基于侧装式整装自卸车的机电液控制系统设计

王峰

摘要： 侧装式整装自卸车是一种机动高效的集装化运输、装卸的车辆，机动性好，主要用于港口、车站、货场等场所完成集装箱的装卸及运输作业。其用途广泛，设备利用率高，采用先进的电比例控制和吊臂同步运动技术，使集装箱吊装平稳，通过吊架动作，确保整机动作运行流畅，具有微动性能好，控制精准等优点。

Abstract： Side-mounted self-loading and unloading military vehicle is a kind of maneuvering and efficient containerized transportation， loading and unloading vehicle， which is mainly used for the loading and unloading and transportation of container in places such as ports， stations and freight yard because of its good mobility. Its use range is wide and its equipment utilization is high. It uses advanced electrical proportional control and boom synchronous motion technology， so the container hoisting is smooth， the action is smooth through the hanger， and it has good micro-performance and precision control.

关键词： 自装卸；液压系统；机电液控制

Key words： self-loading and unloading；hydraulic system；electrical and hydraulic control

中圖分类号：TH242 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0088-02

1 概述

本文详细介绍了侧装式整装自卸车的机电液控制系统设计，可实现装卸标准6米方舱并运输，到达工作地点后，还能快速自动将设备方舱卸至指定位置。同时该机电液控制系统可根据客户需求，装卸不同规格的空箱或满箱集装箱或其它货物的自装卸，系统采用先进的电比例控制和吊臂同步运动技术，使集装箱吊装平稳，大大提高了其可靠性和稳定性[1]。

2 总体方案

本系统主电源采用380VAC三相供电方式，以高性能液压控制器作为主控制部件，通过对上下支臂的角度传感器的实时检测，驱动上、下支臂的液压油缸按预定的角度方向同步运动，从而达到系统的侧装卸，可以充分实现系统的技术要求，并获得平滑精确的翻转折叠运动控制过程。

3 系统硬件设计

系统在硬件设计上，选用三一重工专用液压控制器SEHC-283A-03为核心主控制单元，通过与人机界面（按键、指示灯）、侧装卸机构、角度传感器以及装卸液压子系统相连接，构成了完整的侧装卸机电液控制系统。电气控制系统的工作原理是I/O模块采入来自吊臂角度传感器的四路模拟量输入信号，CPU通过循环实时调用这些数据，经过处理后输出4路PWM（脉宽调制）信号到电液比例控制阀的先导电磁阀，直接控制主阀的开启度，从而控制油缸的速度。同时，经过模/数转换后电磁阀的电流反馈信号经过CPU处理反馈到PWM上，使电磁阀的动作精度提高。比例控制阀和角度反馈信号构成闭环控制系统，在运动过程中自动控制前、后吊臂的运动轨迹和同步精度[2]。控制系统硬件设计框图如图1所示。

控制系统硬件系统网络拓补图如图2所示。

4 控制柜及手控盒布局设计

控制柜设计采用常规控制柜的结构布局，在器件选型上考虑所选器件均应符合高、低温环境使用要求，其主要组成包括：DC电源模块、电源滤波器、继电器模块、控制器模块等。伺服控制系统控制柜的人机界面及内部布局如图3所示。

操作面板可以完成自装卸机构的摆腿收放、水平伸缩以及垂直腿收放运动，当发生异常情况或者控制系统失灵时或主控制器异常，主控系统无法及时控制自拆卸机构，可直接使用液压自拆卸手动功能使其系统正常工作。

5 液压系统设计

液压系统设计主要由前起重装置回路系统和后起重装置系统组成；起重装置系统回路主要包括由上臂油缸、下臂油缸、支腿伸缩油缸、摆腿变幅油缸及垂直油缸。系统采用电磁比例阀控制各个油缸的动作；主阀采用电磁比例多路换向阀，集成度高。采用两套相互独立的双回路定量开式回路[3]。油泵选用双流量泵，该油泵提供相同流量的高压油，使两套吊臂的运动保持同步。

为保证各执行机构动作的平稳性和安全性，在各自的执行机构上安装有相应的平衡阀和液压锁。主控阀组是自卸车液压系统的控制元件，采用电液比例多路换向阀， 阀芯机能为卸荷恒压力系统。通过主控阀组的操作可使油流方向改变，从而完成油缸停和缩的动作。该阀还带有应急操纵手柄。当电路出现故障，不能操纵各机构时，可用手动应急操纵杆，将集装箱卸到地面。

6 软件系统设计

为方便系统的全面监视与操控，本系统选配了一面“4.3”显控屏，它可以灵活地以软件添加的方式，设计出方便、直观的控制系统的人机操作界面，完成对于系统工作的关键性参数的监控。采用可编程的显控屏来完成这部分工作的最大优势在于：当这些监控界面要求在改动调整时，并不会影响面板的格局。并且，图形化和文本的直观显示，在人机交互的友好性、直观性方面，显然是“硬”面板所无法比拟的。

7 自装卸机构结构设计

侧装式整装自卸车的装卸功能主要由自装卸机构实现，前、后自装卸机构为对称结构，主要由上臂、下臂、固定支腿、活动支腿、吊臂总成、抗倾覆摆腿、垂直撑腿及起重吊具等部件组成。各结构件均采用高强度钢（HG70）焊接而成，吊臂和支腿为抗扭转箱型截面结构，承载能力强。设计过程中采用铰点优化技术、有限元分析计算对整体结构进行优化设计，保证了结构件的强度和刚度[4]。自装卸机构结构设计布局如图4所示。

8 结束语

基于侧装式整装自卸车的机电液控制系统具有一定的使用价值，而且自动智能化程度高、可靠性高。同时系统还具有可扩展性，通过现场总线CAN网络接入显控屏，可以相互无缝地整合成为一个高效的监控系统。具有操作简单、可靠、抗干扰性强、通用及易扩展性等优点。并且具有十分卓越的品质和性能价格比。在软件设计上、以完全结构化、模块化的风格来规划、编制软件，采用十分直观清晰的文本语言来设计软件，易读易懂，十分便于将来的硬、软件维护。可以出色的满足自卸机构机电液一体化系统的设计要求。

参考文献：

[1]孟祥德，詹隽青，杨丹，李立.PLC在液压控制自装卸系统中的应用[J].起重运输机械，2007（7）.

[2]苏欣平，张汝雷，张亚昆，刘欢.重型汽车自装卸平台的设计[J].液压与气动，2009（4）.

[3]李国雄.车载液压起重尾板的功能和结构特点[J].物流技术，2003（6）：32-33.

[4]童康祥.整体自装卸汽车结构特点及其应用概况[J].运输车辆，1998（2）.endprint