轮式摊铺机前轮电控辅助驱动改进方案(图)

轮式摊铺机前轮辅助驱动依靠安装在左、右后轮上的压力传感器控制电液比例溢流阀，从而改变恒压变量泵输出压力，使得前轮辅助驱动马达的扭矩发生变化。由于施工过程路况复杂，后轮负载变化频繁，与地面的摩擦系数也在不断变化，经常引起后轮打滑。一旦后轮打滑，压力传感器发出的信号就变小或没有，前轮也就不能辅助驱动，从而失去了前轮应当承担的辅助驱动作用，造成摊铺机带载工作能力下降。本文就改进前轮辅助驱动，防止后轮打滑，使整机驱动性能平稳可靠的电控方案进行解读。

1.前轮辅助驱动电控原理

前轮辅助驱动的电控部分由速度传感器、转向传感器与压力传感器、控制器构成，通过程序自动控制前轮驱动。其原理如图1所示。

前驱动轮电控原理

2.前轮辅助驱动的控制

前轮辅助驱动（控制流程见图2）通过速度传感器、转向传感器和压力传感器，实时采集摊铺机工作的行驶速度信号、转向角度信号和负载压力信号，并传送给控制器；转动行驶速度给定电位器旋钮进行工作行驶，控制器根据此时的工作行驶速度信号，对照工作行驶速度与前轮驱动恒压变量泵脉宽值的曲线关系（见图3），得到预输出脉宽值X1；控制器根据左、右工作速度及转向角度信号判断后轮打滑后，给出前轮驱动预输出脉宽值X2；控制器根据负载压力信号判断负载加大后，给出前轮驱动预输出脉宽值X3；控制器对X1、X2、X3进行比较，取最大脉宽值作为前轮驱动的最终脉宽值，输出给电液比例溢流阀，进而改变恒压变量泵的输出压力，使前轮驱动马达扭矩随之发生变化。

前轮辅助驱动控制流程

工作行驶速度与前轮驱动变量泵脉宽值曲线关系

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3.前轮驱动预输出脉宽值

(1)绘制行驶速度与脉宽值曲线

测试前应将摊铺机停在较平坦的路面上，把发动机转速升到额定转速，并将熨平板挂好，准备在工作挡行驶。

获得前轮驱动变量泵起步最小脉宽值：将行驶速度给定电位器转动到零，推操作手柄向前，多次给定前轮驱动变量泵脉宽值，观察前轮，直到前轮刚开始打滑，此时所给的脉宽值为前轮驱动变量泵起步最小脉宽值X1a ；

获得各挡位前轮驱动变量泵的脉宽值：转动行驶速度给定电位器旋钮，在0~Nmax m/min(工作挡最大速度)选取若干整数速度点Nx，推动行驶手柄向前，当速度达到给定速度时，分别给出前轮驱动脉宽值Xn，观察前轮刚开始打滑时的脉宽值，即为此时行走速度Nx所对应的前轮驱动变量泵脉宽值Xn。

绘制工作行驶速度与前轮驱动变量泵脉宽值曲线时，以行驶速度Nx为横坐标，以前轮驱动变量泵脉宽值Xn为纵坐标，将各速度点所对应的前轮驱动变量泵脉宽值在坐标上标示，然后绘制多折线的曲线（保证各点在折线上或尽量靠近折线），并分别找出各折线2端点所对应的速度（NX-1、 NX-2）及脉宽值（Xn-1、 Xn-2）。根据公式 ⑴ 和 ⑵ 计算得出A、B，则工作行驶速度与前轮驱动变量泵脉宽值曲线关系示意图为多折线（见图3），各折线上前轮驱动脉宽值与速度的关系为Xn=A×NX+B，计算所得为前轮驱动预输出脉宽值X1。

Xn-1=A×NX-1+B ………… ⑴

Xn-2=A×NX-2+B ………… ⑵

(2)转向时前轮驱动预输出脉宽值的判定

转向时左、右半径计算方法如图4所示，从左、右行驶速度及转向角度即可判断后轮打滑给前轮驱动预输出脉宽值。

转向时左、右后轮转向半径比值获得方法：转向时，根据转向角度、前后轮距离和左、右后轮距离，计算得出左、右转向半径R左和R右；向左转，转向半径比K1=R1左/R1右，向右转，转向半径比K2=R2左/R2右；

根据左、右行驶速度及转向角度判断后轮是否打滑：左、右速度比M＝N左／N右。向左转时，当F×K1﹤M﹤E×K1则判定后轮打滑；向右转时，当      F×K2﹤M﹤E×K2，则判定后轮打滑。其中E﹥1，F﹤1，由实测决定，以机器平稳工作为前提，可取E=1.1，F=0.9。当一边速度为零，另一边行走，则认为打滑。

若判定后轮打滑，则给出前轮预输出脉宽值X2=前轮驱动变量泵最大脉宽值，否则，X2=X1a 。

(3)负载加大时前轮驱动预输出脉宽值的判定

根据左、右后轮负载压力信号，判断负载加大时给出的前轮驱动预输出脉宽值方法如下：

左、右后轮分别有高、低压压力开关，当任一边高压压力开关给信号，则前轮预输出脉宽值X3=前轮驱动变量泵最大脉宽值；当两个低压压力开关均没信号， 则X3=X1a ；

低压压力开关信号主要用作控制脉宽值增加的速度，若装配模拟量压力传感器，则脉宽值随压力变化线性增减。

按上述计算，将预输出脉宽值X1、X2、X3比较，取最大值作为前轮脉宽值。控制器在△T时间内，比较现在脉宽值与前次扫描的脉宽值的变化，进行插补计算，使得输出的脉宽值成阶梯式的增加或减小，以保证前轮驱动的平稳。

转向时左右半径计算示意图

脉宽值通过控制器输出给前轮驱动电液比例溢流阀线圈，由于脉宽值与电液比例溢流阀线圈上的电压值成线性关系，电压值变化将引起电液比例溢流阀线圈上电流值变化，改变恒压变量泵的排量，进而改变恒压变量泵的输出压力，从而自动控制前轮驱动马达扭矩的变化。

利用轮式摊铺机的行驶速度给出不同的预驱动力，同时当后轮打滑时增大前轮驱动力，并根据负载情况及工况自动控制前轮驱动力，增强了摊铺机的带载工作能力，减少了后轮打滑的可能，使整机驱动性能平稳可靠。(作者地址：湖南省长沙市经济技术开发区三一工业城  三一重工股份有限公司路面机械研究院液控所  410100)