀；11.电磁阀；12.弹簧复位单作用液压缸；13.三位三通液动换向阀；14.溢流阀；15.电比例排量控制模块；16.节流器；17.机械联动部件；18.变量泵斜盘控制油缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，行驶驱动采用双向变量泵-变量马达的闭式液压系统，具有驱动力大、运转平稳、变量连续、调速范围大等优点。行走液压泵1采用双向轴向柱塞泵，由电动机驱动，通过控制油缸改变斜盘倾斜角度来改变排量，改变斜盘的倾斜方向来买现泵进出油口的交换。行走马达采用斜轴式轴向变量马达9来驱动活动路面板，该马达配有两档变量机构，实现摊铺与转场两种速度的快速切换。
泵控马达过载保护回路，当某些因素使得行驶负载增加，系统工作压力将升高，当压力升至溢流阀7额定压力时，溢流阀开启，泵的进出油口连通，系统泄压，实现系统的过载保护功能。为了补充闭式系统由于内泄的油液损失，维持系统内油液压力，以及为伺服变量机构提供控制压力油，系统设置了补油回路。补油回路由补油泵3,滤油器4、安全阀5、单向溢流阀7,溢流阀8等几部分组成.溢流阀8对整个补油回路起安全保护作用.单向溢流阀7内的单向阀两端分别与补油回路与闭式环路相连接，油液通过单向阀进入闭式回路进行补油。散热回路.行走系统工作时，油液在闭式回路中循环，发热量大，油液温度过高将直接影响系统的工作性能，所以需降低油液的温度。散热回路将闭式液压系统内的热油从回路中替换出来进行冷却，从而达到降低液压油温度的目的。三位三通液动换向阀13两端的控制油路分别与闭式回路两侧的主油路相连，即一端与主压力油路相连，另一端与低压油路相连。在压差的作用下，阀芯向左或向右移动，使其实现右位或左位导通。主油路低压一侧的热油通过换向阀13经过溢流阀14进入油箱散热，同时补油系统将冷油注入闭式系统内，实现冷热油的自动替换。
液压行走变速、变向系统主要由电比例排量控制模块15，节流器16，机械联动部件17和变量泵斜盘控制油缸18等组成。电比例排量控制模块由固定在一起的两个三位三通阀及一对安装在其两侧的比例电磁阀组成，控制信号为脉宽调制(PWM)电流信号，PWM信号通过电磁阀转换为推力作用于控制主阀芯，阀芯移动使得控制油液进入泵斜盘控制油缸活塞一侧，另一侧回壳体，伺服活塞在两侧压差作用下带动斜盘移动，从而实现泵在正最大排量和负最大排量之间的无极变化.通过机械联动部件及一根线性弹簧将斜盘位置反馈回控制主阀芯，当斜盘位置反馈弹簧力正好等于电磁阀输人力时，控制系统达到并保持于此平衡状态。当一个比例电磁阀电磁线圈通电时，变量泵斜盘由中立位置向一个方向转动，当另一个比例电磁阀电磁线圈通电时，变量泵的斜盘向相反的方向转动，这样便改变了油液进出口的流向，使液压马达反向旋转，实现了活动路面板行走方向的改变。
如图2，控制系统采用泰优TCRC1010型可编程控制器来进行控制，TCRC1010型控制器能够适应恶劣环境，能在-40~85℃的温度下工作，支持CAN 2.0B,RS-232 , RS-485通讯协议，具有良好的接口性能，20路I/0端口可根据需要定义为该端口支持的多种不同的输入输出类型，该控制器可以输出最大电流为3.5A的电平信号直接驱动电磁阀、电磁继电器和电磁开关等，也可以输出最大电流为3.5A，最高频率为10 kHz的PWM信号对电液比例阀进行控制，大大节省外围驱动电路，使得电液控制系统变得简洁。
设定速度值：通过速度给定电位器设定试验台进行模拟摊铺实验时活动路面板的行驶速度，它也就是控制系统对其行驶速度进行闭环控制的基准。返回速度脉冲：行驶系统采用转速编码器返回检测到的卷扬机卷筒转速的脉冲，从而得出活动路面板的行走速度。状态开关按键：设定活动路面板的前进和后退两种行驶方向以及摊铺和转场两种运行模式，分别在两种模式下进行开环和闭环控制。紧急制动开关：当摊铺机工作时遇到紧急情况时，驾驶员可以用该按钮使PWM输出口处于高阻状态，将摊铺机停止。输出PWM:输出两路PWM脉冲分别作用于变量泵电比例排量控制模块的两个电磁阀，实现泵进出油路方向的交换，控制活动路面板的前进和后退，控制器调节PWM的占空比来改变泵斜盘的倾斜角度，控制变量泵的排量。在状态开关处于转场状态时，通过控制器输出的开关信号，控制液压马达的变量线圈，使液压马达处于小排量状态，提高马达转速，使活动路面板在行驶导轨上能相对快速地移动到所需的位置。控制器通过CAN总线可以和试验台上的其它工作模块实现通讯。

Claims (5)

1.一种摊铺机模拟试验台行驶系统，其特征是：所述控制系统的行驶驱动采用双向变量泵-变量马达的闭式液压系统，具有驱动力大、运转平稳、变量连续、调速范围大等优点。
2.根据权利要求1所述的一种摊铺机模拟试验台行驶系统，其特征是：所述控制系统的行走液压泵采用双向轴向柱塞泵，由电动机驱动，通过控制油缸改变斜盘倾斜角度来改变排量，改变斜盘的倾斜方向来买现泵进出油口的交换。
3.根据权利要求1所述的一种摊铺机模拟试验台行驶系统，其特征是：所述控制系统的行走马达采用斜轴式轴向变量马达来驱动活动路面板，该马达配有两档变量机构，实现摊铺与转场两种速度的快速切换。
4. 根据权利要求1所述的一种摊铺机模拟试验台行驶系统，其特征是：所述控制系统采用泰优TCRC1010型可编程控制器来进行控制，TCRC1010型控制器能够适应恶劣环境，能在-40~85℃的温度下工作，支持CAN 2.0B,RS-232，RS-485通讯协议，具有良好的接口性能。
5.根据权利要求1所述的一种摊铺机模拟试验台行驶系统，其特征是：所述控制系统在Codesys软件开发平台上进行程序设计，按照模块化设计的思想，将程序划分为速度设定值读入与数值整定功能模块、斜坡处理功能模块、速度脉冲计数功能模块、PID调节功能模块、PWM调制输出功能模块等.每个功能模块由相应的子程序和中断程序组成，以完成特定的功能。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108730269A (zh) * 2018-08-29 2018-11-02 新疆农业大学 电控开闭式液压试验台
CN109404510A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 力源液压（苏州）有限公司 一种工程车辆及其行走系统的液压驱动系统
CN111664135A (zh) * 2020-04-23 2020-09-15 武汉船用机械有限责任公司 齿轮齿条升降平台的液压系统

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