砂浆车液压调平系统设计与控制

　　为了提高砂浆车计量的准确率,在计量之前,必须先进行平台的调平。平台由车体底盘支撑,该系统以汽车轮胎为软基准面,采用单向调平和多点调平相结合调平方法,通过传感器复合探测消除软基准抖动的影响,开发出高性能的液压实时调平系统,同时还开发了自动化的成品料液压垂直悬挂系统和防摆系统以及搅拌缸液压开启系统。自动调平的实现是用电气控制系统和液压系统在PLC的控制下,成为一个有机的整体,协调、高效、准确地运行。作者使用了水平传感器,分别检测前后和左右的倾斜度,而每个油缸支腿的升高都可能引起它们的变化,因此从控制系统来看,这是一个多输入多输出的强耦合的动态过程。

　　砂浆车平台应该满足以下要求:

　　(1)调平后,集装箱体由4条油缸支撑并与车体脱离,见图1;　　

　　(2)调平过程应在短时间内完成,并满足精度指标的要求;

　　(3)平台调平后,应进行锁定以保证平台的状态至少1 h不变。

　　为了提高砂浆车的计量精确性(见图2),开发了PLC控制的自动调平系统,这种系统调平时间短,调平精度高,操作简单可靠,对提高砂浆车计量的准确性具有重大意义。

　　1　砂浆车调平传动系统的工作原理

　　根据液压系统设计理论[1-2],该系统采用定量开式液压系统(见图3),选用的液压泵流量为36·5 L/min,工作压力为25MPa,驱动功率为11 kW。该液压系统要实现4个功能:

　　(1)平台的调平;

　　(2)卸料门油缸的开启和关闭;

　　(3)成品料斗的举升和下降;

　　(4)成品料斗在升降过程中的防摆。

　　液压系统的原理图如图3所示,电机启动时,带动液压泵1转动,液压泵通过吸油滤清器从油箱中吸油,通过三位四通换向电磁阀分别给调平系统和卸料门油缸、料斗升降油缸供油。当电磁阀在2YA端时,给卸料门、料斗升降油缸供油;当电磁阀在1YA端时,给调平系统供油。当电液比例多路换向阀的b位接通,油缸下降; a位接通,调平油缸上升,多次换向,进行调平。电磁铁的动作顺序如表1所示。

　　2　调平系统的控制过程

　　2·1　四点式平台的调平方法

　　图4是4点式承载平台和水平传感器的安装示意图。采用4个垂直油缸来支撑集装箱,这种支撑形式稳定性好,抗颠覆能力强。水平传感器与平台的一条对角支点连线平行安装。平台有4个支点,平台重心不在两水平传感器交叉点上。

　　图5为承载平台俯视图方向的信号,它们是与水平倾角在一定范围内成近似线性关系、极性同倾斜方向有关系的模拟直流电压信号。Ⅰ-Ⅲ值为正时,表明Ⅰ方向为高;Ⅰ-Ⅲ值为负时,表明Ⅲ方向为高。同理Ⅱ-Ⅳ为正,表明Ⅱ方向为高,反之则Ⅳ方向为高。由此可判断,当Ⅰ-Ⅲ值小于0,Ⅱ-Ⅳ值大于0时,支撑腿1为最高点;Ⅰ-Ⅲ值小于0,Ⅱ-Ⅳ值小于0时,支撑腿2为最高点;Ⅰ-Ⅲ方向值大于0,Ⅱ-Ⅳ值小于0时,支撑腿3为最高点;Ⅰ-Ⅲ值大于0,Ⅱ-Ⅳ值大于0时,支撑腿4为最高点。若承载平台的Ⅰ-Ⅲ和Ⅱ-Ⅳ值调节成水平状态,即输出都为0,则可认为承载平台已处于水平状态。