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[摘要]：通过对自动找平系统控制原理的介绍，对摊铺机的自动找平系统分析了自动找平的实现装置、液压系统原理、电液调平控制原理的组成，为路面机械作业人员的技能培训及实际操作故障排除提供了资料。
[关键词]：摊铺机自动找平系统 电液转换元件 摊铺机熨平板 比例电磁阀 电液调平控制
中图分类号：TP21/27 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X（2012）26-0027-01
一、概述
自动找平系统广泛应用于摊铺机、平地机等各种工程机械上，它可以大大提高机械的作业质量和自动化程度。自动找平系统的控制对象是各种工程机械上的工作装置，如沥青摊铺机的熨平板、平地机的回转机架等等。这些工作装置均由液压缸来控制其升降的位移量，液压缸在电液转换元件的控制下，输出所需的运动和动力。电液转换元件是整个自动找平系统控制和动力传递的核心，它接收控制器所给的信号，并进行功率放大，转换成液压信号去控制液压缸的运动。控制器将指令信号与反馈信号进行比较和加工，并向电液转换元件发出指令。随着传感器技术的不断发展，自动找平系统中的反馈检测元件也由原来单一的接触式传感器发展为非接触式如激光传感器、声纳传感器等。自动找平系统控制原理框图如下：
二、摊铺机自动找平系统
摊铺机是应用自动找平系统最多的工程机械之一。高等级的路面（包括机场跑道等）对其面层的平整度均要求较高，一般要求使用3m直尺平整度小于1mm。这就对铺筑高等级路面的摊铺机提出了较高的要求，要求摊铺机装备有较高精度和灵敏度，性能可靠的自动找平系统。
自动找平装置
早期的沥青摊铺机并没有专门的自动找平装置，而是采用了浮动熨平板，使其具有一定的找平功能，我单位购进的2LTLZ45A沥青混凝土摊铺机的工作原理如图所示：
浮动熨平板的主要功能是将混合料刮平并予以压实，其自身亦有一定的找平能力。当工作角α为常值时，铺筑的路面厚度均匀、平整。当工作条件发生改变时，使α改变，此时熨平板在恢复平衡的过程中必然向上或向下运动，从而改变了摊铺厚度，摊铺后的摊铺层不平整度只有原路基的不平整度1/n，（n=牵引大臂长度/熨平板长度）。由此可以看出不浮动熨平板的找平能力是有限的，而且影响因素较多，诸如行走速度，供料的充足与否，板前物料分布情况，路基的平整度，熨平板的受力，摊铺机本身的结构尺寸等等均对它的找平作用产生影响。因此必须采用一种自动找平装置，使摊铺机在作业行驶过程中自動找平，提高路面的平整度。沥青摊铺机最常用的自动找平系统原理如上图所示。
当路基不平（或其它因素影响）引起摊铺机上下波动从而使大臂牵引点A上下波动时，熨平板工作角亦发生相应的变化，此时纵向传感器检测出误差信号，经控制器处理后输出——电信号控制电磁阀，再由电磁阀控制液压缸动作，带动大臂牵引点运动，使摊铺高度维持在设定值，误差信号消失，液压缸的动作即结束。横向传感器用来检测熨平板横向角度的变化，并将该变化经控制器处理后输出电信号按要求控制一侧的电磁阀，再由电磁阀控制液压缸的动作，从而改变同侧牵引点的位置，直到熨平板保持在设定的横坡位置。通过纵、横向传感器的作用使铺筑的路面达到设定的纵、横基准要求。
2.电液调平控制原理
沥青摊铺机采用了控制熨平板的找平方式经实践证明是切实可行的。从液压系统的角度来看，不管哪种类型的自动找平系统均为开式并联阀控缸回路。所不同的只是有些采用换向阀，有些采用伺服阀。采用伺服阀的系统要比采用换向阀的系统具有更快的响应速度和更高动态品质与精度。
电液调平系统是一个机电一体化的闭环控制系统，它将摊铺机的倾斜角度通过传感器变为相应的电信号，再去控制液压电子阀的开闭，液压电磁阀通过液压系统调节摊铺机倾斜角度，使摊铺机恢复到预先设计角度，并自动保持在这个角度上工作。
调平控制器工作原理：调平控制器电路由误差放大器、电压比较器、锯齿波发生器、驱动电路等组成。
（1）误差放大器工作原理
误差放大器的作用是对传感器送来的电压与设定角度电压的差值加以放大，并联判定极性（即应该调节哪边电磁阀工作）。
（2）电压比较器工作原理
