第二節　大型液壓載重車的關鍵技術

從上節大型液壓載重車的技術特點可以看出,大型液壓載重車的制造技術與傳統的貨運車的制造技術還是有很大區別的。首先在數量上,它是按照用戶的要求定制化設計和生產,基本上是單件研發和小批量生產,不可能形成大規模生產線的生產形式;再就是特殊場合、復雜環境和極端條件下的作業要求,使設計、制造和使用都與普通貨車和施工裝備不同,形成機電液一體化與信息化的緊密結合的新型技術復合體;為了實現大型載重車的相關技術特點,完成其特殊使命,關鍵技術研究是“多快好省”地進行大型液壓載重車設計的充分必要條件。

一、車身設計制造技術

大型液壓載重車由于其運載平臺為平板平臺形式,故簡稱為“平板車”。當運輸對象為體積超大的物體,單個平板車無法實現運輸時,可以將多個平板車進行拼接,拼接的平板車之間通過協調配合,完成一個單獨的超大型平板車的功能。液壓載重車的車身要承受超大負載,其設計融合了傳統大型汽車設計技術、大噸位起重機制造技術和大型橋梁施工裝備設計制造技術。特別是大型液壓載重車車架設計制造技術,已經從單純的對國外產品的測繪、仿制,對安全系數肆意放大,增加車重和功率,發展到利用國產材料創新設計,從安全性、輕量化著手,合理設計車身結構。生產企業也建立了大型載重車數字化的設計平臺,利用計算機輔助設計(CAD)可以對車身結構、管路布置等優化設計,提供了可靠性設計方法。

1.車架結構設計

車架的結構因液壓載重車的任務或工作要求不同而不同,如造船廠的船體運輸車、鋼廠的材料運輸車、高速鐵路橋梁架設用的預應力混凝土箱梁運輸車、大型設備物流運輸車等,有整體鋼結構、分體鉸接結構、模塊化拼裝鋼結構和特殊用途的異形鋼結構。

車架根據其結構可分為平板式、階梯式、凹梁式(或橋式)三種結構。根據運輸過程中公路對車輛高度的要求,為了保證運輸車輛能順利通過涵洞,采用凹梁式結構車架。采用此種結構可以有效地降低整車的質心高度,提高了行駛的穩定性。

由于車輛行駛過程中會面臨復雜路況(如顛簸路面、坡道路面、減速帶等)以及急剎車和急轉彎等工況,這都會對所運輸的設備造成振動和沖擊,甚至會對其造成嚴重的損害。因此,實際應用中要求車輛具有很好的減振緩沖性能,使設備在橫向、縱向和垂直方向受到的振動加速度滿足其規定范圍,保證設備在長途、高速運輸過程的各種工況中安全。

2.材料選取

車架材料使用的是型號為Q345B的鋼材(表2?1)。它是低合金鋼[w(C)<0.2%],綜合性能好,低溫性能好,冷沖壓性能、焊接性能和可切削性能好。

車架大量采用一體化集成技術,選用屈服強度可達685MPa的高強度焊接鋼板材料。半封閉式的車架結構增大了其強度和剛度。制造方面采用工裝分段組焊技術,確保了車架精度。

3.計算機輔助設計技術(CAD)

隨著各種先進技術在大型工程機械中的廣泛應用,液壓系統及裝置將越來越復雜,并且在工程機械總成本中所占比重越來越大。常規設計方法設計周期長,而且很難保證液壓系統的性能,計算機輔助技術在產品設計后續分析等方面起著舉足輕重的作用。

(1)車架有限元分析

有限元方法是隨著近幾十年來計算機技術的迅猛發展而發展起來的一種現代數值計算方法,將彈性力學作為計算基礎,利用泛函極值或加權殘值原理求解方程,通過數值離散技術實現。它的技術載體是有限元分析軟件,ANSYS就是一種基于電子計算機平臺的通過有限元理論來處理實際問題的一款軟件。

