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【修机】路面铣刨机行走顿挫的原因及改进方法

齐力齐力 发布于 2020-01-08 10:13:44

1.故障现象 我们为某轮式路面铣刨机设计了1款行走液压系统,在整机调试过程中,行走系统出现以下3个问题: 一是行走起步时有顿挫感,行走不够顺畅。 二是控制系统按设计要求向行走变量泵输入15~80mA控制电流时,行走液压系统参数及行走速度达不到设计值,控制系统输出电流达到40~140mA时,才能对该行走变量泵进行控制。 三是控制电流与行走变量泵排量变化曲线的线性度不是1条直线,使行驶速度难以控制。 针对故障现象,我们在分析该机行走系统控制原理基础上,进行故障排查。 2.行走系统控制原理 (1)结构特点 该铣刨机行走液压系统选配萨奥90系列行走变量泵,通过闭式回路驱动行走马达;选用TTC控制器对行走液压系统进行控制,控制器向行走变量泵比例电磁阀输出的控制电流为15~80mA,该控制电流可改变行走变量泵输出油液的方向和流量,使铣刨机行驶系统进行无极变速,且达到最大的前进、后退速度。 驱动轮直径为660mm,行走马达输出的动力通过速比为43的行走减速器传递给铣刨机驱动轮。 (2)行驶速度检测 铣刨机行驶速度采用非接触检测的霍尔传感器进行检测,其体积小、频率响应宽、动态范围大。 霍尔传感器安装行走马达壳体上,行走马达输出轴上设有40个齿的感应盘,行走马达转动时带动感应盘转动,感应盘每个齿经过霍尔传感器时,霍尔传感器产生1个脉冲,TTC控制器接收到脉冲信号后,按照公式的算法进行程序处理:

式中:V——铣刨机行驶速度,m/min;         kv——修正系数,初始取1.0,每次增减0.02;         r0——轮胎滚动半径,取330mm;i0——行走减速器减速比,取43;         f——脉冲频率,Hz;         M——感应盘齿数,取40。 控制器按照以上算法得出铣刨机行驶速度V,与脉冲频率f及修正系数kv的关系为0.07kv•f,按照该以上算法将霍尔传感器检测到脉冲频率转化为速度信号,再通过CAN总线传输给显示器,显示器即可显示行走速度。 当驾驶员通过控制手柄向控制器发出铣刨机行驶速度信号时,控制器接收到行驶速度信号,结合速度传感器检测的铣刨机实际行驶速度,对铣刨机行驶速度进行调控。 (3)行走变量泵的排量控制 萨奥90系列变量泵所配比例电磁阀最大允许电流Imax为80mA,起始电流I为15mA,该行走变量泵排量百分比与比例电磁阀控制电流关系如图1所示。

从图1可以看出,行走变量泵排量百分比与比例电磁阀控制电流为线性关系,且符合下列公式: 式中:Qb——行走变量泵排量mL/r;          X——比例电磁阀控制电流,mA。 (4)TTC控制器的电流控制 该铣刨机TTC控制器对萨奥90行走变量泵输出电流采用PWM波控制的调制方法,通过控制每个脉冲波的高电平电流的持续时间(占空比)控制总输出电流,用以控制行走变量泵排量,该控制方法如图2所示。

虽然理论上PWM波的占空比调节范围在0%~99%,因行走变量泵比例电磁阀实际存在一定的死区和线性可调节区,必须给比例电磁铁提供一个初始电流。 若初始电流按10%确定,占空比一般选在90%左右,TTC控制器输出PWM信号的调制频率不超过1kHz。工程机械上使用的比例电磁阀脉冲调制频率通常选取120~200kHz。结合萨奥90系列变量泵比例电磁阀特性,该控制器采用200kHz左右的矩形波,这样在整个控制范围内占空比均可调。 3.故障排查 由于该机使用的是萨奥90系列行走变量泵,我们首先对该泵原配的萨奥控制器进行排查,萨奥控制器对行走变量泵排量的控制关系如图3所示。

萨奥90系列行走变量泵有A、B共2个线圈,当行走变量泵前进线圈A工作时,线圈B一侧断开,图3中1所指红叉表示断开,这样在前进和后退停止时2个线圈不会产生互感。 但是该铣刨机选用的是TTC控制器,其2个线圈始终没有断开。 在铣刨机由前进状态改为逐渐停机时,控制器给线圈A的电流在减小,同时线圈B也产生了1个感应电流。 由于行走变量泵线圈的控制电流变化范围很小(15~85mA),很小的感应电流会使线圈B工作,故在铣刨机停机时会产生顿挫感。 4.改进方法 综上所述,该铣刨机选用TTC控制器配萨奥90行走变量泵,在不改变液压系统原件(90行走变量泵及TTC控制器)及控制原理的情况下,需从铣刨机系统电气原理上解决线圈A和线圈B产生互感电流的问题。 为此我们在TTC控制器行走电控系统上增设了K51继电器,该继电器设有常开、关闭2个触点,分别与Y51比例电磁阀(线圈A)、Y50比例电磁阀(B线圈)连接。改进后的电控原理如图4所示。

当路面铣刨机前进时,即Y51比例电磁阀线圈A得电,控制器X2.4口不输出24V电压,使K51继电器不得电,K51继电器常开触点断开,常闭触点闭合,如图4a所示。 此时Y50比例电磁阀线圈B线路断路,不会产生感应电流。 当路面铣刨机后退时,Y50比例电磁阀线圈B得电,控制器X2.4输出24V电压,使K51继电器得电。 则K51继电器常开触点闭合,常闭触点断开,如图4b所示。此时Y51比例电磁阀线圈A线路断路,不会产生感应电流。 这样铣刨机在行走起步和后退起步时均不会有顿挫感,并且根据节点1和节点2分析,控制器标注电流就是15~85mA,可以在电流15~85mA内将萨奥90系列行走泵排量在0~100%变化。 增设了K51继电器后试机,铣刨机行走顿挫故障消失。 由此可见,路面铣刨机行走控制系统配萨奥控制器+萨奥液压系统,无需增加继电器断开线圈,系统配TTC控制器+萨奥液压系统,需在行走回路增加继电器。

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