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壓路機的機電一體化設計
壓路機的機電一體化設計
摘要： 在科技迅猛發展和市場需求多樣化的時代背景下，工程機械產品的多功能越來越受到國內外工廠家的青睞。
而壓路機作為具有代表性的工程機械產品，在經過內燃機的動力革命和液壓、氣壓傳動的傳動革命之后，正向著應用電控技術實現對產品的操縱和控制的方向發展，用來滿足用戶對產品環保、節能、操作簡潔、維護方便的要求。
關鍵詞：機電一體化、控制系統、設計
1. 壓路機機電一體化設計的國內外概述
1.1國外壓路機機電一體化技術的發展
國外很多公司的自動壓實控制系統的新型智能可變振幅的Variomatic振動壓路機是用兩個相對旋轉的偏心軸來振動壓實輪，雙軸布置使輪子振動力的大小和方向隨著被壓物料上振動加速度的變化而相應的變化，用液壓系統來調整兩軸之間的角度，通過電子控制的方式自動地完成從垂直到水平方向的無級變化，用裝在輪上的加速度表來不間斷的顯示物料硬度隨壓實進程的變化。
把通過加速度表獲得的數據輸送到壓路機上的計算機里，并保存到軟、硬盤中，計算機把這些數據與預先設置在計算機內的參數進行比較。
當反饋達到預定值時計算機發出指令，通過調整兩根軸的相對角度來調整振動方向和有效振幅，這樣可以對壓實力進行優化，既減輕司機操作的工作量又改善壓實均勻度。
1.2國內壓路機機電一體化技術的發展現狀
國內壓路機廠家在機電自動調整方面取得了一定的成績，如湖南江麓機械廠研制的W1102DZ振動壓路機配備自動駕駛作業系統，很多壓路機也配置了聲光報警系統。
雖然對關鍵參數實施了時時監控，并且控制方式獨特、自成體系，安裝與維護簡單直觀，抗外界干擾能力強，但由于線束復雜，各功能單元之間的父子控制難以實現，傳感器資源利用率不高。
2.智能壓路機發動機及其工作原理
電子智能( EDI) 發動機主要以尖端的電子技術為特征， 其卓越機械特性表現在燃油輸送特性、發動機管理功能和診斷等方面。
作為高度集成化的系統與其它系統( 如變速箱和冷卻系統) 相互作用， 先進的電子系統提供了不受發動機轉速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時控制和更高的噴射壓力， 同時還提高產品的性價比和環保性。
電子智能發動機的核心單元是一個裝在發動機上的ECM， 這個是基于微處理器為的控制系統， 它的作用是利用自能發動機上的傳感器控制發動機的運行狀態及監控發動機主要輸入輸出參數： 還用智能發動機轉速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數。
因此， 智能控制系統監控著發動機的主要工作特性并存儲了相關信息， 檢修時，通過一臺工業標準診斷儀，工作人員就可以查看發動機的歷史工作性能的， 進而對機器實施故障分析， 實現快速低成本的維修。
根據ECM 電子控制模板就可以準確計算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時間， 然后通過液壓控制的電子系統控制噴射系統HEUI 進行動作。
3.液壓控制系統的設計
該液壓控制系統是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。
用壓差傳感器來檢測負載壓力， 用泵、閥控制器發出控制指令， 按照負載的大小調節液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負載相適應， 提高效率。
2. 1 振動系統的雙頻雙幅調節
液壓控制系統的振動泵是由兩個電磁閥控制的， 其中，每個電磁閥對應控制一個高壓油流方向， 這兩個電閥循環交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。
通過控制定量馬達的正反轉使振動軸上大小偏心塊相分別實現疊加和疊減， 疊加時泵的液壓油的排量小， 即出現高幅低頻; 疊減時泵的液壓油排量大， 即出現低幅高頻。
2. 2 對協調行走馬達進行功率分配。
該壓路機的行走系統由一個行走泵、三個行走馬達組成， 通過負荷傳感系統和速度傳感器完成對行走馬達的功率分配。
為了擺脫前輪打滑的現象， 就在前輪設置一個小排量馬達，這樣， 馬達的扭矩只能發揮最大排量時的一半; 后輪兩馬達設置大排量， 其要發揮最大排量輸出扭矩驅動壓路機。
同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達設置小排量， 前輪馬達設置為大排量。
利用電子控制程序的柔性結合電液伺服技術，最終實現液壓泵效率的合理分配。
2. 3 液壓控制系統中位軟啟動功能
該壓路機具有一套光電信號傳感模塊， 發動的機啟動是靠行走手柄放在中位來實現的，。
這套保護裝置是防止壓路機帶載啟動造成對電機的沖擊。
2. 4 壓路機的自動滑轉控制系統
為滿足大型工程施工的實際需求( 要求爬坡能力超過50%) ， 壓路機的自動滑轉控制系統在無滑轉軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉， 并通過傳感器檢測振動輪和橡膠驅動輪之間的滑轉， 通過調整液壓驅動系統液壓流量使牽引性能達到最佳狀態， 防止振動滾輪和橡膠驅動滾輪同時滑轉， 避免機器停頓或下陷。
2. 5 液壓控制系統污染檢測和主動維護功能
利用液壓系統對傳感器測出的各種信號進行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進行合理的推理與分析，在有多個因素導致故障的情況下， 采用思維模擬技術， 確定故障誘發的因素。
因為故障的復雜多樣性， 利用BP 神經網絡處理診斷信號。
為了設計和諧的人機對話界面， 在設計時采用大量圖像分析、液晶顯示識別系統來輔助。
4.目前最迫切的工作
推廣與應用機電一體化技術首先改變傳統的設計觀念，一味的強調低成本競爭會把企業帶人死胡同。
當然機械產品元件越少其可靠性會越高，但是這種可以犧牲產品多功能換來產品靠性喪失的開發不值得借鑒。
國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機電液一體化技術來減少故障、迅速發現并解決故障，也正是因為電子元件質優價廉，才使這項技術的廣泛應用得到延伸與發展。
再者，要合理利用該技術則離不開同行的之間的合作、引進、吸收和開發。
例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業電子儀器公司開發的計算機軟件和控制系統，作為連續壓實控制的壓實數據系統(CDS)以及處理CCC的PC軟件程序。
把這些壓路機制造公司沒有能力開發的技術要用有限的資金去引進，在學習、消化和吸收之與國內其它公司聯合進行技術開發，利益共享。
小結
在科技高速發展和用戶需求日趨主題化、個性化和多樣化的時代背景下，產品技術含量的高低和功能的多樣性與企業的利潤和生存的聯系越來越密切。
跨國公司為了適應市場降低成本，實施制造本地化及采購全球化戰略，促使制造業競爭越來越激烈。
本文正是通過對壓路機機電一體化設計的研究，來找到提高機械產品的智能化水平，占領市場，讓用戶滿意的有效途徑。
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