第11讲-摊铺机电气系统设计

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1、第11讲_摊铺机电气系统设计.txt没有不疼的伤口，只有流着血却微笑的人有时候给别人最简单的建议却是自己最难做到的。 本文由SHIXUE14贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第十一讲 摊铺机电气系统设计 概述 摊铺机电气系统设计的目的是用电气控制技术将液压系统设计和机械传动 设计的各个执行元件的动作付诸实现，并将其有机的联系起来，进行动作协调和 精确控制，从而使摊铺机能够准确地完成职能动作和精确地控制运动参数。同时 还对电气故障进行检测、报警、诊断、故障再现和远程智能监控等。 早期机械传动的摊铺机没有电控功能，不配置自动调平装置，而且熨

2、平装置 的浮动、升降、伸缩及料斗的开合都是靠手动换向阀操纵，其电气系统很简单， 只包括发动机启动、电磁气阀开关、仪表灯光、行驶照明等电路。后来机械传动 的摊铺机有所发展，用电磁换向阀替代了手动换向阀，并配置了接触式自动调平 装置，但电气系统仍较简单，只是增加了部分开关控制电路。 现代化的摊铺机已经发展成为集机电液为一体的高科技产品， 电气系统成了 摊铺机的一个重要组成部分，几乎所有的操作都是采用电控方式控制的。摊铺机 的左右独立驱动的行走调速液压回路，依靠电控实现摊铺速度预选、恒速摊铺、 直线行驶、园滑转向及前后行驶等功能。左右独立驱动的刮板及螺旋调速液压回 路，依靠电控分别实现速度预选及输料

3、量比例(或开关)控制等功能。振捣和振动 调速液压回路，依靠电控实现频率预选功能。熨平装置提升液压回路，依靠电控 实现熨平装置的浮动、上升、下降、锁定、增压、减压、延时等功能。自动调平 液压回路，依靠电控实现平整摊铺的功能。摊铺机的防爬升、防下沉、防压痕等 功能，依靠电控来实现。振捣频率与摊铺速度的等振距比例控制，依靠电控来实 现。左右大臂高差限位控制，依靠电控来实现。电气故障报警和故障部位识别， 也是依靠电控来实现。 带沥青洒布装置摊铺机的沥青洒布量与摊铺速度的比例控 制，依靠电控来实现。双层摊铺机（1 个主机、2 个料斗、2 个螺旋输料器、2 个熨平装置、1 个移动给料机）各部分的协调动作，

4、依靠电控来实现。抗离析、 大厚度、大宽度、整幅作业摊铺机各部分的协调动作，依靠电控来实现。电气控 制已成为衡量摊铺机技术水平的一个重要标志。电气系统的品质（首先是电气系 统设计的品质）将直接影响到摊铺机的可靠性、摊铺路面的质量以及摊铺作业的 效率。 摊铺机的电气系统按其功能可分为以下几个子系统：发动机电气系统、行走 电气系统、刮板输料电气系统、螺旋输料电气系统、振捣电气系统、振动电气系 统、自动调平电气系统、熨平装置电气系统、料斗电气系统、转向电气系统、等 振距控制电气系统、大臂高差限位电气系统、润滑电气系统、冷却电气系统、照 明电气系统等等。 摊铺机行走电控技术是摊铺机电控技术的核心。 在摊

5、铺机行走电控系统技术 的发展中，出现了两种类型的系统：模拟式电控系统和数字式电控系统。目前国 内外摊铺机行走控制系统普遍采用基于单片机的专用数字控制器， 以实现对摊铺 机行驶状态的检测控制以及行驶速度的闭环恒速控制，并起到了明显的摊铺效 果。如 BOSCH-REXROTH 公司的 MC6 微控制器及高性能、高可靠性的 RC6-9 微控制 器，是履带式双驱动车辆专用的控制器，美国 SAUER-DANFOSS 公司的 S11 微控制 器，是履带式双驱动摊铺机行走系统专用的控制器，均与各自公司的电控变量泵 的电气特性相匹配，并且配置了专用的程序软件和编辑器。通过编程器能实现故 1 1 障控制、故障显