計算機技術的迅速發展,使得有限元方法在結構設計上得到了廣泛的應用,尤其是車輛車身結構的設計更是廣泛地采用有限元設計方法。剛度、強度、穩定性等車輛結構衡量指標可以應用有限元技術來設計和校核,大大提高了設計進度和正確性。

在液壓載重車車架中,對可靠度要求高的重要部件需要承重時剛度、結構強度、穩定性等一系列理論數據,有限元方法現在是得到以上數據的首選方法。在對車架的動態分析過程中,模態分析是重要內容之一,有限元分析技術可以在計算機上動態地顯示設備在工作中的振動、動態響應等,為模態分析的研究提供方便。

(2)液壓系統仿真技術

隨著各種控制理論的日益成熟、控制算法和相關科學的不斷發展,液壓仿真軟件逐漸成為液壓技術人員分析液壓系統的有力工具。通過建立元件或者系統的數學模型來進行液壓元件或系統的仿真,將試驗結果與仿真結果進行對比可以驗證仿真的正確性,為以后設計人員設計類似元件或系統時提供依據。仿真軟件的調試確定了系統各個元件和性能的參數范圍,有效減少了現場調試安裝時間,還可以確定元件各個結構參數對系統動態性能的影響,從而確定最佳的匹配關系。

目前在液壓系統仿真領域,主要有Hopsan、ADAMS/Hydraulic、EASY5、DSHplus、20Sim、MATLAB/Simulink及AMESim等仿真軟件。可以將這些軟件分為三類:①基于單信號端口的仿真軟件,如EASY5、MATLAB/Simulink;②基于復合端口的仿真軟件,如Hopsan、ADAMS/Hydraulic;③基于功率鍵合圖的仿真軟件,如AMESim。

液壓系統仿真技術可以預測電液控制系統性能,減少設計時間,對電液控制系統進行整體分析和評估。重型平板運輸車液壓系統在整車操控系統中占很大的比重,性能優劣對整車性能有很大的影響。而傳統的臺架試驗和樣機的現場試驗所需的周期很長,消耗人力和物力非常大,液壓系統仿真技術可以部分解決這方面的問題,是臺架試驗和現場試驗的有效補充。

二、液壓傳動技術

大型自行式液壓載重車的驅動系統采用的是以液壓傳動為主的傳動技術,在一些衍生產品中,有的采用電傳動技術,如某些型號大型礦山車,驅動采用內燃機發電機組合帶動電動機方式,其他的懸掛系統、翻斗系統仍采用液壓傳動技術。純電動機驅動的工程機械需要按最大載荷需求配置電動機,造成裝機功率過大,同時受電動機功率密度的制約,電動機的體積也較大,受安裝空間的限制,不適用于大型和重載的機械。有的采用液力傳動技術,如某些型號的抱罐車的驅動系統,但是其他如動臂系統、抱罐系統和轉向系統,仍采用液壓傳動技術。采用全液壓控制系統:行走系統采用液壓閉合式系統,轉向系統采用負荷傳感控制系統。

為了解決重載運行工況中,發動機容易熄火的問題,已經設計開發出了液壓驅動系統與發動機的功率匹配的電液控制系統,進一步實現了載重運輸車的節能研究。針對載重車在某些特殊情況下的轉向同步性差的情況,通過參考國外的先進技術,將電子智能化控制技術巧妙地運用在了大型載重車的液壓傳動系統中,開發并研制了電子轉向控制系統(LUDV),成功解決了傳統的負荷傳感系統的變量泵飽和時,執行機構同步性差的弊端。對驅動系統中涉及的多輪驅動差速、差力以及防滑控制的問題,液壓懸掛系統對載重車運行穩定性的問題,整車升降控制以及轉向系統中多輪獨立轉向機構協調控制的平順性都做了深入的研究。

1.液壓驅動技術

載重運輸車一般都是采用的閉式驅動,主要是因為閉式液壓系統具有如下優點:控制方便靈活、布局方便以及保護能力強,還可以實現自動分流,很好地解決多輪載重運輸車的同步問題。

