论文部分内容阅读
摘 要：针对YFSJ2000型液压切割机分析行走控制系统的要求、组成及工作原理，并且给出控制方案。
关键词：YFSJ2000型液压切割机 控制系统 控制方案
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-054-02
1 引言
进入21世纪以来，世界范围内城市化进程的加快与道路建设的迅猛发展产生了大量的废弃混凝土，对于这些废弃混凝土的合理处理是环境保护和可持续发展的战略目标之一。于是就出现路面切割机，它将废旧的路面切割成块状，用于行人道、广场以及围墙的铺筑，进行废料回收再利用，正好符合我国的可持续发展战略。
2 行走控制系统
2.1 行走控制系统的基本要求
行走系统是切割机的重要组成部分，它承载了整个机身的重量，为了提高切割效率以及发动机功率的充分利用，因此对切割机的行走控制提出如下要求：
（1）在前进的过程中应该可以实现整个速度范围的调速，以便于适应不同的被切割对象。
（2）在切割机工作的过程中，切割机加、减速度变化的过程一定要平稳，以免出现切割台阶，影响切割质量。
（3）切割机在工作的过程中，根据被切对象的变化应该自动调节行驶的速度和刀具的进给量，以保证发动机的功率得到充分利用。
2.2 行走控制系统的组成及工作原理（见图1）
切割机行走系统采用液压驱动，主要完成切割机工作时与转移时的速度控制。根据行走液压系统马达的排量和切割对象的不同，切割机的行走速度控制方式是在整个速度范围内的无级变速，以便使用于各种切割对象，充分利用发动机的效率。行走液压系统由一个行走压马达、行走系统换向阀、行走系统平衡阀、行走系统防冲击阀、行走系统电比例调速阀、行走系统工况电磁阀、行走系统溢流阀、行走汇流电磁阀、行走系统滤油器、工作行走泵吸油滤油器组成一个闭式回路。
2.3 行走系统的功率自适应
对于某一台液压切割机来说，其切割刀具因素一定，当机器运动学参数v一定时，其刀具的工作阻力取决于所要切割路面材料物理学性质，当切割刀具因较硬、较密实路面材料而增加时，切割系统所消耗的功率将增大。在切割路面时负载是发生变化的，当遇到坚硬的石块时其负载就变大，为了防止切割刀具卡死，这时就要通过调节将向前行驶的速度降低，但是切割刀具还得依然工作，此时若降低行走速度v，可使切割刀具工作阻力得到反馈而降低，使刀具转速不至于下降，刀具的切割惯性力不致下降。反之，当其遇到疏松的混凝土时，刀具就很容易进行切割，其切割刀具工作阻力下降时，切割系统转速将增大，为了有效利用发动机的功率，若提高行走速度v，反馈到系统中，将使刀具工作阻力上升，保证刀具的切割惯性力为一定值，以阻止跑刀现象的发生。最终切割系统功率因工作阻力下降而下降，以补偿由于行走速度v升高而导致行走系统功率的上升，这一过程提高了工作效率，使发动机的功率得到充分利用。
为了提高切割机的工作效率以及工作质量，切割机必须具有功率自适应功能。根据液压切割机的工作特点以及功率自适应技术的优点，选择了切割机的行驶速度作为功率自适应控制对象，该功率自适应系统能够将切割机自动调节在发动机额定功率附近工作，使机器在给定条件下的额定功率利用率和作业效率分别得到提高。
2.4 行走控制系统的控制方案
2.4.1 行走系统调速控制原理
行走系统的调速是通过发动机输出的转速行走系统的电比例调速阀平衡阀来改变液压油的流量，其中调速阀通过给定不同的电压来改变溢流口的阻力达到灵活改变系统流量的作用，截面积不变，速度跟随变化达到调节的作用，平衡阀是通过改变阀芯与阀座的间隙来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的流量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到热平衡的作用。
2.4.2 行走速度控制方式
目前，大多数路面切割机行走速度控制采用在速度变化范围内无极调速，以便适应与各种切割对象，速度的变化根据所切割的对象发生变化，当切割机处于非工作状态时，机器只需将发动机的功率全部用于行走，使发动机的功率得到最大化的应用，机器不论是在空载还是在工作时整机功率的总和一直保持不变。
2.4.3 行走系统速度控制方案
图2 行走系统速度控制方案
当行走开关打开后，通过手柄的控制可以控制输出到行走系统平衡阀和行走系统电比例调速阀的电流大小，从而对切割机的行走速度进行控制。当功率自适应分配开关打开后，使得行走泵和工作泵的流量发生变化，但二者之和始终保持不变，也就是说使发动机的功率始终处于额定工况值。行走速度存取按钮可以把当前的速度值保存下来，当按下行走开关后，并且按下行走速度存取按钮，切割机就会调整速度达到当前的速度行走。
3 结束语
（1）完成对YFSJ2000型液压切割机行走控制系统基本要求、组成及工作原理的分析，给出行走系统的控制方案。（2）分析行走系统的功率自适应功能。
参考文献：
[1] 张栋，王海龙.沥青路面节能减排技术研究[J].商品与质量·科学理论，2011（3）.
[2] 张平.2000型路面铣刨机控制系统研究[D].西安：长安大学，2005.
[3] 沈兴全.液压传动与控制[M].北京：国防工业出版社，2009.
[4] 王欣，张志友.牵引式机械的功率自适应控制[J].筑路机械与施工机械化，2010（11）.