6、示、参数设定、状态显示和存盘等功能。在较长的一段时间里， 它们都曾是摊铺机的首选控制器。随着智能化技术在摊铺机上的应用，功能先进 的新型专用控制器已在国外摊铺机上使用。 国内对摊铺机行走电控技术的研究起 步较晚，选择高性能新型单片机作为控制 CPU，开发基于 PLC 的行驶控制系统， 还处于初期研究阶段。 但该项研究在满足摊铺机行驶系统日益增长的高性能要求 及改变控制系统长期依赖国外技术的被动局面上，具有较强的现实意义。 目前国内外的主流摊铺机其电气系统是以相互独立的子系统控制为主。 随着 计算机控制技术、信息技术、网络技术的发展及不断向工程机械领域渗透，摊铺 机的电控技术开始向着系统整体控制

7、的方向转变。通过采用 CAN 总线技术，使控 制系统更加集成化、智能化和信息化。未来摊铺机控制将朝着系统电控化、硬件 标准化、软件编程化的方向发展。除了对摊铺机作业精确控制外，还能通过 GPS 系统将操作记录、报警记录、故障记录等信息传输至信息中心，进行在线智能监 控、检测、预报、远程故障诊断与维护。这种将传统控制功能与总线通讯等尖端 IT 技术融为一体的设计思路，已成为摊铺机电气系统设计的的要点。 2 设计步骤 （1）进行摊铺机电气系统设计，首先应明确摊铺机总体及各系统的设计要 求。具体讲就是应明确摊铺机的整机性能、各系统的设计功能、控制方式及液压 元件的电气特性。还应熟悉液压原理图及与电控

8、有关的机械传动。 （2）根据设计要求、液压原理图及电器元件的特性编制能够实现各项功能 的配电表(即逻辑控制表或顺序控制表)，并从中优选出理想的电控方案。 （3）与此同时进行计算，并确定电器元件。 （4）绘制电器系统图。电器系统图包括电气原理图、电缆走向图、接线图 等等。 3 典型电气系统设计 3.1 行走电气系统 摊铺机行走系统的设计要求包括以下几个内容：档位设置。为满足作业 和转场的需要，摊铺作业时使用低速档，空机行驶时使用高速档。摊铺速度恒 速控制方法。 速度恒速控制的方法主要有两种， 一是在发动机上安装电子调速器， 对发动机转速进行控制； 二是在行走机构的终端减速器或液压马达上安装速度传

9、 感器，通过速度控制器对液压马达转速进行控制。驱动方式。履带式摊铺机采 用左右履带独立驱动，轮胎式摊铺机采用后桥驱动或全桥驱动。调速方式。采 用电控无级调速还是电控换档变速。电控方式。采用模拟式电控方式还是数字 式电控方式，或者两者皆有。其它要求。如摊铺速度预选、直线行驶、园滑转 向、前后行驶、原地回转、停车制动、应急控制、故障诊断、状态显示及外部通 信等等。不同的摊铺机其行走系统的设计要求有所不同，但行走电气系统设计所 确定的电控方案必需准确无误地实现这些要求。 如 DT1300 型摊铺机：该机左右履带独立驱动，摊铺速度恒速控制的方法是 在行走液压马达上安装速度传感器，测出实际摊铺速度的信号

10、，反馈给速度控制 器。速度控制器将输入的实际速度与预选的设定速度进行对比处理，然后输出信 号去控制行走变量泵的排量，从而控制液压马达转速，以达到速度恒速控制的目 的。该机行走液压系统是闭式系统，行走油泵是两个 A4VGEP2D 型斜盘式轴向柱 塞变量泵，电控变量，带比例电磁铁，24V 直流电，控制电流 200600mA；行走 2 马达是两个 A6VEZ4 型斜轴式轴向柱塞变量马达，电气两位控制，24V 直流电， 开关电磁铁，功率 30W；刹车控制阀是一个 SWHG02D24 型电磁换向阀，直流 电，电压使用范围 21.626.4V，励磁电流 1.1A。 表 2 是根据设计要求、液压原理图（略）

11、及电器元件的特性编制的行走电气 系统配电表，表中 Y1a、Y1b、Y3a、Y3b 表示左右行走油泵比例控制电磁铁，Y2、 Y3 表示左右行走马达开关控制电磁铁，Y5 表示刹车阀开关控制电磁铁，表示 通电，表示断电，表示电流由小调大，表示电流由大调小。按照电气系统 配电表接线供电，不但能准确简捷地实现摊铺机的设计功能，而且还能从中优选 出实用理想的控制方案，在发生故障时，它又是诊断故障的重要理论依据。 电磁铁 左泵 左泵 左马达 右泵 右泵 右马达 刹车阀 行驶状态 Y1a Y1b Y2 Y3a Y3b Y4 Y5 行 前 进 后 退 驶 左 转 右 转 档 原地左转 原地右转 摊 前 进 铺

