双钢轮压路机低速挡行走时防打滑的一种控制方法

向 亮 ，边臻涛

（武昌工学院智能制造学院，湖北 武汉 430065）

0 引言

国内工程机械行业在国民经济中占据较重要的地位，而振动压路机是工程机械主要机型之一，在现代机械施工中占有重要地位。振动压路机作业时，利用其自身重力和振动作用压实农业领域、工业领域等的各种建筑和筑路材料。振动压路机常用于压实各种非黏性土壤、碎石、碎石混合料以及沥青混凝土等，是公路、机场、海港、堤坝、铁路等领域的建筑和筑路工程必备的压实设备[1-7]。双钢轮压路机是一种主要用于压实沥青混凝土路面的机械，如图1所示，其采用铰接式车架、液压行走系统、液压振动系统、全液压转向系统，一般具有两种振频、两级振幅，以适应于不同厚度铺层和各种材料的压实。

图1 双钢轮压路机

随着液压技术的不断发展、液压组件可靠性的不断提高以及液压传动零部件成本的降低，振动压路机已逐渐采用全液压传动技术。全液压传动技术在振动压路机上的应用，不仅大大减轻了操作人员的工作强度，而且使整机性能有了很大的提高。随着液压传动的兴起，越来越多的双钢轮压路机开始使用双排量的液压马达来驱动压路机行走。双钢轮压路机在使用低速挡爬坡时，由于整机重心下移，行驶方向上的前轮附着力减小，很有可能出现该轮打滑的情况；双钢轮压路机在泥泞路段使用低速挡行走时，也容易出现打滑的情况，因此实现防打滑具有重要的现实意义。

1 行驶速度情况

如今双钢轮压路机普遍采用双排量马达，马达在使用大排量时可以提供较大的驱动扭矩但车速较低，在使用小排量时可以提供较高的车速但驱动扭矩小。高速挡一般前后钢轮都是小排量，而在爬坡或者泥泞路段行驶时，前后钢轮一般都是采用大排量[1,6-10]。

2 自动防打滑的方法

双钢轮压路机在使用低速挡爬坡时，由于整机重心下移，行驶方向上的前轮附着力减小，很有可能出现该轮打滑的情况。本文研究了一种自动防打滑的控制方法，双钢轮压路机在低速挡行驶出现打滑时，无需人工操作，能自动减小打滑钢轮马达的排量，稳定液压系统压力，使非打滑钢轮马达获得足够的驱动力，从而实现防打滑。

2.1 控制系统组成

双钢轮压路机低速行驶防打滑的控制系统主要由变量柱塞泵、双排量马达、速度传感器、控制器等部件组成。

速度传感器安装在两个钢轮上，位置如图2所示，用于检测压路机两个钢轮的行驶速度，判断钢轮行驶速度的快慢，同时又能间接判断钢轮是否打滑，在检测到钢轮打滑后，将该打滑钢轮马达排量调成小排量，以稳定液压系统压力，使非打滑钢轮马达获得足够的驱动力，从而实现防打滑。两个钢轮行驶速度的快慢判断方法：通过两个速度传感器采集到的数据，进行实时对比分析，可以知道是前轮速度快，还是后轮速度快，速度相差多少。间接判断钢轮是否打滑的方法：将采集到的前后两个钢轮的速度进行对比，比如前钢轮速度比后钢轮速度快很多，此时，就认为前钢轮正处在打滑状态。

图2 速度传感器安装位置

2.2 防打滑的控制方法

A轮、B轮的定义：将双钢轮压路机的前车架（装驾驶室的车架）上安装的前钢轮定义为A轮，将双钢轮压路机的后车架（装发动机的车架）上安装的后钢轮定义为B轮。钢轮A轮、B轮示意图如图3所示。

图3 钢轮A轮、B轮示意图

防打滑控制方法的流程图如图4所示。双钢轮压路机在使用低速挡行驶时，开始监控两钢轮的速度差，阈值设置为两钢轮中速度较低的钢轮速度的5%，若超过阈值，且持续2 s，即两钢轮的速度差大于低速度钢轮速度的5%，且A轮的速度比B轮快，则判定高速度钢轮A打滑，即前轮打滑。则将高速度钢轮A的驱动马达置于小排量，稳定液压系统压力，使非打滑钢轮马达获得足够的驱动力；直到两钢轮的速度差低于阈值，且持续3 s，则认为已经解决了钢轮A的打滑问题；再将钢轮A的小排量改为大排量，此时的状态又回到了双钢轮压路机没有出现打滑问题，正常低速挡行驶，同时系统实时监控两钢轮速度差，持续这个控制循环过程。

图4 防打滑控制方法的流程图（前轮）

同理，如图5所示，双钢轮压路机在使用低速挡行驶时，开始监控两钢轮速度差，阈值设置为两钢轮中速度较低的钢轮速度的5%，若超过阈值，且持续2 s，即两钢轮的速度差大于低速度钢轮速度的5%，且B轮的速度比A轮快，则判定高速度钢轮B打滑，即后轮打滑。则将高速度钢轮B的驱动马达置于小排量，稳定液压系统压力，使非打滑钢轮马达获得足够的驱动力；直到两钢轮的速度差低于阈值，且持续3 s，则认为已经解决了钢轮B的打滑问题；再将钢轮B的小排量改为大排量，此时的状态又回到了双钢轮压路机没有出现打滑问题，正常低速挡行驶，同时系统实时监控两钢轮速度差，持续这个控制循环过程。

图5 防打滑控制方法的流程图（后轮）

3 结语

本文研究了一种双钢轮压路机自动防打滑的方法，通过双钢轮压路机前后钢轮驱动马达上的速度传感器实时检测速度，并将两个速度传感器采集到的数据进行对比，判定某钢轮打滑后，自动减小打滑钢轮驱动马达的排量，稳定液压系统压力，来为非打滑钢轮马达提供足够的驱动力，从而实现防打滑功能。通过此控制方法，双钢轮压路机在低速挡行驶过程中出现打滑时，无需人工操作，控制系统能够迅速反应，使压路机恢复正常行驶状态，避免压路机停滞不前或损坏驱动马达，甚至损坏路面。