沙土压实中液压全驱单钢轮振动压路机滑转研究

黄杰+赵新民

摘 要：针对沙土压实中液压全驱单钢轮振动压路机的打滑问题，在分析行走驱动系统特性和打滑原因的基础上，提出了改变前后轮驱动马达排量比以调整牵引力的防滑转控制策略，开展了沙土压实作业电子抗滑转试验研究。结果表明：在驱动轮滑转率超限时，通过电子防滑转系统自动调节前后轮马达排量比可充分利用地面附着条件，避免打滑。

关键词：防滑转；液压全驱；振动压路机；牵引力

中图分类号：U415.52 文献标志码：B

0 引 言

由于沙漠地区公路建设材料的缺乏及对工程造价的考虑，公路路基的填筑必然要大量采用风积沙。风积沙的粒径组成主要分布在0.075～0.5 mm范围内，具有颗粒细、无粘性、内摩擦力小、压缩性小、天然含水量小、保水性差等特性，使得沙土的抗剪强度较低，同时沙土在载荷作用下易变形产生塑性流动[1]，在外力作用下易推移、涌动，不易形成整体结构。沙土在振动压实作用下易被液化，这对压实是有利的，但是对压实机械的牵引性能是非常不利的。大量试验结果表明，驱动轮在松软土壤上的下陷量是随着滑转率的增加而增大的，并且常常由于动态下陷量过大而最终使车辆丧失通过能力[23]。因此，压路机在压实沙土时易打滑，牵引性能无法正常发挥，从而影响行驶或作业进程。

即使牵引性能良好的液压全驱单钢轮振动压路机在沙土地区进行压实作业时，由于前后轮结构形式、附着系数、驱动条件以及机重在前后轮重量分配比例的差异，某个轮子也会因附着条件较差而出现滑转，无法正常压实。在高滑转率时，压路机常常还会产生一种较强烈的自激振动，即振动轮跳跃现象，轮下土壤沿纵向发生剪切流动破坏，铺层材料将被振松，降低了压实质量。本文在分析液压全驱单钢轮振动压路机驱动性能的基础上，针对前后轮均采用变量马达的压路机在沙土压实过程中的打滑问题，给出了前后轮滑转率控制范围，建立了电子抗滑转方案并进行试验验证，通过电子防滑转系统自动调节前后轮驱动马达排量比，有效避免打滑现象。

1 液压全驱振动压路机驱动系统分析

1.1 液压全驱单钢轮振动压路机驱动机制

压路机驱动轮滑转的实质是输出的牵引力大于地面所能提供的附着力。当前后轮采用定量马达驱动的压路机一个驱动轮发生打滑时，系统流量会全部流到打滑的驱动轮上，使压路机丧失驱动能力，不能满足复杂多变的工况需求。因此进一步提高压路机牵引性能避免打滑还需采用变量马达。

1.2 液压全驱单钢轮振动压路机附着力

牵引力所能达到的最大值由行走液压系统的输出特性决定。车轮能否产生驱动力或产生多大的驱动力取决于附着力。

2 电子自动防滑控制策略

在驱动力矩的作用下，驱动轮在地面上滚动时，车轮与地面的接触面上会产生微小滑转，相应的地面上也会产生抗滑转反力，这些抗滑转反力的水平合力就是切线牵引力 PK（即牵引力）。轮式车辆

压路机为保证压实均匀性，碾压速度和振动频率必须恒定，因此压路机的滑转率控制是以最大程度利用地面附着条件，调整前后轮牵引力输出来避免打滑。

全驱单钢轮振动压路机在行驶或者压实工况下，地面特征、爬坡角、滚动阻力系数与附着系数都是随机变化的，要使牵引力随行驶条件的变化不出现打滑并且保证前后轮行驶速度不变，最有效的途径就是以控制驱动轮的滑转率。当某个驱动轮滑转率超限后，在给定牵引力变化梯度下，电子防滑系统计算出调节值，减小牵引力输出，同时计算出前后轮驱动马达排量比加大附着条件好的驱动轮马达排量，使前后轮牵引力与地面附着力相匹配，避免打滑，并确保压路机行驶速度稳定不变。大量经验数据及试验均表明，轮胎与地面滑转率超过20%后，牵引力的小幅增大都将导致滑转率的急剧增大。综合考虑，滑转率控制的上限值可选为20%

3 电子防滑转的试验研究

试验地面为松散沙土，坡度为10%，压路机为18 t液压全驱单钢轮振动压路机，后轮为驱动桥传动。碾压过程中，在未开启防滑转控制系统情况下振动轮发生打滑；在开启电子防滑转控制系统后，打滑现象得到有效控制。电子防滑转控制过程中发动机转速、液压系统压力、振动轮理论速度和实际速度、前后驱动轮马达排量比变化曲线。

4 结 语

参考文献：

[1] 陈 雯.约束沙土流动提高车辆沙地牵引通过性研究[J].汽车研究与开发，1996（6）：2224.

