毕业设计论文-机电一体化在沥青混凝土摊铺机械中的应用

毕业设计论文-机电一体化在沥青混凝土摊铺机械中的应用内容摘要：

本（最小熨平宽度的）熨平板和若干加长熨平板组装成所需作业宽度的熨平板。 其机构简单、整体刚性好，螺旋分料（亦采用机械加长）贯穿整个料槽，是布料均匀。 因而大型和超大型摊铺机一般采用机械加长式熨平板，最大摊铺宽度可达 9~14m。 ②液压伸缩式熨平板：液压伸缩式熨平板考液压缸伸缩无级调整其长度，使熨平板达到要求的摊铺宽度。 这种熨平板调整方便省力，在摊铺宽度变化的路段施工，更显示其优越性。 但与机械加长式熨平板相比，其整体刚性较差；在调整不当时，基本熨平板和可伸缩熨平板间易产生摊铺高差，并因为分料螺旋不能贯穿 整个料槽，可能造成混合料不均匀而影响摊铺质量。 （ 5）按熨平板的加热方式分为电加热、液化石油气加热和燃油加热三种方式。 ①电加热：由摊铺机的发动机驱动的专用发电机产生的电能来加热，这种加热方式加热均匀、使用方便、无污染，熨平板和振捣梁受热变形较小。 ②液化石油气（主要是丙烷）加热：这种加热方式结构简单、使用方便，单火焰加热欠均匀、污染环境、不安全且燃气喷嘴需要经常清洗。 ③燃油（主要指轻柴油）加热：燃油加热装置主要由小型燃油泵、喷油嘴、自动点火控制器和小型鼓风机等组成，其优点是可以用于各种工况、操作较方便、燃料易解决，但和燃气加热同样污染且结构复杂。 （ 6）按摊铺预压密实度，分为标准型摊铺机和高密实度摊铺机两种。 ①标准型摊铺机：采用标准型熨平装置，一般都装有振捣机构和振动机构，可对铺层混合料进行预压，预压密实度最高达到 85％。 ②高密实度摊铺机：在标准型摊铺机的基础上，振捣机构采用双振捣梁或双压力梁等装置，可对铺层混合料进行强力压实，使铺层材料的预压密实度高达 90%以上， 有效地提高摊铺的平整度，并可减少压路机的压实遍数，提高生产效率。 早期摊铺机行驶控制控制采用的是手动操作，即利用手动可控阀控制变量泵和变量马达的排量，达到控制行驶速度的目的。 由于手动操作不能保证速度的精确控制，无论在提高摊铺的作用质量上，还是在简化操作、降低驾驶员劳动强度上都无法得到满足。 16 随着机电液一体化技术的发展，逐渐出现了摊铺机的行驶电控技术，即以电液（磁）伺服阀或比例阀代替原来的手动操作阀。 从而利用电子技术和测试技术设计一套系统实现对伺服阀或比例阀的控制，最终控制摊铺机的行驶速度。 在摊铺机行驶电控技术的发展中，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。 模拟式电控系统出现于 20世纪 80年代，此类系统以模拟电路为主，结构简单、成本低廉，但其控制不够精确且系统工作不太稳定，多用于前期的产品及适宜修筑低等级路面的摊铺机中。 进入 20世纪 90年代后，出现了数字电路为主的电子式电控系统 ，此类系统结构较为复杂，成本与前者相比也较高，但操作方便、控制精确且工作稳定可靠，不易受外界环境的影响，因此在大型高性能摊铺机中得到广泛应用，成为目前的主流方向。 在摊铺机的功率匹配理论的研究中有两个假设，一是摊铺机摊铺速度不变；二是物料的供给量很定不变。 在这二个假设的基础上，对浮动熨平板进行受力分析，建立力学模型，进行理论上的研究分析。 这两个假设是摊铺机理想的工作状态，在此理想状态下，摊铺机施工可获得较高的路面平整度指标。 这也是摊铺机设计者在设计中不断追求的目标。 所以说摊铺机恒速度摊铺技术一直是摊 铺机设计制造中的关键技术之一。 作为全液压驱动的车辆，控制系统的基本功能有车辆的直线行驶、转向、前进、后退、制动以及制动过程中动力传递配合等。 但其基本控制参数为速度控制。 它可以分为以下两种形式： ①开环控制泵 — 马达速度系统 变量泵由阀控液压缸组成的位置回路控制。 这种控制方式是通过比例伺服阀改变变量泵斜盘倾角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达的转速。 为了改善控制精度，采用压力反馈补偿，用压力传感系统测试负载压力，作为第二个指令信号，加紧变量泵伺服机构中改变变量泵的行程，使流量随负载压 力升高而增加，以此来补偿驱动马达和变量泵泄露所造成的流量减小。 ②带位置环的闭环控制泵 — 马达速度系统 在开环速度控制的基础上，增加速度传感器，将液压马达转速进行反馈，构成闭环控制系统。 速度反馈信号与指令信号差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端，液压泵的流量向减小速度误差的方向变化，保持速度恒定，这类系统液压泵一般由轴向柱塞泵、变量伺服机构的液压缸、伺服阀和位置检测器组成一体装在液压泵上。 系统的动态特性主要是由泵控液压马达所决定。 17 摊铺机是在行使过程中进行作业的，为了保证足够的压实密度、压 实均匀和提高整机的作业质量，要求系统的控制必须是速度闭环控制系统，在转移工地或在非作业工况下系统的控制是在开环状态。 沥青摊铺机的作业过程是：当热料输入料斗后，操作者给出作为工作主命令的行使指令，于是刮板输送器开始工作，热料输入摊铺槽，再由螺旋输送器将其分送至两边，熨平板在振动振捣器运行的同时，在主机牵引作用下，将热料铺成摊铺层。 