2022年讲摊铺机电气系统设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第十一讲摊铺机电气系统设计1 概述 摊铺机电气系统设计的目的是用电气掌握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,进行动作和谐 和精确掌握,从而使摊铺机能够精确地完成职能动作和精确地掌握运动参数；同时仍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、外表灯光、行驶照明等电路；后来机 械传动的摊铺机有所进展,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,但电气系统仍较简洁,只是增加了部分开关掌握电路；现代化的摊铺机已经进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,几乎全部的操作都是采纳电控方式掌握的；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量比例 或开关 >掌握等功能；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 掌握,依靠电控来实现；左右大臂高差限位掌握,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掌握,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）各部分的和谐动作,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和谐动 作,依靠电控来实现；电气掌握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 <第一是电气系统设计的品质）将直接影响到摊铺机的牢靠性、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、等振距掌握电气系统、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；在摊铺机行走电控系统技 术的进展中,显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掌握系统普遍采纳基于单片机的专用数字掌握器,以实现对摊铺机行驶状态的检测掌握以及行驶速度的闭环恒速掌握,并起到了明显的 摊铺成效；如 BOSCH-REXROTH 公司的 MC6微掌握器及高性能、高牢靠性的RC6-9 微掌握器,是履带式双驱动车辆专用的掌握器,美国SAUER-DANFOSS 公司的S11 微掌握器,是履带式双驱动摊铺机行走系统专用的掌握器,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 编程器能实现故障掌握、故障显示、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掌握器；随着智能化技术在摊铺机名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用上的应用,功能先进的新型专用掌握器已在国外摊铺机上使用；国内对摊铺机 行走电控技术的讨论起步较晚,挑选高性能新型单片机作为掌握 CPU,开发基 于 PLC 的行驶掌握系统,仍处于初期讨论阶段；但该项讨论在满意摊铺机行驶 系统日益增长的高性能要求及转变掌握系统长期依靠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掌握为主；随 着运算机掌握技术、信息技术、网络技术的进展及不断向工程机械领域渗透,摊铺机的电控技术开头向着系统整体掌握的方向转变；通过采纳 CAN总线技 术,使掌握系统更加集成化、智能化和信息化；将来摊铺机掌握将朝着系统电 控化、硬件标准化、软件编程化的方向进展；除了对摊铺机作业精确掌握外,仍能通过 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、远程故障诊断与保护；这种将传统掌握功能 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 与总线通讯等尖端 的要点；2 设计步骤 <1）进行摊铺机电气系统设计,第一应明确摊铺机总体及各系统的设计要 求；详细讲就是应明确摊铺机的整机性能、各系统的设计功能、掌握方式及液 压元件的电气特性；仍应熟识液压原理图及与电控有关的机械传动；<2）依据设计要求、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 