[2] 杨士敏，何 波，邵建波.沙漠土壤压实关键技术及压实设备[J].筑路机械与施工机械化，2006，23（5）：5557.

[3] 方传流，庄继德，王庆年.刚性驱动轮在沙土上的滑转[J].古林工业大学学报，1990，20（1）：4147.

[4] 吴小丰，宋鹏飞.液压全驱单钢轮压路机沙土作业的打滑分析[J].筑路机械与施工机械化，2013（12）：6669.

[5] 易小刚，焦生杰，刘正富，等.全液压推土机关键技术参数研究[J].中国公路学报，2004（2）：120123.

[6] 杨人凤，曾家勇，林 冬.风积沙压实机理及压实性[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（4）：2226，33.

[7] 林 涛，王 欣，焦生杰，等.平地机变动率节能控制技术研究[J].中国公路学报，2012，25（6）：154158.

[责任编辑：杜敏浩]endprint

摘 要：针对沙土压实中液压全驱单钢轮振动压路机的打滑问题，在分析行走驱动系统特性和打滑原因的基础上，提出了改变前后轮驱动马达排量比以调整牵引力的防滑转控制策略，开展了沙土压实作业电子抗滑转试验研究。结果表明：在驱动轮滑转率超限时，通过电子防滑转系统自动调节前后轮马达排量比可充分利用地面附着条件，避免打滑。

关键词：防滑转；液压全驱；振动压路机；牵引力

中图分类号：U415.52 文献标志码：B

0 引 言

由于沙漠地区公路建设材料的缺乏及对工程造价的考虑，公路路基的填筑必然要大量采用风积沙。风积沙的粒径组成主要分布在0.075～0.5 mm范围内，具有颗粒细、无粘性、内摩擦力小、压缩性小、天然含水量小、保水性差等特性，使得沙土的抗剪强度较低，同时沙土在载荷作用下易变形产生塑性流动[1]，在外力作用下易推移、涌动，不易形成整体结构。沙土在振动压实作用下易被液化，这对压实是有利的，但是对压实机械的牵引性能是非常不利的。大量试验结果表明，驱动轮在松软土壤上的下陷量是随着滑转率的增加而增大的，并且常常由于动态下陷量过大而最终使车辆丧失通过能力[23]。因此，压路机在压实沙土时易打滑，牵引性能无法正常发挥，从而影响行驶或作业进程。

即使牵引性能良好的液压全驱单钢轮振动压路机在沙土地区进行压实作业时，由于前后轮结构形式、附着系数、驱动条件以及机重在前后轮重量分配比例的差异，某个轮子也会因附着条件较差而出现滑转，无法正常压实。在高滑转率时，压路机常常还会产生一种较强烈的自激振动，即振动轮跳跃现象，轮下土壤沿纵向发生剪切流动破坏，铺层材料将被振松，降低了压实质量。本文在分析液压全驱单钢轮振动压路机驱动性能的基础上，针对前后轮均采用变量马达的压路机在沙土压实过程中的打滑问题，给出了前后轮滑转率控制范围，建立了电子抗滑转方案并进行试验验证，通过电子防滑转系统自动调节前后轮驱动马达排量比，有效避免打滑现象。

1 液压全驱振动压路机驱动系统分析

1.1 液压全驱单钢轮振动压路机驱动机制

压路机驱动轮滑转的实质是输出的牵引力大于地面所能提供的附着力。当前后轮采用定量马达驱动的压路机一个驱动轮发生打滑时，系统流量会全部流到打滑的驱动轮上，使压路机丧失驱动能力，不能满足复杂多变的工况需求。因此进一步提高压路机牵引性能避免打滑还需采用变量马达。