液壓驅動系統的關鍵技術主要包含功率極限載荷控制,全局功率匹配技術,發動機與液壓系統、機械系統之間的參數匹配,二次調節技術,差力差速控制等技術。液壓載重車的驅動系統通常以下面兩種為主。

(1)閉式容積調速驅動系統

閉式液壓系統是液壓傳動的一種形式,適用于外負載慣性大且換向頻繁的機構,特別是結構要求特別緊湊的大型工程機械的驅動系統。閉式液壓系統是由液壓泵和液壓馬達組成的容積調速系統,通過調節液壓泵或者液壓馬達的排量來調節馬達的轉速或轉矩。如果采用變量液壓泵和變量液壓馬達傳動,則系統完全可以實現無級調速。閉式液壓系統的特點有功率密度高、布局方便、過載保護能力強和控制方式靈活等。

閉式驅動系統有一個缺點:當某個馬達所驅動車輪的附著力不夠時,該車輪會出現打滑現象,輕微時,機器卸載后可駛出打滑區域;嚴重時,車輛無法脫離泥沼或坑陷而發生“陷車”。　　

液壓載重車驅動系統的關鍵技術包括液壓系統與機械系統的參數匹配、差力控制及差速控制、全局功率匹配、功率極限載荷控制等。液壓載重車利用閉式系統自動分流特點可以較好地解決運輸車的差速問題。解決差力問題的方法有許多種,如采用限流閥、分流閥、旁通閥或改變變量馬達排量等。如果發動機因過載失速,則控制壓力降低,馬達排量增大,使發動機不會因為過載而熄火;同樣,減少泵的排量使發動機能夠正常工作,從而實現極限載荷的控制。

(2)電液比例技術

電液比例控制系統,由電子放大及校正單元、電液比例控制單元(含機械轉換器在內的比例閥、電液比例變量泵及變量馬達)、動力執行單元及動力源、工程負載及信號檢測反饋處理單元所組成。系統可通過設置液壓(壓力和流量)和機械參數中間變量檢測反饋閉環或動力執行單元輸出參數檢測反饋閉環,來改善其穩態控制精度和動態品質。信號處理單元可采用模擬電子電路、數字式微處理芯片或微機來實現。數字式集成電路在精度、可靠性、穩定性等項均占優勢,其成本也越來越低廉,故應用日益廣泛。液壓載重車電液比例控制系統由驅動控制系統、轉向控制系統、調平控制系統和支腿懸掛控制系統組成。

通常采用電液負載敏感比例控制即負荷傳感(Load?sensing——LS)系統,負荷傳感通過檢測負載壓力、流量和功率變化信號,向液壓系統進行反饋,實現節能控制、流量與調速控制和恒功率控制等。液壓載重車液壓控制系統要求較高的動態響應能力和可控性,故變量泵負荷傳感敏感比例控制系統在液壓載重車上的應用前景將十分廣泛。液壓載重車全局功率匹配是通過壓力傳感器檢測液壓系統的負載信號,通過轉速傳感器檢測發動機的工作狀態,控制器根據檢測到的信號分別控制液壓泵和馬達,構成電液比例功率匹配控制系統實現的。

電液比例控制系統的主要特點有:

① 可明顯地簡化液壓系統,實現復雜程序控制,降低費用,提高了可靠性,可在電控制器中預設斜坡函數,實現精確而無沖擊的加速或減速,不但改善了控制過程品質,還可縮短工作循環時間;

② 利用電信號便于實現遠距離控制或遙控,將閥布置在最合適的位置,提高主機的設計柔性;

③ 利用反饋提高控制精度或實現特定的控制目標;

④ 能按比例控制液流的流量、壓力,從而對執行器件實現方向、速度和力的連續控制,并易實現無級調速。

2.液壓轉向技術

(1)載重車轉向模式

大型自行式液壓載重車轉向系統的結構和一般工程機械的轉向系統結構完全不同,它既不同于一般的機械式轉向器又不是采用一般的梯形連桿機構,而是每個車輪都由一個液壓缸推拉進行獨立轉向,各個車輪之間在機械上不存在任何約束。載重車結構尺寸很大,但在工作過程中負荷很大,在提梁機和架橋機進行配合時要求操作靈活。為減小載重車的轉彎半徑,載重車應該具有八字轉向模式。

