電液技術(shù)在混凝土攪拌運(yùn)輸車上的應(yīng)用

[摘　要]介紹了通過對TM 系統(tǒng)的改進(jìn)，在混凝土攪拌運(yùn)輸車手動油門發(fā)動機(jī)的底盤上，實(shí)現(xiàn)液壓油泵排量及發(fā)動機(jī)油門的雙重電控操縱，從而提高了混凝土攪拌運(yùn)輸車操縱控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，同時使操作更加靈活方便。
[關(guān)鍵詞]混凝土攪拌運(yùn)輸車；底盤；電控油門；手動油門；比例控制；拌筒恒速

1　系統(tǒng)簡介

    國內(nèi)很少生產(chǎn)帶電控油門發(fā)動機(jī)的混凝土攪拌運(yùn)輸車底盤, 因而針對電控油門發(fā)動機(jī)開發(fā)的電液比例控制系統(tǒng)并不能在實(shí)際中得到應(yīng)用。

    傳統(tǒng)的砼攪拌運(yùn)輸車操縱控制系統(tǒng)主要采用軟軸控制器、機(jī)械連桿加軟軸操縱控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作可靠性差，各聯(lián)結(jié)緊固件容易松動。另外,這些操作系統(tǒng)都不能精確地控制攪拌筒的轉(zhuǎn)速，特別是在運(yùn)輸過程中容易造成發(fā)動機(jī)功率過多損耗而降低汽車底盤的行駛性能。

    為了提高砼攪拌運(yùn)輸車操縱控制系統(tǒng)的可靠性、安全性，同時為了操作更加靈活方便，一種新型電液控砼攪拌運(yùn)輸車操縱系統(tǒng)將被推廣使用。此系統(tǒng)主要有R E X O C H 公司開發(fā)的A4VTG EP系統(tǒng)和S A U E R 公司開發(fā)的T M 系統(tǒng)。該操縱控制系統(tǒng)對汽車底盤的要求是發(fā)動機(jī)油門控制必須采用電子調(diào)速器，即電控油門。

    電控油門方式在進(jìn)口底盤已被廣泛應(yīng)用，特別是排放達(dá)到歐洲Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)基本上采用電控油門，但國內(nèi)卻很少生產(chǎn)這種底盤, 而且近階段大量推廣也不太可能（盡管SAUER 公司也開發(fā)出了用于手動油門的電控系統(tǒng)，但只是通過液壓系統(tǒng)的局部調(diào)速，而發(fā)動機(jī)油門仍采用機(jī)械操縱，這樣的唯一好處是能保證拌筒的恒速，但并不能給使用者帶來真正意義上的方便）。如果僅僅依賴液壓系統(tǒng)的自動調(diào)速，那么調(diào)速范圍太??；而另一種方案，液壓系統(tǒng)采用電液比例調(diào)節(jié)，油門采用機(jī)械調(diào)節(jié)，該方式不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)越性,同時也給操縱帶來麻煩，也很難推廣應(yīng)用。怎樣能在手動門的發(fā)動機(jī)底盤上實(shí)現(xiàn)液壓油泵排量及發(fā)動機(jī)油門雙重電控？筆者經(jīng)過反復(fù)琢磨、實(shí)踐，證明以下改進(jìn)是非常有效的。

    現(xiàn)以S A U E R 公司的T M 電控系統(tǒng)為例來說明對這種新型的砼攪拌運(yùn)輸車控制系統(tǒng)的改進(jìn)。從TMMP089 電控比例控制專用泵的控制油路引出油壓為3.5MPa 的壓力油作為動力源，在原有的閉式系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加一套比例控制系統(tǒng)（比例換向閥4 W E 6 E - 1 2 4 N J 、液壓缸Y G X 2 0 - F A -T），通過比例換向閥控制液壓油缸控制發(fā)動機(jī)的油門拉桿，這樣便實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)油門的電液比例控制（圖1），與液壓泵排量的比例控制相結(jié)合，便可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。這里的關(guān)鍵是從TMMP089 泵取油，嚴(yán)格的說是不允許的，但由于執(zhí)行元件是活塞桿直徑只有20mm、行程只有40mm 的微型油缸,因此對控制油泵的影響是很小的，實(shí)踐證明也是這樣的。