1.2 液压全驱单钢轮振动压路机附着力

牵引力所能达到的最大值由行走液压系统的输出特性决定。车轮能否产生驱动力或产生多大的驱动力取决于附着力。

2 电子自动防滑控制策略

在驱动力矩的作用下，驱动轮在地面上滚动时，车轮与地面的接触面上会产生微小滑转，相应的地面上也会产生抗滑转反力，这些抗滑转反力的水平合力就是切线牵引力 PK（即牵引力）。轮式车辆

压路机为保证压实均匀性，碾压速度和振动频率必须恒定，因此压路机的滑转率控制是以最大程度利用地面附着条件，调整前后轮牵引力输出来避免打滑。

全驱单钢轮振动压路机在行驶或者压实工况下，地面特征、爬坡角、滚动阻力系数与附着系数都是随机变化的，要使牵引力随行驶条件的变化不出现打滑并且保证前后轮行驶速度不变，最有效的途径就是以控制驱动轮的滑转率。当某个驱动轮滑转率超限后，在给定牵引力变化梯度下，电子防滑系统计算出调节值，减小牵引力输出，同时计算出前后轮驱动马达排量比加大附着条件好的驱动轮马达排量，使前后轮牵引力与地面附着力相匹配，避免打滑，并确保压路机行驶速度稳定不变。大量经验数据及试验均表明，轮胎与地面滑转率超过20%后，牵引力的小幅增大都将导致滑转率的急剧增大。综合考虑，滑转率控制的上限值可选为20%

3 电子防滑转的试验研究

试验地面为松散沙土，坡度为10%，压路机为18 t液压全驱单钢轮振动压路机，后轮为驱动桥传动。碾压过程中，在未开启防滑转控制系统情况下振动轮发生打滑；在开启电子防滑转控制系统后，打滑现象得到有效控制。电子防滑转控制过程中发动机转速、液压系统压力、振动轮理论速度和实际速度、前后驱动轮马达排量比变化曲线。

4 结 语

参考文献：

[1] 陈 雯.约束沙土流动提高车辆沙地牵引通过性研究[J].汽车研究与开发，1996（6）：2224.

[2] 杨士敏，何 波，邵建波.沙漠土壤压实关键技术及压实设备[J].筑路机械与施工机械化，2006，23（5）：5557.

[3] 方传流，庄继德，王庆年.刚性驱动轮在沙土上的滑转[J].古林工业大学学报，1990，20（1）：4147.

[4] 吴小丰，宋鹏飞.液压全驱单钢轮压路机沙土作业的打滑分析[J].筑路机械与施工机械化，2013（12）：6669.

[5] 易小刚，焦生杰，刘正富，等.全液压推土机关键技术参数研究[J].中国公路学报，2004（2）：120123.

[6] 杨人凤，曾家勇，林 冬.风积沙压实机理及压实性[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（4）：2226，33.

[7] 林 涛，王 欣，焦生杰，等.平地机变动率节能控制技术研究[J].中国公路学报，2012，25（6）：154158.

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摘 要：针对沙土压实中液压全驱单钢轮振动压路机的打滑问题，在分析行走驱动系统特性和打滑原因的基础上，提出了改变前后轮驱动马达排量比以调整牵引力的防滑转控制策略，开展了沙土压实作业电子抗滑转试验研究。结果表明：在驱动轮滑转率超限时，通过电子防滑转系统自动调节前后轮马达排量比可充分利用地面附着条件，避免打滑。

关键词：防滑转；液压全驱；振动压路机；牵引力

中图分类号：U415.52 文献标志码：B

0 引 言

由于沙漠地区公路建设材料的缺乏及对工程造价的考虑，公路路基的填筑必然要大量采用风积沙。风积沙的粒径组成主要分布在0.075～0.5 mm范围内，具有颗粒细、无粘性、内摩擦力小、压缩性小、天然含水量小、保水性差等特性，使得沙土的抗剪强度较低，同时沙土在载荷作用下易变形产生塑性流动[1]，在外力作用下易推移、涌动，不易形成整体结构。沙土在振动压实作用下易被液化，这对压实是有利的，但是对压实机械的牵引性能是非常不利的。大量试验结果表明，驱动轮在松软土壤上的下陷量是随着滑转率的增加而增大的，并且常常由于动态下陷量过大而最终使车辆丧失通过能力[23]。因此，压路机在压实沙土时易打滑，牵引性能无法正常发挥，从而影响行驶或作业进程。

