CN1198713A - 一种土壤压实机及其牵引控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种土壤压实机,它由液压回路驱动,该液压回路包括驱动压辊(15)的第一液压马达(36)和驱动安装在轮胎(7)上的牵引件的第二液压马达(32),其带有的牵引控制系统包括位于各液压马达(36,32)上的马达转速传感装置(44,46)。速度传感装置(44,46)将电信号传送至微控制器(42),它对轮胎(7)或压辊(15)的速度进行比较和改变,以保持两者之间的预定比值,由此保持两部件的牵引。

Description

一种土壤压实机及其牵引控制系统
发明背景
本发明总体涉及移动式土壤压实机，更具体而言，涉及压实机中的牵引控制系统。
先有技术的土壤压实机具有闭环式并行回路的牵引系统，该系统由位于机器后部带有轮胎的横轴以及在机器前部驱动的钢制压辊组成。横轴由装配在其差速机壳的高速液压马达驱动。该横轴具有不自转的差动装置，可防止一个轮胎空转而使另一轮胎失去动力的情况发生；两个轮胎共同驱动压实机。压辊可由具有高速低转矩输入的液压马达或低速高转矩液压马达的变速箱驱动。在此系统中，如果轮胎或压辊中的任一者因与地面摩擦力不足而空转，则另一驱动组件基本上失去动力，因为此时液压泵输出的液流将沿阻力最小的路径流向旋转组件。此种情况发生时系统中的液体压力进一步降低，从而限制了整机的性能。
目前高质量解决该问题的系统是一种牵引阀或称液压分流/并流器。此部件将流出或返回液压泵的液流分为前、后液流，每个液流都流向具体的驱动组件以便给它以动力，从而阻止全部流体流向单一旋转部件。该系统的问题除了系统环路中前后组件回路间的压降外，还有因部件中内部装阀及控制方法引起的系统发热。另外，某些分流系统仅在操作者操作一个开关时才工作，在这些情况下车轮或压辊通常已经移动了一定量的土壤，而这又增大了压实机需驶过的实际坡度。因此这种操作相对于功能需要的滞后也是该系统的一个缺点。
上述为现有压实机的种种局限性。因此提供用来克服上述一种或多种局限性的方案是明显有益的。以下将提供一种适合的方案，其特征在下主更加充分公开。
发明概述
本发明一方面提供了一种土壤压实机，它包括：用于支承压实机后部的牵引装置，该牵引装置安装在旋转式连接到第一横轴的一对轮胎上，用于压实物料的压辊装置，它包括一个安装在平行于第一横轴的第二横轴上的转动压辊，该压辊装置与牵引装置相互连接；用于推动压实机的闭环式并行液压回路装置，该液压回路装置包括使轮胎转动的第一液压马达装置和使压辊转动的第二液压马达装置，该第一液压马达装置包括用于改变由其施加的扭矩的电子扭矩控制装置，该第二液压马达装置也包括用于改变由其施加的扭矩的电子扭矩控制装置；用于控制液压回路装置的牵引控制装置，以便有选择地独立改变第一和第二液压马达的转速，由此将轮胎与压辊的转速比控制在预定比值内。
结合附图考虑以下对本发明的详细描述将更加理解上述及其它方面。
附图简述
图1为本发明压实机的局部剖面侧视示意图；
图2为本发明压实机的局部剖面俯视示意图；
图3为本发明的电路图；以及
图4为本发明中闭环式并行回路牵引系统的液压回路图。
优选实施方案详述
图1与图2为一种土壤压实机1，可为振动型或非振动型。压实机1包括后牵引部分3和前压辊部分5。后牵引部分3安装于一对可转动的充气轮胎7上，两轮胎7按惯例由第一横轴9相互联接。压辊部分5包括一个平面的可转动的钢制压辊15用于压实物料。压辊15安装在压辊框架17上，框架17由一对平行侧架19及分别与之连接的一对前后平行架21、23组成。压辊15转动式地安装在第二横轴25上，第二横轴25按惯例与第一横轴9平行。本发明中压辊17用常规的铰接头20连接到牵引部分3。正如众所周知的那样，当驾驶员操纵方向盘22时，铰接头20可使压实机1实现转向。铰接头20为选用件，因为本发明中压实机的压辊部分5与牵引部分3可为刚性联接。