 
2　工作原理

    砼攪拌運(yùn)輸車電控制器有駕駛室控制器和遙控器兩種方式。電控制器裝有專用的控制模塊，控制線連接屬于機(jī)械固定接觸式，性能安全可靠。控制器旋鈕的每擋位置都對應(yīng)著攪拌筒的轉(zhuǎn)速和旋向。每擋位都對應(yīng)一個電流設(shè)定值，通過操作旋鈕傳給泵的電磁閥，一個對應(yīng)的控制壓力就會在伺服活塞腔內(nèi)建立，從而推動伺服活塞并調(diào)整斜盤角度以控制油泵的幾何排量，根據(jù)泵的輸入速度變化而輸入的泵流量決定了馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速，即減速箱的輸入轉(zhuǎn)速。為了達(dá)到拌筒的恒速要求，減速箱的速度傳感器記錄下的實(shí)際速度作為一個反饋?zhàn)兞總鹘o控制器，在控制器內(nèi)基于設(shè)定值比較和調(diào)整實(shí)際值，直到兩個速度值相同，從而使液壓泵輸出流量被控制在恒定值。

    另外，本控制器可以對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制以調(diào)整液壓泵的輸入轉(zhuǎn)速，同時裝有發(fā)動機(jī)急停按鈕，以保證砼攪拌運(yùn)輸車的工作安全可靠。

3　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

    該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的電控，給使用者帶來方便。這種新型操縱控制系統(tǒng)的砼攪拌運(yùn)輸車在方圓集團(tuán)專用汽車廠已試制成功，經(jīng)過近兩年的實(shí)際應(yīng)用，性能穩(wěn)定、可靠，市場開始逐漸接受，其大量推廣應(yīng)用已成為可能。

    這種新型的操縱控制系統(tǒng)主要采用電液控制元件，對攪拌筒的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整控制，通過閉環(huán)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確恒速控制，由此帶來下列好處。

    1）車輛在運(yùn)輸過程中攪拌筒不隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速－負(fù)載的變化而變化，可穩(wěn)定工作在設(shè)定的低轉(zhuǎn)速下（圖2），大大降低了能耗。 

    2）因攪拌筒轉(zhuǎn)速恒定，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，延長了傳動元件（泵－馬達(dá)減速器）的壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性且筒體磨損小，延長了其使用壽命。

    3）攪拌筒低速穩(wěn)定工作，降低了噪聲輻射，避免了骨料破碎、離析，提高了砼的質(zhì)量，且采用恒速控制可延伸輸送距離，相應(yīng)擴(kuò)大了用戶群。

    4）精確的恒速控制便于計量和科學(xué)管理。

    5）因攪拌筒低速穩(wěn)定工作，提高了司機(jī)對車輛在加減速過程中的可控性和舒適性，有利于防止事故發(fā)生。

    6）駕駛室控制器和遠(yuǎn)程控制器面板設(shè)計相同，功能近似。面板上無任何字符、數(shù)值，用圖案表達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，用指示條寬窄表達(dá)速度快慢，簡單易懂。

    7）系統(tǒng)面板上的分級旋紐開關(guān)使得精確計量和產(chǎn)品質(zhì)量控制成為可能。分級旋紐開關(guān)結(jié)合閉環(huán)速度控制，重復(fù)性好。

    該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是在手動油門發(fā)動機(jī)底盤實(shí)現(xiàn)砼攪拌運(yùn)輸車拌筒的電控操縱。且成本增加很少（比例閥、小液壓缸各一個加幾根油管，成本僅數(shù)百元），生產(chǎn)廠家及用戶均能接受。