即使牵引性能良好的液压全驱单钢轮振动压路机在沙土地区进行压实作业时，由于前后轮结构形式、附着系数、驱动条件以及机重在前后轮重量分配比例的差异，某个轮子也会因附着条件较差而出现滑转，无法正常压实。在高滑转率时，压路机常常还会产生一种较强烈的自激振动，即振动轮跳跃现象，轮下土壤沿纵向发生剪切流动破坏，铺层材料将被振松，降低了压实质量。本文在分析液压全驱单钢轮振动压路机驱动性能的基础上，针对前后轮均采用变量马达的压路机在沙土压实过程中的打滑问题，给出了前后轮滑转率控制范围，建立了电子抗滑转方案并进行试验验证，通过电子防滑转系统自动调节前后轮驱动马达排量比，有效避免打滑现象。

1 液压全驱振动压路机驱动系统分析

1.1 液压全驱单钢轮振动压路机驱动机制

压路机驱动轮滑转的实质是输出的牵引力大于地面所能提供的附着力。当前后轮采用定量马达驱动的压路机一个驱动轮发生打滑时，系统流量会全部流到打滑的驱动轮上，使压路机丧失驱动能力，不能满足复杂多变的工况需求。因此进一步提高压路机牵引性能避免打滑还需采用变量马达。

1.2 液压全驱单钢轮振动压路机附着力

牵引力所能达到的最大值由行走液压系统的输出特性决定。车轮能否产生驱动力或产生多大的驱动力取决于附着力。

2 电子自动防滑控制策略

在驱动力矩的作用下，驱动轮在地面上滚动时，车轮与地面的接触面上会产生微小滑转，相应的地面上也会产生抗滑转反力，这些抗滑转反力的水平合力就是切线牵引力 PK（即牵引力）。轮式车辆

压路机为保证压实均匀性，碾压速度和振动频率必须恒定，因此压路机的滑转率控制是以最大程度利用地面附着条件，调整前后轮牵引力输出来避免打滑。

全驱单钢轮振动压路机在行驶或者压实工况下，地面特征、爬坡角、滚动阻力系数与附着系数都是随机变化的，要使牵引力随行驶条件的变化不出现打滑并且保证前后轮行驶速度不变，最有效的途径就是以控制驱动轮的滑转率。当某个驱动轮滑转率超限后，在给定牵引力变化梯度下，电子防滑系统计算出调节值，减小牵引力输出，同时计算出前后轮驱动马达排量比加大附着条件好的驱动轮马达排量，使前后轮牵引力与地面附着力相匹配，避免打滑，并确保压路机行驶速度稳定不变。大量经验数据及试验均表明，轮胎与地面滑转率超过20%后，牵引力的小幅增大都将导致滑转率的急剧增大。综合考虑，滑转率控制的上限值可选为20%

3 电子防滑转的试验研究

试验地面为松散沙土，坡度为10%，压路机为18 t液压全驱单钢轮振动压路机，后轮为驱动桥传动。碾压过程中，在未开启防滑转控制系统情况下振动轮发生打滑；在开启电子防滑转控制系统后，打滑现象得到有效控制。电子防滑转控制过程中发动机转速、液压系统压力、振动轮理论速度和实际速度、前后驱动轮马达排量比变化曲线。

4 结 语

参考文献：

[1] 陈 雯.约束沙土流动提高车辆沙地牵引通过性研究[J].汽车研究与开发，1996（6）：2224.

[2] 杨士敏，何 波，邵建波.沙漠土壤压实关键技术及压实设备[J].筑路机械与施工机械化，2006，23（5）：5557.

[3] 方传流，庄继德，王庆年.刚性驱动轮在沙土上的滑转[J].古林工业大学学报，1990，20（1）：4147.

[4] 吴小丰，宋鹏飞.液压全驱单钢轮压路机沙土作业的打滑分析[J].筑路机械与施工机械化，2013（12）：6669.

[5] 易小刚，焦生杰，刘正富，等.全液压推土机关键技术参数研究[J].中国公路学报，2004（2）：120123.

[6] 杨人凤，曾家勇，林 冬.风积沙压实机理及压实性[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（4）：2226，33.

[7] 林 涛，王 欣，焦生杰，等.平地机变动率节能控制技术研究[J].中国公路学报，2012，25（6）：154158.

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