在这个工作过程中，高度、坡度控制系统，根据预设的控制点，不断地调节摊铺层几何尺寸。 这种模式工作的摊铺机，其各功能部分实质上是相互独立的，只不过通过开关信号来实现各部分的互锁 、互动。 例如，刮板输送器仅根据刮板料位器的信号来决定停转和转速，而与摊铺层宽度变化，与高度、坡度控制系统的调节作用没有直接的关系。 熨平板加热系统，仅仅与预设温度值有关，而与热料的温度、未压实前的谈铺层密实度没有直接的关系。 这种独立系统，各自预设参数之间协调和优化只能靠操作者人为感觉完成。 过去由模拟电路组成的控制系统，这些参数之间的关联、加权和模糊处理，用模拟电路实现是十分困难的。 当以微处理器为核心的数字化控制系统介入后，情况变的简单多了，通过摊铺宽度、厚度、热料温度和配比等基本参数的输入，数字化控 制器依照内置的程序，纵横最基本的参数，产生最理想的输出，使摊铺机按照最优化的方式运行。 目前，国内在摊铺机上的应用大多采用 Rexroth 公司的 MC6,MC7控制器，其微处理由 8位，逐渐向 16位， 32位微处理器过渡，这使得数字控制的工程日趋强大。 “九五”国家“ 863”计划由徐工集团与清华大学联合研制的沥青混凝土摊铺机数字化平台已通过鉴定，三一研制的 SYMC运动控制器已进入实用阶段， 作为一种具有战略意义的系统平台， SYMC控制器如今已广泛应用于泵车、起重机、摊铺机、小挖、正面吊等三一主机产品。 但国内在这方面的研究还不深入，不够广泛。 研究重点 主要通过对 沥青混凝土摊铺机 的 基本结构、液压系统、电气系统等方面的分析论证， 完成 机电一体化在 沥青混凝土摊铺机中的应用的设计。 技术路线 机电一体化技术的发展； 18 国内外沥青混凝土摊铺机的现状、发展趋势和发展方向综述； 沥青混凝土摊铺机的基本结构和原理分析； 沥青混凝土摊铺机 液压和电气 系统分析、论证； 19 第三章 机电一体化技术在摊铺机械中的应用 目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能 : （ 1） 电子监控、自动报警及故障自诊即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控 ,工作中一旦出现异常现象 ,能自动报警并准确地指出故障的部位 ,从而改善驾驶员的工作条件 ,提高机器的工作效率 ,简化设备维护检查工作 ,降低使用维修费用 ,缩短停机维修时间 ,延长设备的使用寿命。 （ 2） 节能降耗 ,提高生产率传统工程机械的能量利用率较低 ,例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为 30 %左右 ,如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。 日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器 ,具有良好的节能效果 ,燃料可节 省 23 %。 日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统 ,通过对发动机和泵的综合控制 ,使功率的利用率可达 98 % ,同时生产率也大大提高。 （ 3） 柴油机的控制采用电子调速器 ,电子油门控制装置 ,自动停机装置 ,自动升温控制装置等。 （ 4） 提高作业精度为保证成品料的作业精度 ,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统 ,并使称量过程实现了自动化。 自动找平系统的应用 ,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。 采有超声波技术的自动供料系统 ,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节 ,进一步 提高了摊铺质量。 推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制 ,不仅提高了作业精度和作业效率 ,而且也减轻了操作人员的劳动强度。 （ 5） 作业过程的自动化或半自动化工程机械实现自动化或半自动化控制 ,可以减轻操作者的劳动强度 ,提高生产率 ,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响 ,例如 ,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统 ,操作者在控制板上设定好铲斗运动轨迹的形状后 ,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号 ,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动 ,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘 ,使挖掘作业实现了自动化。 （ 6） 其他应用一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器 ,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比 ,这不仅充分利用了发动机的功率 , 20 提高了燃油经济性 ,而且也简化了操作 ,降低了劳动强度。 为有效地防止翻车和断臂事故 ,提高作业的安全性 ,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。 为实现无人驾驶 ,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业 ,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。 电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。 由于工程机械一般露天作业 ,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭 ,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰 ,工作环境非常恶劣 ,因此电子控制系统应满足 :能在 40～ 80 ℃ 的环境温度下可靠、稳定地工作。 抗老化 ,具有较长的使用寿命。 密封性能好 ,能防止水分和污物的侵入 ,较好的耐冲击和抗振性能。 较强的抗干扰能力 ,系统能在各种干扰下可靠地工作。 工程机械种类繁多 ,因此各种机型所配备的电器与控制装置的组成 ,数量及复杂程度等也差别较大 ,各种自行式工程机 械所配备的电器与控制装置基本上可分为以下两大类 : 1） 车辆电气设备这是各种机械应配备的最基本的电器 ,通常包括以下部分 A1 电源 :包括蓄电池、发电机及其调节器。 B1 起动机 :用于启动发动机。 C1 点火系 :用于汽油机 ,功能是产生电火花 ,点燃气缸中的可燃混合气。 D1 照明及信号设备 :包括各种照明和信号灯以及电喇叭、蜂鸣器等 ,用以保证行驶和施工的人机安全。 E1 仪表 :包括燃油表、机油压力表、水温表、发动机转速表等 ,用来监视发动机和其他装置的工作情况。 2） 电气、电子 (微机 ) 控 制装置用于实现各种控制功能。 例如 ,摊 铺机的自动找平装置及供料自控装置。 电控的电子功率优化系统。 装载机、铲运机变速器的电子控制装置等。 3现代工程机械技术 现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。 引入机电一体化技术 ,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合 ,可以极大地提高了工程机械的各种性能 ,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。 目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置 (系统 )在现代工程机械中的应用已相当普及 ,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域 ,如摊铺机和平地机的自动找平 ,摊铺机的自动供料 ,拌利设备称重计量过程的自动控制 ,挖掘机的电子功率优化 ,柴油机的电子调速 ,装载机、铲运机变速箱的自动控制 ,工程机械的状态监控与故障自诊等。 随着科学技术的不断发展 ,对工程机械的性能要求不断提高 ,电子 (微机 )控制装置在工程机械上的应用将更加广泛 ,结构将更加复杂。 特别是 ,随着我国进口及国产工程机械保有量的逐年增加 ,如何用好 ,管好这些价格昂贵的工程机械 ,使其发挥最大的效率 ,是工程施工部门所面临的一个重要的问题。 21 现代工程施工要求工程机械具有以下性能 :生产效率且能量损失小 ,节约能源。 自动化程度高 ,施工质量好 ,精度高。 性能稳定 ,工作可靠 ,安全 ,使用寿命长。 具有较好的经济性 ,即高的技术价格比和低的制造与使用成本。 操作简单、轻便 ,劳动强度低 ,驾驶员的工作条件好。 具有运行状态监视 ,故障自诊及自动报警功能 ,能及时准确地指出故障部位 ,减少停机维修作业效率。 为满足上述的性能要求 ,工程机械仅仅依靠机械和液压技术的进步已显得力不从心。 电子控制技术的发展及在工程机械上的应用 ,为工程机械技术的发展注入了新鲜的血液。 机电一体化作为一项高新技术 ,将其引入到工程机械中 ,为工程机械带来了新的技术变革 ,使其各种性能有了质的飞跃。 技术 —— 机电一体化 ：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。 ：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。 ：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实。