大型自行式液壓載重車采用獨立轉向,每個懸掛都由獨立的液壓缸控制其轉向。為了滿足不同工況,液壓載重車需要實現多種轉向模式,如直行、斜行、橫行、擺頭擺尾轉向和中心回轉等。轉向過程中要求每個輪組按照預定的角度回轉,否則在行駛過程中會出現車輪卡滯現象,造成液壓載重車無法行走。轉向系統的基本控制思路是主控節點首先采集操控信號,識別轉向模式(直行、橫行、斜行、中心回轉、擺頭擺尾等),然后根據已建立的整車輪系轉向運動學模型和方向盤輸入的角度,解析出各輪系的期望轉角,通過CAN總線接收最新的實際輪系轉角,采用分段PID控制算法求解各轉向缸的控制量輸出,并向各I/O節點發送相應的輸出指令,從而控制轉向油缸帶動轉向輪組轉動,這一控制過程不斷循環,直至各輪組轉到期望轉角或工作狀態發生變化。液壓載重車轉向控制的關鍵在于多種轉向模式的實現及實時轉向時車輪的協同控制。

(2)轉向結構的優化設計軟件

國內研究開發了針對多軸線模塊運輸車轉向結構的優化設計軟件。利用此軟件進行不同軸距、不同軸線、不同拼車方式下的轉向機構設計分析,使得模塊車在轉向時實際轉向角度與理想轉向角度差值盡可能小,從而使轉向機構設計更合理,更科學。模塊車以軸線為單位,由多個動力車組自由拼接、聯動作業,可同步前進、倒退、原地轉向、水平移動,能輕松運輸千噸級貨物。

3.液壓懸掛技術

為保證在不平整路面行駛的穩定性,在每個懸掛安裝液壓缸減振平衡系統,其原理類似于油氣彈簧懸掛。各個液壓缸進行連通,能根據路面情況自動調整液壓缸的伸縮量,保證各輪胎接地比壓相同,避免某一輪胎超載。

液壓載重車的調平及升降控制屬于液壓載重車的基本功能。通過懸掛液壓缸的同步起升或下降,可實現整車平起平降,同時可以利用懸掛液壓缸來實現傳力和減振功能,并且各個懸掛通過油路相連,可以適應路面的不平度和坡度,實現載荷均衡。液壓懸掛的采用,除了提供整車升降和調平的功能外,更重要的是液壓缸的伸縮補償功能保證了運行過程中輪組均勻負載,以適應路面不平的情況,維持運行的安全可靠。在車輛運行時,所有懸掛液壓油缸油路相互連通并且構成一個封閉的液壓系統,如圖2?22,使車輛在不平路面上行駛時,通過油缸的伸縮運動以適應凹凸不平的路面,使每一個懸掛承載均勻,這樣就在很大程度上增強了載重車的通過性。

如果懸掛液壓軟管出現破裂,同一支撐組的懸掛缸就會因失去背壓而不受控制地加速下落,在液壓載重車重載的情況下可能造成因輪胎的過載而爆胎,嚴重的可造成液壓載重車失去穩定支撐點而傾覆。因此在對懸掛液壓軟管及接頭提出較高性能要求的同時,還要對液壓軟管破裂增加安全措施,一般通過在懸掛液壓系統中增加一個軟管防爆閥來實現。

4.參數匹配技術

(1)液壓元件壓力和轉速極限的參數匹配

液壓載重車中液壓元件工作壓力和轉速參數的合理選用與匹配可以保證元件具有期望的工作壽命與可靠性,元件工作能力被充分利用而不產生浪費,從而降低成本,同時有較大的傳動效率,即達到高效、高可靠性、低成本。后續的幾章從理論上分析了元件的使用條件和壓力、轉速參數對工作壽命和傳動效率的影響,進一步闡述了液壓載重車設計中如何進行壓力和轉速參數的選擇和匹配。