即规律掌握表或次序掌握表>,并从中优选出抱负的电控方案；<3）与此同时进行运算,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；为满意作业 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 恒速掌握方法；速度恒速掌握的方法主要有两种,一是在发动机上安装电子调 速器,对发动机转速进行掌握；二是在行走机构的终端减速器或液压马达上安 装速度传感器,通过速度掌握器对液压马达转速进行掌握；驱动方式；履带 式摊铺机采纳左右履带独立驱动,轮胎式摊铺机采纳后桥驱动或全桥驱动； 调速方式；采纳电控无级调速仍是电控换档变速；电控方式；采纳模拟式电 控方式仍是数字式电控方式,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、应急掌握、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精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,摊铺速度恒速掌握的方法是 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,反馈给速度控 制器；速度掌握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 出信号去掌握行走变量泵的排量,从而掌握液压马达转速,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 24V 直流电,掌握电流 200轴向柱塞变量泵,电控变量,带比例电磁铁,600mA；行走马达是两个A6VEZ4型斜轴式轴向柱塞变量马达,电气两位掌握,名师归纳总结 24V 直流电,开关电磁铁,功率30W；刹车掌握阀是一个SWHG02D24型电磁第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用换向阀,直流电,电压使用范畴 21.6 26.4V,励磁电流 1.1A；表 2 是依据设计要求、液压原理图 <略）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掌握电磁铁,Y2、Y3 表示左右行走马达开关掌握电磁铁,Y5表示刹车阀开关掌握电磁铁,表示通电,表示断电, 表示电流由小调大, 表示电流由大调小；依据电 气系统配电表接线供电,不但能精确简捷地实现摊铺机的设计功能,而且仍能 从中优选出有用抱负的掌握方案,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 机的行驶方向,并对行驶速度进行无级调剂；行驶速度旋钮S1 用来确定摊铺 R1用来挑选摊铺机的行驶速度,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 用来挑选摊铺机的高、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掌握；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掌握；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 用来掌握摊铺机向左或向右原地回转；应急开关S4用于摊铺机行走掌握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；假如摊铺机行走掌握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,可连续摊铺或行驶；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不正常；行走马达换档继电器 K1 用来掌握左右行走马达排量,产生高、低速档位；刹车继电器 K2用来掌握刹车；应急继电器 K3 用来掌握应急操纵；自动作业继电器 K4 用来产生功能联动,当行走操纵手柄 S1推向前进位开头摊铺作业时,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掌握、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掌握器自动掌握；名师归纳总结 该摊铺机采纳行走机械专用的MC6H/32微掌握器,其中两个转速输入端用第 3 页,共 9 页于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- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用驶速度、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；图 