装在压实机1上的是用于推动压实机1的一种闭环式并行液压回路装置。该液压回路装置包括使轮胎7转动的第一液压马达32。第一马达32包括一个常规的电子转矩控制装置34(图1)，用于改变由马达32施加的转矩。通过操纵马达32内部的“旋转斜盘”可以改变马达32的排液量，从而实现马达32对转矩的控制。或者，也可选用一个通过控制马达内部的液压来控制转矩的马达。众所周知，改变由马达32施加的转矩也就改变了轮胎7的转速。
液压回路装置还包括用于使压辊15转动的第二液压马达36。第二马达36包括一个常规的电子转矩控制装置38，用于改变由马达36施加的转矩。通过操纵马达36内部的“旋转斜盘”，可以改变马达36的排液量，从而实现马达36对转矩的控制。或者，也可以选用一个通过控制马达内部的液压来控制转矩的马达。众所周知，改变由马达36施加的转矩也就改变了压辊15的转速。
液压回路装置还包括一种牵引控制装置40(图1)，它控制液压回路装置有选择地独立改变马达32、36的转速，由此使轮胎和压辊的转速保持在相互预定的比值内。我们建议针对驱动部件的固定比值有5％的浮动率。然而，此比值会因机器状况、被压材料类型及马达32、36的种类不同而略有变动。牵引控制装置40将该转速比值输入下面将提及的微控制器42中以定制压实机1的性能。
牵引控制装置40利用通常装备在马达32上的第一转速传感装置44。牵引控制装置40还利用通常装备在马达36上的第二转速传感装置46。马达32的转速传感装置44检测马达32的转速并产生与其成比例的第一电信号。马达36的转速传感装置46检测马达36的转速并产生与其成比例的第二电信号。
微控制器42与马达32、36的转速传感装置电连接(如图1中48及图4所示)，并对其发出的第一和第二电信号做出响应。微控制器42接受表示马达32、36转速的第一和第二电信号并将二者做以比较。当轮胎与压辊都处于牵引状态且马达32、36的转速处于预定比值时，微控制器不引起对马达32、36的任何动作。
众所周知，在用于压实机的闭环式并行液压回路中，当轮胎和压辊中任一者发生打滑时，打滑部件的转速提高。微控制器42会检测出此时两者的转速比超出了预定范围，并立即降低由马达32或36向打滑部件施加的转矩，直至转速比恢复到该范围之内。
下面描述另一个实施方案，它包括一种地面坡度传感装置50(见图1)，用来防止我们称之为“轮跳”(“tire hop”)的情况。当压实机1位于斜坡上、其中轮胎7升至高于压辊15时，发生轮跳。当压实机1在此种方位下驶上斜坡时，由于轮胎7所承受的轻重量，将发生跳动和间歇性打滑。当压实机1驶下斜坡或压辊15高于轮胎7时，则不会发生轮跳。
坡度传感装置50产生第三个电信号，以指示何时轮胎7高于压辊15。与该斜坡传感装置50电连接的微控制器42对第三电信号作出响应。微控制器42发出信号至马达32，以即刻降低由马达32施加至轮胎7上的转矩，从而降低轮胎7的转速，而这将使轮胎7与压辊15的转速比超出预定的范围。于是微控制器42发出信号至马达36，以立即降低由马达36施加至压辊15的转矩，从而降低压辊15的转速，这使轮胎7与压辊15的转速比恢复到预定范围内。
在操作中，本发明使用牵引驱动控制系统40，它通过监控并调节各驱动部件的牵引力使之适合不同地面状况，使机器不论在何种地面条件下都能达到最大的牵引能力。该过程通过分别对前后驱动部件7、15进行监控来完成，并且当检测出打滑现象时，控制系统40将降低在打滑部件上产生的转矩，而使另一驱动部件能继续驱动，同时第一部件以可传向地面而不致打滑的牵引力驱动。
转速传感系统44、46分别监控前后驱动部件7、15的相对转速，并检测出其中首先发生打滑的一个部件。此种情况下控制系统40将降低马达的排量或液压，由此将该打滑部件的驱动转矩降低到刚好在发生滑动之前的那一点，因此使该部件保有最大牵引力。这一作用时间非常重要，以免打滑部件长时间空转而在地面上形成凹坑，这比空转前的斜坡更难于通过。