(2)發動機與液壓傳動裝置的參數匹配

如同機械傳動和液力傳動裝置一樣,當發動機與液壓泵、液壓馬達組成一個傳動系統后,該系統的綜合性能不僅受發動機、液壓泵、液壓馬達各個元件性能的影響,而且還受到各個部件性能參數之間是否合理匹配的制約。各個部分之間是相互聯系和相互制約的,系統整體的性能與各個部分的工作是否協調有著密切的關系,因此,在系統整體參數之間存在著相互匹配是否合理的問題,只有正確地處理好各個部分之間的參數關系,保證它們之間的合理匹配,才能充分發揮各個部件本身的性能,從而使系統總體獲得較高的技術經濟指標,而不會產生經濟、功率、能源等方面的浪費,達到節能的目的。因此,一般的系統必須能夠很好地解決如下問題:液壓泵與馬達性能參數的匹配,液壓泵與發動機參數的匹配。具體有關的匹配原則在本書后續幾章會詳細闡述。

5.液壓集成技術

在液壓系統設計過程中,模塊軸線運輸車輛大量采用了模塊化設計技術。如將液壓源控制、升降控制和轉向手動/遙控控制等功能集成在液壓控制箱中,將四通閥和截止閥集成在一個液壓閥塊上等。這樣既減少了安裝空間,又使整個結構看著簡潔、美觀,同時操作更加方便、快捷。

目前,集成液壓元件、小型液壓動力單元、電液作動器(EHA)發展促進了液壓技術的發展。

EHA電液作動器(Electro?Hydraulic Actuator)提供功率強大的、可靠的直線或旋轉運動動力;電機、泵、油箱、液壓缸一體化,其集成了常規功能的液壓元件——電機,雙向泵,特殊設計的閥組、油箱和雙作用液壓缸或液壓馬達,其特征是功率密度大、重量輕、噪聲低和體積小;系統簡化,大大減少安裝時間;功率密度大、大功率輸出、小空間需求;更快的、持之以恒的驅動速度;堅固,消除潛在泄漏點;在多種惡劣工況下運行良好;更長久的使用壽命;減少液壓油的需求量;減少零件數目和庫存量;更低的安裝成本和生命周期成本;定制產品,易與客戶設備集成;無需經驗、快速替換,避免了長時間停車;保養要求大幅降低。

近年來大噸位、大體積的物件需求量急增,為推動國內大物件的運輸,必須緊隨世界前沿技術,在液壓系統、零部件及加工工藝上不斷創新,突破關鍵技術,增強市場競爭力,最終才能實現產品完全自主化,從而取代進口設備。

6.自動控制與駕駛技術

根據施工要求,對液壓載重車的駕駛提出了各種要求,可以遙控操作、自動駕駛,如框架車場地自動化運輸、大型運梁車過隧道自動駕駛、多車聯合作業的主從技術,與衛星、網絡的結合,實現工作條件下的精確技術和協同作業。

(1)自動輔助駕駛系統

在運梁車前后各設置一部攝像頭,在地面畫出白色標志線。攝像頭采集數據后傳送給駕駛室的輔助計算機,一方面在駕駛室的顯示器上顯示畫面,以幫助駕駛員直觀觀察;另一方面由輔助計算機進行圖像處理,分析得出運梁車的行駛路線偏差,以數值形式傳送給整車控制系統并在液晶顯示器上顯示。

如果選擇人工駕駛,則控制系統根據該偏差數據,給出正常行駛或告警信息,由駕駛員采取相應措施。當偏差超過一定值時,車輛會自動減速甚至鎖閉。

若選擇自動駕駛功能時,系統可以將分析得到的行駛路線偏差轉換成控制指令,通過對驅動、轉向等工作的實時調節,控制車輛在預定的路線上行駛。在已經啟動自動輔助駕駛的情況下,駕駛員隨時可以終止自動駕駛。