12 是该机的螺旋输料电气系统原理图；图中 Y6、Y7 表示左右螺旋泵比例掌握电磁铁；左<右）螺旋档位开关 S6<S7）用来在主操纵台上掌握左 <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,左<右）螺旋输料器的转速受左 <右）超声波料位掌握器掌握；左 <右）螺旋全速按钮 S8<S9）设置在摊铺机左 <右）侧遥控盒上,用于地面作业人员对螺旋输料器的手动掌握；无论左 <右）螺旋档位开关S6<S7）在“ 自动” 位、“ 手动” 位仍是“ 停止” 位,按住左<右）螺旋全速按钮S8<S9）,正在停止或低速运转的左<右）螺旋输料器立刻以最高转速运转,松开后复原原状态；左 <右）螺旋停止按钮 S10<S11）设置在摊铺机左 <右）侧遥控盒上,用于地面作业人员对螺旋输料器 的手动掌握；无论左 <右）螺旋档位开关 S6<S7）在“ 自动” 位仍是“ 手动”位,按住左 <右）螺旋停止按钮 即停止运转,松开后复原原状态；S10<S11）,正在运转的左 <右）螺旋输料器立名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3.3 自动调平电气系统 摊铺宽度大于 6m 的大中型摊铺机,一般配置双纵向自动调平系统 <掌握 器）；摊铺宽度小于 6m的中小型摊铺机,一般配置一纵向及一横向自动调平系 统<控图 12 螺旋输料电气系统原理图制器）；目前摊铺机的自动调平系统,主要为模拟式掌握,其掌握方式为电液 式,调剂形式为比例脉冲调宽式；从其偏差检测方式上讲,有接触式自动调平 系统和非接触式自动调平系统两类；非接触式自动调平系统依据其检测原理和 方法的不同,有激光自动调平系统、红外线自动调平系统和超声波自动调平系 统；在设计摊铺机自动调平电气系统时,应依据摊铺机总体设计和电气系统设 计的要求来确定自动调平系统的方案,合理选用自动调平掌握器；目前非接触 式超声波自动调平系统已广泛应用在整机性能先进的大型摊铺机上,如德国 MOBA公司的 Super-Matic 和美国 TSD公司的 System非接触式超声波自动调平 系统,采纳超声波多组多探头智能掌握系统,而且能交换使用面基准和线基 准；荷兰 ROADware公司的 RSS<Road Scanning System）非接触式激光自动调 平系统也在摊铺机上使用；随着微电子技术和运算机技术的进展,布鲁诺克 斯、维特根等已研制出基于微处理器的数字式自动调平系统；如 BlawKontrol 系统是布鲁诺克斯摊铺机所采纳数字式自动调平系统,它配有两套 AGS6.5 纵坡横坡掌握器；在确定自动调平系统的方案时,假如所设计的摊 铺机是能满意多层结构路面摊铺的大中型摊铺机,特殊是多功能摊铺机,应当 考虑所选型配置的自动调平系统必需具有交换使用线基准和面基准的功能,这名师归纳总结 样可以节约一套自动调平系统；+第 5 页,共 9 页摊铺稳固土层、下面层或中面层时采纳线基准,单侧或双侧采纳纵向掌握- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用器；摊铺上面层时采纳面基准,单侧或双侧采纳纵向掌握器；图 13 是 DT1300型摊铺机的自动调平电气系统原理图；采纳 MOBA公司的Super-Matic 非接触式超声波自动调平系统；图中 Y8a、Y8b 表示左调平电磁阀的两个电磁铁, Y9a、Y9b 表示右调平电磁阀的两个电磁铁；左 <右）调平档位开关 S12<S16）和左 <右）调平状态开关S13<S17）位于主操纵台上,左 <右）调平增厚按钮S14<S18）和左 <右）调平减薄按钮S15<S19）位于左 <右）遥控盒上,左 <右）四者协作使用；左 <右）调平档位开关S12<S16）用来挑选左 <右）调平的工作方式,有“ 手动” 、“ 自动”和“ 停止” 三个档位；左 <右）调平状态开关 S13 有“ 增厚” 和“ 减薄” 两个位,仅在左 <右）调平档位开关S12<S16）置于“ 手动” 位时起作用,用于作业前调整左<右）侧初始仰角或用于摊铺时在操纵台上手动掌握摊铺厚度；左<右）调平档位开关S12<S16）置于“ 停止” 位,左 <右）调平油缸不动作；左<右）调平档位开关S12<S16）置于“ 自动” 位,当行走操纵手柄S1推向前进位时,左 <右）调平油缸的动作受左 <右）非接触式超声波自动调平掌握器自动掌握；当行走操纵手柄 S1 拉回中位或后退位时,左 <右）调平油缸不动作；无论左 <右）调平档位开关 S12<S16）置于“ 手动” 、“ 自动” 或“ 停止” 位,按住左 <右）调平增厚按钮 S14<S18）,摊铺厚度增厚,松开后停止；按住左 <右）调平减薄按钮 S15<S19）,摊铺厚度减薄,松开后停止；图 