輪胎壓路機防打滑控制方法研究

朱正龍，李天富，曹楚君，金明

(三一重工股份有限公司，湖南長沙 410100)

輪胎壓路機防打滑控制方法研究

朱正龍，李天富，曹楚君，金明

(三一重工股份有限公司，湖南長沙 410100)

因輪胎壓路機的左右輪附著條件不相同，當驅動輪中某一個輪胎的驅動力大于地面附著力，就會出現(xiàn)打滑，壓路機就會產(chǎn)生滑轉。打滑既可能導致馬達超速從而引起馬達損壞，也會導致壓路機不能正常工作。從液壓控制方面提出幾種輪胎壓路機防打滑的方法。

輪胎壓路機;防打滑;控制方法

1 防打滑機理

輪胎壓路機的左右輪附著條件不相同，特別是在爬坡工況下，沒有加防滑轉功能的輪胎壓路機最大爬坡能力受限于地面附著力，當?shù)孛娴母街苄《寗恿^大時，即壓路機提供的驅動力大于地面的附著力，壓路機就會產(chǎn)生滑轉。輪胎壓路機等速上坡受力簡圖如圖1所示。

圖1 輪胎壓路機等速上坡受力簡圖

輪胎壓路機能正常行駛的條件為:

式中:Pψ為總附著力;PK為總驅動力;f為滾動阻力系數(shù);G為重力;α為爬坡角度。

式中:ψ1為后輪附著系數(shù);ψ2為前輪附著系數(shù);h為壓路機重心離水平面的距離;L為前后輪胎中心距離;l為壓路機重心距后輪的距離;Δp為行駛馬達進出口壓差;i為減速機減速比;q為行駛馬達排量;r為輪胎有效半徑;ηm為馬達機械液壓效率;ηf為馬達與減速機機械效率。

當驅動力大于附著力 (PK≥Pψ)時，輪胎壓路機就會出現(xiàn)打滑。

2 輪胎壓路機防打滑方案

目前輪胎壓路機動力傳動路線有3種:第1種為:發(fā)動機→泵→馬達→橋→輪胎，簡稱一泵一馬達驅動，驅動輪胎通常為4或5個且通常在后輪;第2種為:發(fā)動機→泵→馬達→輪胎，簡稱一泵二馬達驅動;第3種為純機械式傳動:發(fā)動機→ (變速箱)→橋→輪胎。

2.1 防打滑方案一

適用于輪胎壓路機3種動力傳動的防打滑控制，采用全液壓輪胎壓路機的制動系統(tǒng)進行防滑控制，原理圖見圖2，該系統(tǒng)由制動泵、充溢閥、蓄能器、制動閥、電磁換向閥、制動器組成。

圖2 液壓控制剎車壓力防滑系統(tǒng)圖

壓路機不打滑正常工作時，電磁換向閥5不得電，充溢閥2為系統(tǒng)提供足夠的制動壓力，蓄能器3保證系統(tǒng)始終儲存有制動壓力，制動閥4用于壓路機行車制動，制動器用于輪胎制動。當出現(xiàn)某一邊或兩邊同時輪胎打滑時，通過壓力或速度傳感器傳遞信號給顯示面板或通過眼睛觀察判斷打滑為單邊打滑或雙邊打滑，若為單邊打滑，將打滑信號輸入到電磁閥對應的控制按鈕，使打滑一側對應的電磁閥得電，再慢慢踩動制動閥，讓制動器抵消一部分驅動力，即減小PK，直到總驅動力小于附著力為止，壓路機停止打滑;若為雙邊打滑，則直接踩制動閥提供一部分制動壓力消一部分驅動力，即減小PK，直到總驅動力小于附著力為止，壓路機停止打滑。

2.2 對于一泵兩馬達的液壓系統(tǒng)

(1)對于一泵兩馬達輪胎壓路機驅動系統(tǒng)，可采用圖3所示的方法實現(xiàn)防打滑控制?？刂圃砣缦?在壓路機直線行駛時，若兩馬達的速度不一致，則控制器判斷壓路機出現(xiàn)打滑，對打滑的馬達進行電流調節(jié)，在調節(jié)馬達電流的過程中，馬達速度不斷地反饋給控制器與另一側馬達速度進行比較，直到速度一致控制器停止防滑控制;在轉向的過程中，通過轉向角度傳感器將角度傳給控制器，由控制器計算轉向時兩個馬達速度速比，若實際速比與計算速比不一致，則判斷打滑，進行防打滑控制。該系統(tǒng)具有簡單、能量消耗小、無極變速等優(yōu)點。

圖3 電控防打滑控制系統(tǒng)

(2)采用防打滑閥進行控制實現(xiàn)防打滑，如目前三一全液壓平地機就采用該類控制方法，如圖4所示。

圖4 同步分流閥防打滑控制系統(tǒng)

該防打滑系統(tǒng)是由柱塞泵、防打滑閥與2個柱塞馬達組成的閉式回路，其中在接到2個馬達的回路上接有2個壓力傳感器，當檢測到2個馬達的壓力不一致時，控制器判斷為打滑，防打滑閥中的電磁閥得電，進行強制分流控制，來實現(xiàn)防打滑控制;當某一個馬達產(chǎn)生打滑時，短時間會高速旋轉，需要用防打滑閥上的單向溢流閥進行補充油液。另外也可以通過速度傳感器采集2個馬達的轉速來判斷馬達是否在打滑，通過同步分流閥進行控制實現(xiàn)防打滑。該控制方法有一個缺陷是同步分流閥發(fā)熱比較嚴重，若同步分流閥經(jīng)常處在打滑發(fā)熱狀態(tài)，容易損壞電磁閥上的密封件。

3 結束語

對于帶有驅動橋的輪胎壓路機，可采用帶差速鎖的驅動橋防止打滑，容易實現(xiàn)防打滑控制，但帶差速鎖驅動橋成本高。因此具體應用中采用哪一種控制方式進行防打滑控制，需要根據(jù)實際情況而定;馬達使用的是電比例控制方式，可采用控制器進行打滑控制，采用液壓控制系統(tǒng)削減驅動力和采用同步分流進行防打滑控制，其控制方式簡單可靠，且3種控制方式均在三一產(chǎn)品上得到了實際的驗證，選擇哪一種控制方式需根據(jù)實際情況進行。

［1］尹繼瑤.壓路機設計與應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2000.

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Research on Anti-slip Control Method for Tyre Roller

ZHU Zhenglong，LITianfu，CAO Chujun，JIN Ming
(Sany Heavy Industry，Changsha Hunan 410100，China)

Due to the differentadhesion conditions of tyre rollerwheels，when a driving force of one tyre is greater than the adhesion，roller tends to slip.Slipmay lead tomotor overspeed so as to lead tomotor damage，and also lead to roller can'tnormalwork.So severalmethodswere put forward from the aspect of hydraulic control to achieve anti-slip control of tyre roller.

Tyre roller;Anti-slip;Controlmethod

TH-39

A

1001－3881(2014)10－129－2

10.3969/j.issn.1001 －3881.2014.10.039

2013－05－04

朱正龍 (1981—)，碩士研究生，工程師，從事流體傳動與控制研究工作。E－mail:zzl10618@126.com。