本发明同样适用于以第二个压辊15替代轮胎7的机型。
对微控制器42，优先选用由Sauer Sundstrand公司提供的“DC2微控制器”(“DC2 Microcontroller”)，它在1993年3月的产品目录中标号为BLN 95-9041-3。
对马达32，36优先选用由Sauer Sundstrand公司提供的“带有电控排量功能与霍尔效应转速传感器的51系列马达”(“Series 51 MotorsWith Electric Displacement Controls and a Hall Effect Speed Pick-up”)。马达32在Sauer Sundstrand公司的产品标号为：51-V-060-A-S1-N-EP-A5-J-Y-A6-NNS-015-AA-20-20-00。马达36在Sauer Sundstrand公司的产品标号为：51-V-060-R-D1-C-EP-A5-J-Y-A6-NNS-015-AA-20-20-00。
对坡度传感器50优先选用Sauer Sundstrand公司提供的器件，其型号为MCX106A。

Claims (7)

1.一种土壤压实机，它包括：
a.用于支承该压实机后部的牵引装置，该牵引装置安装于一对可转动连接于第一横轴的轮胎上；
b.用于压实物料的压辊装置，它包括一个可转动压辊，该压辊安装在与第一横轴平行的第二横轴上，该压辊装置与前述牵引装置连接；
c.用于推动该压实机的闭环式并行液压回路装置，该液压回路装置包括：
(I)用于使轮胎转动的第一液压马达装置，该第一马达装置包括一个电子转矩控制装置，用于改变由该第一马达装置施加的转矩；和
(II)用于使压辊转动的第二液压马达装置，该第二液压马达装置包括一个电子转矩控制装置，用于改变由第二液压马达装置施加的转矩；以及
d.牵引控制装置，用于控制液压回路装置，以便有选择地独立调节第一和第二液压马达，使轮胎与压辊的转速控制在相互预定比值的范围内。
2.权利要求1的土壤压实机，其特征在于，所述的牵引控制装置还包括：
a.第一速度传感装置，用于检测第一液压马达的转速并产生与之成比例的第一电信号；
b.第二速度传感装置，用于检测第二液压马达的转速并产生与之成比例的第二电信号；
c.微控制器装置，它与第一和第二速度传感装置电连接，对第一和第二电信号做出响应，从而有选择地改变第一和第二液压马达的转矩，由此轮胎与压辊的转速被控制在相互预定比值的范围内。
3.权利要求2的土壤压实机，其特征在于，所述预定比值带有5％的浮动率。
4.权利要求2的土壤压实机，其特征在于，所述第一和第二马达上的电子转矩控制装置各包括通过改变马达排液量而改变其转矩的装置。
5.权利要求2的土壤压实机，其特征在于，所述第一和第二马达上的电子转矩控制装置各包括通过改变马达液压而改变其转矩的装置。
6.权利要求4的土壤压实机，它还包括：
a.坡度传感装置，用于检测何时该压实机位于斜坡、其中压辊升至高于轮胎，反之亦然；
b.用于产生第三电信号和第四电信号的装置，该第三电信号指示何时压辊升至高于轮胎，该第四电信号指示何时压辊降至低于轮胎；以及
c.微控制器装置，它与前述坡度传感装置电连接并响应于第三和第四电信号，从而有选择地改变第一和第二液压马达的转矩，由此将第一马达装置施加的转矩降至一预定值以控制轮胎转速并使轮胎能与斜面保持接触，同时也调节第二马达装置施加的转矩而使压辊转速与轮胎转速保持在相互预定比值内。
7.权利要求1的土壤压实机，其特征在于，所述压辊装置与牵引装置用铰接头连接。
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