(2)遙控操作系統

運梁車在正常行車工況下駕駛員在駕駛室內操作,但是在與架橋機對位、狹窄路況以及裝卸混凝土箱梁等場合,為了保障駕駛員人身安全,或者為了便于更精確地控制車輛,駕駛員可以離開駕駛室,在安全、便于觀察和操作的位置對車輛進行遙控。遙控操作系統的接收端與電氣控制系統直接通過I/O觸點連接,遙控器發出遙控指令直接作用到運梁車的電氣控制系統上,可以實現車輛的前進、后退、轉向、制動、點動等操作,遙控操作的實時性好。當遙控器超出控制距離或遙控控制系統出現故障時,控制器會發出聲音和燈光報警。

(3)定位與防撞系統

運梁車前端安裝了激光測距儀,可以精確地測量前方目標的距離,以便和架橋機實現精確對接,并能實現提前減速和制動控制,避免因誤動作而與架橋機發生碰撞。運梁車前后和兩側安裝了測距雷達,構成了一個完整的防撞體系,提供了進一步的安全防護保障。

液壓載重車的數字化液壓系統可以實現精確位置控制、精確轉向控制、巡航速度控制、精確軌跡控制、高頻響高精度、智能轉向系統和轉場高速行駛時的主動減振控制,依靠的就是自動運輸遙控技術、實時監控技術、遠程人機作業界面、集成電子控制系統、智能化GPS導航技術和智能控制策略及控制軟件等先進技術。

三、現場總線技術與協調控制技術

液壓載重車電氣控制系統采用現場總線(CAN?BUS)的控制技術,所有的電氣控制均由一套基于現場總線(CAN?BUS)的PLC控制系統來實現,保證整車運行動作的協調可靠。

1.現場總線技術

現場總線是應用于生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統,也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層網絡。它是一種用于現場儀表與控制系統和控制室之間的全分散、全數字化、智能、雙向、多站點、開放式的通信網絡,如圖2?23。它建立在開放系統互聯(OSI)參考模型上,是一種面向工業控制網絡的通信標準。在工業測控系統中,采用現場總線技術實現數據傳輸,是提高工業現場實時效率的有效途徑。

現場總線具有以下技術特點:

① 系統的開放性　開放系統是指通信協議公開,各廠家的設備之間可進行互聯并實現信息交換,現場總線開發者就是要致力于建立統一的工廠底層網絡的開放系統。

② 互可操作性和互用性　這里的互可操作性,是指實現互聯設備間、系統間的信息傳送與溝通,可實行點對點、一點對多點的數字通信。而互用性則意味著不同生產廠家的性能類似的設備可進行互換而實現互用。

③ 現場設備的智能化與功能自治性　它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場設備中完成,即可完成自動控制的基本功能,并可隨時診斷設備的運行狀態。

④ 系統結構的高度分散性　由于現場設備本身已可完成自動控制的基本功能,使得現場總線已構成一種新的全分布式控制系統的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系,提高了可靠性。

⑤ 對現場環境的適應性　工作在現場設備前端,作為工廠網絡底層的現場總線,是專為在現場環境工作而設計的,它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等,具有較強的抗干擾能力,能采用二線制實現送電與通信,并可滿足本質安全防爆要求等。

目前液壓載重車電氣控制系統已逐漸發展成為CAN總線通信、模塊化控制方式。若干個執行或動力元件配置一個控制器,各種控制信號和儀表信號通過多芯電纜直接輸入控制器,然后由控制器與主控制器通過CAN總線傳遞信號,由主控制器的中心計算機進行處理后,通過數模轉換或數字開關,直接送到末端控制、調節或執行裝置。

2.協調控制技術(拼車技術)