13 自动调平电气系统原理图3.4 熨平装置电气系统熨平装置的功能 <状态）,有浮动、上升、下降、锁定、增压、减压、延时、防爬升、防下沉、防压痕等等,设计时挑选,但至少要有前四种功能；熨平装置的功能由其液压回路产生；早期机械传动摊铺机及小型液压传动摊铺机的熨平装置液压回路由手动换向阀和液压缸组成,靠手动操作；大中型液压传动摊铺机及现代化摊铺机的熨平装置液压回路由电磁换向阀、溢流阀、电控单名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用向阀和液压缸组成；这些液压阀的不同配置打算了熨平装置的各种功能,靠电控来实现；图 14 是 DT1300型摊铺机的熨平装置液压回路；表3 是依据设计要求、液压原理图及电器元件的特性优选后编制的熨平装置电气系统配电表,表中表 示通电,表示断电；依据电气系统配电表接线供电,能精确简捷地实现熨平 装置的浮动、上升、下降、锁定及减压功能；图 15 是与液压回路及电气系统配电表相匹配的熨平装置电气系统原理图；图中 S20 是熨平板档位开关,用来挑选熨平装置的工作方式,有“ 摊铺” 及“ 升降” 两个档位；S21 是熨平板状态开关,用来挑选熨平装置的工作状态,<状可挑选“ 浮动” 、“ 减压” 、“ 上升” 、“ 下降” 和“ 锁定” 五种功能态）；电磁铁减压电磁阀电磁阀电 控 单 向电 控 单 向熨平板状态Y10 Y11 阀阀Y12a Y12b 摊减压铺锁定档浮动升上升降锁定档下降表 3 熨平装置电气系统配电表图 14 熨平装置液压回路熨平板档位开关S20 置于“ 摊铺” 位时,熨平板状态开关S21 的功能有：减压 、锁定和浮动三种；假如S20 置于“ 摊铺” 位, S21 置于“ 浮动” 位置,当行走操纵手柄 S1 推向前进位时, 8 秒钟后熨平装置自动进入浮动摊铺状态；当行走操纵手柄 S1 拉回中位或后退位时,熨平装置自动锁定；假如 S20 置于“ 摊铺” 位, S21 置于“ 减压” 位置,当行走操纵手柄S1 推向前进位时, 8 秒名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用钟后熨平装置自动进入减压摊铺状态；当行走操纵手柄 S1 拉回中位或后退位 时,熨平装置自动锁定；假如 S20 置于“ 摊铺” 位, S21 置于“ 锁定” 位置,熨平装置被锁定在浮动摊铺或减压摊铺的高度上；熨平板档位开关S20 置于“ 升降” 位时,熨平板状态开关S21 的功能有：提升、锁定和下降三种；假如S20 置于“ 升降” 位, S21 置于“ 提升” 位,熨平装置提升；假如 S20 置于“ 升降” 位,S21 置于“ 下降” 位,熨平装置下降；假如 S20 置于“ 升降” 位, S21 置于“ 锁定” 位,熨平装置在提升或下降过程中马上被锁定；延时继电器 K5 用来进行次序掌握,当行走操纵手柄S1 推向前进位开头摊铺作业时, 8 秒钟后熨平装置自动进入浮动摊铺状态或减压摊铺状态,从而实 现延时功能；图 15 熨平装置电气系统原理图4 电气系统设计时应留意的问题（1） 牢靠性 摊铺机的牢靠性、摊铺路面的质量以及摊铺作业的效率主要取决于电气系 统；摊铺机在摊铺作业时显现的一些故障,往往难以快速判定出是电气系统的 故障仍是液压系统的故障；因此,电气系统的牢靠性尤为重要,电气系统设计 时应特殊留意其牢靠性问题；电气系统的抗干扰设计就是提高牢靠性的重要措 施之一,而电气系统的应急掌握设计也是提高牢靠性不行缺少的一种补救措 施；（2） 抗干扰 按钮、继电器工作时触点的接通,电磁铁线圈的断开,电源线、输入、输 出信号线与接地之间的电位差等等,都会对掌握系统产生干扰,造成供电质量名师归纳总结 变差,引起 PLC掌握失灵,显现输入、输出掌握紊乱,使整个掌握系统的牢靠第 8 页,共 9 页性大大降低,甚至显现故障；因此,PLC掌握系统的抗干扰特别重要；在进行- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用电气系统设计时,必需对电源抗干扰、线间抗干扰、输入、输出线外围设备抗 干扰、外界环境抗干扰等等实行有效的措施,确保电气系统性能的牢靠；<3）应急掌握 摊铺作业是沥青路面摊铺施工中的关键工序,摊铺机是其施工机械链中的 打算性设备；摊铺作业中,假如摊铺机行走自动掌握系统发生故障且不能快速 排除,也不应马上中断摊铺；因此,电气系统设计中应当设计应急掌握系统,即手动掌握系统；应急掌握系统工作时,摊铺机的掌握方式由自动转为手动,除了失去恒速摊铺功能外,摊铺速度预选、行驶操纵、刮板操纵、螺旋操纵、振捣操纵、振动操纵、熨平装置操纵等等都由手动完成,自动调平系统仍旧正 常工作,可连续进行摊铺作业；名师归纳总结 - 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