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| 推土机极限载荷控制系统的探讨 | |
| 西安公路交通大学 张志友 | |
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摘要 在推土机作业过程中,急剧变化的外部阻力常常会使发动机转速下降或者使机器滑转率上升,进而导致工作状况恶化.本文提出了一推土机极限荷载自动控制系统,该系统可以根据机器的工作状态自动调整铲刀的切削深度,从而保证推土机始终工作于生产率最高的状态.
关键词:极限载荷 经济转速 滑转率
1 问题的理出
目前,在推土机设计过程中,发动机的匹配一般遵循下列原则:
(1)由发动机最大扭矩决定的最大有效牵引力Pmax应在感动由地面附着条件决定的最大有效牵引力Pφ,即
Pmax>Pφ （1）
(2)由发动机额定功率决定的有效牵引力PNH应等于由行走机构额定滑转率决定的有效牵引力PηH，即
PNH=PηH （2）
从理论上讲，由于这种设计方案既充分发挥了机器的功率，又能保证发动机不息火，使 机器能持续正常工作。因而在没有载荷控制系统的条件下，这种设计方法无疑是正确的。但是，机器 的实际工况是千变万化的，而这种设计方法在实际设计过程中只能选一种典型工况进行。当机器实际作业工况与设计工况发生偏离时，推土机将不能充分发挥其作业能力。主要有以下几种情况：
（1）当推土机 工作场地的附着性能高于设计工况的附着性能时，如果机器的外部工作阻力P 大于发动机额定功率决定的有效牵引 力PNH ，则发动机转速将会显著降低，引起功率下降、油耗上升、生产率降低。尤其是当机器使用到接近在大修期限时，由于发动机的性能变差，这种现象将更加明显。
（2）当推土机作业场地的附着性能低于设计工况的附着性能 时，如果机器的外部工作阻力大于由行走机构额定滑转率决定的牵引力 时，机器的滑转率将会急剧上升甚至全 滑转，此时机器的作业速度大为减小，生产率大大降低。这种情况在机器实际作业过程中频繁出现，除了由于设计中 这一原因钊，还有以下两个原因：一是机器在作业过程中由于地面的不平整及履带接地比压的不均匀将导致机器的附着性能变差：另一个原因是机器要受到一个垂直向上的切土分力，铲土过程中，这一分力使推土机实际附着重量减少，附着性能变差，滑转率增大。
（3）在目前使用的推土机上，为了充分发挥机器的生产能力，操作人员经常根据发动机转速和滑转情况来升降铲刀，以改变机器的工作状况，提高生产率。但这种凭司机的感觉来调节机器工作状态的方法不仅加大了司机的劳动强度，而且有很大的随意性，因为人的直觉不时可能精确感知发动机转速和机器滑转率，而且即使经验十分丰富的操作人员，也有一个反应过程。
本文提出的推土机负载控制系统是利用现代技术寻解决这一问题进行的探讨。
2 极限载荷自动控制系统工作原理
推土机极限革荷自动控制系统是一种安装在推土机上的电液控制装置，该装置可根据所测的发动机转速及行走机构滑转率自动升降铲刀进而控制机器的外部载荷，使其不超过由发动机最低经济转速决定的最大或由行走机构允许滑转率决定的最大载荷。本文为了叙述方便，将上述两种最大载荷统称为极限载荷。文中所提到的发动机最低经济转速为本控制系统的一个设定参数，取值应根据推土机工作的另一个设宴到达数，其最佳取值应根据推土机工作现场的附着性能而定。
图1是推土机极限载荷自动控制系统液压部分工作原理图。该系统仅在推土机原有的手动操纵系统的基础上接入了两只电磁阀和一个单向阀，其动作过程如下：在机器尚未超载时，系统的工作泵与未装该系统时完全一样；当液压自由式锁死于中位工作时，若系统超载，控制系统使封位阀换向，液压缸上腔则通过封位阀向油箱回油，提升铲刀。当铲刀在下降过程中机器超载时，控制系统将下位阀换向，提升铲刀。考虑到电磁换向阀在自动控制过程中频繁动作的要求，该 电磁阀应以选 用快速动作阀为宜，不难看出，该控制系统仅在机器超载时才起作用，在未超载时，推土机完全维持原有工作状态。
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