12、后 退 档 左 转 右 转 刹 车 表 2 行走电气系统配电表 图 11 是该摊铺机的行走电气系统原理图。 行走操纵手柄 S1 用来确定摊铺机 的行驶方向，并对行驶速度进行无级调节。行驶速度旋钮 R1 用来选择摊铺机的 行驶速度，所选定的速度值即是行走操纵手柄 S1 在极限位置时摊铺机所能达到 的最大值。高低档开关 S2 用来选择摊铺机的高、低速档位。高速档用于短距离 转场，摊铺机的行驶速度处于开环控制；低速档用于摊铺作业，当发动机转速大 于 1400rpm 时，摊铺速度处于闭环恒速控制。转向旋钮 R2 用来使摊铺机产生转 向行驶。转向旋钮 R2 置于“0”位时，摊铺机将沿直线方向行驶；转向旋

13、钮 R2 向左旋转时，摊铺机左转，偏角越大，转弯半径越小；转向旋钮 R2 向右旋转时， 摊铺机右转，偏角越大，转弯半径越小。原地转向开关 S3 用来控制摊铺机向左 或向右原地回转。应急开关 S4 用于摊铺机行走控制系统发生故障不能正常工作 时的应急处理，有“应急”“全停”和“正常”三个位置。如果摊铺机行走控制 、 系统发生故障不能正常工作，就将应急开关 S4 扳至 “应急”位，此时应急操纵 盒连线接通，操作应急操纵盒上的应急行驶开关 S5、应急行驶速度旋钮 R3 和应 急转向旋钮 R4， 可继续摊铺或行驶。 负载指示灯 L1 用来警示发动机带负荷启动。 行走故障报警灯 L2 用来警示摊铺机行驶

14、不正常。 行走马达换档继电器 K1 用来控 制左右行走马达排量，产生高、低速档位。刹车继电器 K2 用来控制刹车。应急 继电器 K3 用来控制应急操纵。自动作业继电器 K4 用来产生功能联动，当行走操 纵手柄 S1 推向前进位开始摊铺作业时，振动器以调定的频率自动运转、振捣频 率相对摊铺速度自动等振距控制、 刮板输料器的速度及螺旋输料器的转速受各自 的超声波料位控制器自动控制。 该摊铺机采用行走机械专用的 MC6H/32 微控制器， 其中两个转速输入端用于 3 连接左右履带的速度传感器，以实现恒速摊铺，三个模拟输入端用于连接行驶速 度、转向及最大速度电位器，四个开关量输入端用于连接行走操纵手柄

15、 S1、高 低档开关 S2 及原地转向开关 S3，四个比例电磁铁输出端（PWM）用于控制左右 行走油泵的比例电磁铁 Y1a、Y1b、Y3a、Y3b，三个开关量输出端用于控制左右 行走马达换档继电器 K1、刹车继电器 K2 及行走故障指示灯 L2，通讯接口用于 BB-3 编程器。接通 BB-3 编程器后，可以进行参数标定、参数编辑修改、调斜波、 调起始电流、转向电位器修正、故障诊断、状态值拾取等。 图 11 行走电气系统原理图 3.2 螺旋输料电气系统 DT1300 型摊铺机的左右螺旋独立驱动，由 A4VGEP2D 型斜盘式轴向柱塞电控 变量泵和 A2FM 型斜轴式轴向柱塞定量马达组成闭式液压系统。 12 是该机的螺 图 旋输料电气系统原理图。图中 Y6、Y7 表示左右螺旋泵比例控制电磁铁。左（右） 螺旋档位开关 S6（S7）用来在主操纵台上控制左（右）螺旋输料器的运转方式。 左（右）螺旋档位开关 S6（S7）置于“手动”位时，左（右）螺旋输料器以左 （右）螺旋转速旋钮 R3（R4）调定的转速运转；置于“停止”位时，左（右） 螺旋输料器不运转； 置于 “自动” 位时， 当行走操纵手柄 S1 推向前进位， （右） 左 螺旋输料器的转速受左（右）超声波料位控制器控制。左（右）螺旋全速按