电压比较器由IC3和IC4构成，其作用是将误差放大器送来的误差电压，转换为相应的方脉冲，来驱动电路控制电磁阀的开启。也就是说，误差电压越大，电压比较器输出的脉冲数量越多，脉冲宽度越宽，表现在电磁阀上是：传感器倾斜度越大，电磁阀开通的次数就越多，每次开通时间就越长。
比例调节原理：调节脉冲个数及宽度与偏离设定角度成正比，即偏离角度越大，调节脉冲个数越多，宽度也越大。每次调节过程中，脉冲宽度一个比一个窄，脉冲间距越来越大，这个特点反映在电磁阀表现为：每次调节开始时，电磁阀开通时间较长，随着传感器渐渐接近设定角度时，电磁阀开通时间越来越短，并且一次比一次间隔长。这样的调节方法可以保证快速平稳，又能保证调节精度，并防止过调而产生的振荡现象。这就是脉宽比例调节技术。
灵敏度调节原理：在控制器面板上有一个灵敏度调节旋钮，在电路上它是一个电位器。通过电位器调节锯齿波电压大小，即可达到调节灵敏度的目的。锯齿波电压越高，调节灵敏度越低；锯齿波电压越低，灵敏度越高。
驱动电路：功率驱动电路是向电—机械转换装置提供足够大的驱动电流，同时对整个功率放大器来讲还必须有良好的稳态和动态特性。对于一般的电液比例控制系统，根据控制综合后的处理方式不同，功率放大器有模拟式和脉宽调制式（PWM）两种。模拟式放大器在各种信号相加后直接送功放管作电流放大，而后者在它们之间加入PWM环节。由于PWM信号中已包括了一定频率的脉动量，所以PWM式的功率放大器中无需另加颤振信号源。从内部工作情况来看，PWM式的功放管工作在开关状态。开状态时，功放管的压降约等于零；关状态时，功放管电流约为零，因而功放管功耗大维降低，是一种节能电路。相反，模拟式功放级工作在功放管的线性区，在非额定工况下能耗较大，同时也使发热增加，温漂增大。但无论是模拟式功率放大器还是脉宽调制式功率放大器，其驱动电路是相同的。
参考文献：
[1]《2LTLZ45A沥青混凝土摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.1996年4月
[2]《WLTL8500多功能摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.2000年5月
[3]《SP125摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.2003年6月
[4]《沥青路面施工及验收规范》GB50092-96
[关键词]：摊铺机自动找平系统 电液转换元件 摊铺机熨平板 比例电磁阀 电液调平控制
中图分类号：TP21/27 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X（2012）26-0027-01
一、概述
自动找平系统广泛应用于摊铺机、平地机等各种工程机械上，它可以大大提高机械的作业质量和自动化程度。自动找平系统的控制对象是各种工程机械上的工作装置，如沥青摊铺机的熨平板、平地机的回转机架等等。这些工作装置均由液压缸来控制其升降的位移量，液压缸在电液转换元件的控制下，输出所需的运动和动力。电液转换元件是整个自动找平系统控制和动力传递的核心，它接收控制器所给的信号，并进行功率放大，转换成液压信号去控制液压缸的运动。控制器将指令信号与反馈信号进行比较和加工，并向电液转换元件发出指令。随着传感器技术的不断发展，自动找平系统中的反馈检测元件也由原来单一的接触式传感器发展为非接触式如激光传感器、声纳传感器等。自动找平系统控制原理框图如下：
二、摊铺机自动找平系统
摊铺机是应用自动找平系统最多的工程机械之一。高等级的路面（包括机场跑道等）对其面层的平整度均要求较高，一般要求使用3m直尺平整度小于1mm。这就对铺筑高等级路面的摊铺机提出了较高的要求，要求摊铺机装备有较高精度和灵敏度，性能可靠的自动找平系统。
自动找平装置
早期的沥青摊铺机并没有专门的自动找平装置，而是采用了浮动熨平板，使其具有一定的找平功能，我单位购进的2LTLZ45A沥青混凝土摊铺机的工作原理如图所示：