拼車技術具備承載力檢測控制、轉向協同控制、驅動防超速(防打滑)等功能。

模塊車在運輸超大型物件時有可能一輛車無法單獨完成任務,這時多輛車的拼接使用顯得十分必要。國內廠家經過不斷探索研究,逐漸掌握了模塊車的拼接技術,產品不僅能實現硬拼接,還能實現軟拼接。軟拼接時,各模塊車都有自身一套控制系統,可實現自身轉向協調同步功能。模塊之間利用CAN總線信號進行相互通信,實現不同模塊之間行駛和轉向的協調同步。通信時,一個模塊作為主單元,其他模塊接收來自主單元的驅動、轉向等命令。

目前,可以實現拼車的車輛有電子液壓復合多模式轉向模塊車和機械拉桿轉向模塊車。兩種車自身、相互之間都可以實現拼接。

(1)單車多通道協調電液比例控制

多通道協調電液比例控制系統在航天、航空、航海等許多行業都有十分重要的用途。該系統一般由電液比例作動器、系統監控管理計算機(上位機)、多通道協調控制機(下位機)、電液比例放大器、液壓源及其檢測控制機和應變測試子系統組成。

如液壓載重車的液壓系統,當液壓載重車在行進中,由于載荷和路面變化,以及轉向運動,各個輪胎所受的力也不是恒定的,是隨時變化的,所以,閉式系統同時對多個液壓馬達和液壓缸進行供油,而供油流量可能都不相同,這就要求LS將這些信息反饋給微電控制系統時,微電控制系統能夠反饋到液壓系統,使其能夠協調各個通道流量,以達到執行機構的同步性、穩定性以及其他動、靜特性,以及使系統滿足機動性、可靠性和安全性等要求。

(2)多車協同控制技術

同步作業如圖2?24。液壓載重車的組合拼接既可以通過機械剛性連接,也可以通過一個控制器控制多臺液壓載重車實現液壓載重車的軟連接。機械剛性連接采用機械方式實現同步,而采用軟連接方式則需要每臺液壓載重車的控制精度較高,通過傳感器檢測各車的位置變化,采用控制器控制所有液壓載重車協同工作。目前國內普遍采用機械剛性連接方式組合拼接,軟連接方式還有待進一步研究。

四、故障診斷與可靠性技術

1.常規故障診斷

液壓載重車安裝有多種液壓和電氣傳感器,實時監控系統運行情況,在某一子系統出現故障時給出警告提示,根據面板報警燈、報警提示音及屏幕文字提示可以及時判斷系統故障,為操作人員及時排除故障提供可靠依據。主要故障模式如下:

① 轉向不到位將給出故障報警和提示,轉角誤差達到一定值時將自動停車;

② 驅動輪轉速異常將給出故障報警和提示,誤差達到一定值時將自動停車;

③ 承載狀態實時監測和顯示,當出現偏載時將給出報警和提示,偏載量達到一定值時將自動停車;

④ 車體水平度狀態實時監測和顯示,當出現嚴重偏斜時將給出報警,偏斜量達到一定值時將自動停車;

⑤ 在遙控系統傳輸故障情況下自動停車;

⑥ 發動機及液壓系統故障時給出明確的故障提示,故障級別達到停車要求時自動停車。

2.遠程實時故障診斷

液壓載重車主要工作在惡劣的野外條件下,引發故障的因素和出現故障的機會也比較多,而這些系統出現故障,因為處理不及時,會導致巨大的經濟損失及嚴重的安全后果。基于上述原因,研究并實現快速、準確、高效的遠程實時故障診斷控制系統是非常必要的。

3.使用油液在線檢測技術

利用油液在線或離線健康檢測是實現液壓載重車健康控制的重要手段,液壓油要保證:合適的黏度,良好的黏溫特性,良好的潤滑性(抗磨性),良好的抗氧化性,良好的抗剪切性,良好的防銹和防腐蝕性,良好的抗泡沫性和空氣釋放性,良好的抗乳化性和水解安定性及對密封材料的適應性。

油液清潔度差會引起液壓元件損壞、系統運行異常,直至液壓載重車剛度降低、性能異常、泄漏量大。油液的性能、質量、壽命決定了設備的使用可靠性和使用壽命。