独立振动和蟹行转向液压控制技术在压路机上的应用

摘要：分析ＸＤ１２１液压振动和蟹行转向系统的工作原理
关键词：独立振动蟹行

    目前国外工程机械发展总的趋势是：发展快，水平高，可靠性、安全性、舒适性、环保性能都得到了高度重视，这在今年四月初的世界工程机械宝马展示会上得到了充分的肯定，展示会上ＢＯＭＡＧ、ＩＮＧＥＲＳＯＬＬ、ＨＡＭＭ及ＤＹＮＡＰＡＣ等主要压路机厂家都推出了独立振动、蟹行转向、无级调幅等各种新技术应用的压路机，成为这次展示会的亮点。借鉴国外工程机械产品的现状及发展趋势，我国工程机械产品的发展走势应是：广泛应用机电液一体化技术，实现工作状态的自动控制，大力提高产品的质量、可靠性和技术水平；拓宽产品种类，大力加强新技术的应用，改善驾驶员的工作条件。在此环境下我们徐工研究院开发全新的整体式全液压双钢轮串联式压路机ＸＤ１２１。该车的车架采用整体式焊接车架，经过前后两个立柱式铰接结构通过横梁与前后振动轮连接，可实现灵活的转向方式，还可以实现蟹行功能，即前后轮前进轨迹错开一定的距离。该产品推出全新的整车造型，不仅外表美观、结构合理，同时具有世界先进的液压应用技术，实现了前后两个振动轮的独立自动控制及转向蟹行。本文将重点介绍ＸＤ１２１压路机独立振动、蟹行转向液压系统的工作原理，阐述如下：

一、液压振动系统：

    振动系统采用进口轴向柱塞泵和马达，组成闭式串联回路，系统中加以电磁阀控制，从而实现对压路机前后两个振动轮的独立的振动操作。系统简图如下“图一”：

    系统中由振动工作泵Ｐｕｍｐ，液控三位三通阀Ｖｏｌｖｅ２，弹簧对中电控三位四通阀Ｖｏｌｖｅｌ，单向阀Ｖｏｌｖｅ３和ｍｏｔｅｒｌ、ｍｏｔｅｒ２两个振动工作马达等构成。图中Ａ、Ｂ为泵的两个工作腔输出点，ａ、ｂ为电磁阀的两个工作切换端。
    工作过程概述：刚开机时，电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ不通电，振动工作泵运转，输出压力油带动两个串联工作马达同时同转速运转，工作马达带动前后两个工作轮偏心块转动，从而实现机器前后两工作轮的同时振动。若想实现两轮的独立控制，只需对电磁换向阀Ｖｏｌｖｅｌ进行通电控制：当电磁阀ａ端通电时，ｍｏｔｅｒｌ因其两端工作腔短路而停止工作，此时只有ｍｏｔｅｒ２工作；同理当电磁阀ｂ端通电时，ｍｏｔｅｒ２因其两端工作腔短路而停止工作，此时只有ｍｏｔｅｒｌ工作。
    对于正常运转的马达如果突然停止，会因惯性转动出现短暂的供油不足问题，为此我们在系统的Ｐｓｔ处加以单向补油阀Ｖｏｌｖｅ３在解决补油的同时也限定了系统的压力。补油阀Ｖｏｌｖｅ３有效地解决了停动马达的瞬间吸空问题，既保护了元件也保证了整机系统的使用寿命。
    分析图一可知，液控三位三通阀Ｖｏｌｖｅ２在系统中对闭式系统的油液起到更新和散热作用，由于Ｖｏｌｖｅ２是装在工作泵的Ａ、Ｂ腔油路上，不会影响两个马达ｍｏｔｅｒｌ和ｍｏｔｅｒ２的流量，估该系统在有效解决压路机前后两个振动轮的独立动作的同时，同样保证了两个振动轮相同的振动频率，改善整机结构件在工作时的受力情况，提高了工作效率。
    实现的动作机能顺序表见“表一”。

二、液压转向蟹行系统：
    转向系统采用进口齿轮泵和单作用油缸，通过转向器组成开式并联回路，系统中加以电磁阀控制，对前后两个转向油缸进行单独控制，从而实现对压路机前后两个行走轮的独立的转向、蟹行操作。系统简图如下“图二”：

    由图二可知此系统的组成有：齿轮泵Ｐｕｍｐ、开心无反应全液压转向器Ｒｅｄｉｒｅｃｔｏｒ和两个转向蟹行油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ、Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２、电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ、Ｖｏｌｖｅ２以及转向器的阀块Ｖｏｌｖｅ３、散热器Ｒａｄｉａｔｏｒ和滤油器Ｏｉｌｆｉ ｌｔｅｒ等组成。
    图ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２为电磁阀的四个工作装置。
工作过程概述如下：开机后油液先经滤油器过滤进入齿轮泵的吸油腔，齿轮泵排出的工作油进入转向器，在转向器不动作时油液经转向器直接回散热器进入油箱；一旦转向器动作，齿轮泵排出的油经转向器内的压力阀限压后建立起压力，进入电磁阀，进而进入转向蟹行油缸，使油缸动作。具体的转向或蟹行动作过程分述如下：
    １、蟹行动作分析：当电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的ａ１电磁铁和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的ａ２电磁铁端同时通电工作时，电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的左侧位和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的左侧位同时进入工作状态，转向油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ和Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２同时同速度动作，两个油缸各推动工作轮向两个方向平行移位，实现两个工作轮的同步错位而达到整机的蟹行要求。同理当电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的ｂ１电磁铁和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的ｂ２电磁铁端同时通电工作时，电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的右侧位和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的右侧位同时进入工作状态，转向油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ和Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２同样也能同时同速度动作，实现整机的蟹行。
    ２、转向动作分析：该机转向控制要求实现前后两个工作轮的独立控制，也就是说前后两轮可以同时进行转向，也可以只要求其中一个轮子转向，现分述如下：
    两轮同时转向的控制：当电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的ａ１电磁铁和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的ｂ２电磁铁端同时通电工作时，电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的左侧位和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的右侧位同时进入工作状态，转向油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ和Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２同时动作，推动两个工作轮向同一方向转动，实现整机的两轮同时转向；同理当电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的ｂ１电磁铁和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的ａ２电磁铁端同时通电工作时，电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的右侧位和电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的左侧位同时进入工作状态，两个油缸各推动工作轮转动，实现整机的两轮同时转向。
    单轮转向控制：当ａ１、ｂ１端都不通电即图中左边的电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ不工作，右端电磁阀工作即电磁阀Ｖｏｌｖｅ２的ａ２或ｂ２端通电时，图二中左侧转向油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ不动作，右侧油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２动作，这时可实现单个工作轮的转向——前轮转向。同理当ａ２、ｂ２端都不通电，即图中右边的电磁阀不工作，左端电磁阀Ｖｏｌｖｅｌ的ａ１或ｂ１端电磁铁通电工作时，图二中的左侧转向油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒｌ动作而右侧油缸Ｃｙｌｉｎｄｅｒ２不动作，这时同样实现单轮转向一后轮转向。
    系统动作情况列表如下

表二
    上表的油缸动作通过结构执行件从而实现整机的转向和蟹行：
    两个工作轮的独立自动控制和转向蟹行是ＸＤｌ２１压路机的两大特点，技术先进且操作简单，充分体现了机电液一体化的优势。它提高了道路接茬处的压实质量，扩大了压路机的适用范围，必将成为徐工集团压路机的一个眩目的亮点。