[5] Rexroth（Bosch Group）.行走机械用液压及电子控制元件（RC64017/08.01）.力士乐有限公司，2001.
关键词：YFSJ2000型液压切割机 控制系统 控制方案
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-054-02
1 引言
进入21世纪以来，世界范围内城市化进程的加快与道路建设的迅猛发展产生了大量的废弃混凝土，对于这些废弃混凝土的合理处理是环境保护和可持续发展的战略目标之一。于是就出现路面切割机，它将废旧的路面切割成块状，用于行人道、广场以及围墙的铺筑，进行废料回收再利用，正好符合我国的可持续发展战略。
2 行走控制系统
2.1 行走控制系统的基本要求
行走系统是切割机的重要组成部分，它承载了整个机身的重量，为了提高切割效率以及发动机功率的充分利用，因此对切割机的行走控制提出如下要求：
（1）在前进的过程中应该可以实现整个速度范围的调速，以便于适应不同的被切割对象。
（2）在切割机工作的过程中，切割机加、减速度变化的过程一定要平稳，以免出现切割台阶，影响切割质量。
（3）切割机在工作的过程中，根据被切对象的变化应该自动调节行驶的速度和刀具的进给量，以保证发动机的功率得到充分利用。
2.2 行走控制系统的组成及工作原理（见图1）
切割机行走系统采用液压驱动，主要完成切割机工作时与转移时的速度控制。根据行走液压系统马达的排量和切割对象的不同，切割机的行走速度控制方式是在整个速度范围内的无级变速，以便使用于各种切割对象，充分利用发动机的效率。行走液压系统由一个行走压马达、行走系统换向阀、行走系统平衡阀、行走系统防冲击阀、行走系统电比例调速阀、行走系统工况电磁阀、行走系统溢流阀、行走汇流电磁阀、行走系统滤油器、工作行走泵吸油滤油器组成一个闭式回路。
2.3 行走系统的功率自适应
对于某一台液压切割机来说，其切割刀具因素一定，当机器运动学参数v一定时，其刀具的工作阻力取决于所要切割路面材料物理学性质，当切割刀具因较硬、较密实路面材料而增加时，切割系统所消耗的功率将增大。在切割路面时负载是发生变化的，当遇到坚硬的石块时其负载就变大，为了防止切割刀具卡死，这时就要通过调节将向前行驶的速度降低，但是切割刀具还得依然工作，此时若降低行走速度v，可使切割刀具工作阻力得到反馈而降低，使刀具转速不至于下降，刀具的切割惯性力不致下降。反之，当其遇到疏松的混凝土时，刀具就很容易进行切割，其切割刀具工作阻力下降时，切割系统转速将增大，为了有效利用发动机的功率，若提高行走速度v，反馈到系统中，将使刀具工作阻力上升，保证刀具的切割惯性力为一定值，以阻止跑刀现象的发生。最终切割系统功率因工作阻力下降而下降，以补偿由于行走速度v升高而导致行走系统功率的上升，这一过程提高了工作效率，使发动机的功率得到充分利用。
为了提高切割机的工作效率以及工作质量，切割机必须具有功率自适应功能。根据液压切割机的工作特点以及功率自适应技术的优点，选择了切割机的行驶速度作为功率自适应控制对象，该功率自适应系统能够将切割机自动调节在发动机额定功率附近工作，使机器在给定条件下的额定功率利用率和作业效率分别得到提高。
2.4 行走控制系统的控制方案
2.4.1 行走系统调速控制原理
行走系统的调速是通过发动机输出的转速行走系统的电比例调速阀平衡阀来改变液压油的流量，其中调速阀通过给定不同的电压来改变溢流口的阻力达到灵活改变系统流量的作用，截面积不变，速度跟随变化达到调节的作用，平衡阀是通过改变阀芯与阀座的间隙来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的流量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到热平衡的作用。
2.4.2 行走速度控制方式
目前，大多数路面切割机行走速度控制采用在速度变化范围内无极调速，以便适应与各种切割对象，速度的变化根据所切割的对象发生变化，当切割机处于非工作状态时，机器只需将发动机的功率全部用于行走，使发动机的功率得到最大化的应用，机器不论是在空载还是在工作时整机功率的总和一直保持不变。
2.4.3 行走系统速度控制方案
图2 行走系统速度控制方案
当行走开关打开后，通过手柄的控制可以控制输出到行走系统平衡阀和行走系统电比例调速阀的电流大小，从而对切割机的行走速度进行控制。当功率自适应分配开关打开后，使得行走泵和工作泵的流量发生变化，但二者之和始终保持不变，也就是说使发动机的功率始终处于额定工况值。行走速度存取按钮可以把当前的速度值保存下来，当按下行走开关后，并且按下行走速度存取按钮，切割机就会调整速度达到当前的速度行走。
3 结束语
（1）完成对YFSJ2000型液压切割机行走控制系统基本要求、组成及工作原理的分析，给出行走系统的控制方案。（2）分析行走系统的功率自适应功能。
参考文献：
[1] 张栋，王海龙.沥青路面节能减排技术研究[J].商品与质量·科学理论，2011（3）.
[2] 张平.2000型路面铣刨机控制系统研究[D].西安：长安大学，2005.
[3] 沈兴全.液压传动与控制[M].北京：国防工业出版社，2009.
[4] 王欣，张志友.牵引式机械的功率自适应控制[J].筑路机械与施工机械化，2010（11）.
[5] Rexroth（Bosch Group）.行走机械用液压及电子控制元件（RC64017/08.01）.力士乐有限公司，2001.