浮动熨平板的主要功能是将混合料刮平并予以压实，其自身亦有一定的找平能力。当工作角α为常值时，铺筑的路面厚度均匀、平整。当工作条件发生改变时，使α改变，此时熨平板在恢复平衡的过程中必然向上或向下运动，从而改变了摊铺厚度，摊铺后的摊铺层不平整度只有原路基的不平整度1/n，（n=牵引大臂长度/熨平板长度）。由此可以看出不浮动熨平板的找平能力是有限的，而且影响因素较多，诸如行走速度，供料的充足与否，板前物料分布情况，路基的平整度，熨平板的受力，摊铺机本身的结构尺寸等等均对它的找平作用产生影响。因此必须采用一种自动找平装置，使摊铺机在作业行驶过程中自動找平，提高路面的平整度。沥青摊铺机最常用的自动找平系统原理如上图所示。
当路基不平（或其它因素影响）引起摊铺机上下波动从而使大臂牵引点A上下波动时，熨平板工作角亦发生相应的变化，此时纵向传感器检测出误差信号，经控制器处理后输出——电信号控制电磁阀，再由电磁阀控制液压缸动作，带动大臂牵引点运动，使摊铺高度维持在设定值，误差信号消失，液压缸的动作即结束。横向传感器用来检测熨平板横向角度的变化，并将该变化经控制器处理后输出电信号按要求控制一侧的电磁阀，再由电磁阀控制液压缸的动作，从而改变同侧牵引点的位置，直到熨平板保持在设定的横坡位置。通过纵、横向传感器的作用使铺筑的路面达到设定的纵、横基准要求。
2.电液调平控制原理
沥青摊铺机采用了控制熨平板的找平方式经实践证明是切实可行的。从液压系统的角度来看，不管哪种类型的自动找平系统均为开式并联阀控缸回路。所不同的只是有些采用换向阀，有些采用伺服阀。采用伺服阀的系统要比采用换向阀的系统具有更快的响应速度和更高动态品质与精度。
电液调平系统是一个机电一体化的闭环控制系统，它将摊铺机的倾斜角度通过传感器变为相应的电信号，再去控制液压电子阀的开闭，液压电磁阀通过液压系统调节摊铺机倾斜角度，使摊铺机恢复到预先设计角度，并自动保持在这个角度上工作。
调平控制器工作原理：调平控制器电路由误差放大器、电压比较器、锯齿波发生器、驱动电路等组成。
（1）误差放大器工作原理
误差放大器的作用是对传感器送来的电压与设定角度电压的差值加以放大，并联判定极性（即应该调节哪边电磁阀工作）。
（2）电压比较器工作原理
电压比较器由IC3和IC4构成，其作用是将误差放大器送来的误差电压，转换为相应的方脉冲，来驱动电路控制电磁阀的开启。也就是说，误差电压越大，电压比较器输出的脉冲数量越多，脉冲宽度越宽，表现在电磁阀上是：传感器倾斜度越大，电磁阀开通的次数就越多，每次开通时间就越长。
比例调节原理：调节脉冲个数及宽度与偏离设定角度成正比，即偏离角度越大，调节脉冲个数越多，宽度也越大。每次调节过程中，脉冲宽度一个比一个窄，脉冲间距越来越大，这个特点反映在电磁阀表现为：每次调节开始时，电磁阀开通时间较长，随着传感器渐渐接近设定角度时，电磁阀开通时间越来越短，并且一次比一次间隔长。这样的调节方法可以保证快速平稳，又能保证调节精度，并防止过调而产生的振荡现象。这就是脉宽比例调节技术。
灵敏度调节原理：在控制器面板上有一个灵敏度调节旋钮，在电路上它是一个电位器。通过电位器调节锯齿波电压大小，即可达到调节灵敏度的目的。锯齿波电压越高，调节灵敏度越低；锯齿波电压越低，灵敏度越高。
驱动电路：功率驱动电路是向电—机械转换装置提供足够大的驱动电流，同时对整个功率放大器来讲还必须有良好的稳态和动态特性。对于一般的电液比例控制系统，根据控制综合后的处理方式不同，功率放大器有模拟式和脉宽调制式（PWM）两种。模拟式放大器在各种信号相加后直接送功放管作电流放大，而后者在它们之间加入PWM环节。由于PWM信号中已包括了一定频率的脉动量，所以PWM式的功率放大器中无需另加颤振信号源。从内部工作情况来看，PWM式的功放管工作在开关状态。开状态时，功放管的压降约等于零；关状态时，功放管电流约为零，因而功放管功耗大维降低，是一种节能电路。相反，模拟式功放级工作在功放管的线性区，在非额定工况下能耗较大，同时也使发热增加，温漂增大。但无论是模拟式功率放大器还是脉宽调制式功率放大器，其驱动电路是相同的。
参考文献：
[1]《2LTLZ45A沥青混凝土摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.1996年4月
[2]《WLTL8500多功能摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.2000年5月
[3]《SP125摊铺机使用说明书》：镇江路面机械制造厂.2003年6月
[4]《沥青路面施工及验收规范》GB50092-96